Universidade do Estado de Santa Catarina Centro de Ciências Tecnológicas CCT Departamento de Química BIO0001 - Bioquímica Lista de Exercícios Aminoácidos e Proteínas 1) Uma solução de 100 ml de glicina 0,1 M a ph 1,72 foi titulada com solução de NaOH 2 M. O ph foi monitorado e os resultados foram plotados em um gráfico, como mostrado à seguir. Os pontos-chave na titulação são designados I a V. Para cada uma das afirmações (a) a (i), identificar o ponto chave apropriada na titulação e justificar a sua escolha. (a) Glicina está presente predominantemente como a espécie + H3N-CH2- COOH. (b) A carga líquida média da glicina é + 1. (c) A taxa líquida média de glicina 2 é zero. (d) O grupo carboxil foi completamente titulado (primeiro ponto de equivalência). (e) A glicina é completamente titulada (segundo ponto de equivalência). (f) A espécie predominante é + H3N-CH2-COO -. (g) A carga líquida média da glicina é -1. (h) Este é o ponto isoelétrico. (i) Este é o fim da titulação. 2) Separação de ácidos aminados por cromatografia de troca iônica. Misturas de aminoácidos podem ser analisadas primeiramente pela separação da mistura em seus componentes por uma cromatografia de troca iônica. Os aminoácidos inseridos em uma
resina de trocadora de catións contendo grupos sulfonato (-SO3 - ) fluem pela resina em velocidades diferentes por causa de dois fatores que influenciam seu movimento: (1) atração iónica entre os resíduos sulfonato na coluna e grupos funcionais carregados positivamente nos aminoácidos, e (2) interações hidrófobas entre as cadeias laterais dos aminoácidos e o suporte fortemente hidrofóbico da resina de poliestireno. Para cada par de aminoácidos listados, determinar qual irá ser eluído em primeiro em uma coluna trocadora de cátions utilizando um tampão de ph 7,0. (a) Asp e Lys (b) Arg e Met (c) Glu e Val (d) Gly e Leu (e) Ser e Ala 3) Solubilidade de Polipeptídios. Um método para a separação de polipeptídios tem como base suas diferenças de solubilidades. A solubilidade de grandes polipeptídios em água depende da polaridade relativa dos seus grupos R, em particular do número de grupos ionizáveis: quanto mais grupos ionizáveis existem, mais solúvel será o polipeptídio. Qual dos peptídeos em cada um dos pares apresentados é mais solúvel no ph indicado? (a) (Gly)20 ou (Glu)20 em ph 7.0 (b) (Lys Ala)3 ou (Phe Met)3 em ph 7.0 (c) (Ala Ser Gly)5 ou (Asn Ser His)5 em ph 6.0 (d) (Ala Asp Gly)5 ou (Asn Ser His)5 em ph 3.0 4) Propriedades da ligação peptídica. Em estudos de difração de raios-x de peptídeos cristalizados, Linus Pauling e Robert Corey encontraram que o comprimento da ligação C-N na ligação peptídica é de comprimento intermediário (1,32 Å) entre uma ligação simples C-N (1,49 Å) e uma ligação dupla C=N (1,27 Å). Eles também descobriram que a ligação peptídica é planar (todos os quatro átomos ligados ao grupo C-N estão localizados no mesmo plano) e que os dois átomos de carbono ligados ao C-N são sempre trans um em relação ao outro (em lados opostos da ligação peptídica):
(a) O que o comprimento da ligação C-N na ligação peptídica indica sobre a sua força e sua ordem de ligação (ou seja, ela é simples, dupla ou tripla)? (b) O que as observações de Pauling e Corey nos dizem sobre a facilidade de rotação sobre o eixo C-N da ligação peptídica? 5) Velocidade de síntese da -queratina do cabelo. O cabelo cresce a uma taxa de 15 a 20 cm/ano. Todo este crescimento é concentrado na base da fibra capilar, onde os filamentos de -queratina são sintetizados dentro das células vivas da epiderme, sendo arranjadas em estruturas no formato de corda. O elemento estrutural fundamental da - queratina é a hélice-, que tem 3,6 resíduos de aminoácidos por volta e avança 5,4 Å por volta. Supondo-se que a biossíntese de cadeias de queratina -helicoidal é o fator limitante da velocidade para o crescimento de cabelo, calcule a velocidade na qual as ligações peptídicas de cadeias -queratina devem ser sintetizadas (ligações peptídicas por segundo) para justificar o crescimento anual observado para o cabelo. 6) Efeito do ph na conformação das estruturas secundárias. O desdobramento da hélice- de um polipeptídeo para formar uma estrutura enrolada aleatoriamente é acompanhada por um grande decréscimo em uma propriedade chamada de rotação específico, uma medida da capacidade de uma solução de desviar a luz polarizada. Poliglutamato, um polipéptideo constituído por apenas resíduos de L-Glu, possui uma conformação - helicoidal em ph 3. Quando o ph é elevado para 7, há uma grande diminuição da rotação específica da solução. Da mesma forma, polilisina (resíduos de L-Lys) forma uma hélice- em ph 10, mas quando o ph é diminuído para 7, a rotação específica também diminui, como mostrado pelo gráfico a seguir.
Qual é a explicação para o efeito da mudança de ph nas conformações da poli(glu) e poli(lys)? 7) Sequência de aminoácidos e estrutura de proteínas. Nossa crescente compreensão de como as proteínas se dobram permite que os pesquisadores façam previsões sobre a estrutura da proteína com base em dados sequência de aminoácidos primária. Considere as seguintes sequências de aminoácidos: a. Onde devem ocorrer voltas? b. Onde devem se formar ligações intramoleculares dissulfeto? 8) Qual dos seguintes peptídeos é mais propenso a assumir uma estrutura -helicoidal? Por que? a) LKAENDEAARAMSEA b) CRAGGFPWDQPGTSN
9) Descreva quais os 4 níveis estruturais das proteínas e caracterize cada um. Explique todas as forças e ligações químicas que são responsáveis pela manutenção de cada nível estrutural das proteínas 10) O que é desnaturação de uma proteína? O que pode causar a desnaturação e quais as consequências disso?