Aminoácidos Essenciais e Não

Essenciais Levando em consideração a capacidade da síntese dos aminoácidos Levando em consideração a capacidade da síntese dos aminoácidos podemos classificá-los em: podemos classificá-los em:

• Essenciais:Essenciais: Obtidos pela alimentação. Obtidos pela alimentação. • Não essenciaisNão essenciais: Aminoácidos sintetizados pelo nosso organismo.: Aminoácidos sintetizados pelo nosso organismo.

Não Essenciais Essenciais

Glicina Histidina Fenilalanina

Alanina Asparagina Valina

Serina Glutamina Triptofano

Cisteína Prolina Treonina

Tirosina Lisina

Aspartato Leucina

Glutamato Isoleucina

Arginina Metionina

Peptídeos e Proteínas Os aminoácidos podem formar polímeros pela ligação do grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amino de outro. Esta ligação carbono-nitrogênio chamada ligação peptídica, é obtida, teoricamente, por exclusão de uma molécula de água. Quimicamente, a formação da ligação peptídica pode ser representada como segue ao lado:• Extremidade onde o grupo amino não faz ligação é chamada de amino-terminal ou N-terminal; • Extremidade onde o grupo carboxílico não faz ligação é chamada de carboxi-terminal ou C-terminal.

Proteínas

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CONCEITOCONCEITO São compostos orgânicos complexos de alto peso molecular. orgânicos complexos de alto peso molecular. Contêm os átomos de C, H, O, N e S e são considerados Contêm os átomos de C, H, O, N e S e são considerados polímeros de polímeros de 100 ou mais aminoácidos (aas). 100 ou mais aminoácidos (aas). São as moléculas mais abundantes e funcionalmente mais diversas dos sistemas biológicos.

COMPOSIÇÃO:COMPOSIÇÃO: São formadas por aminoácidos ligados formando uma cadeia

protéica (polipeptídica). As unidades de repetição são planos de amida que contêm ligações peptídicas. Esses planos de amida podem girar em torno de seus átomos de carbono de modo a criar as conformações tridimensionais de proteínas.

Estrutura das Proteínas

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Várias conformações diferentes (estruturas

tridimensionais) são possíveis para uma molécula tão grande

quanto uma proteína. Dessas diversas estruturas, poucas tem

atividade biológica e estas são chamadas de conformações

nativas . Devido a essa complexidade, as proteínas são definidas

em quatro níveis de estrutura.

• Estrutura Primária;Estrutura Primária;

• Estrutura Secundária;Estrutura Secundária;

• Estrutura Terciária;Estrutura Terciária;

• Estrutura Quaternária;Estrutura Quaternária;

A seqüência espacial dos aminoácidos determina a estrutura espacial da proteína.

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A estrutura primária é a seqüência de aminoácidos ao longo da

cadeia polipeptídica, que é determinada geneticamente, sendo especifica

para cada proteína. Por convenção, a estrutura primária é escrita na

direção amino - terminal --- carboxila - terminal.

Exemplo de dois peptídeos hipotéticos:

Ala – Ser – Lys

Lys – Ser –Ala

Neste caso os peptídeos hipotéticos são diferentes? Justifique sua

resposta.

Estrutura Primária Proteínas

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Em 1930, análises sofisticadas permitiram observar que as

cadeias peptídicas não eram esticadas, como sugeria a estrutura

primaria conhecida até o momento, mas que elas eram torcidas,

dobradas ou enroladas sobre si mesmas. Isso queria dizer que as

proteínas apresentam uma estrutura espacial (tridimensional). Essa

informação somada aos conhecimentos acerca das ligações peptídicas,

fez com que Linus Pauling e Robert Corey iniciassem a determinação

das conformações que poderiam ser assumidas pelas moléculas

protéicas. No arranjo mais simples proposto por eles é que a cadeia

enrolava-se sobre si mesma, na forma de um espiral.

Essa conformação ficou conhecida como alfa-hélice e ela é

formada pelo estabelecimento de interações do tipo ponte de hidrogênio

entre H do grupo amino terminal (-NH) e O da corbonila(C=O):

Estrutura Secundária Proteínas

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Estrutura Secundária Proteínas

A alfa-helice é mantida por pontes de hidrogênio entre uma

unidade peptídica e a quarta unidade peptídica

subseqüente, estas pontes de hidrogênio dispõem

paralelamente ao eixo da alfa-helice. A alfa-helice tem uma

distância de 0,54nm e apresenta 3,6 resíduos de

aminoácidos por volta.

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Estrutura Secundária ProteínasApesar de alfa-hélice ser a

estrutura secundário mais simples,

existem outras conformações

possíveis. Um outro modelo que

merece destaque é a beta

conformação ou beta pregueada. Esse

nome deve-se à semelhança dessa

estrutura com uma folha de papel

dobrada em ziguezague. Nessa

conformação, também são formadas

pontes de hidrogênio, mas essas

podem ser estabelecidas entre átomos

de uma mesma molécula (intracadeia),

como na alfa-hélice, ou entre átomos

de cadeias polipeptídicas diferentes

(intercadeia).

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Estrutura Secundária Proteínas

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Estrutura Secundária ProteínasOs dois tipos de estruturas secundárias regulares (alfa-hélice e a

beta-pregueada ocorrem nas proteínas em proporções muito diversas.

Um exemplo extremo é a mioglobina uma proteína do músculo

transportadora de oxigênio que apresenta cerca de 80% da cadeia

polipepetídica organizada em alfa-hélice. Sua molécula é formada por

oito segmentos em alfa-helice, separadas por trechos sem estrutura

regular.

Modelo da mioglobina

mostrando os diversos trechos

em alfa-helice (representados

por espirais), alternando por

segmentos desnrolados. A

cadeia polipetidica liga-se ao

grupo heme em vermelho.

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Estrutura Secundária ProteínasA maioria das proteínas exibem os dois tipos de estrutura

secundária , como acontece com a toxina diftérica , produzida por uma

bactéria que infecta o trato respiratório superior de seres humanos.

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Estrutura Secundária ProteínasCada proteína tem um conteúdo próprio de alfa-hélice e de

beta-pregueada, determinado pela sua estrutura primária. Um

exemplo dramático da alteração da estrutura de proteínas acontece no

caso do príon. Trata-se de uma partícula infecciosa constituída apenas

de proteína, diferindo portanto, dos agentes infecciosas conhecidos

que são capazes de se replicar porque contêm DNA e RNA, como

bactérias e vírus, responsáveis por doenças que afetam o sistema

nervoso central de mamíferos.

Alguns exemplos são a encefalopatia espongiforme bovina

popularmente conhecida como a doença da vaca louca. A incidência

da moléstia atingiu a Inglaterra em proporções epidêmicas devido ao

hábito de alimentar gados com rações preparadas com carne e ossos

derivados, inadvertidamente, de animais infectados. As mudanças

consistem em um aumento do conteúdo de folha beta-pregueada e a

redução de alfa –hélice modificando a solubilidade das moléculas,

provocando a agregação das mesmas e degeneração do tecido nervoso.

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Estrutura Terciária ProteínasA estrutura terciaria descreve o dobramento final da cadeia

polipeptídica por interação de regiões com estrutura regular (alfa-

hélice ou folha beta-pregueada) ou de regiões sem estrutura definida.

Neste nível de organização, segmentos distantes da estrutura primária

podem aproximar-se e interagir, por intermédio de ligações não-

covalentes entre as cadeias laterais dos resíduos de aminoácidos.

Estas ligações são consideradas fracas quando comparadas as ligações

covalentes. Outro tipo de ligação que pode ocorrer são as pontes de

hidrogênio.

• Pontes de Hidrogênio: estabelecidas entre os grupos R de

aminoácidos polares com ou sem carga. As pontes de hidrogênio da

estrutura terciária, naturalmente, não apresentam um padrão regular

de disposição, ao contrário do que ocorre com as pontes de hidrogênio

da estrutura secundária as quais não devem ser confundidas.

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Estrutura Terciária Proteínas• Interações Hidrofóbicas: formadas entre as cadeias laterais

hidrofóbicas dos aminoácidos apolares. Estas cadeias não interagem

com a água e aproximam-se, reduzindo a área apolar exposta ao

solvente. As interações hidrofóbicas não resultam de qualquer atração

entre os grupos apolares, mas são conseqüências da presença da

molécula protéica no ambiente aquoso celular. Naturalmente, a

maioria das cadeias hidrofóbicas localizam-se no interior apolar da

molécula protéica. As interações hidrofóbicas são as mais importantes

para a manutenção da conformação espacial das proteínas, dado o

grande número de aminoácidos hidrofóbicos.

• Ligações Iônicas ou Salinas: incluem-se, nesta categoria, as

interações de grupos com cargas opostas, como os presentes nos

aminoácidos básicos e ácidos. Estas ligações tem importância

fundamental para o dobramento da cadeia polipeptídica quando

ocorrem no interior apolar da proteína. Todavia, esta situação não é

muito freqüente: a maioria dos grupos carregados de uma localizam

em sua superfície.

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Estrutura Terciária Proteínas• Interações Dissulfeto: além das ligações não-covalentes, já

descritas, a estrutura protéica pode ser estabilizada por uma ligação

covalente, a ponte dissulfeto (-S-S-); ela é formada, entre dois resíduos

de cisteína, por uma ligação de oxidação catalisada por enzimas

específicas. Pontes dissulfeto são raramente encontradas em proteínas

intracelulares sendo mais freqüentes em proteínas secretadas para o

meio extracelular.

• Ligações Iônicas ou Salinas: incluem-se, nesta categoria, as

interações de grupos com cargas opostas, como os presentes nos

aminoácidos básicos e ácidos. Estas ligações tem importância

fundamental para o dobramento da cadeia polipeptídica quando

ocorrem no interior apolar da proteína. Todavia, esta situação não é

muito freqüente: a maioria dos grupos carregados de uma localizam

em sua superfície.

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Estrutura Terciária Proteínas

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Estrutura Quaternária ProteínasA estrutura quaternária descreve a associação de duas ou mais

cadeias polipeptídicas (subunidades) para compor uma proteína funcional . A estrutura quaternária é mantida por ligações não-covalentes entre as subunidades, dos mesmos tipos que mantém a estrutura terciária. As subunidades que constituem uma proteína podem ser iguais ou diferentes . A molécula de hemoglobina, por exemplo são formada por quatro cadeias polipeptídicas, iguais, duas a duas, chamadas de a e b, associadas sobretudo por interações hidrofóbicas, com contribuição menor de pontes de hidrogênio e interações eletrostáticas.