Ligações e Solubilidade de Proteínas

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Universidade Federal do Ceará 
Centro de Ciências Agrárias 
Departamento de Engenharia de Alimentos 
 
Química de Alimentos 
 
Nome: João Pedro Fonteles Menezes Matrícula: 495414 
 
Lista de Exercícios: Proteínas 
 
Questão 01: Quais são os tipos de ligações presentes numa proteína? Quais as funções delas? 
As proteínas são complexos poliméricos, formadas por unidades monoméricas chamadas de aminoácidos, 
unidos entre si por ligação peptídica. Entede-se por ligação peptídica, a interação entre duas ou mais 
monômeros de aminoácidos. A ligação peptídica resulta da condensação do grupo α-carboxílico de um 
determinado aminoácido e o grupo α-amino de outro aminoácido, com a remoção de uma molécula de 
água. Elas tem a função de impedir que a molécula se enrole, o que faz com que as moléculas resultantes 
apresentem uma estrutura planar. Para romper uma ligação peptídica, é necessário ocorrer uma 
hidrólise. A estrutura secundária das proteínas é resultante de ligações de hidrogênio que ocorrem entre 
o hidrogênio do grupo – NH e o oxigênio do grupo C ═ O. Essas ligações fazem com que as duas alfas-
hélice se mantenham próximas. Na proteínas exisem também as Pontes Salinas ou Interações Iônicas, 
que ocorre devido à atração entre porções carregadas de sinais opostos presentes nos grupos laterais de 
dois aminoácidos. Existem também ligações hidrofóbicas reação no qual os aminoácidos não polares, 
grupos hidrofóbicos R juntam-se no interior da proteína, deixando aminoácidos hidrofílicos no exterior 
para interagir com as moléculas de água do entorno. Por fim, existe um tipo especial de ligação covalente 
que pode contribuir para a estrutura terciária: a ligação dissulfeto. Essas ligações originam uma ligação -
S-S-, oriundas da interação entre dois resíduos de cisteína. A reação mantêm porções da proteína juntas, 
tornando-a mais estável se enrolada de forma correta, ou seja, estruturas em que não ocorre enrolamento 
correto da proteína são termodinamicamente menos estáveis. Todas essas reações estão intrisicamente 
relacionadas com a estabilidade das proteínas. 
 
Questão 02: Quais os fatores influenciam na solubilidade das proteínas? Explique como influenciam. 
A solubilidade de proteínas é uma propriedade que diz respeito às interações com a água (ambiente 
aquoso) e é uma propriedade funcional primária na determinação de varias outras propriedades, assim, 
pode-se dizer que uma diminuição na solubilidade protéica afeta de maneira desfavorável a sua 
funcionalidade. Vários fatores influenciam a solubilidade das proteínas, onde podemos citar o pH e a 
Temperatura. O pH afeta a natureza e a distribuição de cargas de uma proteína. Em geral, as proteínas 
são mais solúveis em pHs baixos (ácidos) ou elevados (alcalinos) por causa do excesso de cargas do mesmo 
sinal, produzindo repulsão entre as moléculas e, conseqüentemente, contribuindo para sua maior 
solubilidade. De acordo com as observações de vários autores quando uma solução protéica está no seu 
ponto isoelétrico, ou seja quando a proteína num sistema aquoso apresenta carga líquida nula, as 
interações proteína-proteína aumentam, pois as forças eletrostáticas moleculares estão num mínimo; 
conseqüentemente, menos água interage com as moléculas de proteína, condição favorável para que as 
moléculas de proteína se aproximem, agreguem e precipitem. Ou seja, quanto mais próximo for o pH de 
uma solução protéica do seu ponto isoelétrico (pI), mais baixa será a solubilidade da mesma. A 
temperatura também é um fator que muito influencia na solubilidade protéica, já que quando esta 
aumenta suficientemente por um determinado período de tempo, a proteína é desnaturada devido à 
exposição dos grupos sulfidrila (SH-), inicialmente no interior das moléculas protéicas. Podem,os citar 
também a força iônica como um fator que influencia na solubilidade, com a influencia dos sais neutros, com os 
processos de salting in e salting out. 
 
 
Questão 03: Com relação à desnaturação de proteínas, responda: 
a)Explique o processo de desnaturação. 
Entede-se por desnaturação a perda da configuração tridimensional da proteína, da configuração nativa. 
A estrutura nativa de uma proteína é o resultado líquido de várias interações atrativas e repulsivas que 
emanam de forças intramoleculares variadas, bem como da interação de vários grupos proteicos com a 
água como solvente circundante. A desnaturação é um fenômeno no qual o estado inicial bem definido 
de uma proteína formada sob condições fisiológicas é transformado em uma estrutura final mal definida 
sob condições não fisiológicas, usando-se um agente desnaturante. Isso não envolve nenhuma mudança 
química na proteína. Com frequência, a desnaturação tem uma conotação negativa, pois ela indica perda 
de algumas propriedades. Muitas proteínas biologicamente ativas perdem sua atividade após a 
desnaturação. No caso das proteínas alimentares, a desnaturação costuma causar perda da solubilidade 
e de algumas propriedades funcionais. 
b) Cite 3 fatores que podem ocasionar a desnaturação de uma proteína. 
Agentes Físicos: A temperatura causa um efeito sobre a estabilidade das interações não-covalentes. 
Quando uma solução proteica é aquecida gradualmente acima da temperatura crítica, ela sofre uma 
transição brusca do estado nativo para o desnaturado. Uma força mecânica, como processos de 
batimento e homogeneização severa, também podem ocasionar a desnaturação proteica. 
Agentes Químicos: Quando as proteínas são expostas a pH extremos, ocorre a modificação das cargas das 
proteínas e consequentemente, a desnaturação. Solventes Orgânicos também podem influenciar na 
desnaturação, pois alguns penetram nas regiões hidrofóbicas e as rompem. Agentes Tensoativos, como o 
dodecilsulfato, rompe as interações hidrofóbicas e causa a desnaturação. 
c) De exemplos de 2 tipos de alimento nos quais a desnaturação proteica é desejável. 
Aumentando a digestibilidade da proteína, e consequentemente aumentando a bioacessibilidade aos 
aminoácidos essencias daquela proteína, a desnaturação pode ser desejável para vários alimentos. Pode-
se citar as leguminosas, como feijão e lentilha, que o processo de desnaturação térmica melhora 
acentuadamente a digestibilidade das proteínas, o que resulta da inativação de inibidores de 
tripsina (enzima que age na proteínas). 
 
Questão 04: Explique como ocorre a reação de plasteína. Qual a relação entre essa reação e a 
diminuição da alergenicidade? 
Reação de Plasteína é uma reação que envolve proteólise seguida da ressíntese de ligações peptídicas por 
uma protease (geralmente papaína ou quimotripsina). As proteínas são hidrolisadas em 30-35% e depois 
ocorre a ligação aleatória dos aminoácidos, formando proteínas com propriedades funcionais alteradas. 
A reação de plasteína também pode ser realizada em um processo de etapa única, no qual uma solução 
de proteína a 30-35% (ou uma pasta) é incubada com papaína na presença de L-cisteína. Essa reação pode 
aumentar as propriedades funcionais adicionando aminoácidos essenciais, ocorre com a introdução de 
aminoácidos sulfurados, através dessa reação. Assim, a enzima, em especial papaína 
 
e quimotripsina, age tanto como protease quanto como esterase, sob condições determinadas. A redução 
líquida na alergenicidade dos hidrolisados proteicos depende do tipo de protease usada. As proteases 
inespecíficas ou uma mistura de proteases são mais efetivas do que as de sítio específico, na redução da 
alergenicidade das proteínas. 
 
Questão 05: Qual a ligação entre hidrólise enzimática e biodisponibilidade de aminoácidos? Como isso 
pode ser aplicado no mercado? 
Com o intuito de adquirir melhorias nas propriedades funcionais das proteínas, pode-se sugerir o processo 
de Hidrólise. A hidrólise de proteínas pode ser produzida com dois objetivos, alteração de propriedades 
funcionais e produção de pequenos peptídeos e aminoácidos para serem utilizados emalimentos 
dietéticos ou como agente flavorizante. Por exemplo, a caseína e seus hidrolisados enzimáticos possuem 
várias propriedades funcionais desejáveis e, por isso, a sua utilização em maior escala na indústria de 
alimentos apresenta grande interesse, aplicando várias melhorias em diversas propriedades, como 
solubilidade. Portanto, a proteína hidrolisada pode ser convertida em ingrediente a ser incorporado em 
alimentos processados, como um realçador de sabor, ingrediente funcional ou um suplemento para 
alimentos com baixa qualidade proteica. Além dessas propriedades, podemos ainda citar a ação da 
hidrólise como removedor de fatores antinutricionais e assim, ao ser submetido ao processo de hidrólise, 
o produto pode passar a ser utilizado em substituição de proteínas animais em alimentos destinado a um 
público especial. Esse processo feito enzimaticamente, contribui ainda mais para para os alimentos, pois 
inclui a especificidade da enzima em relação ao substrato, havendo pouca probabilidade de ocorrer 
reações indesejáveis, que resultem na formação de produtos tóxicos. 
 
Questão 06: Em uma indústria de panificação foi sugerido à incorporação de enzimas proteases 
(realizam a hidrólise do glúten) em massas para conferir maior maciez ao produto final. Considerando 
isso, responda: 
a)Porque foi sugerida a incorporação de proteases as massas? 
As proteases são usadas para modificar e otimizar a força da massa para um produto em particular, 
servindo para reduzir o tempo de mistura a fim de que se obtenha a viscoelasticidade adequada da massa. 
As proteases também podem melhorar o desempenho de farinha com glúten danificado, resultando em 
massas menos elásticas e endurecidas. Proteases exógenas são adicionadas para afetar a hidrólise 
controlada do glúten durante a etapa de acondicionamento da massa, embora as proteases possam 
continuar agindo durante o cozimento até a desativação térmica. A hidrólise do glúten enfraquece sua 
rede, resultando em aumento da extensibilidade e viscoelasticidade da massa desenvolvida. Essas 
propriedades estão associadas ao aumento de volume do pão, ao desenvolvimento de crosta uniforme e 
à maciez do produto final. 
b)De que forma essas enzimas irão propiciar a melhora da textura desse tipo de alimento? 
As proteases degradam proteínas complexas em compostos mais simples. Na massa do pão, atuam sobre 
as ligações peptídicas do glúten, rompendo-as, atuando de maneira diferente ao esforço mecânico e 
agentes redutores. De maneira geral, as proteases atuam no pão de maneira a melhorar a extensibilidade 
e a textura da massa, além de reduzir o tempo de mistura da massa em até 1/3 em determinadas 
situações. Entretanto, o excesso de protease pode acarretar certos prejuízos, como baixo volume, textura 
grosseira e alteração da cor do miolo. 
 
Questão 07: Quando uma proteína é desnaturada, ela perde sua solubilidade. Explique essa afirmativa. 
A solubilidade de uma proteína é uma manifestação termodinâmica do equilíbrio entre interações 
proteína-proteína e proteína-solvente: As proteínas alimentares desnaturadas geralmente mostram baixa 
solubilidade em água. A desnaturação promove alterações que diminuem a solubilidade da proteína, 
levando à sua precipitação. Isso ocorre devido ao aumento da razaão da área da superfície com a massa, 
e consequentemente, ocorre a exposição dos grupos hidrofóbicos que foram antes inseridos. Se a des- 
naturação levar à agregação da proteína, então sua capacidade de ligação à água pode, na verdade, 
diminuir por causa do deslocamento da água pelo aumento das interações proteína-proteína. 
 
Questão 08: Uma proteína passou por um processo leve de desnaturação, após um tempo retornou a 
sua conformação inicial (renaturação). Ela perdeu a capacidade de exercer sua atividade biológica? 
Quais ligações foram afetadas pela desnaturação e qual a importância delas? 
Entede-se por Renaturação o processo que a proteína conseguem voltar à sua estrutura terciária natural, 
quando expostas às condições nativas para sua atividade. As proteínas desnaturadas retomam sua 
estrutura nativa e sua atividade biológica assim que sua conformação natural de estabilidade é atingida 
novamente. Assim, respondendo a pergunta, após o processo de renaturação, ela não perde a capacidade 
de exercer a sua atividade biológica. As principais ligações afetadas pela desnaturação são: Pontes de 
hidrogênio: envolvem a interação de um átomo de hidrogênio que está covalentemente ligado a um 
átomo eletronegativo (como N, O ou S) com outro átomo eletronegativo. As proteínas contêm vários 
grupos capazes de formar pontes de hidrogênio. Entre esses grupos, o maior número de pontes de 
hidrogênio é formado entre grupos de ligações peptídicas N−H e C=O, nas estruturas α-hélice e folha β. 
Essas ligações fazem com que as duas alfas-hélice se mantenham próximas. Existem também as 
Interações hidrofóbicas, reação no qual os aminoácidos não polares, grupos hidrofóbicos R juntam-se no 
interior da proteína, deixando aminoácidos hidrofílicos no exterior para interagir com as moléculas de 
água do entorno. A desnaturação também afeta as Ligações Dissulfeto, ligações covalentes entre as 
cadeias laterais de cisteínas contendo enxofre, são muito mais fortes que os outros tipos de ligações que 
contribuem para a estrutura terciária. Elas atuam como "pinos moleculares de segurança", mantendo 
partes específicas do polipeptídio firmemente presas umas às outras. 
 
Questão 09: Explique como ocorre e quais são os efeitos do processo de racemização. 
 
O Processo de Racemização consiste em um resultado indesejável nos alimentos, tal processo promove a 
isomerização de L-aminoácidos a D-aminoácidos, com 50% de cada isômero. O processamento térmico 
das proteínas em pH alcalino, como é realizado na preparação de alimentos texturizados, invariavelmente 
leva à racemização parcial dos resíduos de L-aminoácidos para D-aminoácidos. Existem vários fatores que 
influenciam nesse processo, como a força da retirada do elétron da cadeia lateral e também da 
concentração do íon hidroxila. A racemização dos resíduos de aminoácidos causa redução de 
digestibilidade da proteína, uma vez que as ligações peptídicas que envolvem resíduos de D-aminoácidos 
são hidrolisadas com menos eficiência por proteases gástricas e pancreáticas. Isso leva à perda de 
aminoácidos essenciais que foram racemizados e prejudica o valor nutricional da proteína. 
 
 
 
Questão 10: Defina as reações de ligações cruzadas, citando os benefícios que este tipo de reação pode 
propiciar aos alimentos. 
 
Entede-se por reações cruzadas, processos ocasionados pelas transglutaminases entre resíduos 
de aminoácidos de lisina com resíduos de glutamina. A formação de ligações cruzadas das proteínas é 
causada pela reação com o formaldeído, com grupos reativos em proteínas. Essas ligações podem causar 
benefícios nos alimentos, como a formação novas proteínas alimentares com propriedades funcionais 
melhoradas, além da Formação de géis e filmes proteicos à temperatura ambiente que poderão ser 
usadas na industria aimentícia. Além disso, as ligações cruzadas melhorarm a qualidade nutricional das 
proteínas (lisina é umaminoácido essencial). 
 
 
 
Questão 11: Considerando as afirmativas abaixo, marque V para verdadeiro e F para falso: 
 
( F ) As ligações cruzadas podem contribuir para a formação de géis e filmes proteicos à temperatura 
ambiente, além de formar novas proteínas alimentares com propriedades funcionais melhoradas. A 
melhora na qualidade nutricional das proteínas, que utilizam o processo de ligações cruzadas se deve ao 
fato da leucina ser um aminoácido essencial. Correção: Lisina é um aminoácido essencial. 
 
( V ) Proteínas submetidas à tratamentos térmicos severos levam a ocorrência das reações de 
Racemização, Hidrólise, Dessulfuração e Desamidação. 
 
( F ) Tratamentos térmicos moderados podem promover a diminuiçãoda digestibilidade proteica, 
inativação de enzimas deteriorantes e degradação de fatores antinutricionais. Correção: Aumenta a 
digestibilidade e biodisponibilidade (aminoácidos essências); 
 
( V ) Baixas temperaturas também podem ocasionar a desnaturação proteica, já que os aminoácidos 
hidrofóbicos são mais sensíveis a baixas temperaturas pois são endergônicos. 
 
( V ) O estado nativo de uma proteína é o mais estável termodinamicamente, a perda desta conformação, 
leva a perda da funcionalidade da proteína.