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UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE CIÊNCIAS FARMACÊUTICAS REATIVIDADE DE COMPOSTOS ORGÂNICOS II E BIOMOLÉCULAS
NOTURNO
AMINOÁCIDOS: ESTRUTURA E
PROPRIEDADES
Cibele Rosalin Líria Domingues Luma Antonio Maria Cláudia Araujo Priscila Carneiro
São Paulo Novembro/2016
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Introdução
• Aminoácidosàunidadesquecompõemasproteínas;
• Estruturaprimáriaàsequênciasdeaminoácidosformadasporligaçõespep;dicas...
ligaçõescarbono-nitrogênio
• ...queseformampelareaçãoentreogrupocarboxila(COO-)deum aminoácido e o grupo amino (NH3+) do aminoácidoseguinteàresultandonumgrupamentoamida.
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Introdução
Formação de uma ligação peptídica
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Introdução
Sequência de aminoácidos formada por ligações peptídicas
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Introdução
• Ligaçãopep;dicaàaparatodesínteseprotéica;
• Ocorrenosribossomos;
• Proteínasnaturaisàaté21aminoácidosprimáriosdiferentes;
• Ligadosentresiporligaçõesamida;• 21°aminoácidoàselenocisteína–natural.
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Definição
• Aminoácidosàácidoscarboxílicoscomumgrupoamino;
• Maiscomunsnanaturezaàalfa-aminoácidos;
• FórmulamoleculargeralàRCH(NH2)COOH;
• FunçãoaminolocalizadanocarbonoC2oucarbono-alfa;
• Radical(grupoR)podeserumaalquilaouarila;
• Podecontergrupamentoshidroxila,amino,Wol,entreoutros.
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Definição
• CadeialateralRosdiferencia;
• Maisde500aminoácidosdiferentesencontradosnanatureza;
• Porém,apenas20compõemasproteínasdetodasasespécies,debactérias(procariontes)ahumanos(eucariontes);
• Sãoosaminoácidosprimáriosoupadrão;
• Nutriçãohumanaàfunções:definição,digestão,absorçãoetransporte.
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Definição
• Tipos: àEssenciais:nãosãosinteWzadospeloorganismo-isoleucina,
leucina,valina, fenilalanina,meWonina,treonina,triptofano,lisinaehisWdina;
à Não essenciais: sinteWzados pelo organismo, a parWr deoutros precursores – alanina, ácido aspárWco, asparagina,ácidoglutâmico,serina;
à Semi-essenciais ou precursores: sinteWzados a parWr deoutrosprecursores ,presentesemquanWdadesuficientenadieta - arginina (glutamina/glutamato), cisteína (aspartato),glutamina(ácidoglutâmico,amônia),glicina(serina,colina),prolina(glutamato),Wrosina(fenilalanina).
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Estrutura protéica composta de diversos tipos de aminoácidos
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• Organolép<cas:incolores-amaioriadesaboradocicado;
• Físicas: sólidos - com solubilidade variável em água;apresentam aWvidade ópWca por possuírem carbonoassimétrico,emgeral,naformalevógira;
• Químicas: grupo carboxílico (-COOH) na molécula conferecaracterísWca ácida e grupo amino (-NH2), caracterísWcabásicaà aminoácidos são anfóteros - reagem tanto comácidoscomocombasesformandosaisorgânicos.
Propriedades
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Projeção de Fischer
• Modo simplificado de representar um átomo de carbonotetraédricoeseussubsWtuintes.
Alanina (ALA) na Projeção de Fischer
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Projeção de Fischer
• Arranjotetraédricodosorbitaisdeligaçãoaoredordocarbonoalfadosaminoácidos;
• OsquatrogrupossubsWtuintespodemocuparduasdisposiçõesespaciaisdisWntas;
• Quesãoimagensespeculares,nãosuperponíveis;
• SãoosenanWômeros,umaclassedosestereoisômeros;
• Carbonoassimétriconãoadmiteumplanodesimetria.
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Projeção de Fischer
• Aminoácidos são denominados "D-" ou "L-“à configuraçãoabsoluta dos subsWtuintes ao redor do átomo de carbonoquiral;
• Alinhadosaoradical(cadeiacarbonílica)eocarboxilato(COO-)naslinhasverWcaisdaprojeçãodeFischer,aminoácidoscomogrupoamino(NH3+)àesquerdaserãoL-aminoácidos,eoscomogrupoaminoàdireita,D-aminoácidos.
Exemplos de aminoácidos "L" e "D”
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Projeção de Fischer
L-aminoácidos, orientação anti-horária _ D-aminoácidos, horária
• QuasetodososcompostosbiológicoscomcentroquiralocorremapenasemDouL;
• Os aminoácidos nas moléculas protéicas são sempre L-estereoisômeros;
• D-aminoácidosforamencontradosapenasemanWbióWcos(ex.naGramicidinaS,anWbióWcoproduzidopelabactériaGramposiWvaBacillusbrevis).
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Característica Zwitteriônica de Aminoácidos
• Soluções aquosas à aminoácidos ionizados e podemapresentartantocaracterísWcasácidasoubásicas;
• Isto devido à presença dos dois grupos funcionais que oscompõem, o carboxílico (ácido – COOH) e o amino (básico –NH2);
• Aminoácidos são anfóteros, moléculas anfipróWcas, podendodoaroureceberprótons(H+)deacordocomoconceitoácido-basedeBrönsted-Lowry;
• pHfisiológicoà íondipolar, denominado zwi/erion, formadocomaprotonaçãodogrupoaminopeloácidocarboxílico.
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Característica Zwitteriônica de Aminoácidos
Formação de um zwitterion
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Característica Zwitteriônica de Aminoácidos
Influência do pH nos grupos funcionais dos aminoácidos
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Constante de Dissociação Ácida (pKa)
• Estado de ionização dos grupos carboxila e amino dosaminoácidosàvariacomopH;
Característica dos grupos funcionais em um aminoácidos • ForçadeumácidoàconstantedeequilíbrioácidobaseemáguaàpKa.;
• ÁcidosmaisfracosàvaloressuperioresdepKa.
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Constante de Dissociação Ácida (pKa)
• Constante de equilíbrioà estabilidade relaWva do ácido e dabaseconjugada:
equilíbrio, constante de equilíbrio e pKa
Variações do grupo carboxila: protonado e desprotonado.
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Constantes de Dissociação Básica (pKb)
• ConstantedeassociaçãodeumabasecomumprótonàpKb;
• Grupocomcaráterbásicoàamino;
• QuantomenorKb–maisfracaéabaseàmaiorpKb.
Equação de pKb e relação pKa e pKb
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Variações do grupo amino dos aminoácidos • pKcorrespondeaopHemquehá50%dedissociaçãodoácidooudabase.
Constantes de Dissociação Básica (pKb)
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• Valor de pH onde o aminoácido apresenta carga elétricalíquidaigualazero;
• pI é o pH no qual há equilíbrio entre as cargas negaWvas eposiWvasdosgrupamentos iônicosdeumaminoácidooudeumaproteína.
Curva de titulação da glicina
Ponto Isoelétrico (PI)
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Relação pKa e pH com prótons H+ do meio • ParacalcularopI,bastasomarospKsedividi-lospor2(fazerumamédiaaritméWcasimples);
• Aminoácidos com mais radicais ionizáveisà encontrar amolécula em estado neutro e fazer amédia aritméWca dospKsadjacentes.
Ponto Isoelétrico (PI)
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Cálculo do Ponto Isoelétrico
Ponto Isoelétrico (PI)
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• 20aminoácidosmaiscomuns-ligadosporligaçõespep;dicas-constroemasproteínas;
• Definiçãofuncionaldavidaàmatériaquesemanifestapelocrescimento,metabolismo,reproduçãoeevolução;
• Enzimas à catalisam transformações de complexidadevariadaàaceleramreações;
• Proteínas de transporte e armazenamentoà hemoglobinaquetransportaoxigênioeferriWnaquearmazenaferro;
• Coordenaçãodosmovimentosàcontraçãodosmúsculos;
• AnWcorposàproteçãoimunológica.
Os Aminoácidos e a Vida
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Aplicação Industrial
• Aminoácidos podem ser produzidos industrialmente porhidrólisedeproteínas,porsíntesequímica,oupormétodosbiotecnológicos(catáliseenzimáWca,asemi-fermentaçãoeafermentação);
• Hidrólise de proteínas permite a uWlização de fontesproteicas de outros processos, que restaram comosubprodutos;
• Síntese química permite produção em larga escala,mas háproduçãodemisturasracêmicas;
• Fermentação possui diversas vantagens, entre elas o fácilescalonamentoeauWlizaçãodematéria-primabarata;
• Síntese enzimáWca permite a produção de compostosopWcamente puros, mas necessita de matéria-primaespecífica.
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Hidrólise de Proteínas
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Síntese Química
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Métodos biotecnológicos
• Fermentaçãodiretadeaminoácidos;
• Conversão de produtos intermediáriosbaratos,viabiossíntese;
• Usodeenzimasoucélulasimobilizadas.
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Produção de Glutamato
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Referências:
´ “Vollhardt, K. P. C., Schore, N. E., Química Orgânica - Estrutura e função, 4ª edição, 2004, p. 986-
´ https://pt.wikipedia.org/wiki/Fenilceton%C3%BAria
´ https://pt.wikipedia.org/wiki/Aspartame
´ http://www.revistageintec.net/portal/index.php/revista/article/viewFile/546/610
´ https://lilianecabral.files.wordpress.com/2011/07/producao-de-aminoacidos.pdf
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Obrigada!