Aula 1 - LaCrEMM
Propaganda
Introdução a Bioquímica: Biomoléculas Referência Aula 1 Autores: Autores Ignez Caracelli e Julio Zukerman-Schpector Introdução ao Curso: Aminoácidos Editora: Editora EdUFSCar ISBN: 85-7600-065-2 Ignez Caracelli Julio Zukerman Schpector BioMat – DF – UNESP/Bauru LaCrEMM – DQ – UFSCar Bauru, 13 de agosto de 2007 1 2 Linguagem x Informação Bancos de Dados http://www.rcsb.org/pdb/ letras frases http://www.ebi.ac.uk/thornton-srv/databases/pdbsum/ aminoácidos 3 proteínas 4 Problema Central frases proteínas Estruturas tridimensionais métodos experimentais texto métodos teóricos função 5 6 Estruturas tridimensionais moléculas pequenas 7 moléculas grandes 8 Estruturas Tridimensionais Estruturas Tridimensionais difração de raios X cristalografia métodos experimentais: cristal 9 Estruturas Tridimensionais 1conformação conformação planejada dobrada 10 Estruturas Tridimensionais proteínas planejamento HC05 HC05 1conformação conformação não-planejada estendida síntese cristalografia moléculas pequenas 11 12 Estruturas Tridimensionais in silico Estruturas Tridimensionais Modelagem Molecular alinhamento de seqüências predição de estruturas de proteínas modelagem por homologia modelagem de ligantes docking quem são as proteínas??? como são suas estruturas 3D?? como desempenham suas funções??? 13 Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica 14 Aminoácidos Grupo amina (protonado) As proteínas são cadeias (polímeros) constituídas por COOH 3N + • 20 L-aminoácidos Grupo carboxila (dissociado) C H R R • D-açúcares Cadeia lateral 15 Carbono α 16 Ligação Peptídica Ligações nas Proteínas •interações covalentes (fortes) – ligação peptídica – ligacao dissulfeto •interações não-covalentes (fracas) – interações eletrostáticas – interações de van der Waals – ligações de hidrogênio – interações hidrofóbicas 17 Estereoisomeria L-aminoácido 18 Isômeros Óticos D-aminoácido 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. 19 20 Aminoácidos: estereoisomeria Isômeros Óticos: exemplo Talidomida • enantiômero R: efeito tetragênico • enantiômero S: efeito sedativo COO- S + R COOH C NH3+ H3N C H CH3 L-Alanina D-Alanina CH3 21 Aminoácidos e Polaridade 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. COOH 3N + C H R R: nao-polar polar nao-carregado polar carrgado 22 cargas positivas Carbono α Cadeia lateral + ≡ 23 − p = 0 cargas negativas 24 Molécula Apolar (ou não-polar) Molécula Apolar (ou não-polar) molécula apolar o centro de cargas positivas (núcleo) coincide com o centro de cargas negativas (nuvem eletrônica). molécula apolar na presença de campo elétrico: ⇒ centro das cargas positivas ≠ centro das cargas negativas ⇒ um dipolo induzido (orientado de – para +) ⇒p≠0 cargas positivas E + ≡ E cargas positivas − p p cargas negativas dipolo induzido o centro de cargas positivas (núcleo) não coincide com o centro de cargas negativas (nuvem eletrônica). cargas negativas p≠0 + ≡ − ⇒ p=0 + ≡ 25 Molécula Polar − ⇒ p≠0 26 moléculas mesmo na ausência de campo elétrico: carga elétrica ⇒ dipolo ⇒ sistema com muitas cargas →centro de cargas positivas ≠ centro das cargas negativas 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. → molécula é um dipolo chamado de dipolo permanente 27 28 Os aminoácidos Os aminoácidos e proteínas O químico holandês Gerardus Mulder foi o primeiro a dotar o termo proteína em 1838. 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; 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. 29 Os aminoácidos e proteínas 30 Os aminoácidos e proteínas Os aminoácidos sistemático. O primeiro aminoácido descoberto foi a asparagina, extraída do aspargo, em 1806. não possuem um nome O primeiro identificado em uma proteína foi a leucina por Proust em 1819. A glicina tem esse nome devido ao gosto doce (glycos = doce). O último a ser descoberto foi a treonina em 1936. (hoje isto nao e mais verdade…) A tirosina foi originalmente isolada do queijo (tyros = queijo). 31 O ácido glutâmico foi encontrado no glúten de trigo. 32 Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica 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 As proteínas são polímeros constituídos por • 20 L-aminoácidos-padrão unidos por ligações peptídicas • Os aminoácidos reunem-se em combinações praticamente infinitas 33 34 35 36 1° –> 2° –> 3° –> 4° Estrutura Grupo carboxila (dissociado) Aminoácidos Grupo amina (protonado) COOH 3N + C H R R Carbono α Cadeia lateral 37 38 Ligação Peptídica Ligação Peptídica H H2N C COOH H H2N C COOH R1 H H R2 H H2N C COOH R3 H H2N C CO NH C CO NH C COOH + 2H2O R1 39 R2 R3 40 Ligação Peptídica Ligações Peptídicas proteína H N-terminal R1 C H2N H C H2N C COOH H O N H C C C N H COOH Ri H O H Rn H2N C COOH R1 C-terminal H H2N C COOH R2 H H R3 H H2N C CO NH C CO NH C COOH + 2H2O n-2 R1 R2 R3 41 Ligação Peptídica 42 Estereoisomeria • Ligação dupla parcial – Plana, curta • C a trans >> cis L-aminoácido 43 D-aminoácido 44 Isômeros Óticos Isômeros Óticos: exemplo Talidomida • enantiômero R: efeito tetragênico • enantiômero S: efeito sedativo S R 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. 45 46 Ângulos dihédricos Phi e Psi Aminoácidos: estereoisomeria Ângulos dihédricos são definidos por 4 átomos – Phi (Φ) é a torção ao redor N–Cα COO+ COOH C NH3+ H3N C H CH3 Psi (Ψ) é a torção ao redor L-Alanina D-Alanina CH3 Cα –C’ Φ e Ψ especificam a conformação da cadeia principal 47 48 Ângulo diédrico φ Ângulo diédrico ψ φ φ é o ângulo de torção em torno de N− − Cα C’ N(i+1) ψ é o ângulo de torção em torno de Cα–C’ C’ ψ Cα Cα N N C’(i-1) 49 Estrutura covalente 50 As Forças não-covalentes nas proteínas • • ligação peptídica • ligação dissulfeto • • • 51 interações eletrostáticas entre cargas e dipolos; forças de van der Waals; ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas. 52 Ligações de hidrogênio em estrutura terciária H HO CH2 Aceptores N HN H CH2 R Doadores S H3 N + C H Glicina Gly, G C H CH H 3C CH3 Alanina Ala, A Valina Val, V K N CH2 H CH2 H3N+ CH3 H H H C,M Y C H COO- COO- COOH 3N + S,T HO CH Aminoácidos com cadeias laterais não-polares H H R N H NH C R NH2+ O E,G,N,Q H C H R O N,Q N C H 53 54 (G, A, V, L, I, F, W, M, P) Aminoácidos com cadeias laterais não-polares COOH3N+ H3C CH CH3 COO- COO- C H CH2 Aminoácidos com cadeias laterais não-polares Leucina Leu, L H3N+ H3 N+ C H CH H3C CH2 Isoleucina Ile, I CH3 C H CH2 Fenilalanina Phe, F COOH3 N + C H Triptofano Trp, W CH2 NH 55 56 Aminoácidos com cadeias laterais não-polares Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados (S, T, N, Q, Y, C) COO- COO Prolina H3N+ Pro, P NH2+ C H CH2 CH2 S COO- Metionina Met, M H 3N + C H CH2OH COO- Serina Ser, S NE H 3N + C H H C OH Treonina Thr, T CH3 CH3 57 58 Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados (S, T, N, Q, Y, C) COO H3 N + COO- - C H CH2 CONH2 Aminoácidos com cadeias laterais polares não-carregados (S, T, N, Q, Y, C) Asparagina Asn, N H3N+ C H CH2 COOH3 N Glutamina Gln, Q + C H CH2 CH2 COOTirosina Tyr, Y H3 N + C H Cisteína Cys, C CH2 SH CONH2 OH 59 60 Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K, R, H) COO COO H3N C H CH2 COO- - - + Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K, R, H) ÁcidoAspártico Asp, D H 3N + C H CH2 H3N+ Ácido Glutâmico Glu, E CH2 COO- C H Lisina Lys, K CH2 CH2 CH2 CH2 COO- NH3+ COO- Arginina Arg, R H3 N + C H CH2 CH2 CH2 NH + H2 N C 61 Aminoácidos com cadeias laterais polares carregados (D, E, K, R, H) COOH3N+ C H CH2 NH+ HN Histidina His, H 63 63 NH2 62
