Proteínas: Estrutura e Função

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PROTEÍNAS | Ana Flávia Medeiros Silva
PROTEINAS 
 São polímeros lineares constituídos de unidades monoméricas denominadas aminoácidos. 
 O conjunto de aminoácidos formam as proteínas 
 São macromoléculas versáteis que serve para funções cruciais em quase todos processos biológicos, já que inclui 
enzimas (catálise enzimática-aumenta velocidade da reação) 
 Proteínas compõem membranas e organelas, citoesqueleto, matriz extracelular, permite reconhecimento (de bactérias 
por exemplo); faz transporte de moléculas (O2, lipídeos, etc.) e íons pelo plasma e transfere essas moléculas através 
da membrana. Também possuem função imunitária (citocinas e anticorpos); atividade dos genes- proteínas reguladoras 
se ligam ao DNA sinalizando o início e término da transcrição. Atua nos mecanismos contráteis- actina e miosina; 
controle do metabolismo (hormônios insulina e glucagom) 
 Proteínas se diferem pelo- tipo, sequência e quantidade de aminoácido 
 Humano- produz 12 aminoácidos naturais e 8 essenciais (são obtidos pela alimentação) - que são a isoleucina, leucina, 
lisina, metionina, fenilalanina, triptofano, treonina e valina 
 Aminoácidos: tem 20 tipos diferentes—constituem o bloco de contrução das proteínas, o conjunto de aminoácidos 
formam as proteínas 
 São polipeptídeos= aminoácidos se ligam por ligações peptídicas 
 Células produzem proteínas com propriedades e atividades diferentes, podendo ligar os mesmos 20 aminoácidos em 
combinações e sequências diversas. 
 
Aminoácidos: apresentam um carbono quiral que se liga a um grupo carboxílico (carboxila- COOH), um grupo amino (NH2), um 
hidrogênio e um grupo radical (R) que varia, diferenciando os aminoácidos e proteínas 
 Aminoácidos tem 20 tipos de cadeias laterais (R)- variações: tamanho, forma, carga, capacidade de formar pontes de 
hidrogênio, caráter hidrofóbico, reatividade química 
 Representação estrutural da molécula de aminoácido: 
 
 As propriedades das cadeias laterais dos aminoácidos são importantes para conformação e função das proteínas- 
principalmente pela afinidade com água. De acordo com a polaridade do grupo R os aminoácidos são classificados em: 
 Apolares: 
 Grupo R hidrofóbico (grande cadeia de hidrocarbonetos) que não interage com água e por isso são encontrados no 
interior da molécula proteica 
 As estruturas tridimensionais das proteínas hidrossolúveis são estabilizadas- efeito hidrofóbico 
 Faz parte: glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, metionina, prolina, fenilalanina e triptofano 
 Podem ser apolares aromáticos ou alifáticos 
 
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 Polares: 
 Grupo R hidrofílico 
 Tem nas cadeias laterais grupos com carga elétrica líquida ou grupos com cargas residuais que permite a interação 
com água; geralmente ficam na superfície da molécula de proteína 
 São divididos em 3 categorias de acordo com a carga: Básicos (carga positiva); ácidos (carga negativa, tem segundo 
grupo de ácido carboxílico); sem carga ou neutro (cadeia sem carga líquida) 
 Grupos R formam ligações de Hidrogênio com água. Pode conter hidroxilas que torna hidrofílica e reativa 
 Exemplo- serina 
 20 tipos de aminoácidos que produzem proteínas- porém pode ter outros tipos de aminoácidos, por exemplo- em 
parede celular vegetal, colágeno, proteína de coagulação protombina, constituintes da miosina, proteína contrátil do 
músculo. 
 Alguns resíduos de aminoácidos podem ser modificados para alterar a função da proteína- adição de grupo fosforil, 
metil, acetil, adenilil, ADP- ribosil 
 A fosforilação e modificação covalente são estratégias reguladoras 
 Cerca de 300 aminoácidos foram encontrados nas células, mas não são todos constituintes de proteínas 
 Grupos R são capazes de doar ou aceitar prótons- facilita reações e forma pontes iônicas- dos 20 aminoácidos, 7 tem 
cadeia lateral ionizável 
 O estado de ionização de um aminoácido varia com o pH. pH alto= mais básico, tira H+, ácido carboxílico perde 1 próton 
(H), pois seu pKa é próximo de 2) 
 Ligação peptídica: os aminoácidos podem formar polímeros lineares pela ligação do grupo α-carboxila de um 
aminoácido com o grupo α-amino de outro, tendo exclusão/perda de uma molécula de água. 
 Cadeias peptídicas tem polaridade- qualquer n° de aminoácidos os peptídeos apresentam grupamento amina livre em 
uma das extremidades (amino terminal) e um grupo carboxila livre na outra extremidade (carboxila terminal) 
 A sequência de aminoácidos determina a estrutura espacial da proteína 
 Proteínas desempenham funções específicas cada uma tem estrutura tridimensional definida 
 Níveis de estrutura da proteína: organização tridimensional- 
Primária Sequência de aminoácidos lineares, com ligação 
peptídica. É determinada geneticamente e 
específica para cada proteína. Amino 
carboxílico. Dobramento forma a estrutura 
secundária 
Secundária Formada a partir de ligação de H entre as 
moléculas da ligação peptídica- a partir de 
dobramentos da estrutura primária. Radicais não 
se ligam. Pode estar em forma de α-hélice ou 
Folhas β pregueadas. 
Terciária Dobramento final da cadeia peptídica, arranho 
tridimensional em todos átomos da proteína os 
radicais que fazem interação. Pode ter ligação de 
H, interações hidrofóbicas, ligações iônicas e 
forças de van der Walls 
Quaternária Associação de 2 ou mais cadeias peptídicas 
(estruturas terciárias) para compor uma proteína 
funcional. Ex- dímero, tetrâmero (hemoglobina) 
 
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 Estrutura secundária: a partir de ligações de H entre amino e carboxila, podem estar em forma de α-hélice 
(enrolamento da cadeia) ou Folha β pregueada (sequência de aminoácidos que se ligam a outra sequência paralela, 
pode ter arranjo anti-paralelo ou paralelo) 
 
 Apesar da ligação de H ser fraca o grande n° dessas ligações permite a estabilidade 
 α-hélice: estrutura espiralada, estabilizada por ligações de H dentro da cadeia (entre uma unidade peptídica e a quarta 
unidade peptídica por exemplo), essas ligações ficam paralelas ao eixo da hélice. Cadeias laterais dos aminoácidos (R) 
estão projetadas para fora da hélice e não participam da ponte de H. as hélices com sentido de giro para direita são 
mais favoráveis energeticamente. 
 Folhas β pregueadas: os aminoácidos ficam lado a lado (paralelo), são estabilizadas por ligações de H entre unidades 
peptídicas; podem ser paralelas, antiparalelas ou mistas 
 Exemplo de alteração da estrutura de proteínas- Príon (proteinaceous infectious particle)- partícula infecciosa 
constituída apenas de proteína, responsável por encefalopatias transmissíveis em mamíferos. A mudança consiste no 
aumento do conteúdo de folha β pregueada e redução de α-hélice 
 Estrutura terciária> dobramento final da cadeia polipeptíca, com arranjo tridimensional em todos átomos. A partir da 
estrutura secundária começa a ter conexões entre α-hélice distantes; nesse caso são os radicais (Grupo R) que fazem 
interações; 
 Pode ter ligações de H, interações hidrofóbicas, ligação iônica, forças de Van der Walls. 
 Além das ligações não covalentes a estrutura proteica pode ser estabilizada por ligação covalente- ponte dissulfeto, 
formada entre dois resíduos de cisteína 
 Proteínas são classificadas em globulares ou fibrosas de acordo com sua forma 
 
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Proteínas fibrosas Formada por um único tipo de estrutura 
secundária; forma alongada, cadeias polipeptícas 
em feixes, geralmente insolúveis (aminoácidos 
mais apolares) e desempenham papel estrutural 
em sistemas biológicos- suporte, forma, proteção 
externa de vertebrados. Ex= α-queratina, 
colágeno 
Proteínas globulares Uma ou mais cadeias polipeptídicas organizadas 
em forma parecida com esfera; geralmente 
solúveis, funções dinâmicas. Compõem 
principalmente enzimas e proteínas regulatórias 
 
 Proteínas fibrosas- exemplo: α-queratina, com filamento intermediário, em- cabelo, lã, unha, garras, chifres, cascos,pele. São 2 longas α-hélice que se conectam e vão de enrolando e podem interagir com outras (protofilamento)- 
conexão entre protofilamentos vai formando protofibrilas 
 Tem frequente formação de pontes dissulfeto (ligação covalente de cisteínas) entre cadeias laterais de cisteínas, o 
padrão dessas pontes deterina grau de ondulação do cabelo, lã. 
 Cabelo liso- ligações cisteínas alinhadas; alisar: desfaz pontes dissulfeto por agentes redutores; cachear- refaz novas 
posições por tratamento com agentes oxidantes 
 Colágeno- proteína fibrosa, pobre em aminoácidos. Cadeias polipeptícas tem conformação helicoidal (forma α-hélice 
que se ligam). O aumento da inelasticidade do tecido conjuntivo a medida que envelhece resulta na acumulação de 
ligações covalentes cruzadas nas fibrilas de colágeno 
 Proteínas globulares: enzimas, proteínas transportadoras, proteínas motoras, proteínas regulatórias, imunoglobinas. Em 
uma proteína globular os polipeptídeos se enovelam um sobre os outros gerando estruturas compactas. O interior é 
constituído de radicais apolares (hidrofóbicos), o exterior tem mais hidrofílicos 
 
 Proteínas de alto valor biológico: mais n° de aminoácidos essenciais na quantidade e relação adequada para manter o 
equilíbrio nitrogenado, crescimento e reparo de tecidos. Origem animal- ovos, leite, carne, peixes, aves; vegetal- soja 
 Proteínas de baixo valor biológico- quantidade reduzida de aminoácidos essenciais ou não contém eles. Origem 
vegetal- lentilha, feijão, ervilha... 
 Desnaturação proteica: condição que desestabiliza; alterações estruturais- ruptura e destruição da estrutura 
secundária, terciária e quaternária (estrutura primária fica intacta pois tem ligação covalente que é mais firme). 
 Processo induzido por alterações físicas e químicas no ambiente proteico que resulta na destruição da conformação 
nativa por causa do rompimento de ligações não covalentes 
 Em casos de pH extremo, aumento de temperatura, solventes orgânicos (álcool, acetona), concentração de sais, 
polaridade do meio. Ex- albumina (proteína do ovo-clara) quando aquece tem desnaturação- fica branco 
 
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 Desnaturação pode ser um processo irreversível 
 Mutações: alterações na estrutura primária, perda da função de uma proteína. Ex- anemia falciforme. 
 Enzimas- tipo de proteína globular; 
 São catalisadores- atua diminuindo a energia de ativação e aumentando a velocidade da reação, menos gasto 
energético. 
 São específicas para um substrato (reagente), esse substrato se conecta a enzima 
 Enzimas não alteram o equilíbrio e a energia livre da reação (determina se é endotérmica ou exotérmica) 
 Sítio ativo- região que permite a ligação com substrato e onde ocorre a reação catalítica- alterações no aminoácido 
altera o sítio ativo e a reação não ocorre 
 Modelo chave-fechadura: errado, pois considerava que a enzima possuía sitio ativo complementar ao substrato, com 
espaço certinho. Porém o certo seria encaixe induzido: a enzima e o substrato sofrem mudanças de conformação para 
o encaixe 
 Energia de ligação entre enzima e subtstrato: energia produzida entre a interação enzima-substrato. A energia livre da 
interação enzima-substrato é chamada de energia de ligação, a energia de ligação é a maior fonte de energia livre 
usada pelas enzimas para diminuir a energia de ativação das reações 
 Alosteria- as enzimas podem ter conformação alteradas de acordo com a molécula que se liga a ela. 
 Inibidores enzimáticos- inibe a atividade da enzima, são substâncias que reduzem a velocidade de reação enzimática, 
ao invés de degradar as enzimas pode inibir para que não funcionem- para inibir ou desinibir pode ser feito- regulação 
alostérica, associação com molécula inibidora, modificação covalente, compartimentalização 
 Tem inibidores reversíveis competitivos: compete com o substrato por lugar no sítio ativo e se conseguir a reação não 
ocorre 
 Inibidores reversíveis não competitivos 
 Inibidores irreversíveis