Aula 2 Bioquímica dos Aminoácidos

Disciplina: Bioquímica Aula 2: Bioquímica dos aminoácidos Apresentação Nesta aula, iniciaremos o estudo das biomoléculas, as moléculas orgânicas encontradas nos organismos vivos. Os estudiosos químicos mostraram no final do século XVIII que a composição química dos organismos vivos era bem diferente do mundo inanimado, tanto em composição quanto em complexidade. Abordaremos a estrutura e função dos aminoácidos, que são os monômeros constituintes das proteínas. Estudaremos os vinte diferentes aminoácidos que constituem as proteínas, bem como eles se ligam para formar milhares de proteínas existentes em nosso organismo e que possuem estruturas e funções tão diferentes entre si. Por fim, discutiremos a importância da informação genética proveniente do nosso DNA para a sequência de aminoácidos na proteína, que determinará sua estrutura e, consequentemente, sua função. Veremos que existem outros aminoácidos modificados que possuem diferentes funções no nosso organismo. Objetivos - Examinar a química das moléculas orgânicas e a importância delas para a manutenção da vida; - Descrever a estrutura química e as principais funções dos aminoácidos; - Analisar o fluxo da informação genética e como ocorre a ligação peptídica entre os aminoácidos para a formação dos peptídeos e proteínas. Química da vida Vamos iniciar nosso estudo pela compreensão da química das moléculas orgânicas, que são aquelas encontradas basicamente apenas nos organismos vivos. Antoine-Laurent de Lavoisier (1743-1794) ficou conhecido como o pai da química moderna. Ele mostrou a simplicidade da química inorgânica, relativa ao mundo mineral, contrastada à complexidade da química encontrada no mundo vegetal e animal, chamada química orgânica. São os quatro elementos químicos mais abundantes nos organismos vivos: CARBONO HIDROGÊNIO OXIGÊNIO NITROGÊNIO Nossas células possuem em média 70% de água, como já vimos na aula anterior, 27% de macromoléculas e 3% de sais minerais e pequenas moléculas. A química orgânica gira em torno do átomo de carbono, que é mais da metade do peso seco da célula, com a capacidade de se ligar a outros átomos de carbono, formando cadeias. Os átomos de carbono podem formar ligações simples, duplas ou triplas com outros átomos de carbono ou ainda com átomos de outros elementos como, por exemplo, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio. Desse modo, podemos ter uma diversidade enorme de moléculas em tamanho, forma e composição. Atividade 1) Entre as moléculas a seguir, identifique as que são compostos inorgânicos e os compostos orgânicos. Nos compostos orgânicos, identifique os grupos químicos funcionais presentes. A) Dióxido de carbono B) Amônia C) Etanolamina HOCH2CH2NH2 D) Glicerol C3H5(OH)3 E) Ácido pantotênico Agora, veremos o que são macromoléculas. São biomoléculas muito grandes com elevado peso molecular e, quase sempre, de estrutura química e espacial muito complexas. Essas macromoléculas, de um modo geral, são formadas a partir de unidades fundamentais, chamadas monômeros, que são moléculas menores e mais simples, que se unem para formar as moléculas maiores. Os aminoácidos são as unidades fundamentais das proteínas, ou seus monômeros. Isso significa que os aminoácidos se ligam para formar as milhares de diferentes proteínas existentes no nosso organismo. Na Figura 1a, observamos a estrutura tridimensional do hormônio glucagon. Ele é secretado pelas células alfa do pâncreas em resposta a uma baixa taxa de glicose no sangue, como veremos mais adiante no estudo do metabolismo. Ele possui uma estrutura peptídica (proteica), cuja forma ativa possui 29 aminoácidos ligados em uma única cadeia, como pode ser visto na Figura 1b. Na Figura 2, vemos uma correlação entre várias macromoléculas importantes e seus respectivos monômeros. Entre elas estudaremos as proteínas, carboidratos e os lipídios. MACROMOLÉCULA MONÔMERO Proteínas Aminoácidos Carboidratos Monossacarídeos Lipídios Ácidos graxos Ácidos nucleicos Nucleotídeos Figura 2 Aminoácidos Os aminoácidos são moléculas orgânicas formadas por carbono, oxigênio, hidrogênio e nitrogênio, alguns possuem enxofre na sua composição, como a metionina e a cisteína. 20 Somente vinte diferentes aminoácidos são encontrados nas proteínas. A nomenclatura dos aminoácidos pode ser em abreviaturas de três letras, por exemplo Alanina – Ala, ou uma letra, A. No organismo podem ser encontrados na forma livre ou polimerizados, formando as proteínas. Como veremos adiante, podem ser degradados, originando moléculas intermediárias da síntese de glicose e lipídeos, gerando energia. As abreviaturas de uma letra iniciam com a mesma letra do respectivo aminoácido. Quando os nomes de vários aminoácidos se iniciam com a mesma letra, utilizam-se os nomes fonéticos (ocasionalmente em inglês) de certos aminoácidos.