2018 Dr. Walter F. de Azevedo Jr. Biofísica. Prof. Dr. Walter F. de Azevedo Jr.

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Cláudio Salazar Silva
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2 Ao lado temos a estrutura de um peptídeo formado pelos aminoácidos Arginina - Prolina - Alanina - Tirosina - Serina, coloridos cada um com uma cor distinta. Usaremos uma representação plana da estrutura do peptídeo para facilitar a visualização de aspectos moleculares relevantes para o estudo de peptídeos e proteínas. 2

3 Agora temos a representação considerando-se os tipos de átomos, somente os hidrogênios ligados aos átomos polares (N e O) da cadeia principal são mostrados. 3

4 Temos ao lado a estrutura molecular (fórmula química) do peptídeo. As ligações covalentes estão indicadas na estrutura. 4

5 Vemos em destaque a parte da estrutura chamada de cadeia principal, onde fica clara a regularidade da repetição do padrão NCCN... Os aminoácidos estão ligados uns aos outros por meio da ligação peptídica, indicada pela seta. Ligação peptídica 5

6 Isolamos dois aminoácidos consecutivos do peptídeo anterior. Vemos em destaque a ligação peptídica que conecta os dois aminoácidos. Ligação peptídica 6

7 Em verde está destacada a ligação peptídica. Ligação peptídica 7

8 Ao quebramos a ligação peptídica temos os aminoácidos isolados. A estrutura ao lado está incompleta. Em representações de proteínas, é comum suprimir os átomos de hidrogênio que, por serem muito numerosos, tornam a figura muito confusa. Para estudar corretamente a estrutura dos aminoácidos, vamos adicionar os átomos de hidrogênio dos grupos que nos interessam. 8

9 Agora completamos os hidrogênios do grupo amino dos dois aminoácidos. 9

10 Agora completamos os oxigênios do grupo carboxílico dos dois aminoácidos. 10

11 Agora destacamos o carbono alfa (Cα) dos aminoácidos. 11

12 Em verde temos o grupo carboxílico. 12

13 Na figura vemos o grupo amino em ciano. 13

14 Em amarelo destacamos as cadeias laterais. Todos aminoácidos possuem uma estrutura idêntica. A ligação peptídica é estabelecida por uma reação entre o grupo carboxílico de um aminoácido e o grupo amino de outro. 14

15 A ligação peptídica pode ser feita sinteticamente ou nos ribossomos das células. Não vamos entrar em detalhes da síntese de proteínas que ocorre nas células, mas vamos observar apenas a formação de uma ligação peptídica. Primeiramente, vamos ligar os aminoácidos ao RNA transportador (trna), como vemos na figura ao lado. 15

16 Na figura vemos a aproximação dos aminoácidos, com a indicação de onde se formará a ligação peptídica. 16

17 A ligação peptídica está em destaque na figura. 17

18 Assim, além da regularidade de dois átomos de carbono entre um de nitrogênio, também se observa que ao átomo de nitrogênio liga-se um átomo de hidrogênio e ao átomo de carbono ligado diretamente ao nitrogênio há um átomo de oxigênio ligado. Este átomo de hidrogênio e de oxigênio são bastante importantes para a estruturação de uma proteína, como será visto posteriormente no estudo sobre estrutura secundária. 18

19 Recuperamos a estrutura do peptídeo original 19

20 Ligação Covalente A figura abaixo mostra uma cadeia peptídica de 6 resíduos de aminoácidos (um hexapeptídeo), onde lemos a sequência do N (terminal amino) para o C (terminal carboxílico), tal convenção é usada para numerar os resíduos na sequência. Este procedimento facilita a análise de diversas características das sequências de aminoácidos, tais como, conservação de resíduos de aminoácidos em determinada posição, identidade sequencial entre diversas proteínas, identificação de sítios ativos, no caso de enzimas, entre outros aspectos. R2 R4 R6 Terminal N R1 R3 R5 Terminal C R s indicam as cadeias laterais 20

Na representação CPK, a ligação covalente é indicada por um bastão unindo esferas.

21 Ligação Covalente A ligação covalente é a responsável por ligações químicas entre os átomos. Uma ligação forte mantém a cadeia principal da proteína e as cadeias laterais unidas. Na representação CPK, a ligação covalente é indicada por um bastão unindo esferas. As esferas indicam os átomos. Estes átomos estão ligados covalentemente, cada ligação é representada por um bastão ligando os átomos, representados por esferas. 21

Interação Hidrofóbica Interação hidrofóbica é literalmente temor à água tal interação impele os resíduos hidrofóbicos para o interior da estrutura da proteína.

De forma inversa, temos uma tendência estatística de encontrarmos resíduos hidrofóbicos enterrados na proteína.

22 Interação Hidrofóbica Interação hidrofóbica é literalmente temor à água tal interação impele os resíduos hidrofóbicos para o interior da estrutura da proteína. Resíduos hidrofílicos apresentam uma leve tendência estatística de apresentarem-se na superfície da proteína. De forma inversa, temos uma tendência estatística de encontrarmos resíduos hidrofóbicos enterrados na proteína. Na figura abaixo temos em ciano os átomos de carbono (hidrofóbicos), em vermelho e azul os átomo hidrofílicos. Visualização do interior hidrofóbico da proteína, representado no centro da figura. Representação de átomos polares na superfície da proteína Purina Nucleosídeo Fosforilase. 22

23 Interação de van der Waals Interação de van der Waals ocorre devido à proximidade entre átomos e envolve regiões não polares das moléculas. As nuvens eletrônicas dos átomos passam a interagir por causa do dipolo (cargas positiva e negativa posicionadas em extremos da molécula ou átomo) que surge na nuvem eletrônica do átomo. Este dipolo é devido às características quânticas do sistema, onde a indeterminação da posição do elétron leva à possibilidade de num dado instante termos um elétron numa posição favorável à formação de um dipolo elétrico. Tal dipolo pode interagir com a nuvem eletrônica de um átomo próximo. A interação é relativamente fraca e de curto alcance. R VDW R VDW Átomos próximos permitem uma interação entre as nuvens eletrônicas, o que causa a força de van der Waals. Quando a distância é menor que a soma dos raios de van der Waals (R VDW ) a repulsão surge entre os átomos. 23

24 Ligações de Hidrogênio Ligações de hidrogênio é uma interação de origem eletrostática, onde ocorre o compartilhamento de um H entre átomos não ligados covalentemente. A ligação de hidrogênio pode ocorrer entre moléculas diferentes. Por exemplo, quando moléculas de água entram em contato com a superfície de uma proteína, as interações ocorrem por meio de ligações de H. Numa ligação de hidrogênio temos sempre um átomo doador de H e um aceitador de H. Na verdade não há transferência do H do doador para o aceitador, e sim uma ação eletrostática do próton (H) sobre o aceitador. Na figura abaixo o oxigênio é o aceitador e o nitrogênio é o doador. A distância (r) entre o doador e o aceitador (r) varia entre 2,5 a 3,4 Å. r N H O C Doador Aceitador 24

25 Referência Harvey, R. A., Ferrier, D. R. Bioquímica Ilustada. 5ª Ed.Porto Alegre : Artmed, p. 25

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