Aula 1. Referência. Bancos de Dados. Linguagem x Informação. Introdução a Bioquímica: Biomoléculas. Introdução ao Curso: Aminoácidos.

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Ágata Terra Carreiro
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Introdução a Bioquímica: Biomoléculas Aula 1 Introdução ao urso: Aminoácidos eferência Autores: Ignez aracelli e Julio Zukerman-Schpector Editora: EdUFSar Ignez aracelli BioMat DF UNESP/Bauru Julio

1 Introdução a Bioquímica: Biomoléculas Aula 1 Introdução ao urso: Aminoácidos eferência Autores: Ignez aracelli e Julio Zukerman-Schpector Editora: EdUFSar Ignez aracelli BioMat DF UNESP/Bauru Julio Zukerman Schpector LarEMM DQ UFSar ISBN: Bauru, 13 de agosto de Bancos de Dados Linguagem x Informação letras frases aminoácidos proteínas 3 4

2 Problema entral Estruturas tridimensionais frases texto métodos experimentais métodos teóricos proteínas função 5 6 Estruturas tridimensionais moléculas pequenas moléculas grandes 7 8

3 Estruturas Tridimensionais métodos experimentais: cristal Estruturas Tridimensionais difração de raios X cristalografia 9 10 Estruturas Tridimensionais 1 conformação planejada dobrada Estruturas Tridimensionais proteínas 05 1 conformação não-planejada estendida planejamento síntese cristalografia moléculas pequenas moléculas pequenas 11 12

4 Estruturas Tridimensionais Estruturas Tridimensionais in silico Modelagem Molecular quem são as proteínas??? como são suas estruturas 3D?? como desempenham suas funções??? alinhamento de seqüências predição de estruturas de proteínas modelagem por homologia modelagem de ligantes docking Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica As proteínas são cadeias (polímeros) constituídas por 20 L-aminoácidos D-açúcares Aminoácidos Grupo amina (protonado) 3 N + adeia lateral Grupo carboxila (dissociado) arbono α 15 16

5 Ligações nas Proteínas Ligação Peptídica interações covalentes (fortes) ligação peptídica ligacao dissulfeto interações não-covalentes (fracas) interações eletrostáticas interações de van der Waals ligações de hidrogênio interações hidrofóbicas Estereoisomeria Isômeros Óticos L-aminoácido D-aminoácido 19 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. 20

6 Isômeros Óticos: exemplo Aminoácidos: estereoisomeria Talidomida enantiômero : efeito tetragênico enantiômero S: efeito sedativo S + 3 N 3 L-Alanina D-Alanina N : Aminoácidos e Polaridade 3 N + nao-polar polar nao-carregado polar carrgado adeia lateral arbono α Molécula Apolar (ou ( não-polar) átomo ou molécula apolar: o centro das cargas positivas coincide com o centro das cargas negativas na ausência de campos elétricos. + cargas positivas cargas negativas p = 0 carrgado 23 24

Molécula Apolar (ou ( não-polar) molécula apolar na presença de campo elétrico: centro das cargas positivas centro das cargas negativas um dipolo induzido (orientado de para +) p 0 Molécula Apolar

7 Molécula Apolar (ou ( não-polar) molécula apolar na presença de campo elétrico: centro das cargas positivas centro das cargas negativas um dipolo induzido (orientado de para +) p 0 Molécula Apolar (ou ( não-polar) molécula apolar o centro de cargas positivas (núcleo) coincide com o centro de cargas negativas (nuvem eletrônica). cargas positivas dipolo induzido o centro de cargas positivas (núcleo) não coincide com o centro de cargas negativas (nuvem eletrônica). E cargas positivas E + p cargas negativas p p cargas negativas p = 0 p Molécula Polar mesmo na ausência de campo elétrico: centro de cargas positivas centro das cargas negativas molécula é um dipolo chamado de dipolo permanente 27 moléculas carga elétrica dipolo sistema com muitas cargas A forma como as cargas estão distribuídas muda a forma do campo elétrico criado por essas cargas ou distribuição de cargas. Na maioria dos sistemas que serão analisados, ou a distribuição de cargas pode ser tratada como se as cargas fossem isoladas (íons em um meio diluído), ou como no caso de uma membrana, consideramos uma distribuição linear, como a formada entre as placas de um capacitor, que cria um campo magnético constante e homogêneo. 28

8 Os aminoácidos Os aminoácidos e proteínas Por que precisamos conhecer este assunto? O que acontece em uma proteína, na ligação de uma enzima ao seu substrato, entre outras coisas, é dominado pela estrutura tridimensional das moléculas e por sua distribuição de cargas; O químico holandês Gerardus Mulder foi o primeiro a dotar o termo proteína em Do grego proteus: primário, o mais importante. o conhecimento dos aminoácidos pode ser fundamental para o entendimento em nível molecular do funcionamento do funcionamento das moléculas e isto possibilita planejar como, por exemplo, inibir uma enzima, planejar o desenho de um novo fármaco, etc Os aminoácidos e proteínas O primeiro aminoácido descoberto foi a asparagina, extraída do aspargo, em O primeiro identificado em uma proteína foi a leucina por Proust em O último a ser descoberto foi a treonina em (hoje isto nao e mais verdade ) Os aminoácidos e proteínas Os aminoácidos não possuem um nome sistemático. A glicina tem esse nome devido ao gosto doce (glycos = doce). A tirosina foi originalmente isolada do queijo (tyros = queijo). 31 O ácido glutâmico foi encontrado no glúten de trigo. 32

9 Os aminoácidos Os aminoácidos não possuem um nome sistemático. A glicina tem esse nome devido ao gosto doce (glycos = doce). Tirosina foi originalmente isolada do queijo (tyros = queijo) e o ácido glutâmico foi encontrado no glúten de trigo Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica As proteínas são polímeros constituídos por 20 L-aminoácidos-padrão unidos por ligações peptídicas Os aminoácidos reunem-se em combinações praticamente infinitas > 2 > 3 > 4 Estrutura 35 36

10 Aminoácidos Grupo carboxila (dissociado) Grupo amina (protonado) 3 N + adeia lateral arbono α Ligação Peptídica Ligação Peptídica 2 N OO 2 N OO 2 N OO 2 N O N O N OO O

Ligações Peptídicas proteína Ligação Peptídica N-terminal 2 N 1 O N i O N n-2 n OO -terminal 2 N 2 N OO 2 N OO 2 N 1 2 3 O N O N OO +

11 Ligações Peptídicas proteína Ligação Peptídica N-terminal 2 N 1 O N i O N n-2 n OO -terminal 2 N 2 N OO 2 N OO 2 N O N O N OO O OO Ligação dupla parcial Plana, curta a trans >> cis Ligação Peptídica Estereoisomeria L-aminoácido D-aminoácido 43 44

Isômeros Óticos Isômeros Óticos: exemplo Talidomida enantiômero : efeito tetragênico enantiômero S: efeito sedativo S Uma molécula quiral, é aquela que não é idêntica à sua imagem especular.

12 Isômeros Óticos Isômeros Óticos: exemplo Talidomida enantiômero : efeito tetragênico enantiômero S: efeito sedativo S 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 Aminoácidos: estereoisomeria + 3 N 3 L-Alanina D-Alanina N Ângulos dihédricos Phi e Psi Ângulos dihédricos são definidos por 4 átomos Phi (Φ) é a torção ao redor N α Psi (Ψ) é a torção ao redor α Φ e Ψ especificam a conformação da cadeia principal 47 48

13 φ Ângulo diédrico φ Ângulo diédrico ψ φ é o ângulo de torção em torno de N α ψ é o ângulo de torção em torno de α N (i+1) ψ α N α (i-1) N Estrutura covalente ligação peptídica ligação dissulfeto As Forças não-covalentes nas proteínas interações eletrostáticas entre cargas e dipolos; forças de van der Waals; ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas

14 Ligações de hidrogênio em estrutura terciária Aceptores,M E,G,N,Q N 2 N S O 2 O 2 O N N N 2 N 2 + O N S,T K N,Q Y Doadores 53 Aminoácidos com cadeias laterais não-polares 3 N + Glicina Gly, G 3 N + 3 Alanina Ala, A (G, A, V, L, I, F, W, M, P) 3 N Valina Val, V 54 Aminoácidos com cadeias laterais não-polares 3 N Leucina Leu, L 3 N Isoleucina Ile, I Aminoácidos com cadeias laterais não-polares 3 N + 2 Fenilalanina Phe, F 3 N + 2 N Triptofano Trp, W 55 56

15 Aminoácidos com cadeias laterais não-polares N 2 + Prolina Pro, P 3 N S 3 Metionina Met, M 3 N + Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados (S, T, N, Q, Y, ) 2 O Serina Ser, S NE 3 N + 3 O Treonina Thr, T N + Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados 2 ON 2 carregados (S, T, N, Q, Y, ) Asparagina Asn, N 3 N ON 2 Glutamina Gln, Q 3 N + 2 O Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados Tirosina Tyr, Y carregados (S, T, N, Q, Y, ) 3 N + 2 S isteína ys, 59 60

16 3 N + Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K,, ) 2 ÁcidoAspártico Asp, D 3 N Ácido Glutâmico Glu, E 3 N N 3 + Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K,, ) Lisina Lys, K Arginina Arg, 3 N N N N 2 62 Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K,, ) 3 N + 2 N N + istidina is, 63 63

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