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Aminoácidos:
Unidades estruturais básicas das proteínas
1) Um grupo amina (NH2)
2) Um grupo carboxílico (COOH)
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Estrutura geral dos aminoácidos
Em solução os aa estão sob a forma de “zwitterions” ou iões dipolares
3) Um grupo H
4) Um grupo R variável
5) Um átomo C (designado por Cα)
Nomenclatura dos aa:
1) Os carbonos adicionais no grupo R são designados por β, γ, δ, ε, etc. 2) Inicia-se a numeração no grupo funcional + importante, o COOH, e numeram-se os C sucessivamente
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Estereoisomeria nos aminoácidos
Todos os aa “standard” (excepto a glicina) apresentam umcarbono α assimétrico (centro quiral), i é, está ligado a 4grupos diferentes e tem conformação tetraédrica.
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As configurações dos aa (e tb dos açucares) sãodesignadas usando a nomenclatura do sistema D e L,baseada nas configurações do gliceraldeído.
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Centro quiral
Apesar dos aa poderem apresentar as configurações D e L, nas proteínas os resíduos de aa são
ESTEREOISÓMEROS L
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As configurações D e L, são dois enantiómeros = opticamente activos = desviam o plano de luz polarizada
em sentidos opostos
Classificação dos aminoácidos (20 aa)
Baseia-se na polaridade do grupo R e na sua carga eléctrica a valores biológicos de pH:
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1) Não polares, com grupos R alifáticos2) Com grupos R Aromáticos3) Polares, com o grupo R não carregado4) Básicos, carregados positivamente a pH 75) Ácidos, carregados negativamente a pH 7
• Ala, Val, Leu, Ile: tendem a agrupar-se nas proteínas,estabilizando a sua estrutura através de interacçõeshidrofóbicas (IH).
• Gli: Tem a estrutura mais simples, apesar de serapolar, a sua estrutura não contribui para as IH
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• Pro: Tem uma conformação rígida devido à estruturacíclica, o que diminui a flexibilidade estrutural dasregiões polipeptídicas onde se encontram
• Met: É uma aa sulfurado com um grupo tioéter
Os aa aromáticos absorvem na zona do Ultravioleta (UV)A maioria das proteínas apresenta esta propriedade, peloque a determinação da absorvência a 280 nm permite acaracterizar as proteínas.
Trp > Tyr >Phe
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Trp > Tyr >Phe
• Os aa aromáticos são relativamente não polares, pois todos podem estabelecer interacções hidrofóbicas
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• Tyr e Trp são mais polares que a Phe, pois apresentam, respectivamente, os grupos OH e N
Os aa polares não carregados contêm gruposradicais que formam pontes de hidrogénio coma água (são solúveis)
• Ser e Tre : Têm grupos OH
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• Ser e Tre : Têm grupos OH• Cys : Tem um grupo SH• Asn e Gln: Têm grupos amida
A cisteína é rapidamente oxidada para formar um aadimérico ligado covalentemente, a CISTINA, por umaligação dissulfurada (ponte de enxofre) entre duasmoléculas de cisteína
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As pontes dissulfuradas:
� são apolares (hidrófobas)
� Desempenham um papel
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� Desempenham um papelmuito importante naestrutura nativa dasproteínas
a) Aminoácidos Proteicos Modificados
• Resultam da modificação de resíduos de aminoácidosjá incorporados numa estrutura polipeptídica, i e,todos são derivados dos aa comuns.
• Podem ser encontrados nas proteínas da paredecelular das plantas (4-hidroxiprolina), colagénio (4-
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celular das plantas (4-hidroxiprolina), colagénio (4-hidroxiprolina, 5-hidroxilisina), miosina (metillisina),protrombina e outras proteínas de ligação ao cálcio (γγγγ-carboxiglutamato) ou elastina (desmosina).
• A selenocisteína é uma excepção, pois é introduzidona proteína durante a síntese proteína, em vez desofrer uma modificação após a síntese.
b) Aminoácidos não proteicos
Foram identificados cerca de 300 aa não proteicos com funções diversas.
A ornitina e a citrulina são intermediários na síntese do aminoácido arginina e no ciclo da ureia
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b) Aminoácidos não proteicos
• O ácido γγγγ-aminobutírico (GABA) e a dopamina são neurotransmissores
• A histamina é um potente mediador local das reacções alérgicas
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Os Aminoácidos podem actuar como ácidos e bases
• Em solução os aa estão sob a forma de “zwitterions” ou iões dipolares.
• O estado de ionização de cada aa varia com o pH.
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• Os grupos ionizáveis são o COOH, NH2 e grupos existentes nas cadeias laterais.
• Os aa têm natureza anfotérica, ie, podem funcionar como dadores de protões
aceitadores de protões
• A equação de Henderson-Hasselbach relaciona o pH,o pKa e a concentração das formas básica e ácida:
pH = pKa + log [base][ácido]
• pH = -log [H+]
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• pKa = - log Ka
• O pka mede a tendência de um grupo para ceder umprotão, i e, quanto maior o pKa menor a tendênciapara a cedência do protão
O aumento de uma unidade no pKa diminui 10x atendência para ceder o H+
Os Aminoácidos têm curvas de titulação características
+1 0 -1
Glicina (aa neutro)
2 grupos ionizáveis
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pk1 e pk2
pI =1/2 (pk1 + pk2)
pI = pe
Os Aminoácidos têm curvas de titulação características
+1 0 -1 -2
Ácido glutâmico
(aa ácido):
3 grupos ionizáveis:
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pk1, pKR, pk2
pI =1/2 (pk1 + pkR)
pI ≠≠≠≠ pe
Os Aminoácidos têm curvas de titulação características
2+ + 0 -1
Histidina (aa básico):
3 grupos ionizáveis:
pk1, pKR, pk2
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pI =1/2 (pkR + pk2)
pI ≠≠≠≠ pe
Histidina
• Apresenta um perfil de ionização diferentedos aa básicos devido ao grupo imidazole doR. Este sofre ionização antes do grupo aminado carbono αααα, pois o seu pka é menor.
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• A His tem capacidade tampão a pH neutro(pH dos fluidos intra e intercelulares damaior parte dos animais e bactérias).
• Gama tampão His: pH = 6,00 ±±±± 1,00
• A Capacidade tampão é máxima se
• [base] = [ácido]
Sistemas tampão ou amortecedores de pH
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• pH = pKa
• Gama tampão gama de pH = pKa±±±± 1,00
•Referências de estudo:
• Nelson e Cox, “Lehninger, Principles of Biochemistry”, Ed. Freeman, 4ª edição,
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Biochemistry”, Ed. Freeman, 4ª edição, 2005.Capítulo 3, Amino Acids 3.1, pg.75-85
• Objectivos e Resumo: pg:85
QuestãoO ácido glutâmico tem três grupos ionizáveis,
sendo pk1= 2,19, pk2= 9,67 e pkR= 4,25.• 5.1. Qual o ponto isoeléctrico deste
aminoácido? Justifique correctamente.
• 5.2. Indique qual ou quais os intervalos de pH
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• 5.2. Indique qual ou quais os intervalos de pH em que a capacidade tampão é máxima.
• 5.3. Qual o pH a utilizar numa electroforese de modo que este aminoácido migre para o ânodo (+) quando sujeito a um campo eléctrico? Justifique.