Aminoácidos, proteínas, enzimas

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Luana Bianchetti Mosack ATM 2027/1
Bioquímica
Compostos contendo carbono normalmente existem como estereoisômeros, moléculas com as
mesmas ligações químicas e mesma fórmula molecular, mas com diferentes configurações
O pH altera a estrutura e a atividade das macromoléculas biológicas, por exemplo, a atividade
enzimática.
Alcalose metabólica: Redução [H+], perda pelo vômito, ingestão excessiva de antiácidos.
Acidose metabólica: Aumento [H+], Doença renal com excreção prejudicada de íons H+ pelos rins,
Diabetes: pela produção excessiva de corpos cetônicos.
Alcalose Respiratória: Redução [H+], reduz H2CO3 → Reduz CO2 → Aumento da frequência
respiratória durante um ataque histérico, ou em localidades de altitude elevada.
Acidose Respiratória: Aumento [H+], aumenta H2CO3 → Aumento CO2 → Asfixia causando acúmulo
de CO2 no pulmão e no sangue, broncopneumonia e outras doenças obstrutivas com prejuízo das
trocas gasosas.
O sistema tampão é constituído pelo bicarbonato (HCO3
-), ossos, hemoglobina, proteínas
plasmáticas e intracelulares. Estas substâncias são capazes de doar ou receber íons H minimizando
alterações do pH e têm por objetivo deslocar a reação para maior produção de CO2 e água que podem
ser eliminados pela respiração.
Os distúrbios metabólicos levam a
compensações respiratórias.
Os distúrbios respiratórios levam a
compensações metabólicas.
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Aminoácidos
Subunidades monoméricas que formam as proteínas
Forma geral dos aminoácidos:
Aminoácidos podem agir como bases ou como ácidos.
Em solução aquosa → Zwitterion, íon bipolar - característica de
substâncias anfóteras
Ornitina e citrulina, não encontrados em proteínas, são
intermediários na biossíntese de arginina e no ciclo da ureia.
Titulação do glutamato:
O pH característico no qual a carga elétrica final é zero é chamado de
ponto isoelétrico ou pH isoelétrico, designado por pI.
Aminoácidos essenciais: não
são produzidos pelo organismo
e devem ser consumidos na
alimentação.
A importância da estrutura
primária - simples troca na
sequência de aminoácidos
(como na anemia falciforme),
ou deleção de uma porção
maior da cadeia polipeptídica
(como em casos da distrofia
muscular de Duchenne: uma
grande deleção no gene que
codifica a proteína distrofina
leva à produção de uma
proteína encurtada e inativa).
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Proteínas
As proteínas, que são polímeros longos de aminoácidos, constituem a maior fração (além da água) da
célula. Algumas proteínas têm atividade catalítica e funcionam como enzimas; outras servem como
elementos estruturais, receptores de sinal, ou transportadores que carregam substâncias específicas
para dentro ou para fora das células.
Peptídeos importantes:
Glutationa: ação oxidante, proteção contra efeitos tóxicos de radicais livres.
Vasopressina: hormônio antidiurético → V1 - leito vascular → vasoconstrição, V2 - túbulos renais →
antidiurético.
Ocitocina: hormônio que atua no sistema reprodutor feminino. Estimula contrações uterinas e
desempenha papel importante na lactação.
Glucagon: hormônio produzido pelas células alfa das ilhotas do pâncreas. Aumento dos níveis de
glicemia: degradação do glicogênio, sintetizar glicose, estimular a liberação de ácidos graxos do TA.
Classificação das proteínas:
Quanto à composição:
Simples → Liberam somente aminoácidos por hidrólise.
Conjugadas → Liberam aminoácidos e um grupo prostético (radical não peptídico). Caracterizam-se
pela natureza química do grupo prostético, ex: lipoproteínas, glicoproteínas, metaloproteínas.
Quanto ao número de cadeias polipeptídicas:
Monoméricas→ apenas uma cadeia polipeptídica
Oligoméricas→ mais de uma cadeia polipeptídica
Quanto à forma:
Globulares→ Forma de esfera, relativamente
solúveis em água, catalisadores, proteínas de
transporte, reguladores de expressão gênica.
Fibrosas→ Forma de fibra, baixa solubilidade em
água, colágeno, queratinas, miosina.
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Proteínas
A estrutura primária é destruída pela hidrólise química ou enzimática. Com o rompimento das
ligações peptídicas.
Estrutura secundária: A alfa-hélice é mantida
pelas pontes de H que se formam entre átomos
de duas ligações peptídicas próximas.
A folha beta pregueada é mantida por
pontes de H que se dispõem
perpendicularmente à espinha dorsal
Estrutura terciária: arranjo espacial de
aminoácidos distantes entre si, forma tridimensional. Ligações que
mantêm a estrutura: Ligações iônicas ou salinas • Ligações
hidrofóbicas • Pontes de hidrogênio • Ligações covalentes • Forças de
Van der Waals • Pontes dissulfeto
Estrutura quaternária: proteínas que possuem uma ou mais
subunidades polipeptídicas. Ligações que mantêm a estrutura: Ligações covalentes, forças de Van der
Waals, interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, ligações iônicas.
Grupo heme: O heme consiste em uma estrutura de anel orgânico complexo, a protoporfirina, que
liga um átomo de ferro no seu estado ferroso (Fe+2)
A manutenção contínua do grupo ativo de proteínas
celulares, necessárias em um dado conjunto de condições, é
chamada proteostase.
Desnaturação: Perda da estrutura tridimensional suficiente
para perda de função. Pode ocorrer em função da
temperatura.
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O enovelamento de algumas proteínas precisa de chaperonas: proteínas que interagem com
polipeptídios parcialmente dobrados.
A anemia falciforme, doença humana hereditária, demonstra de forma impressionante a importância
da sequência de aminoácidos na determinação das estruturas secundária, terciária e quaternária das
proteínas globulares e, portanto, suas funções biológicas.
Chaperoninas são complexos elaborados de proteínas necessários para o enovelamento de algumas
proteínas celulares que não se dobram espontaneamente.
Encefalopatia espongiforme bovina - doença da vaca louca: Príon - é um constituinte normal do
tecido cerebral. A doença ocorre somente quando a PrP celular normal, ou PrPC , apresenta uma
conformação alterada chamada de PrPSc.
O enovelamento errado é a base molecular de uma grande variedade de doenças humanas, incluindo
as amiloidoses.
Encaixe induzido: adaptação estrutural que ocorre entre a proteína e o ligante.
ENZIMAS:
Catalisadores biológicos, aceleram as reações químicas no organismo. Funcionam em pH e
temperatura fisiológicos. Diminuem a energia de ativação das reações.
Possuem alto grau de especificidade pelo substrato.
Estados patológicos: Lesão tecidual grave, cirrose hepática → prejudica a síntese de enzimas pelo
tecido → enzimas do ciclo da ureia → amônia não é convertida em ureia → coma hepático.
Erros inatos do metabolismo - EIM: doenças genéticas, podem ter relação com capacidade reduzida
de realizar a catálise, ou ausência total de
alguma enzima. sintomas variam. Fibrose
cística, teste do pezinho.
Apoenzimas - proteínas simples
Holoenzimas - proteínas conjugadas
Cofatores: componentes químicos adicionais.
Coenzimas: moléculas orgânicas ou
metalorgânica complexa.
Oxirredutoras: reações de transferência de
elétrons - oxirredução - desidrogenases e
oxigenases
Transferases: catalisam reações de
transferência de grupos funcionais.
Hidrolases: catalisam reações de hidrólise Liases: catalisam quebras de ligações covalentes
Isomerases: formação de isômeros Ligases: formam ligações
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A enzima não altera o ΔH da reação.
Há alteração da entropia (desordem).
Quanto maior a desorganização, maior a entropia.
Não são consumidas na reação
número de renovação - Turnover number:
Isoenzimas: enzimas que catalisam a mesma reação mas estão em tecidos diferentes.
Fatores decorrentes da natureza protéica das enzimas
- pH - temperatura
Fatores decorrentes da formação do complexo ES
- concentração do substrato - concentração da enzima
Presença de inibidores
Platô na V reflete a saturação pelo substrato de todos os sítios de ligação (sítios ativos) na enzima.
Atividade enzimáticadepende também:
presença e concentração do cofator
afinidade da enzima pelo substrato (Km)
maior ou menor capacidade da enzima de se
ligar ao substrato E + S ES
poder catalítico da enzima capacidade da
enzima de transformar o substrato ligado ao
complexo ES em produto ES E + P