Proteínas Básico

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Proteínas - Básico 1
Proteínas - Básico 
Proteínas 
Macromoléculas formadas por aminoácidos que desempenham atividades biológicas
Cadeias de Aa ligados por ligações peptídicas 
Aminoácidos
Moléculas orgânicas que se polimerizam 
Carboxila + amino
Cadeia lateral → da a característica ao aminoácido e à proteína
Carbono quiral = carbono alfa → quatro ligantes diferentes → alfa aminoácidos → um aminoácido tem dois 
estereoisômeros possíveis 
B,gama e sigma → os que se ligam a partir do alfa
20 tipos de aminoácidos → alfa aminoácidos
Glicina → não possui carbono alfa → sem centro quiral → grupamento R=H
Não existem 20 alfa aminoácidos um deles é a glicina que não é um alfa aminoácido 
Isomeria óptica → imagens se sobrepõem → giro em torno do eixo quiral na luz polarizada 
Fischer → opticamente ativas
L → amino pra esquerda → maior parte das atividades biológicas
D → amino para a direita → poucos na natureza → parede bacteriana → sistema de defesa = reconhecimento 
Classificação
Meio líquido de pH neutro 
Grupos R → polares e apolares
Apolares alifáticos → cadeia aberta e hidrofóbicos 
Glicina, alanina, prolina, valina, leucina, isoleucina e metionina
Tendem a se agrupar no interior das estruturas proteicas = estabilizam
Apolares aromáticos → contém benzenos e são hidrofóbicas
Polares neutros 
Polares + → básicos
Polares - → ácidos 
Aa anfóteros → depende do meio → ex: glicina 
20 aminoácidos comuns → as proteínas podem conter outros aminoácidos que são modificações dos comuns → 4-
hidroxiprolina e 5-hidroxilisina 
Alguns podem ser modificados transitoriamente para desempenhar uma função → adição de grupos fosforil, 
ADP-ribosil, metil, acetil e adenil
Ação como ácidos e bases
Sem grupo R ionizável → dissolvido em água em pH neutro → anfótero = forma zwitteriônica 
Doa H+ → ácido → polar +
Recebe H+ → base → polar -
Curvas de titulação características → titulação com base forte 
Proteínas - Básico 2
Monoaminos e monocarboxílicos= primeiro → dipróticos → dois estágios de titulação
Ponto médio → tamponamento → equidade entre substâncais doadoras e receptoras de H+ = um lado 
positivo e outro negativo 
Os com grupo R ionizável → estágio adicional de titulação
 Ácido → pka vai aumentando com as ionizações do grupo carboxila, amino e em alguns casos grupos R 
ionizáveis
Titulação determina o caráter ácido-base em determinados meios
Determina a carga dos aminoácidos → relação entre a carga final e o pH da solução
pH característico no qual a carga elétrica final é zero = ponto isoelétrico
Síntese
Varia de animal para animal 
Não essenciais → corpo humano consegue sintetizar
Essenciais → não sintetiza
PKAAs → regeneração do tecido muscular → essenciais 
Leucina → via M-tor → crescimento
Peptídeos 
Ligação
Ligação peptídica → síntese por desidratação 
entre o grupo carboxila e amino de dois peptídeos → ligação covalente → forma água + dipeptídeo
Muito estável → alta energia de ativação → se desfaz por hidrólise
Classificação 
Oligopeptídeo e Polipeptídeo 
Aminoterminal → grupo alfa amino livre
Carboxiterminal → grupo carboxila livre 
Comportamento ácido-base
Determinado pelos grupos alfa amino e alfa carboxila que estão em centros quirais diferentes → o que modifica a 
constante de ionização 
Também depende de grupos R ionizáveis
Curvas de titulação características e pH isoelétrico 
Classificação de proteínas
Número de cadeias → multissubunidade → dois ou mais polipeptídeos associados de modo não covalente 
Pelo menos duas dessas cadeias são idênticas → oligoméricas 
Não idênticas → protômeros 
Monomérica → Apolipoproteína B
Oligomérica → hemoglobina 
Formas
Fibrosa → Colágeno
Globular → Hemoglobina
Proteínas - Básico 3
Simples → produzem aminoácidos por hidrólise
Conjugadas → outros componentes → grupo prostético = parte não aminoácida
Lipoproteínas, glicoproteínas, fosfoproteínas, metalproteínas, etc 
Estrutura
Funções → Hormônio, receptor, anticorpo e enzima 
Delimita a função junto com as cadeias laterais 
Proteínas → sequência de Aa → conformação espacial → função
 Proteínas = moléculas grandes 
Como cada ligação pode rotacionar , existem inúmeras conformações possíveis 
Cada proteína = função química E estrutura específica 
 Isso sugere que cada proteína tenha uma estrutura tridimensional única
Conformação = arranjo espacial dos átomos em uma proteína ou qualquer parte da proteína
Conformações possíveis → qualquer estado que ela possa assumir sem a quebra de suas ligações covalentes
Conformações em determinadas condições são aquelas mais estáveis termodinamicamente → menor energia livre 
de Gibbs
Proteínas nativas → aquelas dobradas em qualquer uma das suas possíveis conformações 
Estabilidade = tendência em manter a conformação nativa 
Interações fracas → mantém a estabilidade → interações hidrofóbicas em meio aquoso se voltam para o interior da 
estrutura → mudança conformacional 
 forças fracas de Van der Walls → na parte interna hidrofóbica da proteína 
Interações iônicas podem ser estabilizantes ou desestabilizantes 
Estrutura planar 
 Ressonância (OU compartilhamento parcial de dois pares de elétrons) entre o oxigênio carbonílico e o nitrogênio 
da amida 
 Oxigênio = carga parcial negativa 
 Hidrogênio ligado ao nitrogênio = carga líquida parcial positiva ↳ formando um pequeno dipolo elétrico 
A rotação é permitida entre N-Calfae Calfa-C, não entre as ligações peptídicas (que são rígidas)
Ângulos diedros → phi, psi e ômega → definem rotações entre os ligantes dos carbonos alfa → +/- 180 graus → 
estrutura planar 
psi → entre alfa e grupo carboxila
phi → entre C alfa e grupo amino 
Primária 
Sequência de Aa que são derivadas das sequências de códons e bases do DNA/mRNA → cadeia → ligações 
peptídicas 
Junto com a estrutura delimitam a função das proteínas 
Pode haver deleção = perda de algum Aa da sequência e isso pode ou não ter impacto no funcionamento da 
proteína → proteínas polimórficas = mantém atividade apesar de variação entre a população humana 
Secundária
Além da ligação peptídica tem ligações de H
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Estrutura → o esqueleto polipeptídico é firmemente enrolado em torno de um eixo imaginário desenhado 
longitudinalmente no centro da hélice, e os grupos R dos resíduos de aminoácidos se projetam para fora do 
esqueleto helicoidal.
Entre Aas adjacentes
Alfa Hélice
Cadeia lateral fica livre → projetado para fora 
Ligações de H na estrutura interna da hélice H-O
quando cada ângulo diedro permanece igual ao longo da cadeia 
Pode ser estabilizada ou desestabilizada pela interação entre as cadeias laterais 
Tipos de de resíduo de Aa definem as propriedades para fazer ou n uma estrutura secundária estável 
Cada volta = 3 Aa
Alanina tem a maior tendência de formar hélice 
Restrições que influenciam a estabilidade de uma hélice α:
 (1) a tendência intrínseca de um resíduo de aminoácido de formar uma hélice α
 (2) as interações entre os grupos R, especialmente aqueles espaçados por três (ou quatro) aminoácidos
 (3) os volumes de grupos R adjacentes
 (4) a ocorrência de resíduos Pro e Gly → Pro = átomo de N forma um anel rígido que impede a rotação → 
Gly = alta flexibilidade rotacional → forma outras estruturas espiraladas 
 (5) interações entre os resíduos de aminoácidos das extremidades do segmento helicoidal e o dipolo 
elétrico inerente da hélice α 
Beta Lâmina 
As conformações β organizam as cadeias polipeptídicas em forma de folha 
 Nessa conformação, o esqueleto da cadeia polipeptídica está estendido em forma de zigue-zague, em vez de 
em estrutura helicoidal 
Folha β = arranjo de vários segmentos lado a lado, em conformação β 
 Ligações de hidrogênio entre segmentos adjacentes da cadeia polipeptídica 
Elementos conectores → Voltas beta → conexão entre dois segmentos de cadeias antiparalelas 
 Geralmente estão próximos na cadeia 
Mas também podem estar distantes uns dos outros na sequência linear E podem também estar em cadeias 
polipeptídicas diferentesOs grupos R dos aminoácidos adjacentes se projetam da estrutura em zigue-zague em direções opostas
Podem ser observadas pela diferença na absorção da luz 
Terciária 
Arranho tridimensional total de todos os átomos de uma proteína
Relação entre Aas distantes → interações fracas ou covalentes
Enovelamento 
Grupamentos hidrofóbicos tendem a ir pra dentro
Ligações dissulfetos → presentes na cadeia lateral 
Estrutura compacta e tridimensional
Fibrosa
Formadas por um único tipo de estrutura secundária 
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Estrutura terciária mais simples
arranjadas em filamentos longos
Estrutura forma e proteção
Força e flexibilidade 
Insolúveis em água → Aa hidrofóbicos no interior e na superfície 
Alfa-queratina → peso seco da pele, cabelos, pelos, chifres, unhas, penas e cascos nos mamíferos → derivadas 
de proteínas de filamentos intermediários 
Colágeno → resistência à tração sem elasticidade → hélice tripla
Fibroína → filamentos macios e flexíveis → beta lâmina
Globular
Diversos tipos de estruturas secundárias
Forma esférica ou globular
Enzimas e proteínas reguladoras
A mioglobina forneceu os indícios iniciais sobre a complexidade da estrutura globular proteica
As proteínas globulares têm uma diversidade de estruturas terciárias
Cada uma dessas proteínas tem uma estrutura diferente, adaptada à sua função biológica particular, mas como 
um todo elas compartilham diversas propriedades importantes com a mioglobina. 
Dobrada de forma compacta 
 Cadeias laterais hidrofóbicas dos aminoácidos orientadas na direção do centro da proteína 
 Cadeias laterais hidrofílicas se encontram na superfície 
 Estruturas são estabilizadas também por: inúmeras ligações de hidrogênio E algumas interações iônicas
Motivo = padrões de enovelamento que dão a característica às proteínas globulares
Motivos de proteínas são as bases da classificação estrutural ○ Banco de dados ○ Com 4 classes de 
estruturas de proteínas: 
 toda α 
 toda β 
 Alça α / β (com segmentos α e β intercalados ou alternados) 
 Barril α + β (com regiões α e β um pouco separadas) → camadas estruturais diferentes 
Domínio = parte da cadeia polipeptídica que é independentemente estável ou pode se movimentar como uma 
entidade isolada em relação ao resto da proteína 
Importantes para os agrupamentos das proteínas em famílias 
Quaternária 
Arranjo entre subunidades terciárias 
 2 ou mais cadeias peptídicas
várias ligações entre estruturas terciárias 
Hemoglobina 
LH, dissulfeto, Van der Waals e ligações iônicas 
A estrutura quaternária varia de dímeros simples a grandes complexos 
Protômero → unidades estruturais de repetição em uma proteína multimérica
Na maioria dos casos as subunidades são idênticas 
Proteínas - Básico 6
 Multímetro → proteína de múltiplas subunidades 
 Oligômero → multímetro com apenas algumas subunidades
Algumas proteínas ou segmentos proteicos são intrinsecamente desordenados 
Carecem de estruturas ordenadas em solução 
 Essas proteínas têm propriedades distintas das proteínas estruturadas clássicas 
 Carecem de um núcleo hidrofóbico 
 São caracterizados por alta densidade de aminoácidos carregados (como Lys, Arg e Glu) 
 Isso pode facilitar a atuação dessas proteínas como:
 espaçadores, 
isoladores 
elementos de ligação em estruturas maiores. 
Outras proteínas desordenadas são sequestradoras (ligando íons e moléculas pequenas em solução E 
servindo de reservatórios ou depósitos de lixo).
Podem inibir a ação de outras proteínas → envolvem-se nas proteínas-alvo dessas 
 Outras ainda podem interagir com muitas proteínas parceiras, servindo como inibidores versáteis ou como 
componentes centrais de redes de interação de proteínas. 
Muitas dessa proteínas = núcleo de importantes redes de interações proteicas
Desnaturação 
Perda da conformação estrutural → irreversível
Agentes desnaturantes → calor, agentes químicos, etc
Esses agentes desnaturantes não rompem ligações covalentes da cadeia polipeptídica
Perde a função
Digestibilidade → fritar o ovo facilita a ingestão de albumina 
Febre 
Conformação de proteína nativa é apenas marginalmente estável 
 (maioria) Proteínas devem manter certa flexibilidade conformacional para funcionar
Proteostase → manutenção contínua do grupo ativo de proteínas celulares, necessárias em um dado conjunto de 
condições 
 Requer atividade coordenada de vias para: 
 síntese e enovelamento de proteínas 
 redobramento de proteínas parcialmente desdobradas 
 sequestro e degradação de proteínas irreversivelmente desdobradas 
 Essas redes envolve centenas de enzimas e proteínas especializadas
Renaturação → retorno a conformação inicial
Enovelamento
Os polipeptídeos dobram-se rapidamente por um processo gradual 
 As proteínas são construídas em uma velocidade muito alta; mas a proteína ainda deve se dobrar 
 Não daria tempo de cada ligação testar todas as conformações possíveis até achar sua biologicamente ativa 
 Por isso, o enovelamento não é um processo aleatório (de tentativa e erro) 
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 A sequência de aminoácidos pode predizer a estrutura como tem que ser enovelada 
 Interações iônicas entre grupos próximos na sequência linear 
 Interações de longo alcance entre elementos da estrutura secundária 
Interações hidrofóbicas 
Proteínas com predomínio de interações de curto alcance = tendem a se dobrar mais rapidamente 
 Termodinamicamente, o processo de enovelamento pode ser visto como um tipo de funil de energia livre 
Estados não dobrados = alto grau de entropia conformacional e energia livre relativamente alta
Vias hierárquicas de enovelamento → primeiro pequenas estruturas secundárias são agrupadas e posteriormente 
são incorporadas gradualmente à estruturas maiores
Enovelamento → alto grau de desorganização → alta energia e entropia → enovelamento → compactação → 
redução da energia → até a conformação nativa 
Intermediários semiestáveis → tornam o processo mais lento
Algumas proteínas se dobram de forma assistida 
Nem todas as proteínas se dobram espontaneamente 
 O enovelamento de muitas necessita de chaperonas (proteínas que interagem com polipeptídeos parcialmente 
dobrados ou dobrados de forma incorreta, facilitando os mecanismos de enovelamento correto ou garantindo 
um microambiente adequado para ocorrer o enovelamento) 
 2 principais famílias de chaperonas: Hsp70 e chaperoninas 
 Algumas proteínas requerem 2 enzimas que catalisam reações de isomerização: PDI (proteína dissulfeto-
isomerase) e PPI (peptídeo-prolil-cis-trans-isomerase) 
Defeitos no enovelamento proteico fornecem a base molecular para uma ampla gama de doenças genéticas 
humanas 
 ¼ ou mais de todos os polipeptídeos sintetizados é destruído por não se dobrar corretamente 
 (alguns casos) Erros de enovelamento CAUSAM ou CONTRIBUEM para o desenvolvimento de doenças graves 
 Amiloidoses - conjunto de doenças em que uma proteína solúvel normalmente secretada pela célula é 
secretada em um estado de enovelamento errado, sendo convertida em uma fibra amiloide extracelular insolúvel
Ex: Diabetes tipo 2, doença de Alzheimer, doença de Huntington e doença de Parkinson
Funções
Proteínas = moléculas dinâmicas cujas funções dependem de modo quase invariável de interações com outras 
moléculas ○ Essas interações são afetadas de maneiras fisiologicamente importantes por mudanças sutis ou súbitas 
na conformação proteica 
 Função de muita proteínas envolve a ligação REVERSÍVEL com outras moléculas 
 Natureza transitória dessas interações 
 Ligante - como chamamos essas moléculas 
 Permite que um organismo responda de maneira rápida e reversível a mudanças ambientais e condições 
metabólicas 
 Sítio de ligação - região da proteína que interage com o ligante 
Interação específica: proteína diferencia milhares de moléculas e só interage com algumas;
Complementar ao ligante em tamanho, forma carga e caráter hidrofílico ou hidrofóbico 
Interação específica 
Uma proteína pode ter sítios de ligação separados para vários ligantesdiferentes ○ Encaixe induzido - 
adaptação estrutural que ocorre entre proteína e ligante 
Proteínas - Básico 8
 mudança de conformação da proteína que torna o sítio de ligação mais complementar ao ligante → permitindo uma 
interaçãoMAIS firme 
(proteína com várias subunidades) mudança conformacional em uma subunidade com frequência afeta a 
conformação das demais 
Interações entre proteínas e ligantes podem ser reguladas → (geralmente) por meio de interações específicas com 
1 ou mais ligantes adicionais → causam mudanças de conformação que afetam a interação com o 1° ligante 
Se ligam a outra moléculas e as transformam quimicamente → catalisam reações 
Substratos - moléculas sobre as quais as enzimas exercem efeito 
Sítio catalítico (ou sítio ativo) - sítio de ligação das enzimas
Proteína-ligante → alteração conformacional → desempenha uma atividade biológica 
Ligante pode ser uma proteína
A maioria das interações é transitória (permite resposta adaptativa do organismo), embora possa ser a base de 
processos fisiológicos complexos;
As interações proteína-ligante podem ser 
quantitativamente descritas
A função da mioglobina depende da capacidade 
da proteína de ligar e liberar (quando e onde for 
necessário) oxigênio → interação proteína-ligante 
reversível;
Ligação reversível de uma proteína (P) a um 
ligante (L): 
Constante de equilíbrio (medida da afinidade do 
ligante L pela proteína):
Ka também é equivalente à razão 
entre as velocidades das reações para a frente 
(associação - [PL]) e reversa (dissociação - [P][L]) 
que formam o complexo PL.
Integração com ligante: 
O valor de Ka pode ser determinado a partir de 
uma curva de teta (sítios de interação ocupados 
[PL]/total de sítios de interação [PL] + [P]) versus 
a concentração do ligante livre, [L];
A [L] na qual a metade dos sítios disponíveis está 
ocupada (teta 0,5) corresponde a 1/Ka, que nos 
gráficos será representada como Kd (constante 
de dissociação).
Kd é equivalente à concentração molar do ligante 
na qual a metade dos sítios de interação está 
ocupada;
No caso do O2, substitui-se a concentração do 
oxigênio dissolvido pela [L]. É mais fácil medir a 
pressão parcial do oxigênio do que a 
concentração do gás dissolvido (a [] é 
proporcional à pressão), então substitui [] pela 
pressão;
Essa curva mostra que a mioglobina se liga ao 
O2 com alta afinidade, o que faz com que a 
função de captar e liberar O2 (a hemoglobina vai 
ser eficiente porque vai ter uma curva híbrida - 
nem alta afinidade, nem baixa) nos tecidos esteja 
fora de seu alcance, já que, embora consiga 
Proteínas - Básico 9
captar O2 de maneira eficiente nos pulmões, não 
consegue liberar muito nos tecidos.
Transporte → proteínas de membrana → proteínas de canal → proteína G 
por exemplo
Transporte de O2 → hemoglobina
Ligantes para proteínas
Enzimas → catálise de reações 
Receptores → grupos proséticos (ex: grupo heme na hemoglobina → sítio 
de ligação para O2) → grupos diferentes de Aa que compõem a proteína
Anticorpos → imunoglobulinas
Estrutural → colágeno, alfa queratina 
Movimento → actina e miosina → contração muscular