Proteínas: Estrutura e Função

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Proteínas 
Características:
• Diversidadeestrutural. 
• Uma ou mais cadeiras polipeptídicas. 
• Contém todos os aminoácidos. 
• Conformação espacial característica.
• Unidade fundamental: aminoácido. 
Funções e Estruturas: 
• Estrutural. Ex: queratina, ajuda na manutenção da resistência dos fios. 
• Transport e. Ex: hemoglobina, proteína responsável por transportar gases, presente nas hemácias. 
• Enzimática , ajuda o organismo a catalisar reações químicas. Ex: amilases salivares, enzimas presentes na saliva 
que auxiliam na digestão da macromoléculas.
 
 
 Estrutura da queratina 
 Estrutura da hemoglobina Estrutura de uma enzima 
• O que vai determinar a diversidade de função as proteínas é justamente o tipo de aminoácido, a sequência e, 
principalmente, a forma como os aminoácidos interagem entre si (estrutura nativa). 
• Assim a função proteica é determinada pela sua estrutura, ou seja, pela conformação que é dada a proteína, 
o que é determinado pela sequência de aminoácidos e pelas formas que eles interagem. 
• Embora os aminoácidos sejam padrões, a forma como eles interagem vai ser diferente, gerando estruturas 
diferentes. 
• Conformação/estrutura nativa: é a conformação funcional, ou seja, a estrutura necessária para que a proteína 
funcione. Assim, é preciso que os aminoácidos interajam de uma forma específica. 
• É necessário que a sequência de aminoácidos passe por diferentes níveis de organização, o que vai permitir 
chegar na configuração nativa. Sequência de aa níveis de organização conformação nativa. → →
• Níveis organizacionais: 
 – Primário: sequência linear de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas. Algumas doenças são 
 causadas pela troca de apenas um aminoácido na estrutura primária compromete a conformação nativa e, 
 consequentemente, a função proteica (ex: anemia falciforme). 
 – Secundário: começa a se espiralizar, consequência da interação entre aminoácidos próximos, o que vai 
 gerar padrões de dobramento (tipos de padrões: hélice-alfa; folhas-beta; voltas-beta). 
 – Terciário: interação entre aminoácidos distantes, proporcionando a conformação tridimensional.
 – Quaternário: não é para todas as proteínas; interação entre subunidades de uma mesma proteína. O fator 
determinante para ter uma estrutura quaternária: ter mais de uma subunidade (estrutura proteína que passou 
por todo o processo de dobramento, alcançando o nível terciário). 
• Existe uma minoria de proteínas que não segue essa organização, são chamadas de proteínas 
intrinsecamente desordenadas, mas isso não as impede de executar as funções. 
Estabilidade:
• A proteína tende a manter a conformação nativa (estado dobrado). 
• O estado “não-dobrado” é muito mais favorável do ponto de vista energético. Entretanto, se a proteína está 
no seu estado “não-dobrado” ela não assume sua função, assim, é necessário estabilizar o estado dobrado, uma 
vez que a conformação nativa esta´estabilizada, a proteína consegue exercer sua função. 
• A conformação nativa é estab.ilizada por : 
 Ligações dissulfeto (covalentes)–
 Ligações fracas (não-covalentes): ligações de hidrogênio, iônicas,, hidrofóbicas (predominantes). –
 Além das ligações peptídicas que são básicas, ela não se caracteriza como uma interação estabilizadora. –
• As ligações estabilizadoras acontecem entre os aminoácidos constituintes das proteínas.
Aminoácidos:
• Possui carbono quiral, um átomo de hidrogênio, grupo amino, grupo carboxil e um radical.
• O radical pode ser diferente nos aminoácidos, podendo classificar os aminoácidos em 5 classes:
 Apolares.–
 Aromático.–
 Polares (não carregados).–
 Carregados positivamente.–
 Carregados negativamente. –
• Obs: a glicina é o único aminoácido que não apresenta carbono quiral (dois
hidrogênios).
• As características dos aminoácidos são determinantes nas interações estabilizadoras e a mudança dessas 
características pode comprometer essas interações e, consequentemente, a integridade funcional das proteínas.
• Temperatura e pH desnaturam proteínas justamente porque interfere diretamente nas interações 
estabilizadoras. 
• Os aminoácidos têm uma característica muito importante: atuar no meio aquoso como moléculas ácidas e 
básicas. 
• Aminoácido na forma zwitteriônica : possui carga global zero (a carga positiva e negativa se “anulam”). 
• O aminoácido na forma zwitteriônica pode receber próton, atuando como base, passa a
adquirir uma carga global positiva, mudando a característica. 
• O aminoácido na forma zwitteriônica pode doar um próton para o meio, atuando como 
ácido, passa a adquirir uma carga global negativa, mudando a característica. 
• É o pH que tem a capacidade de alterar a característica do aminoácido. Assim, a
interação estabilizadora deixa de acontecer. 
Desnaturação e Renaturação:
• O pH é um agente desnaturante porque ele muda a característica do aminoácido (carga global) e, 
consequentemente, compromete as interações estabilizadoras. Logo, também compromete a estrutura nativa e, 
por conseguinte, a função da proteína. 
• Desnaturação: 
 Perda da estrutura tridimensional e, consequentemente, da função. –
 Fatores desnaturantes: calor (quebra das interações estabilizadoras); pH (altera característica); agentes –
 químicos (ex: ureia, amônia atuam de como agentes oxidantes e redutores, de forma semelhante ao pH). …
• Renaturação: 
 Processo pelo qual dada proteína desnaturada reassume sua estrutura nativa.–
 Para a proteína conseguir voltar à sua estrutura nativa é preciso inserir as proteínas no sue cenário de –
 funcionamento normal. 
 Outra condição necessária para ocorrer a renaturação é: a estrutura primária não pode ter sido comprometida.–
 Exemplo: paciente que passou por um período de febre.–
Enzimas:
• Catalisadores biológicos de reações que sob condições naturais seriam muito lentas. 
• A grande maioria das enzimas é constituída por moléculas proteicas. 
• Com exceção de algumas enzimas formadas por RNA, toda enzima é uma proteína. 
• Responsáveis por aumentar a velocidade das reações 
• Características: 
 Altamente específicas. –
 Aceleram reações químicas sem alterar seu equilíbrio.–
 São regeneradas no processo – (nunca são consumidas durante o processo). 
 Demandam condições específicas de trabalho. –
• Sítio ativo: parte da estrutura da enzima, ambiente favorável onde a reação acontece. Ele elimina os 
obstáculos, permitindo que ocorra a reação.
• No sítio ativo há aminoácidos essenciais para que a reação aconteça. 
• Substrato: mole´cula reagente, a qual se liga ao sítio ativo para ser convertida em produto. 
• A escolha do substrato é pautada nos aminoácidos-chave que selecionam a molécula reagente. 
• Sintetizando, as enzimas criam um ambiente favorável (sítio ativo espaço na estrutura enzimática, onde o –
substrato se liga para ser convertido em produto) 
Funcionamento das Enzimas:
• Energia de ativação: energia necessária para converter substrato em produto. 
• Em uma reação sem ação enzimática, a energia de ativação é maior em relação a uma reação catalisada. 
• As enzimas aceleram as reações justamente por diminuir a energia de ativação. 
• Quando os aminoácidos0chave do sírio ativo interagem com o substrato, eles formam uma ligação que pode 
ser de dois 
 Ligação covalente (entre enzima e sítio ativo). –
 Ligação não covalente (entre enzima e substrato). –
• Toda vez que há ligação entre substrato e enzima tem-se a liberação de energia, chamada de “energia de 
ligação”. A enzima utiliza essa energia (produto da interação entre substrato e sítio ativo) para diminuir a energia 
de ativação. 
• Energia de ligação: energia liberada como consequência da interação entre E (enzima) e S (substrato). 
• É necessário fornecer uma força capazde diminuir a energia de ativação: energia de ligação 
• É possível saber qual enzima é mais específica para determinado substrato a partir das constantes de 
especificidade.
• Uma enzima alcança sua eficiência catalítica máxima quando ela está saturada. 
• K m: diz respeito a quantidade de substrato que uma enzima precisa para alcançar metade da velocidade 
máxima. 
• Uma enzima com Km menor substrato mais específico substrato se converte rapidamente em produto→ →
 atinge a eficiência mais rápido. (quanto menor → Km, melhor) 
• K cat: também chamado de número de renovação. É a concentração de substrato que é convertida em 
produto por unidade de tempo (segundo). 
• Uma enzima com Kcat maior converte mais S em P por segundo substrato mais específico maior → → →
eficiência. (quanto maior Kcat, melhor).
• Constante de especificidade: relação Kcat/Km. 
• Quanto maior a constante de especificidade, mais específico é o substrato para a enzima.
Inibição Enzimática: 
• Cessa a atuação enzimática, o que resulta na não produção do produto.
• Pode ser por tempo determinado (reversível) ou indeterminado (irreversível).
• A inibição ocorre frequentemente nos contextos patológicos, pois o desenvolvimento das doenças está 
associado à produção excessiva de um composto, que é catalisado por uma enzima. Assim, ocorre a inibição da 
de determinada enzima, a fim de diminuir a produção de tal composto. Ex: asma é consequência da produção 
excessiva dos leucotrienos (lipídeos sinalizadores), os quais são produzidos pela ação enzimática (alvo terapêutico 
da asma). 
• Reversível competitiva: substrato e inibidor (possuem estruturas semelhantes) competem pelo sítio ativo na 
enzima (S e I se ligam no mesmo sítio de ligação), “ganha” quem está em maior quantidade. 
 é necessário que o substrato aumente na quantidade para que consiga se ligar à enzima e não o inibidor. –
Logo, o Km aumenta 
• Reversível não competitiva: também chamada de incompetitiva ou acompetitiva. A enzima possui dois sítios, 
assim, inibidor e substrato se ligam a sítios diferentes, não necessitam serem semelhantes estruturalmente. 
• Irreversível: promovem a “morte” da atividade catalítica. Destruição de grupos funcionais essenciais para o 
funcionamento catalítico Mediado por ligações covalentes entre inibidor e enzima. 
Regulação Enzimática:
• É diferente da inibição, mecanismos de controle da atividade enzimática.
• Enzimas regulatórias: apresentam atividade catalítica aumentada ou diminuída em resposta a certos sinais. 
• Regulação alostérica: possui dois sítios de ligação: sítio catalítico (onde o substrato de liga) e sítio regulador (sítio 
alostérico, onde os moduladores se ligam). 
• Moduladores: 
 Positivos (aumentam a atividade enzimática): muda a conformação do sítio catalítico que se torna mais –
 específico para o substrato, o qual se liga mais rápido, ou seja, mais rápido se torna produto e, 
 consequentemente, a atividade enzimática. 
 Negativos (diminuem a atividade enzimática): muda a conformação do sítio catalítico que se torna menos –
 específico para o substrato, o qual se liga menos rápido, ou seja, menos rápido se torna produto e, 
 consequentemente, a atividade enzimática. 
• Regulação por modificações covalentes: adição de moléculas de composto na estrutura enzimática através de 
ligações covalentes.
 Principalmente moléculas de fosfato (fosforilação), processo catalisado por enzimas cinases.–
 Também pode ocorrer a retirada de fosfatos da estrutura enzimática por meio das enzimas fosforilases.–
• Regulação por proteólise: conta com enzimas que estão no estado zimogênico, ou seja, enzimas inativas que vão
sofrer um processo de lisa (quebra). Após a quebra na estrutura há a ativação. Ex: cascata de coagulação 
(fibrinogênio que estava inativo tornou-se, pela ação da trombina, fibrina, forma ativa).