Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
Proteínas Há quem as considere como as mais importantes macromoléculas do mundo ✓Diferentes funções Função Exemplo Catalítica Enzimas Defesa Anticorpos do sistema imune Transporte Proteínas plasmáticas Hemoglobina Regulatório Enzimas que participam do controle do metabolismo Hormônios (insulina, ocitocina, paratireóideo...) Estrutural coberturas e suporte: pele, cabelo, tendões, ossos ... Movimento Músculos, cílios, flagelos... Proteínas • Proteínas são polímeros de -aminoácidos unidos por ligações peptídicas Proteínas • como se formam as ligações peptídicas ? C C O OH NH2 H R pelo fato de um ácido e uma base estarem sempre presentes, os aminoácidos podem formar íons + / - isso irá ocorrer de acordo com o pH e com o tipo de aminoácido Aminoácidos - aminoácidos todos os aminoácidos (exceto a glicina) tem o carbono atacado por 4 grupos diferentes centro quiral C C O OH NH2 H R Aminoácidos Classificação dos aminoácidos O -aminogrupo é o mesmo em todos os componentes Classificados pela polaridade da cadeia lateral: Hidrofóbicos ‘aversão’ à água cadeias laterais não polares Hidrofílicos ‘gostam’ da água cadeias laterais polares ou neutras negativamente carregadas positivamente carregadas Aminoácidos neutros - cadeias laterais apolares Glicina Alanina Leucina Valina Isoleucina Fenilalanina Metionina Prolina Aminoácidos neutros - cadeias laterais polares Serina Treonina Tirosina Triptofano Cisteína Glutamina Asparagina Aminoácidos ácidos - cadeias laterais polares Glutamato Aspartato Aminoácidos básicos - cadeias laterais polares Arginina Lisina Histidina Proteínas • São polímeros de -aminoácidos unidos por ligações peptídicas Proteínas • As diferenças entre as proteínas decorre principalmente das diferenças entre: • Número • Tipo • Sequência de aminoácidos Determinam a estrutura primária da proteína Estrutura Secundária Estrutura Terciária Estrutura Quaternária Valina Leucina Triptofano Prolina Isoleucina Metionina Fenilalanina Alanina Treonina Glicina Asparagina Glutamina Cisteina Serina Tirosina Arginina Histidina Lisina Ácido glutâmico Ácido aspártico Estrutura primária das proteínas A seguir vemos um exemplo de uma seqüência de aminoácidos em uma proteína (foram usadas as abreviações) Resíduo N-terminal Resíduo C-terminal Ligações peptídicas Peptídeos POLIPEPTÍDEOS 321 54 Estrutura secundária das proteínas Longas sequências de aminoácidos tendem a se empacotar ou enrolar em uma estrutura que se repete regularmente. Esta estrutura é resultado de pontes de hidrogênio entre aminoácidos da própria proteína As estruturas secundárias mais comuns são: • -hélice • folha -pregueada A estrutura secundária confere à proteína novas propriedades, como força tênsil e flexibilidade,... -hélice É um tipo comum de estrutura secundária As propriedades da -hélice incluem força tensil e baixa solubilidade em água Seu modelo foi originalmente proposto por Pauling & Corei em 1951 -hélice Cada hidrogênio da amida e os oxigênios da carbonila estão ligados por pontes de hidrogênios Um feixe destas estruturas formam o que se conhece por protofibrila Um exemplo de -hélice Cabeça da miosina Corpo da miosina Sitios de ligação ATP e actina troponina actina filamento fino filamento espesso Estrutura da actina/miosina Proteínas do músculo folha -pregueada Outro modelo de estrutura secundária de proteínas Um modelo que se sustenta pelas pontes de hidrogênio entre “folhas” ou “lâminas” adjacentes de proteínas folha -pregueada Proteínas da seda = exemplo de proteína organizada em folhas -pregueada Composta primariamente por glicina e alanina Comparativo entre estruturas -hélice -pregueada Colágeno Corresponde a 1/3 de todas as proteínas dos humanos, compondo diversas estruturas: • ossos • tendões • pele • vasos ... A conformação em tripla hélice fornece resistência às estruturas Estrutura terciária das proteínas Proteínas fibrosas • insolúveis em água • presentes nos tecidos conectivos • ex.: seda, colágeno e -queratina Proteínas globulares • solúveis em água • comuns nas proteínas celulares • estrutura terciária = 3D Estrutura terciária das proteínas A interação entre cadeias laterais faz com que a estrutura secundária se “dobre”, se “enrole” Possíveis iterações entre as cadeias laterais: • solubilidade similar • atrações iônicas • atrações entre + e - • ligações covalentes Estrutura terciária das proteínas Estrutura terciária das proteínas ligação dissulfeto interação hidrofóbica ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Estrutura terciária das proteínas As interações entre as cadeias laterais ajudam a manter a estrutura Ligação dissulfeto (covalente) Estrutura quaternária das proteínas Boa parte das proteínas não são simples peptídeos. São combinações de subunidades menores: • agregados de unidades menores de proteínas globulares • subunidades idênticas da mesma proteína Proteínas conjugadas + outros grupos = função específica Grupos prostéticos – compostos por substâncias diferentes dos aminoácidos Estrutura quaternária das proteínas Estrutura agregada Um exemplo de 4 proteínas diferentes e 2 grupos prostéticos Ligações covalentes entre os aa Ligação peptídica Ligação dissulfeto Estrutura primária + Ligações de hidrogênio entre átomos da cadeia principal Estrutura secundária + Ligações não-covalentes entre átomos da cadeia lateral com outros átomos da cadeia lateral ou cadeia principal Ligações não- covalentes entre átomos de cadeias terciárias distintas em multímeros Interações hidrofóbicas Interações eletrostática s Ligações de hidrogênio Pontes salinas stick space filling ribbon cartoon Modelos de representação de proteínas Efeitos da temperatura e pH sobre as proteínas Tanto o pH quanto a temperatura alteram a estrutura 3-D das proteínas Desorganização da estrutura Desnaturação ou desnaturação Ex.: fritura ou cozimento de ovos coagulação do leite no estômago denaturação coagulação Desnaturação e coagulação de proteínas Efeito do pH sobre as proteínas Com a alteração do pH, a carga da proteína também é afetada, levando a modificações de solubilidade e forma. Desmontando a proteína - Hidrólise É a quebra da proteína Peptídeos Aminoácidos Depende do pH, do tempo de exposição e da temperatura Hidrólise Funções das proteínas • Catalítica enzimas • Imunoglobulinas anticorpos do sistema imune • Transporte hemoglobina e o oxigênio • Regulatório hormônios / controle do metabolismo • Estrutural coberturas e suporte pele, cabelo, tendões, ossos ... • Movimento músculos, cílios e flagelos Proteínas - classificação Simples ou homoproteínas são constituídas, exclusivamente, por aminoácidos Conjugadas são proteínas que por hidrólise liberam aminoácidos e mais um radical não peptídico, denominado grupo prostético. Derivadas são compostos não encontrados na natureza, mas obtidos por degradação mais ou menos intensa (proteólise) de proteínas simples ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas. Proteínas simples - classificação • As proteínas simples são classificadas, de acordo com a sua solubilidade, em: • Albuminas • Globulinas • Glutelinas • Prolaminas • Protaminas • Histonas • Escleroproteínas Proteínas simples - classificação • Albuminas • são solúveis em água • são solúveis em soluções fracamente ácidas ou fracamente alcalinas • são soluções em soluções a 50% de sulfato de amônio • Desnaturam coagulando-se pela ação do calor • Presentes em: • clara de ovo (ovalbumina) • leite (lactalbumina) • ervilhas (legumitina) Proteínas simples - classificação • Globulinas • praticamente insolúveis em água • solúveis em soluções de sais neutros • precipitam em soluçõesa 50% de sulfato de amônio • Presentes em: • músculo animal (miosina) • ervilhas (legumina) Proteínas simples - classificação • Glutelinas • são insolúveis em água e solventes neutros • solúveis em soluções diluídas de ácidos e bases • encontradas somente em vegetais • trigo (glutenina) • arroz Proteínas simples - classificação • Prolaminas • são insolúveis em água e etanol absoluto • mas solúveis em etanol entre 50% e 80% • assim como as glutelinas, são proteínas encontradas somente em vegetais: • trigo (gliadina) • centeio (secalina) • milho (seína) • cevada (hordeína) • aveia (avenina) Doença celíaca? Proteínas simples - classificação • Protaminas • baixo peso molecular, constituídas de aproximadamente 80% de arginina e, portanto, fortemente alcalinas. • são solúveis em água e em amônia • em soluções fortemente ácidas formam sais estáveis • são encontradas combinadas com ácido nucléico, no esperma de peixes • salmão • sardinha • arenque Proteínas simples - classificação • Histonas • baixo peso molecular e caráter básico, porém menos básico do que as protaminas, porque contêm somente de 10% a 30% de arginina na molécula • são solúveis em água e soluções diluídas de ácidos e bases • podem ser precipitadas pela adição de amônia, a pH de aproximadamente 8,5 • são encontradas em animais e aparentemente apenas nos núcleos celulares, onde se encontram ligadas a ácidos nucléicos Proteínas simples - classificação • Escleroproteínas • alto grau de insolubilidade, foram definidas inicialmente como as proteínas insolúveis das células e tecidos • queratina, que é a proteína insolúvel da pele e dos pelos • colágeno, que é a proteína existente nos tecidos conectivos (tendões e ligamentos) Proteínas conjugadas quando hidrolisadas liberam: aminoácidos + um radical não peptídico grupo prostético •orgânico : uma vitamina ou um açúcar •inorgânicos: por exemplo, um íon metálico Holoproteína Proteína com o grupo prostético Apoproteína Proteína sem o grupo prostético Proteínas derivadas são compostos não encontrados na natureza, mas obtidos por degradação mais ou menos intensa (proteólise) de proteínas simples ou conjugadas pela ação de ácidos, bases ou enzimas Proteínas desnaturação Desnaturação • ocorre pela alteração da conformação tridimensional nativa das proteínas (estruturas 2ª, 3ª e 4ª) sem romper as ligações peptídicas (estrutura 1ª) • estrutura tridimensional específica é fundamental para o exercício de suas funções • alterações estruturais provocadas pela desnaturação ocasionam a perda parcial ou completa das suas funções biológicas Proteínas - desnaturação Agentes desnaturantes a desnaturação pode ocorrer por ação de: Ácidos e bases fortes Solventes orgânicos Detergentes Agentes redutores Concentrações de sais Íons de metais pesados Alterações na temperatura Estresse mecânico Proteínas - desnaturação Ácidos e bases fortes modificações no pH | alterações no estado iônico de cadeias laterais das proteínas | modificam as ligações de hidrogênio e as pontes salinas (associação de grupos iônicos de proteínas de carga oposta) | muitas proteínas tornam-se insolúveis e precipitam na solução ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Proteínas - desnaturação Solventes orgânicos Solventes orgânicos solúveis em água (p.ex.: etanol) | interferem com as interações hidrofóbicas por interação com os grupos R não−polares e forma pontes de hidrogênio entre a água e grupos protéicos polares Os solventes não-polares também rompem interações hidrofóbicas ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Proteínas - desnaturação Detergentes interferem com as interações hidrofóbicas | desenrolar as cadeias polipeptídicas Agentes redutores • β−mercaptoetanol converte as ligações dissulfeto em grupos sulfidrílicos • Uréia rompe ligações de hidrogênio e interações hidrofóbicas ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Proteínas - desnaturação Concentração de sais • íons salinos se ligam a grupos ionizáveis das proteínas e enfraquecem as ligações iônicas • em proteínas em solução a água de solvatação compete pelo sal adicionado, tornando a quantidade de água muito pequena agregação de moléculas e a sua precipitação ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Esse efeito é chamado salting out Proteínas - desnaturação Metais pesados Íons de metais pesados mercúrio (Hg2+) e chumbo (Pb2+) • Podem romper as pontes salinas pela formação de ligações iônicas com grupos carregados negativamente • Se ligam com grupos sulfidrílicos pode resultar em profundas alterações das estruturas e funções protéicas ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênioo chumbo liga-se aos grupos sulfidrílicos de duas enzimas na síntese de hemoglobina, causando anemia severa Proteínas - desnaturação Alterações na temperatura aumento da temperatura aumento da velocidade de vibração molecular interações fracas como as pontes de hidrogênio são rompidas alterações na conformação das proteínas ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio Proteínas - desnaturação Estresse mecânico agitação e trituração | rompem o delicado equilíbrio de forças que mantém a estrutura protéica ligação dissulfet o interação hidrofóbic a ponte salina (ligação iônica) ligação de Hidrogênio batimento da clara de ovo formando espuma | repouso a espuma se desfaz e a clara volta a ser líquida, mas com viscosidade diferente Proteínas renaturação Renaturação • normalmente ocorre em condições fisiológicas • ocorre quando o agente desnaturante é removido e as proteínas recuperam a conformação nativa e restauram atividade biológica Proteínas fibrosas • são compostas de moléculas longas e filamentosas | que ficam lado a lado | para formar as fibras • são insolúveis em água • elas constituem a estrutura dos tecidos animais p.ex.: unha, cabelo, lã, músculos, tendões... Proteínas fibrosas dentre as proteínas fibrosas mais importantes para o funcionamento do organismo humano temos: ✓colágeno ✓-queratina Proteínas fibrosas - colágeno • apresenta estrutura molecular relativamente simples (formado por poucos aminoácidos repetidamente) • é insolúvel em água em partes por conta da grande concentração de aminoácidos hidrofóbicos tanto no interior da proteína, como na superfície • abundante distribuição pelo organismo • vários tipos de colágeno (desde o tipo I até o XII) o tipo I é o mais comum Proteínas fibrosas - colágeno Formação do Colágeno Proteínas fibrosas - colágeno • três cadeias polipeptídicas, cada com mais de 1000 aminoácidos • aa estão organizados em uma seqüência que permite a formação da tripla-hélice • ligações de hidrogênio fazem com que haja limitação da rotação da hélice esse trio de aminoácidos entrelaçados | formam uma estrutura semelhante a uma trança de forma helicoidal | formando uma cadeia extremamente resistente há um padrão de repetição | O aminoácido glicina (Gly) possui o menor grupo radical, e sua repetição ocorre a cada três posições na seqüência das cadeias da hélice tripla hélice vista lateral vista por cima Proteínas fibrosas - colágeno músculo tendão feixe de fibras fibras menores fibrilas tripla hélice Proteínas fibrosas - colágeno • O colágeno é encontrado nos tecidos conjuntivos do corpo, tais como: • ossos • tendões • cartilagens • veias • pele • dentes • músculos • camada córnea dos olhos... Sua função no organismo é contribuir com a integridade estrutural dos tecidos em que estiver presenteas fibras de colágeno proporcionam resistência e elasticidade à estrutura Proteínas fibrosas - colágeno • Sua principal função é contribuir com a integridade estrutural da matriz extracelular ou ajudar a fixar células na matriz Proteínas fibrosas - colágeno AA glicina e prolina presentes no colágeno criam estruturas conjuntivas no corpo humano | o aporte insuficiente | • dores nas articulações • unhas quebradiças • cabelos frágeis quando em quantidades normais: • exerce efeito preventivo e regenerador sobre os ossos, cartilagem, tendões e ligamentos Proteínas fibrosas -queratina • composição estrutural relativamente simples • basicamente 21 aminoácidos, sendo o que aparece em maior quantidade a cisteína • tem forma tridimensional de α-hélice (α-queratina) quando são folhas β-pregueadas β-queratina • suas principais características são: resistência, elasticidade e impermeabilidade à água Proteínas fibrosas -queratina estrutura secundária em -hélice estabilizada por ligações de hidrogênio e também as cisteínas presentes na composição estabilizam por formar pontes dissulfeto Proteínas fibrosas -queratina • é sintetizada nos queratinócitos Proteínas fibrosas -queratina Proteínas fibrosas -queratina •O objetivo das células queratinizadas: • impermeabilizar e proteger o organismo das agressões do meio ambiente, como: • atrito • sol • chuva • vento • frio Proteínas fibrosas -queratina • Estão presentes em diversas estruturas de animais terrestres e aquáticos • em mamíferos: • pelos, pelo, unhas, garras, cascos e chifres • aves • penas e bicos • répteis • escamas • peixes • barbatanas Proteínas fibrosas -queratina • cabelo Proteínas fibrosas -queratina permanente no cabelo | ocorre manipulação da estrutura da queratina cabelo é enrolado | aplica-se agente redutor | atua sobre as pontes dissulfeto deixando as cisteínas livres e reduzidas Proteínas globulares Apesar de proteínas fibrosas terem só um tipo de estrutura secundária, as proteínas globulares podem ter diversos tipos de estrutura secundária em uma mesma molécula As proteínas globulares têm função dinâmica, e incluem: • a maioria das enzimas • os anticorpos • alguns hormônios peptídicos • imunoglobulinas • enzimas • proteínas transportadoras • como a albumina sérica e a hemoglobina Proteínas globulares • são formadas por cadeias polipeptídicas que se dobram adquirindo a forma esférica ou globular • são, em sua maioria, solúveis em água • São estruturas muito mais compactas que as conformações alfa e beta fibrosas Proteínas globulares - hemoglobina Hemoglobina • proteína globular com estrutura quaternária • 4 cadeias polipeptídicas de globina, cada qual com um grupo heme ligado • A hemoglobina absorve e transporta o oxigênio no sangue e até o tecido, graças à capacidade de seus átomos de ferro se ligarem reversivelmente ao oxigênio Proteínas globulares - hemoglobina duas cadeias de globina do tipo alfa e duas cadeias de globina do tipo beta Proteínas globulares - albumina sua estrutura primária da albumina | 610 aminoácidos ordenados em uma cadeia peptídica simples | estrutura secundária apresenta as cadeias dobradas sobre si, para formar camadas No homem a albumina é a principal proteína do soro, que normalmente constitui 60% das proteínas totais. Proteínas globulares - albumina • diversas funções no sangue • tem papel importante na manutenção da pressão osmótica (impedindo que o líquido do sangue se infiltre sem controle para os tecidos) • transporte de moléculas pequenas • cálcio • hormônios (progesterona) • medicamentos • bilirrubina • ácidos graxos livres Proteínas globulares - albumina • um exemplo: a ação das lipoproteínas-lipases sobre os lipídios libera ácidos graxos, que são ligados à albumina durante um curto período, num trânsito rápido do fígado para os tecidos periféricos liberação da substância no tecido alvo enzimas quebram a ligação da ‘substância’ com a albumina albumina promove o transporte pelo sangue no fígado substâncias são ligadas à albumina albumina como molécula fixadora e de transporte Proteínas globulares - albumina • em estados de desnutrição proteico-calórica grave, o organismo pode em situação de emergência, metabolizar a albumina (que contém todos os aminoácidos essenciais) • a hipoalbuminemia gerada leva a retenção hídrica por desequilíbrio osmótico kwashiorkor Proteínas existem porções da proteína que interagem com outras moléculas | interação produz atividade biológica bastante comum em proteínas globulares sistemas tamponantes Glutamato Aspartato Lisina Histidina proteínas possuem grupos dissociáveis contidos em resíduos de aminoácidos ácidos (glutâmico e aspártico) e básicos (lisina e histidina) Slide 1 Slide 2: Proteínas Slide 3: Proteínas Slide 4: Proteínas Slide 5 Slide 6: Aminoácidos Slide 7: Aminoácidos Slide 8: Aminoácidos neutros - cadeias laterais apolares Slide 9: Aminoácidos neutros - cadeias laterais polares Slide 10: Aminoácidos ácidos - cadeias laterais polares Slide 11: Aminoácidos básicos - cadeias laterais polares Slide 12: Proteínas Slide 13: Proteínas Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40: Funções das proteínas Slide 41: Proteínas - classificação Slide 42: Proteínas simples - classificação Slide 43: Proteínas simples - classificação Slide 44: Proteínas simples - classificação Slide 45: Proteínas simples - classificação Slide 46: Proteínas simples - classificação Slide 47: Proteínas simples - classificação Slide 48: Proteínas simples - classificação Slide 49: Proteínas simples - classificação Slide 50: Proteínas conjugadas Slide 51: Proteínas derivadas Slide 52: Proteínas desnaturação Slide 53 Slide 54: Proteínas - desnaturação Slide 55: Proteínas - desnaturação Slide 56: Proteínas - desnaturação Slide 57: Proteínas - desnaturação Slide 58: Proteínas - desnaturação Slide 59: Proteínas - desnaturação Slide 60: Proteínas - desnaturação Slide 61: Proteínas - desnaturação Slide 62: Proteínas renaturação Slide 63: Proteínas fibrosas Slide 64: Proteínas fibrosas Slide 65: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 66: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 67: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 68: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 69 Slide 70: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 71: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 72: Proteínas fibrosas - colágeno Slide 73: Proteínas fibrosas -queratina Slide 74: Proteínas fibrosas -queratina Slide 75: Proteínas fibrosas -queratina Slide 76: Proteínas fibrosas -queratina Slide 77: Proteínas fibrosas -queratina Slide 78: Proteínas fibrosas -queratina Slide 79: Proteínas fibrosas -queratina Slide 80: Proteínas fibrosas -queratina Slide 81: Proteínas globulares Slide 82: Proteínas globulares Slide 83: Proteínas globulares - hemoglobina Slide 84: Proteínas globulares - hemoglobina Slide 85: Proteínas globulares - albumina Slide 86: Proteínas globulares - albumina Slide 87: Proteínas globulares - albumina Slide 88: Proteínas globulares - albumina Slide 89: Proteínas Slide 90: sistemas tamponantes
Compartilhar