Aminoácidos Propriedades físico-químicas Prof. Rodrigo Volcan Almeida DBq – IQ – UFRJ.

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1 Aminoácidos Propriedades físico-químicas Prof. Rodrigo Volcan Almeida DBq – IQ – UFRJ

2 O que são aminoácidos?

3 Aminoácidos grupo carboxilgrupo amino não ionizada forma ionizada

4 Nomenclatura SímboloResíduo A (Ala)Alanina R (Arg)Arginina N (Asn)Asparagina D (Asp)Ácido Aspártico C (Cys)Cisteína E (Glu)Ácido Glutâmico Q (Gln)Glutamina G (Gly)Glicina H (His)Histidina L (Ile)Isoleucina L (Leu)Leucina K (Lys)Lisina M (Met)Metionina F (Phe)Fenilalanina P (Pro)Prolina S (Ser)Serina T (Thr)Threonine W (Trp)Tryptophan Y (Tyr)Tyrosine V (Val)Valine

5 Nomenclatura

6 Isomeria

7 X

8 Propriedades físico-químicas

9

10

11

12

13

14

15 Absorção de luz

16 O que é fluorescência? Fluorescência

17 Fluorescência vs Fosforescência

18 Fluorímetro

19 Fluorescência de aminoácidos fenilalaninatirosinatriptofano Espectro de fluorescência de aminoácidos aromáticos em tampão fosfato de potássio 0,01M pH 7,0. 100mM Phe, 6mM Tyr e 1mM Trp

20 Fluorescência de aminoácidos257nm 274nm278nm Que comprimento de onda de excitação foi utilizado? 282nm304nm355nm

21 Fluorescência em Proteínas Dependência do Ambiente Espectro de emissão de fluorescência da RNAse T1 (1  M) em tampão acetato (0,1M, pH 5,0). A enzima foi desnaturada com 6M GCl. (a) 278nm (b)295 nm nativa desnaturada Diminuição da intensidade de fluorescência Deslocamento do pico de emissão – deslocamento para o azul 278nm 295nm 9 Tyr e 1 Trp

22 Quantos aminoácidos existem?

23 Aminoácidos não-comuns hormônio Colágeno Proteínas envolvidas na coagulação sangüínea

24 Alguns derivados de aminoácidos com atividade biológica neurotransmissor

25 Alguns derivados de aminoácidos com atividade biológica neurotransmissor

26 Outras funções de aminoácidos Glu  glutamato monossódico Asn e Gln  Detoxicação da amônia (nos animais) His  histamina

27 Outras funções de aminoácidos Arg  ciclo da uréia

28 Propriedades químicas Reações dos seus grupos funcionais: –Grupo carboxila –Grupo amino –Cadeia lateral Aplicações: –Identificação e análise dos aminoácidos em peptídeos e proteínas –Seqüenciamento de proteínas –Modificações químicas dos resíduos de aminoácidos nas proteínas, capazes de produzir modificações em sua atividade biológica –Síntese química de peptídeos

29 Ionização de aminoácidos Como se distribuem ionicamente os aminoácidos?

30 Um aminoácido em solução aquosa H- C – NH 3 + H- C – NH 3 + COO - R Ionização dos Aminoácidos H H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ H+H+ pH~1

31 Ionização dos Aminoácidos Um aminoácido em solução aquosa H- C - NH H- C - NHCOOR H OH - - H água pH~9 33 2 H pH~2

32 De forma geral, ao fazer a titulação de um a.a. com uma base, iniciando-se em pH=1 observa-se que o pH da solução aumenta até aproximadamente pH=2 quando o grupamento COOH começa a liberar íons H + para o meio, formando água. H- C - NH 3 + H- C - NH 3 + COO - COO - R COOH R H- C - NH 3 + + OH - pK 1 Ionização dos Aminoácidos H2OH2O íon dipolar

33 COO - R H-C-NH 3 + + OH - H-C-NH 3 + + OH - H-C-NH 2 COO - R pK 2 Continuando a adição de base o pH irá progressivamente se elevando até que o grupo NH 3 + tenha condições de liberar seu íon H +, o que ocorre próximo ao pH 9. Ionização dos Aminoácidos H2OH2O íon dipolar

34 COO - CH 3 H-C-NH 3 + H-C-NH 3 + H-C-NH 2 H-C-NH 2 COO - CH 3 COOH CH 3 H- C - NH 3 + pK 1 pK 2 Região de tamponamento devido ao grupo -COOH Região de tamponamento devido ao grupo -NH 2 Base- capta prótons do meio Ácido -doa prótons para o meio Ionização dos Aminoácidos

35 + H 3 N- C -H + H 3 N- C -HCOOHR COO - R H 2 N- C- H H 2 N- C- H COO - R FormaIsoelétrica pK 1 pK 2 A+ A- Ionização dos Aminoácidos

36 Curva de titulação da Glicina

37 Ionização dos Aminoácidos E quando o aminoácido apresenta mais de um grupo ionizável no radical? Este aminoácido possui mais um pK, o pK R.

38 Aminoácidos ácidos Grupamentos presentes na cadeia lateral que se encontram ionizados no pH fisiológico H- C - COOH NH 2 (CH 2 ) 2 - COOH Glutamato   -carboxila H - C - COOH NH 2 CH 2 - COOH Aspartato   -carboxila

39 Aminoácidos Básicos Grupamentos presentes na cadeias laterais que se encontram ionizados no pH fisiológico H - C - COOH NH 2 (CH 2 ) 4 - NH 2 Lisina   -amino H - C- H - C- COOH NH 2 N NH CH 2 - - (CH 2 ) 3 - NH - C - NH 2 COOH NH 2 NH H - C Histidina  imidazol Arginina  guanidínio

40 Ionização de aminoácidos

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44 Anfótero 1.Gramática: Que reúne em si duas qualidades opostas. 2.Química: Que ora reage como ácido, ora como base.

45 TAMPÕES Tampão é uma solução que resiste a mudanças de pH quando se adicionam pequenas quantidades de ácido ou base. Pode ser produzido pela mistura de um ácido fraco (HA) e de sua base conjugada (A - ).

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47 É o pH no qual a molécula do aminoácido apresenta igual n o de cargas positivas e negativas Encontra-se eletricamente neutro: íon dipolar ou zwitterion Ponto Isoelétrico

48 Cálculo do ponto isoelétrico (pI) O cálculo do pI baseia-se nas formas de dissociação do aminoácido utilizando os pKs anterior e posterior à forma isoelétrica do aminoácido.

49 pI = pK a1 + pK a2 2 Cálculo do pI + H 3 N- C -H + H 3 N- C -HCOOHR COO - R H 2 N- C- H H 2 N- C- H COO - R FormaIsoelétrica pK 1 pK 2 A+ A-

50 pI = pK a1 + pK a2 2 Glicina pK 1 =2,3 pK 2 =9,8 pI = 2,3 + 9,8 2 pI=6,05

51 Histidina pK 1 =1,82 pK 2 =9,17 pK R =6,00 Aminoácidos com cadeia lateral ionizável? ? pI = pK a1 + pK a2 2

52 Histidina pK 1 =1,82 pK 2 =9,17 pK R =6,00 Aminoácidos com cadeia lateral ionizável? Carga líquida = ZERO

53 Histidina pK 1 =1,82 pK 2 =9,17 pK R =6,00 Aminoácidos com cadeia lateral ionizável? pI = pK a1 + pK a2 2 pI = 6,00 + 9,17 2