Introdução a Bioquímica: Biomoléculas

Apresentação em tema: "Introdução a Bioquímica: Biomoléculas"— Transcrição da apresentação:

1 Introdução a Bioquímica: Biomoléculas
Aula 1 Introdução ao Curso Representação das Moléculas Aminoácidos Ignez Caracelli BioMat – DF – UNESP/Bauru Julio Zukerman Schpector LaCrEMM – DQ – UFSCar Bauru, 17 de agosto de 2009.

2 Avaliação 1seminário em grupo (S) 1 prova (P) atividades (A) média (M)
M = 0,4 S + 0,6 P + A

3 Avaliação - Conceitos M = 0,4 S + 0,6 P + A 6  M  7,0  conceito C
7,1  M  8,5  conceito B 8,6  M  10,0  conceito A

4 s  envio e entrega de material e exercícios urgente:

5 Sites (disponibilização de material)
ou  disciplinas  BIT603

6 Ementa proteínas DNA. lipídeos. açúcares. enzimas.
o que está acontecendo…

7 Ementa bioquímica estrutural bioquímica

8 Ferramentas programas de visualização gráfica bancos de dados
conhecimentos de química  conhecimentos de bioquímica  conhecimentos de interações, ligações 

9 Referência Autores: Ignez Caracelli e Julio Zukerman-Schpector
Editora: EdUFSCar ISBN:

10 Principais Referências
Lehninger Voet & Voet Voet, Voet & Pratt

11 Bancos de Dados http://www.rcsb.org/pdb/
PDB PDBSum NDB

12 Estrutura  Sistemas Biológicos
 espectroscopia UV-visível  espectroscopia Raman  espectroscopia IV  dicroísmo circular  ressonância paramagnética eletrônica (EPR)  ressonância magnética nuclear (NMR)  difração de raios X métodos experimentais  modelagem por homologia  docking  dinâmica molecular  alinhamento de seqüências métodos teóricos IC

13 Estrutura  Ferramentas Computacionais
 difração de raios X métodos experimentais  modelagem por homologia  docking  dinâmica molecular  alinhamento de seqüências métodos teóricos IC

14 Estrutura  Ferramentas Computacionais
 difração de raios X métodos experimentais sistema de detecção cristal fonte de raios X padrão de difração

15 Estrutura  Ferramentas Computacionais
 modelagem por homologia  docking  dinâmica molecular  alinhamento de seqüências métodos teóricos IC

16 Desafios do século XX problemas dos sistemas “não-vivos”– condutores, supercondutores, novos materiais, energia, radiações, comunicações,.... envolvidos: física, química, matemática, computação, engenharias, ... IC

17 + Desafios do século XXI problemas dos sistemas biológicos envolvidos:
física, química, matemática, computação, engenharias, ... + biologia, bioquímica, genética, fisiologia,... IC

18 Desafios dos séculos XX e XXI
Genoma: estuda a molécula de DNA e a informação nela armazenada sob a forma de genes. Transcriptoma: a transcrição do DNA para o RNA, o primeiro passo do fluxo da informação genética, para que seja possivel ter uma idéia da funcionalidade do genoma daquela célula. Proteoma: as proteínas expressas são analisadas e identificadas Metaboloma: visa determinar os metabólitos, os produtos finais dos diversos processos celulares e que podem englobar, além dos nucleotídeos e aminoácidos, os açúcares, lipídios, esteróides e mais uma infinidade de outras moléculas importantes para a manutenção da atividade biológica. IC

19 Desafios do século XXI genes genes IC

20 Desafios do século XXI Interactoma: estudo das interações proteína- proteína, proteína - dna, proteína- moléculas pequenas,…. IC

21 Moléculas

22 Moléculas

23 Moléculas

24 Moléculas x y z átomo

25 Estrutura tridimensional = conhecer as coordenadas de todos os átomos
IC

26 Linguagem x Informação
letras frases aminoácidos proteínas

27 Problema Central frases texto proteínas função

28 Estruturas tridimensionais
métodos experimentais métodos teóricos

29 Estruturas tridimensionais
moléculas grandes moléculas pequenas

30 Estruturas Tridimensionais
métodos experimentais: cristal

31 Estruturas Tridimensionais
difração de raios X cristalografia

32 Estruturas Tridimensionais
1 conformação planejada conformação dobrada planejamento síntese cristalografia moléculas pequenas

33 Estruturas Tridimensionais
HC05 1 conformação planejada conformação dobrada planejamento HC05 síntese cristalografia conformação estendida 1 conformação não-planejada moléculas pequenas

34 Estruturas Tridimensionais
proteínas

35 Estruturas Tridimensionais
quem são as proteínas??? como são suas estruturas 3D?? como desempenham suas funções???

36 Estruturas Tridimensionais in silico
Modelagem Molecular alinhamento de seqüências predição de estruturas de proteínas modelagem por homologia modelagem de ligantes docking

37 Proteínas

38 Funções biológicas das proteínas
Biocatalizadores (enzimas) Receptores de sinais químicos Transportadores Estruturais (citoesqueleto, colágeno) Defesa (sistema imunológico, restrição bacteriana, etc.) Mobilidade (motores moleculares) Transdução Aderência celular e organização tissular Enovelamento correto de outras proteínas Outras IC

39 Os aminoácidos e proteínas
O químico holandês Gerardus Mulder foi o primeiro a dotar o termo proteína em 1838. Do grego proteus: primário, o mais importante.

40 Os aminoácidos e proteínas
O primeiro aminoácido descoberto foi a asparagina, extraída do aspargo, em 1806. O primeiro identificado em uma proteína foi a leucina por Proust em 1819. O último (20o )a ser descoberto foi a treonina em (hoje isto nao é mais verdade…)

41 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). O ácido glutâmico foi encontrado no glúten de trigo.

42 Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica
As proteínas são cadeias (polímeros) constituídos por 22 L-aminoácidos-padrão unidos por ligações peptídicas Os aminoácidos reunem-se em combinações praticamente infinitas

43 Níveis estruturais das proteínas
quaternária estrutura terciária estrutura secundária estrutura primária próxima aula ...

44 Aspectos Básicos da Estrutura Polipeptídica
As proteínas são cadeias (polímeros) constituídas por 22 L-aminoácidos D-açúcares

45 Aminoácidos R Grupo carboxila (dissociado) Grupo amina (protonado)
Carbono a Cadeia lateral

46 Ligações nas Proteínas
interações covalentes (fortes) ligação peptídica (aa – aa) ligacao dissulfeto (S —– S; Cys – Cys) interações não-covalentes (fracas) interações eletrostáticas interações de van der Waals ligações de hidrogênio interações hidrofóbicas

47 1o nível estrutural: Estrutura Polipeptídica – seqüência de aminoácidos (formação da cadeia)
Proteínas são polipeptídeos constituídos por: 22 L-aminoácidos D-açúcares IC

48 Letras  palavras ABCDCDEFGHIJKLMNOPQRSTUVWXYZ ABCORS COBRAS
ACDEFGHIKLMNPQRSTVWY IC

49 aminoácidos  proteínas
K L P A S F D A R E Q W P GLN CYS PRO THR ILE LYS GLU ILE ARG ASP GLN GLY SER CYS GLY SER CYS TRP ALA PHE GLY ALA VAL GLU ALA ILE SER ASP ARG ILE CYS ILE HIS THR ASN ALA HIS VAL SER VAL GLU VAL SER ALA GLU ASP LEU LEU THR CYS CYS GLY SER MET CYS GLY ASP GLY CYS ASN GLY GLY TYR PRO ALA GLU ALA TRP ASN PHE TRP THR ARG LYS GLY LEU VAL SER GLY GLY LEU TYR GLU SER HIS VAL GLY CYS ARG PRO TYR SEQRES 9 A 261 SER ILE PRO PRO CYS GLU HIS HIS VAL ASN GLY SER ARG SEQRES 10 A 261 PRO PRO CYS THR GLY GLU GLY ASP THR PRO LYS CYS SER SEQRES 11 A 261 LYS ILE CYS GLU PRO GLY TYR SER PRO THR TYR LYS GLN SEQRES 12 A 261 ASP LYS HIS TYR GLY TYR ASN SER TYR SER VAL SER ASN SEQRES 13 A 261 SER GLU LYS ASP ILE MET ALA GLU ILE TYR LYS ASN GLY SEQRES 14 A 261 PRO VAL GLU GLY ALA PHE SER VAL TYR SER ASP PHE LEU SEQRES 15 A 261 LEU TYR LYS SER GLY VAL TYR GLN HIS VAL THR GLY GLU SEQRES 16 A 261 MET MET GLY GLY HIS ALA ILE ARG ILE LEU GLY TRP GLY SEQRES 17 A 261 VAL GLU ASN GLY THR PRO TYR TRP LEU VAL ALA ASN SER SEQRES 18 A 261 TRP ASN THR ASP TRP GLY ASP ASN GLY PHE PHE LYS ILE SEQRES 19 A 261 LEU ARG GLY GLN ASP HIS CYS GLY ILE GLU SER GLU VAL SEQRES 20 A 261 VAL ALA GLY ILE PRO ARG THR ASP GLN TYR TRP GLU LYS SEQRES 21 A 261 ILE IC

50 aminoácidos  proteínas
KRLCGTFLGGPKPPQRVMFTEDLKLPASFDAREQWP QCPTIKEIRDQGSCGSCWAFGAVEAISDRICIHTNA HVSVEVSAEDLLTCCGSMCGDGCNGGYPAEAWNFWT RKGLVSGGLYESHVGCRPYSIPPCEHHVNGSRPPCT GEGDTPKCSKICEPGYSPTYKQDKHYGYNSYSVSNS EKDIMAEIYKNGPVEGAFSVYSDFLLYKSGVYQHVT GEMMGGHAIRILGWGVENGTPYWLVANSWNTDWGDN GFFKILRGQDHCGIESEVVAGIPRTDQYWEKI IC

51 Ligação Peptídica

52 R Aminoácidos Grupo carboxila (dissociado) Grupo amina (protonado)
Carbono a Cadeia lateral IC

53 Aminoácidos: estereoisomeria
IC

54 Isômeros Óticos 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. IC

55 Isomeria Ótica: Polarímetro
polarizador substância a ser analisada desvio da luz lâmpada de sódio (monocromática amarela) luz polarizada IC

56 Isomeria Ótica: Polarímetro
luz polarizada substância analisada não muda a rotação do disco inativa gira o disco para a direita oticamente ativa: dextrógira D girar o disco para a esquerda oticamente ativa: levógira L IC

57 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida 1953 – empresa suíça Ciba 1954 – empresa alemã Chemie Gruenenthal (testes mal conduzidos) prescrito para convulsões epilépticas (inefetivo) IC

58 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida ensaios clínicos como um novo antihistamínico como tratamento da alergia (inefetivo) IC

59 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida ensaios clínicos como um novo antihistamínico como tratamento da alergia (inefetivo) efetivo como sedante IC

60 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida efetivo como sedante o destino definitivo do fármaco foi para tratar náuseas, ansiedade, insônia e vômitos matutinos das grávidas. IC

61 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida Três anos más tarde, em 1957, a talidomida se converteu no medicamento para ajudar as grávidas. Seu uso se estendeu rapidamente e em 1958 foi introduzido em vários países da Europa, África, América e também na Austrália. IC

62 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida 1956 IC

63 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida obstetra australiano, William McBride focomielia uma rara enfermidade congênita em que há desenvolvimento incompleto (total ou parcial) de pernas e braços. também apareciam outras anomalias menos raras em outros recém nascidos: surdez, cegueira, má formação de órgãos, .... IC

64 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida enantiômero R enantiômero S S R centro quiral centro quiral IC

65 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida R efeito teratogênico agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez. Talidomida S efeito sedativo IC

66 Isômeros Óticos: exemplo
Talidomida R efeito teratogênico agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez. Talidomida S efeito sedativo IC

67 Isômeros Óticos: exemplo
HOJE existem provas da sua eficácia em doenças como a lepra (apoiados pela OMS). Pode ser encontrado à venda na Internet, mas este tipo de venda é totalmente fraudulenta. Talidomida R efeito teratogênico agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez. IC

68 Isômeros Óticos: exemplo
HOJE Ensaios estão também em curso com talidomida e de alguns dos seus derivados em certos tipos de pacientes com câncer. Ficou provado ser eficaz em casos de mieloma múltiplo, especialmente aplicada nos casos em que os tratamentos convencionais (quimioterapia e radioterapia) falharam ou não são viáveis. Em alguns casos, a talidomida tem eficácia terapêutica convencional. Talidomida R efeito teratogênico agente teratogênico tudo aquilo capaz de produzir dano ao embrião ou feto durante a gravidez. IC

69 Isômeros Óticos: exemplo
Ibuprofeno O 'ibuprofeno' é um fármaco do grupo dos anti-inflamatórios não esteróides(AINE), utilizado freqüentemente para o alívio sintomático da dor de cabeça (cefaleia), dor dentária, dor muscular (mialgia), moléstias da menstruação (dismenorreia), febre e dor pós-cirúrgica. Também é usado para tratar quadros inflamatórios, como os que apresentam-se em artrites, artrite reumatóide (AR) e artrite gotosa. R S (S)-(+)-ibuprofen (dexibuprofen) : a forma ativa in vitro e in vivo. IC

70 Isômeros Óticos: exemplo
Ibuprofeno R (S)-(+)-ibuprofen (dexibuprofen) : a forma ativa in vitro e in vivo. S IC

71 Fármacos vai onde? o que vai fazer? de onde veio?

72 onde foi parar?

73

74 aminoácidos C H O N P S Se outros.... quais? IC

75 Arquivo texto da proteina
PDB – Protein Databank PDBSum IC

76 Arquivo texto da proteina
1mbn IC