Lei de Biossegurança (nº 8.974 / 1995), regulamentada pelo Decreto nº 1.752:

estabelece e impõe condições de segurança para as pesquisas nessa área e

regulamenta as atividades de biotecnologia.

AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS

Algumas funções das proteínas

LuciferaseLuciferina

ATP

Hemoglobina (eritrócitos)

Queratina (cabelo, chifres, lãs e penas)

luciferil adenilato + PPi

luciferil adenilato + O2 ----> oxiluciferina + AMP + luz

Funções das proteínas- Estrutural

- Transporte de gases

- Defesa ou imunológica

- Enzimática

- Hormonal

…. Energética

Enzimas: aumentam a velocidades de reações químicas;

Anticorpos: substâncias fundamentais nos mecanismos de

defesa;

Hormônios: como insulina e glucagon, que atuam no

metabolismo dos açúcares.

Estrutura e Função

Macromoléculas formadas essencialmente por carbono (C), oxigênio (O), nitrogênio (N) e hidrogênio (H), podendo apresentar enxofre também (S);

Em menor proporção podem ainda apresentar cobre, ferro, zinco e fósforo;

Apresentam, principalmente, função plástica, embora também possam ter função energética;

São diversas as funções que podem desempenhar, estando as mesmas relacionadas com sua estrutura química e física.

Estrutura e Função

Macromoléculas formadas essencialmente por carbono (C), oxigênio (O), nitrogênio (N) e hidrogênio (H), podendo apresentar enxofre também (S);

Em menor proporção podem ainda apresentar cobre, ferro, zinco e fósforo;

Apresentam, principalmente, função plástica, embora também possam ter função energética;

São diversas as funções que podem desempenhar, estando as mesmas relacionadas com sua estrutura química e física.

Digestão das proteínas

Unidade estrutural das proteínas;

Proteína: conjunto de α aa arranjados em várias sequências específicas;

Número enorme de proteínas, embora existam apenas 20 aminoácidos na natureza:

3 aa diferentes: A, B e C

6 tripeptídeos: ABC, ACB, BAC, BCA, CAB e CBA - 3! = 3 x 2 x 1 = 6 4 aa diferentes: A, B, C e D

24 tetrapeptídeos - 4! = 4 x 3 x 2 x 1 = 24 10 aa diferentes conduzem a mais de três milhões (3.628.800)

de decapeptídeos

Aminoácidos (monopeptídeos)

Estrutura geral de um aminoácido

Exceção: Prolina (aminoácido cíclico)

Identificação dos carbonos de um aminoácido: 2 convenções

C (quiral)

R= estrutura; tamanho e carga elétrica

Estereoisomerismo nos alfa-aminoácidos

Comparação dos estereoisômeros da alanina com a configuração absoluta L e D- Gliceraldeído.

Aminoácidos podem ser classificados pelo grupo R

Os 20 aminoácidos das proteínas

Aminoácidos incomuns derivados.

4 resíduos de lisina

A)

B)

Intermediários da biossíntese da arginina - ciclo da uréia

colágeno miosina

protombina

elastina

Formas Não iônicas e Zwiterionicas de aminoácidos

Aminoácidos podem atuar como ácidos e bases (anfólitos)

Doador de H+ Receptor de H+

Aminoácido (alanina): diprótico quando completamente protonado

Curva de titulação de um aminoácido (Glicina)

Efeito do ambiente químico sobre o pKa

Curva de titulação dos aminoácidos: Predição da carga elétrica

Curvas de titulação características Pka de cada grupo ionizante Várias regiões tamponantes Ponto isoelétrico – pI: - pI = ½ (pK1 + pK2) - Ionização completa sem carga - pH > pI carga – ( anodo +) AA com Grupos R ñ-ionizáveis titulam = Glicina Grupos R ionizáveis influenciam titulação

Titulação de aminoácidos com um grupo R ionizável: 3 valores de pKa

Peptídeos e proteínas

Ligações peptídicas (desidratação)Oligopeptídeos Polipeptídeos (MW > 10,000)Extremidades amino (N-) e carboxil (C-) terminalpI e curva de titulaçãoVários tamanhos e atividades

Hormônios, Adoçante

Hormonios: oxitocina (9aa) contrações do útero bradicinina (9aa) inibidor da inflamação Insulina (30 e 21aa) Glucagon (29aa)

Multisubunidades mono ou oligoméricasProteínas conjugadas com outras macromoléculas grupos prostéticos

Peptídeo serilgliciltirosilalanilleucina (ser-Gly-Tyr-Ala-Leu)

Comportamento ácido-base de um peptídeo: - grupos amino e carboxila terminais; - natureza e o número de grupos R ionizáveis.

Em vermelho: grupos ionizáveis a pH 7,0

Polipeptídeos

Dados moleculares de algumas proteínas

Polipeptídeos tem composição de aminoácidos característicos

Proteínas conjugadas

Estruturas protéicas

As proteínas diferem entre si pelo número, tipo e seqüência dos aminoácidos em suas estruturas.

O número de aminoácidos é muito variável de uma proteína para outra:• Insulina bovina: 51 aminoácidos• Hemoglobina humana: 574 aminoácidos• Desidrogenase glutâmica: 8 300 aminoácidos

Formação da ligação peptídica (condensação)

Estrutura protéica1. Pontes de hidrogênio: O hidrogênio liga-se a um átomo pequeno

e muito eletronegativo: F, O, N

Forças de Van der Waals

Moléculas se atraem umas às outras: o lado positivo do dipolo de uma molécula atrai o lado negativo do dipolo da outra molécula.

Ponte dissulfeto

Formação reversível pela oxidação de duas moléculas de cisteína

Os 4 níveis da estrutura protéica

Estruturas protéicas

Estrutura primária

Seqüência linear de aminoácidos ligados através de ligações peptídicas

Estruturas protéicasEstrutura secundária

O filamento de aminoácidos se enrola ao redor de um eixo, formando uma escada helicoidal chamada alfa-hélice ou a estrutura de folha pregueada. É uma estrutura estável, cujas voltas são mantidas por pontes de hidrogênio.

Estrutura terciária

Polipeptídios dobram sobre si mesmos, adquirindo uma configuração espacial tridimensional.Essa configuração pode ser filamentar como no colágeno, ou globular, como nas enzimas.

Estruturas protéicas

Estrutura quaternária

Associação de dois ou mais polipeptídeos (cadeias de aminoácidos).

Estruturas protéicas

Estrutura X Função

Há uma troca na cadeia de aminoácidos da hemoglobina (substituição de um ácido glutâmico por uma valina).

Desnaturação das ProteínasElevação de temperatura, variações de pH ou a certos solutos como o álcool e a uréia, alteram a configuração espacial, e a atividade biológica é perdida. Geralmente, as proteínas se tornam insolúveis quando se desnaturam. É o que ocorre com a albumina da clara do ovo que, ao ser cozida, se torna sólida.

Algumas proteínas desnaturadas, ao serem devolvidas ao seu meio original, podem recobrar sua configuração espacial natural. Na maioria dos casos a desnaturação é irreversível.

A clara do ovo se solidifica, ao ser cozida, mas não se liquefaz quando esfria.