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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
métodosexperimentais
difração de raios X
métodosteóricos
modelagem por homologiadockingdinâmica molecularalinhamento de seqüências
Estrutura × Ferramentas Computacionais
métodosexperimentais
difração de raios X
cristal
sistema de detecção
padrão de difração
IC 15
Estrutura × Ferramentas Computacionais
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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Desafios do século XXI
14 .000 genes
20 .000 genesIC 20
Desafios do século XXI
Interactoma: estudo das interações proteína- proteína, proteína -
dna, proteína- moléculas pequenas,….
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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
métodosexperimentais
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
Estruturas Tridimensionais
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1 conformaçãoplanejada
1 conformaçãonão-planejadaconformação
estendida
conformaçãodobrada
HC05HC05
cristalografia
planejamento
moléculas pequenas
síntese
Estruturas Tridimensionais
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Estruturas Tridimensionais
proteínas
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Estruturas Tridimensionais
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
IC 48
Letras × palavras
ABCDCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ
ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY
ABCORS COBRAS
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IC 49
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
IC 52
Aminoácidos Grupo carboxila(dissociado)
Grupo amina(protonado)
Cadeialateral
Carbono α
COO-
CR
H3N+ HR
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IC 53
Aminoácidos: estereoisomeria
IC 54
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
IC 56
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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IC 57
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida1953 – empresa suíça Ciba1954 – empresa alemã Chemie Gruenenthal
(testes mal conduzidos)prescrito para convulsões epilépticas (inefetivo)
IC 58
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomidaensaios clínicos como um novoantihistamínico como tratamento da alergia(inefetivo)
IC 59
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomidaensaios clínicos como um novoantihistamínico como tratamento da alergia(inefetivo)efetivo como sedante
IC 60
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomidaefetivo como sedanteo destino definitivo do fármaco foi para tratar náuseas, ansiedade, insônia e vômitos matutinos das grávidas.
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IC 61
Isômeros Óticos: exemplo
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
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida
1956
IC 63
Isômeros Óticos: exemplo
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
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida• enantiômero R• enantiômero S
S R
centro quiralcentro quiral
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IC 65
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida Sefeito sedativo
Talidomida Refeito teratogênico
agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez.
IC 66
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida Sefeito sedativo
Talidomida Refeito teratogênico
agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez.
IC 67
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida Refeito teratogênico
agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez.
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
Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida Refeito teratogênico
agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez.
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
Isômeros Óticos: exemplo
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
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Isômeros Óticos: exemplo
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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