BioMat DF – UNESP/Bauru LaCrEMM – DQ UFSCar de agosto de 2009.pdf · 8/18/2009 1 1 Ignez...

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Ignez CaracelliBioMat – DF – UNESP/Bauru

Bauru, 17 de agosto de 2009.

Aula 1Introdução ao Curso

Representação das MoléculasAminoácidos

Introdução a Bioquímica: Biomoléculas

Julio Zukerman SchpectorLaCrEMM – DQ – UFSCar

Avaliação

• 1seminário em grupo (S)• 1 prova (P)• atividades (A)• média (M)

M = 0,4 S + 0,6 P + A

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Avaliação - Conceitos

M = 0,4 S + 0,6 P + A

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6 ≤ M ≤ 7,0 → conceito C 7,1 ≤ M ≤ 8,5 → conceito B 8,6 ≤ M ≤ 10,0 → conceito A

[email protected] envio e entrega de material e exercícios

urgente:[email protected]@power.ufscar.br

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Sites(disponibilização de material)

www.quimica.ufscar.br

ou

www.ignez.com disciplinas BIT603 5

Ementa

• proteínas • DNA.• lipídeos.• açúcares.• enzimas.• o que está acontecendo…

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Ementa

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bioquímica bioquímicaestrutural

Ferramentas

• programas de visualização gráfica• bancos de dados• conhecimentos de química ↑• conhecimentos de bioquímica ↑• conhecimentos de interações, ligações ↑

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Referência

Autores:Ignez Caracelli e

Julio Zukerman-Schpector

Editora: EdUFSCar

ISBN: 85-7600-065-2

Principais Referências

• Lehninger• Voet & Voet• Voet, Voet & Pratt

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Bancos de Dados

http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/pdbsum/

http://www.rcsb.org/pdb/PDB

PDBSum

NDB http://ndbserver.rutgers.edu/NDB/structure-finder/index.html

IC 12

Estrutura × Sistemas Biológicos

métodosexperimentais

espectroscopia UV-visívelespectroscopia Ramanespectroscopia IVdicroísmo circular ressonância paramagnética eletrônica (EPR)ressonância magnética nuclear (NMR)difração de raios X

métodosteóricos

modelagem por homologiadockingdinâmica molecularalinhamento de seqüências

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IC 13

Estrutura × Ferramentas Computacionais


difração de raios X

métodosteóricos

modelagem por homologiadockingdinâmica molecularalinhamento de seqüências



difração de raios X

cristal

sistema de detecção

padrão de difração

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métodosteóricos

modelagem por homologiadockingdinâmica molecularalinhamento de seqüências IC 16

Desafios do século XX

problemas dos sistemas “não-vivos”–condutores, supercondutores, novos materiais, energia, radiações, comunicações,....

envolvidos:física, química, matemática, computação,

engenharias, ...

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IC 17

Desafios do século XXI

problemas dos sistemas biológicos

envolvidos:física, química, matemática, computação,

engenharias, ...

+biologia, bioquímica, genética, fisiologia,...

IC 18

Desafios dos séculos XX e XXIGenoma: estuda a molécula de DNA e a informação nela armazenada

sob a forma de genes.

Transcriptoma: a transcrição do DNA para o RNA, o primeiro passodo fluxo da informação genética, para que seja possivel ter umaidéia da funcionalidade do genoma daquela célula.

Proteoma: as proteínas expressas são analisadas e identificadas

Metaboloma: visa determinar os metabólitos, os produtos finais dos diversos processos celulares e que podem englobar, além dos nucleotídeos e aminoácidos, os açúcares, lipídios, esteróides e mais uma infinidade de outras moléculas importantes para a manutenção da atividade biológica.

IC

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14 .000 genes

20 .000 genesIC 20


Interactoma: estudo das interações proteína- proteína, proteína -

dna, proteína- moléculas pequenas,….

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Moléculas

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Moléculas

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Moléculas

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Moléculas

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x y z

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IC 25

Estrutura tridimensional =

conhecer as coordenadas de todos os átomos

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Linguagem x Informação

letras frases

aminoácidos proteínas

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Problema Central

frases texto

proteínas função

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Estruturas tridimensionais


métodosteóricos

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Estruturas tridimensionaismoléculaspequenas

moléculasgrandes

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Estruturas Tridimensionais

métodos experimentais: cristal

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Estruturas Tridimensionaisdifração de raios Xcristalografia

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1 conformaçãoplanejada

conformaçãodobrada

cristalografia

planejamento

moléculas pequenas

síntese


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1 conformaçãoplanejada

1 conformaçãonão-planejadaconformação

estendida

conformaçãodobrada

HC05HC05

cristalografia

planejamento

moléculas pequenas

síntese


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proteínas

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quem são as proteínas???como são suas estruturas 3D??

como desempenham suas funções???

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Estruturas Tridimensionais in silico

Modelagem Molecular

alinhamento de seqüênciaspredição de estruturas de proteínasmodelagem por homologiamodelagem de ligantesdocking

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Proteínas

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Funções biológicas das proteínas

• Biocatalizadores (enzimas)• Receptores de sinais químicos• Transportadores• Estruturais (citoesqueleto, colágeno)• Defesa (sistema imunológico, restrição bacteriana, etc.)• Mobilidade (motores moleculares)• Transdução• Aderência celular e organização tissular• Enovelamento correto de outras proteínas• Outras

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Os aminoácidos e proteínas

O químico holandês Gerardus Mulder foi oprimeiro a dotar o termo proteína em 1838.

Do grego proteus: primário, o mais importante.

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Os aminoácidos e proteínas

O primeiro aminoácido descoberto foi a asparagina, extraída do aspargo, em 1806.

O primeiro identificado em uma proteína foi a leucinapor Proust em 1819.

O último (20o )a ser descoberto foi a treonina em 1936. (hoje isto nao é mais verdade…)

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Os aminoácidos e proteínasOs aminoácidos não possuem um nomesistemático.

A glicina tem esse nome devido ao gosto doce(glycos = doce).

A tirosina foi originalmente isolada do queijo(tyros = queijo).

O ácido glutâmico foi encontrado no glúten detrigo. 42

Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica

As proteínas são cadeias (polímeros) constituídos por

• 22 L-aminoácidos-padrão unidos por ligações peptídicas

• Os aminoácidos reunem-se em combinações praticamente infinitas

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Níveis estruturais das proteínas

estrutura

primária

estrutura

secundária

estrutura

terciária

estrutura

quaternária

próxima aula ... 44

Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica

As proteínas são cadeias (polímeros)constituídas por

• 22 L-aminoácidos

• D-açúcares

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Grupo carboxila(dissociado)

Grupo amina(protonado)

Cadeialateral

Carbono αR

Aminoácidos

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Ligações nas Proteínas

•interações covalentes (fortes)– ligação peptídica (aa – aa) – ligacao dissulfeto (S —– S; Cys – Cys)

•interações não-covalentes (fracas)– interações eletrostáticas– interações de van der Waals– ligações de hidrogênio– interações hidrofóbicas

IC 47

1o nível estrutural: Estrutura Polipeptídica – seqüência de aminoácidos

(formação da cadeia)

Proteínas são polipeptídeos constituídos por:

• 22 L-aminoácidos

• D-açúcares

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Letras × palavras

ABCDCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ

ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY

ABCORS COBRAS

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aminoácidos × proteínas

K L P A S F D A R E Q W P GLN CYS PRO THR ILE LYS GLU ILE ARG

ASP GLN GLY SER CYS GLY SER CYS TRP ALA PHE GLY ALA VAL GLU ALA ILE SER ASP ARG ILE CYS ILE HIS THRASN ALA HIS VAL SER VAL GLU VAL SER ALA GLU ASP LEU LEU THR CYS CYS GLY SER MET CYS GLY ASP GLYCYS ASN GLY GLY TYR PRO ALA GLUALA TRP ASN PHE TRP THR ARG LYS GLY LEU VAL SER GLY GLY LEU TYR

IC 50

aminoácidos × proteínas

KRLCGTFLGGPKPPQRVMFTEDLKLPASFDAREQWPQCPTIKEIRDQGSCGSCWAFGAVEAISDRICIHTNAHVSVEVSAEDLLTCCGSMCGDGCNGGYPAEAWNFWTRKGLVSGGLYESHVGCRPYSIPPCEHHVNGSRPPCTGEGDTPKCSKICEPGYSPTYKQDKHYGYNSYSVSNSEKDIMAEIYKNGPVEGAFSVYSDFLLYKSGVYQHVTGEMMGGHAIRILGWGVENGTPYWLVANSWNTDWGDNGFFKILRGQDHCGIESEVVAGIPRTDQYWEKI

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Ligação Peptídica

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Aminoácidos Grupo carboxila(dissociado)

Grupo amina(protonado)

Cadeialateral

Carbono α

COO-

CR

H3N+ HR

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Aminoácidos: estereoisomeria

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Isômeros Óticos

Uma molécula quiral, é aquela que não é idêntica à sua imagem especular.

Uma molécula quiral e sua imagem especular formam um par de enantiômeros, ou isômeros especulares.

IC 55

Isomeria Ótica: Polarímetro

substância a ser analisada

polarizador

lâmpada de sódio

(monocromática amarela)

luz polarizada

desvio da luz

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Isomeria Ótica: Polarímetro

luz polarizada substância analisada

não muda a rotação do disco inativa

gira o disco para a direita oticamente ativa: dextrógira D

girar o disco para a esquerda oticamente ativa: levógira L

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Isômeros Óticos: exemplo

Talidomida1953 – empresa suíça Ciba1954 – empresa alemã Chemie Gruenenthal

(testes mal conduzidos)prescrito para convulsões epilépticas (inefetivo)

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Talidomidaensaios clínicos como um novoantihistamínico como tratamento da alergia(inefetivo)

IC 59


Talidomidaensaios clínicos como um novoantihistamínico como tratamento da alergia(inefetivo)efetivo como sedante

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Talidomidaefetivo como sedanteo destino definitivo do fármaco foi para tratar náuseas, ansiedade, insônia e vômitos matutinos das grávidas.

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Talidomida

Três anos más tarde, em 1957, a talidomida se converteu no medicamento para ajudar as grávidas. Seu uso se estendeu rapidamente e em 1958 foi introduzido em vários países da Europa, África, América e também na Austrália.

http://medtempus.com/archives/la‐catastrofe‐de‐la‐talidomida/

IC 62


Talidomida

1956

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Talidomidaobstetra australiano, William McBride focomielia

uma rara enfermidade congênita em que há desenvolvimento incompleto (total ou parcial) de pernas e braços.

também apareciam outras anomalias menos raras em outros recém nascidos: surdez, cegueira, má formação de órgãos, ....

http://www.thalidomide.ca/en/information/history_of_thalidomide.html

IC 64


Talidomida• enantiômero R• enantiômero S

S R

centro quiralcentro quiral

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Talidomida Sefeito sedativo

Talidomida Refeito teratogênico

agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez.

IC 66


Talidomida Sefeito sedativo



IC 67




HOJEexistem provas da sua eficácia em doenças como a lepra (apoiados pela OMS).

Pode ser encontrado à venda na Internet, mas este tipo de venda é totalmente fraudulenta.

IC 68




HOJE

Ensaios estão também em curso com talidomida e de alguns dos seus derivados em certos tipos de pacientes com câncer. Ficou provado ser eficaz em casos de mieloma múltiplo, especialmente aplicada nos casos em que os tratamentos convencionais (quimioterapia e radioterapia) falharam ou não são viáveis. Em alguns casos, a talidomida tem eficácia terapêutica convencional.

http://www.talidomida.org.br/oque.asp

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IC 69


IbuprofenoO 'ibuprofeno' é um fármaco do grupo dos anti-inflamatórios não esteróides(AINE), utilizado freqüentemente para o alívio sintomático da dor de cabeça (cefaleia), dor dentária, dor muscular (mialgia), moléstias da menstruação (dismenorreia), febre e dor pós-cirúrgica. Também é usado para tratar quadros inflamatórios, como os que apresentam-se em artrites, artrite reumatóide (AR) e artrite gotosa.

(S)-(+)-ibuprofen (dexibuprofen) : a forma ativa in vitro e in vivo.

R

S

IC 70


Ibuprofeno

(S)-(+)-ibuprofen (dexibuprofen) : a forma ativa in vitro e in vivo.

R

S

Fármacos

vai onde?

o que vai fazer?

de onde veio?

onde foi parar?

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IC 74

aminoácidos

C H O NP S Se

outros.... quais?

Arquivo texto da proteina

PDB – Protein Databankwww.rcsb.org/pdb/home/home.do

PDBSumwww.ebi.ac.uk/thornton‐srv/databases/pdbsum/

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Arquivo texto da proteina

1mbn

IC 76

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