Metaloproteínas e modelagem biomimética - joinville.udesc.br · 2 Resumindo temos: cofator...
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Resumindo temos:
cofator
orgânico
inorgânico
coenzima
metaloenzima
Sítio ativo
Íons metálicos
Cadeia lateral da proteína
Pontes exógenas
Ligantes terminais
Complexos
altamente
Elaborados!!!
Proteínas
Enzimas
Conceito ácido-base de Pearson* (1963)
*Nascido em Chicago 1919 e… ainda trabalhando na UCSB! (97 anos)
O conceito Pearson baseia-se no princípio da polarizabilidade de espécies
químicas.
“Ácidos macios tendem a se ligar (formam compostos estáveis) com bases
macias, enquanto ácidos duros tendem a se ligar com bases duras.”
Mas qual a relação entre dureza/maciez de uma
espécie química e sua polarizabilidade?!
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Espécies químicas que tem suas cargas (ou densidade de cargas “δ”)
concentradas espacialmente são consideradas “duras”. Por outro, espécies que
possuem a habilidade de dispersar estas cargas são ditas “macias”.
São fatores que influenciam no grau de polarização:
1. Raio atômico/iônico/cargas elétricas
Ácidos duros Ácidos macios
Bases duras Bases macias
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3. Ressonância (fator de menor preponderância)
Contribuição da ressonância na dispersão de cargas.
Concentração de carga = maior dureza
Obs. Escrever todas as formas canônicas para comprovação.
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“Força” da interação ácido-base: Constantes de formação (Kf)
“Íons de dureza compatíveis tendem
a interagir fortemente entre si
produzindo então maiores valores de
Kf.”
• Ácidos duros tendem a se ligar
com halogênios na segunite
ordem:
I- < Br- < Cl- < F-
• Ácidos macios tendem a se ligar
com halogênios na segunite
ordem:
I- > Br- > Cl- > F-
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Ligação com ácidos duros:
PR3 << NR3 e SR2 << OR2
No caso de bases de Pearson, os valores obtidos de constantes de formação
apontam a seguinte tendência:
Ligação com ácidos macios:
PR3 >> NR3 e SR2 >> OR2
Haletos e oxoânions são classificados como bases duras pois atuam
majoritariamente por interações eletrostáticas.
Compostos que se ligam através do carbono tais como CO e CN- tendem a se
comportar como bases macias.
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“Interações entre ácidos e bases duras são predominantemente iônicas enquanto
entre ácidos e bases macias são predominantemente covalentes.”
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Metaloproteínas ou Metaloenzimas: podem
ser consideradas de forma simples como sendo
grandes compostos de coordenação!
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Funções dos metais nas metaloenzimas
Normalmente, os metais são encontrados como constituintes naturais nas proteínas.
Aproximadamente 1/3 de todas as enzimas conhecidas necessitam de íons
metálicos para atividade catalítica.
Na verdade, a natureza aprendeu a utilizar as propriedades especiais dos metais
para realizar uma ampla variedade de funções associadas com os sistemas vivos.
Suas principais funções são:
• Se ligar ao substrato e então o orientá-lo devidamente para a reação;
• Mediar reações de oxidação-redução através da estabilização de cargas
nos estados de oxidação dos íons metálicos;
• Estabilizar eletrostaticamente ou blindar cargas negativas.
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Metaloenzimas e a química bioinorgânica
trans-[CoIII(NH3)4(Cl)(OH2 ) - Werner
Interação metal-proteína X química de coordenação
C o 3 +
N H 3
N H 3
H 3 N
H 3 N
C l
O H 2
N H 3
C l -
O H 2
N H 3
N H 3 N H 3
C o 3 +
Coordenação metálica por resíduos de aminoácidos
H
O
O
O O H 2
N N
H 2 N O
N
N
Z n 2 +
H
N H 2
O
H O
- O
O
N
N
H
O H 2
H N
N
Z n 2 +
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Modelagem biomimética
Complexos Modelo e Análogos Sintéticos
Metaloenzimas Grandes compostos de
coordenação
Compostos de baixa
massa molar
Moléculas de Alta Complexidade!
Complexos modelos
Análogos sintéticos
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Exemplo – Complexo Modelo
Modelo estrutural para o sítio ativo da urease
Sítio ativo da urease
Lippard, Inorg. Chem. 2001.
QMC Bioinorgânica
O O
N
N N i
O H N
O
O
O
N H
N
H N
N N i