AMINOÁCIDOS

Prof. Marcos C. Silva

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São unidades estruturais que compõem as proteínas e sua estrutura química é

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Importância Os aminoácidos são essenciais para seres humanos seja

como;- componente importante da dieta (auxiliando no crescimento

infantil ou mantendo a saúde dos adultos),- participando de processos como a transmissão nervosa,

biossíntese de porfirinas, purinas, pirimidinas e uréia- nas vias de transdução de sinais (intra e extracelular)- componentes de antibióticos polipeptídicos elaborados por

microorganismos

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Funções: Combustível : Aminoácidos podem ser Glicogênicos ou Cetogênicos aa. glicogênicos podem ser convertidos em Glicose aa. cetogênicos são convertidos em Acetil CoA (ou

acetoacetato), estas moléculas não podem ser convertidos em glicose.

Conversão para outras moléculas- aspartato e glutamina purinas e pirimidinas- serina esfingolipídeos- histidina histamina

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- tirosina tiroxina, melanina, dopamina e epinefrina

- Triptofano serotonina e melotonina e contribuia para o anel de nicotinamida

- Glicina forma parte dos anéis de porfirina e purina

Transmissão nervosa : fosforilação e defosforilação da tirosina, da treonina e da serina

Controle do crescimento celular Biossíntese de porfirinas, purinas e pirimidinas Hormônios (aa. e peptídeos de baixo peso molecular) Antibióticos polipeptídicos elaborados por m.o. (D e L α-

aa.)

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Classificação dos Aminoácidos Uma das formas de classificar os aa é pela polaridade

das suas cadeias laterais. Podemos, portanto, estabelecer três tipos principais de aminoácidos:

- Os com grupos R apolares- Os com grupos R polares não carregados- Os com grupos R polares carregados

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As cadeias laterais apolares dos aa possuem uma variedade de formas e tamanhos

A glicina tem o menor tamanho de cadeia; um átomo de H A alanina, a valina, a leucina e isoleucina tem cadeias laterais

alifáticas, com tamanhos que variam de um grupo metila para a alanina aos grupos butil isomérico para a leucina e isoleucina

A metionina tem um tiol éter A prolina tem um grupo pirrolidina cíclico na cadeia lateral A fenilalanina (com sua porção fenil) e o triptofano (com seu

grupo indol) contém grupos aromáticos laterais, caracterizadospelo seu grande tamanho e apolaridade

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As cadeias laterais polares não carregadas contêm grupos Hidroxila, Amida ou Tiol

Temos neste grupo; - a serina e a treonina com grupos R hidroxílicos de diferentes

tamanhos. - A asparagina e a glutamina possuem cadeias laterais com

grupos amino de diferentes tamanhos- A tirosina tem um grupo fenólico (e, como a fenilalanina e o

triptofano, é aromático)- A cisteína é única dentre os 20 aa. pois tem um grupo tiol

que pode formar um ponte dissulfeto com outra cisteína por meio da oxidação de dois grupos tiol

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As cadeias laterais são carregadas positivamente ou negativamente

Cinco aa. apresentam cadeias laterais carregadas. As cadeias laterais de aa. Básicos que são carregados positiva/ em valores de pH fisiológicos:

- lisina, que tem uma cadeia lateral butilamônio- a arginina que tem um grupo guanidina- a histidina que tem uma parte imidazólicaAs cadeias laterais dos aa. ácidos- ácido aspártico – em estado ionizado é chamado aspartato- ácido glutâmico – em estado ionizado é chamado glutamato

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Propriedades gerais dos aminoácidos Os grupo amino e carboxílico dos aa. ionizam-se prontamente COOH COO- Na+ R-C-NH3 + Cl- + NaOH R-C-NH3

+ Cl- + H20 H pK1 H Os valores de pK dos grupos α carboxílicos situam-se em torno

de 2,2 ao passo que os valores de pK dos grupos α amino estão próximos de 9,4

Em pH fisiológico (~ 7,4), os grupo amino são protonados e os grupos carboxílicos assumem sua forma de base conjugada

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O código genético específica 20 L aminoácidosSomente 20 aa constituem as unidades monoméricas dos quais

os esqueletos polipeptídicos das proteínas... aa. essenciais aa. não essenciais Histidina Alanina Isoleucina Aspartato Leucina Asparagina Lisina Glutamina Metionina Cisteína Valina Glicina Fenilalanina Glutamato Treonina Prolina Triptofano Serina Arginina Tirosina

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Os mamíferos contêm certos D- aminoácidos livres Temos a D- serina, presente na parte anterior do cérebro e na

periferia Aminoácidos podem ter carga líquida positiva, Negativa

ou Zero aa. apresentam dois grupos de ácidos fracos ionizáveis : COOH e NH3

+

Em solução observamos em equilíbrio protônico: uma forma carregada e uma não carregada R-COOH R-COO- + H+ R-NH3

+ R-NH2 + H+

R-COOH e R-NH3+ são as espécies protonadas ou ácidas

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R-COO- e R-NH2 são as bases conjugadas (receptoras de protons) dos ácidos correspondentes. Embora ambos, R-COOH e R-NH3

+ sejam ácidos fracos, o 1o é bem mais forte do que 2o No pH do plasma sanguíneo ou espaço intracelular (7,4 e 7,1...) os grupos carboxila estão na forma R-COO- e os grupos amina, na forma R-NH3

+

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Os valores de pka expressam a força dos ácidos fracos

As forças ácidas relativas dos ácidos fracos são expressados pelas suas constantes de dissociação Ka, ou pelo seu pKa, o log negativo da constante de dissociação

pKa = -log Ka

A carga liquida (a soma algébrica de todos os grupos carregados negativa/ presentes) de um aa. depende sobretudo do pH, ou concentração protônica da solução em que está contida

No seu pH isoelétrico (pI) um aa. não tem carga líquida Os α- aa. têm duas ou, aqueles com cadeias laterais ionizáveis,

três grupos ácido-base. A curva de titulação da glicina

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em valores baixos de pH os grupos ácido-básicos da Gly estão total/ protonados, a forma catiônica (+H3NCH2COOH)

Os valores de pK dos grupos ionizáveis da Gly são diferentes, de modo que a equação de Henderson-Hasselbach o descreve...

[A] pH = pK + log ------- [HA]Em pH 2,35 conc. catiônica (+H3NCH2COOH) e zuiteriónica

(+H3NCH2COO-) são iguais; similar/ em pH 9,78 conc. das formas zuiteriónica e aniónica (+H2NCH2COO-)são iguais

Ponto isoelétrico (pI) é o pH no qual uma molécula não conduz corrente elétrica

pI = ½ (pKi + pKj)

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Onde Ki e Kj são as constantes de dissociação das duas ionizações envolvendo espécies neutras

Para os ácidos monoamino e dicarboxilícos como a glicina, Ki e Kj representam K1 e K2. Quanto ao ácido aspártico e glutâmico Ki e Kj são K1 e KR, já para a arginina, histidina e lisina são KR e K2

pK1 + pK2 pK1 + pKR

ácido monoaminocarboxílico : pI = ----------------- ---------------- 2 2 pK2 + pKR aa diaminocarboxílico pI = ----------------- 2 Os valores de pK variam com o meio O ambiente de qualquer grupo dissociável afeta seu pK Para um par ácido-base conjugados, um solvente polar favorece

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a uma forma carregada (Ex. R-COO- ou R-NH3+)

Um solvente menos polar favorece a forma não carregada (Ex. R-COOH ou R-NH2). Um meio não polar, assim, aumenta o pK de um grupo carboxil, mas diminui em um grupo amino

A presença de grupos carregados adjacentes também afeta os valores de pK e pode reforçar ou neutralizar os efeitos do solvente

A solubilidade e os pontos de fusão dos aa. Refletem o seu caráter iônico

aa. apresentam vários grupos carregados, e assim são solúveis em solventes polares (H2O e etanol), mas insolúveis em

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solventes não polares (benzeno, hexano ou éter)

Os altos pontos de fusão dos aa. (>200oC) refletem a alta energia necessária para romper as forças iônicas que estabilizam a sua rede cristalina

Estereoquímica dos aminoácidos - Com exceção da glicina todos os aa. são opticamente ativos- As moléculas optica/ ativas são assimétricas- Os átomos de Cα (exceto a glicina) são centros assimétricos- Os centros quirais geram enanciômeros – são reconhecidas

ao ser analisadas assimetrica/ , pelo plano de luz polarizada

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- Todos os aa. derivados de proteínas têm a configuração estereoquímica L – possuem a mesma configuração relativa em torno de seus átomos C

- A designação L ou D de um aa não indica sua habilidade para girar o plano de luz polarizada

Aminoácidos incomuns Os 20 aa-padrão não são os únicos que ocorrem em sistemas

biológicos- Derivados de aminoácidos em proteínas Em quase todo caso, aa. incomuns resultam da modificação

específica de um resíduo de aa após a cadeia polipeptídica ter sido sintetizada

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- 4 – hidroxiprolina – proteínas da parede celular de vegetais- 5 – hidroxilisina – proteína fibrosa do tecido conjuntivo- 6 – N – metilisina – na miosina proteína contrátil do músculo- carboxiglutamato – protrombina (proteína coagulação) ּצ- Desmosina – proteína elastina- Ornitina e citrulina – biossíntese da arginina e ciclo da uréia

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modificações em aa. incluem a adição de grupos químicos a R:- Hidroxilação- Metilação- Acetilação- Carboxilação- Fosforilação Os grupos amino e carboxílicos livres nas posições C-N

terminais podem ser quimica/ modificados

- D-Áminoácidos Formam polipeptídeos curtos de paredes celulares bacterianas

tornado-as menos suscetíveis ao ataque de peptidases também são componentes de antibióticos (valinomicina)

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Essas modificações – diversidade biológica de proteinas - Solubilidade- Estabilidade- Localização subcelular - Interação com outras proteínas (redes de sinalização da

fosforilação)