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Capítulo 4 • Estrutura e função das proteínas 123 A FORMA E A ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS Do ponto de vista químico, as proteínas são as moléculas mais complexas e fun- cionalmente sofisticadas de que se tem conhecimento. Isso talvez não seja sur- preendente, levando-se em consideração que a estrutura e a atividade de cada proteína tenham sido desenvolvidas e refinadas ao longo de bilhões de anos de evolução. Começamos considerando como a posição de cada aminoácido, na longa cadeia peptídica que compõe uma proteína, determina sua forma tridimen- sional, que é estabilizada por interações não covalentes entre diferentes partes da molécula. A compreensão da estrutura de uma proteína em nível atômico nos permite entender como a sua conformação específica determina a sua função. A forma de uma proteína é especificada por sua sequência de aminoácidos As proteínas, como se pode recordar do Capítulo 2, são constituídas principal- mente a partir de um conjunto de 20 aminoácidos diferentes, cada um com pro- priedades químicas distintas. Uma molécula proteica é composta por uma longa cadeia de aminoácidos mantidos juntos por meio de ligações peptídicas cova- lentes (Figura 4-1). As proteínas são, portanto, denominadas polipeptídeos, e suas cadeias de aminoácidos são chamadas de cadeias polipeptídicas. Em cada tipo de proteína, os aminoácidos estão presentes em uma ordem única, chamada de sequência de aminoácidos, que é exatamente a mesma em cada molécula desse tipo de proteína. Uma molécula de insulina humana, por exemplo, possui a mesma sequência de aminoácidos que qualquer outra molécula de insulina humana. Milhares de proteínas já foram identificadas, cada uma com sua própria sequência de aminoácidos. Cada cadeia polipeptídica é composta por uma cadeia principal ligada a uma variedade de cadeias laterais químicas. Essa cadeia principal polipeptídica é formada pela repetição de uma sequência de átomos centrais (–N–C–C–) presen- tes em todos os aminoácidos (ver Figura 4-1). Como as duas terminações de cada aminoácido são quimicamente diferentes – uma terminação apresenta um grupo amino (NH3 +, também representado como NH2), e a outra terminação apresenta um grupo carboxila (COO–, também representado como COOH) – cada cadeia po- + – + – Água + – Ligação peptídica na glicilalanina FORMAÇÃO DE UMA LIGAÇÃO PEPTÍDICA COM REMOÇÃO DE UMA MOLÉCULA DE ÁGUA Grupo carboxila Grupo amino AlaninaGlicina Figura 4-1 Os aminoácidos são conecta- dos por ligações peptídicas. Uma ligação peptídica covalente se forma quando o áto- mo de carbono do grupo carboxila de um aminoácido (como a glicina) compartilha elétrons com o átomo de nitrogênio (azul) do grupo amino de um segundo aminoáci- do (como a alanina). Como uma molécula de água é eliminada, a formação de uma ligação peptídica é classificada como uma reação de condensação (ver Figura 2-29). No diagrama, os átomos de carbono estão representados em cinza, átomos de nitro- gênio em azul, átomos de oxigênio em ver- melho e átomos de hidrogênio em branco. Alberts_04.indd 123Alberts_04.indd 123 16/01/2017 09:25:0116/01/2017 09:25:01
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