Proteínas I

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Proteínas I
SUMÁRIO
1. Introdução ..................................................................................................................... 3
2. Tipos de Aminoácidos ................................................................................................. 3
3. Curva de Titulação de Aminoácidos ........................................................................... 5
4. Peptídeos e Proteínas .................................................................................................. 7
5. Ligação Peptídica e Nomenclaturas ........................................................................... 9
6. Métodos de Purificação de Proteínas ...................................................................... 12
7. Conclusão ................................................................................................................... 14
Referências ...................................................................................................................... 15
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1. INTRODUÇÃO
As proteínas são fundamentais para a existência de todas as formas de vida, atuando 
como catalisadores bioquímicos, componentes estruturais, moléculas sinalizadoras e 
transportadoras, entre outras funções vitais. Elas são polímeros de alto peso molecu-
lar, compostos por monômeros conhecidos como aminoácidos, unidos por ligações 
peptídicas. A sequência e o número de aminoácidos em uma proteína determinam sua 
forma e função específicas, seguindo o código genético inscrito no DNA.
A bioquímica das proteínas é um campo que se estende por diversas disciplinas, 
incluindo biologia molecular, genética, e farmacologia. O estudo das proteínas não se 
limita apenas à sua estrutura, mas também à sua dinâmica, como elas interagem entre 
si e com outras moléculas, e como são sintetizadas e degradadas pelas células.
Com o avanço das tecnologias de sequenciamento de DNA e síntese de proteínas, a 
compreensão das proteínas tem se expandido rapidamente. A engenharia de proteínas, 
por exemplo, tornou-se uma ferramenta poderosa na biotecnologia, permitindo o de-
senvolvimento de novos medicamentos, vacinas e terapias enzimáticas. Além disso, a 
proteômica, o estudo em larga escala das proteínas, tem revelado novos insights sobre 
a patogênese de doenças e aberto caminho para a medicina personalizada.
A bioquímica das proteínas é, portanto, um campo dinâmico e em constante evo-
lução, essencial para a compreensão da vida em nível molecular e para o avanço da 
saúde humana.
2. TIPOS DE AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos são os blocos construtores das proteínas e desempenham um 
papel central na bioquímica de todos os organismos vivos. Embora existam centenas 
de aminoácidos na natureza, apenas 20 são codificados geneticamente e comumente 
encontrados nas proteínas eucarióticas e procarióticas. 
Esses 20 aminoácidos padrão são classificados com base nas propriedades quí-
micas de seus grupos laterais (cadeias R), que influenciam a estrutura e a função das 
proteínas que eles compõem.
• Aminoácidos Não Polares e Hidrofóbicos: Estes aminoácidos possuem cadeias 
laterais alifáticas (como leucina e valina) ou aromáticas (como fenilalanina e 
triptofano) que não interagem favoravelmente com a água. Eles tendem a ser 
encontrados no interior das proteínas, longe do ambiente aquoso.
• Aminoácidos Polares, mas Não Carregados: Contêm grupos laterais que podem 
formar ligações de hidrogênio com a água e outras moléculas, como serina, treonina, 
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asparagina e glutamina. Eles são frequentemente encontrados na superfície das 
proteínas, interagindo com o ambiente aquoso.
• Aminoácidos Ácidos (Negativamente Carregados): Estes aminoácidos (como o 
ácido aspártico e o ácido glutâmico) têm um grupo carboxila adicional que pode 
perder um próton e carregar uma carga negativa em pH fisiológico.
• Aminoácidos Básicos (Positivamente Carregados): Lisina, arginina e histidina 
têm grupos laterais que contêm nitrogênio e podem aceitar prótons, tornando-se 
positivamente carregados. Eles desempenham papéis críticos na ligação e no 
reconhecimento de moléculas carregadas negativamente.
• Aminoácidos Especiais: Alguns aminoácidos têm funções únicas; por exemplo, 
a prolina induz uma curva na cadeia peptídica devido à sua estrutura cíclica, e a 
glicina, sendo o menor aminoácido, confere flexibilidade à cadeia peptídica.
Imagem 1. Classificação dos aminoácidos com base na estrutura química. Lembre-se de que a 
propriedade do aminoácido depende da sua cadeia lateral ( –R), que também define a sua carga elétrica
Fonte: Acervo Sanar.
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A compreensão dos tipos de aminoácidos e suas propriedades é crucial para o es-
tudo da estrutura das proteínas, pois a natureza química dos resíduos de aminoácidos 
determina a interação entre as cadeias laterais, que por sua vez determina a estrutura 
tridimensional da proteína e sua função biológica.
3. CURVA DE TITULAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
A curva de titulação de aminoácidos é uma ferramenta essencial para entender o 
comportamento dos aminoácidos em solução aquosa, particularmente como eles 
ganham ou perdem prótons em resposta a mudanças no pH. Cada aminoácido possui 
um grupo amino (básico) e um grupo carboxila (ácido), além de um grupo lateral que 
pode ser ácido, básico ou neutro. A titulação de um aminoácido revela seus valores de 
pKa, os pHs nos quais metade do grupo está protonado e metade está desprotonado.
Alguns dos pontos-chaves da curva de titulação são:
• pKa (Constante de Dissociação Ácida): O pKa é uma medida da tendência de um 
grupo ácido doar prótons (H+). Em aminoácidos, existem normalmente três grupos 
que podem ser ionizados: o grupo carboxílico (-COOH), o grupo amino (-NH3+) 
e, em alguns casos, o grupo R (cadeia lateral). Cada grupo tem seu próprio pKa, 
indicando o pH no qual metade desse grupo está ionizado [por exemplo, metade 
(-COOH) está na forma (-COO- ) e metade na forma (-COOH).
• A curva de titulação de um aminoácido mostra mudanças no estado de ionização 
em diferentes valores de pH.
• Grupo Carboxila (COOH): O primeiro pKa corresponde à ionização do grupo car-
boxila, geralmente entre 2 e 3. Neste ponto, o aminoácido passa de uma forma 
neutra para uma forma carregada negativamente.
• Grupo Amino (-NH3+): O segundo pKa está relacionado ao grupo amino, que 
geralmente ocorre entre 9 e 10. Aqui, o aminoácido perde um próton do grupo 
amino, passando de uma forma carregada positivamente para uma forma neutra.
• Grupo Lateral: Aminoácidos com grupos laterais ionizáveis terão um terceiro pKa. 
Por exemplo, o pKa do grupo lateral do ácido aspártico é por volta de 4, enquanto 
o da lisina é em torno de 10,5.
• Ponto Isoelétrico (pI): O ponto isoelétrico é o pH no qual o aminoácido não possui 
carga líquida, ou seja, a carga total é zero. É calculado pela média dos valores de 
pKa dos grupos que ganham e perdem prótons.
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Imagem 2. Curva de titulação de aminoácidos. Observe o ponto pKa e o ponto isoelétrico (pI)
Fonte: Acervo Sanar.
 Saiba mais!  A palavra Zwitterion, do alemão “zwitter” (híbrido), 
“íon dipolar” é um composto químico eletricamente neutro, mas que possui car-
gas opostas em diferentes átomos. O termo é mais utilizado em compostos que 
apresentam essa cargas em átomos não-adjacentes.
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3.1. Importância da Curva de Titulação
• Função Enzimática: As enzimas têm grupos ativos que são sensíveis ao pH. A 
titulação ajuda a identificar o pH ótimo para a atividade enzimática.
• Separação e Purificação: A curva de titulação pode ser usada para desenvolver 
estratégias de purificação de proteínas, como a cromatografia de troca iônica.
• Estrutura de Proteínas: O conhecimento do pKa dos grupos laterais dos amino-
ácidos é crucial para prever as interações iônicas que influenciam a estrutura 
terciária e quaternária das proteínas.
• Processos Biológicos: O pH do ambiente pode afetar a carga dos aminoácidos 
e, consequentemente, a função das proteínasem processos biológicos como o 
transporte através de membranas e a sinalização celular.
4. PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Peptídeos são cadeias curtas de aminoácidos, enquanto proteínas são cadeias mais 
longas e complexas. As proteínas podem ser estruturais, enzimáticas, de transporte, 
entre outras, e sua função é determinada pela sua estrutura tridimensional.
Peptídeos e proteínas são polímeros de aminoácidos ligados por ligações peptídicas, 
mas diferem significativamente em tamanho, estrutura e função.
4.1. Peptídeos
Peptídeos são cadeias curtas de aminoácidos, geralmente com menos de 50 mo-
nômeros. Eles são classificados como dipeptídeos, tripeptídeos, oligopeptídeos e 
polipeptídeos, dependendo do número de resíduos de aminoácidos.
• Funções: Muitos peptídeos têm funções biológicas específicas. Por exemplo, os 
hormônios peptídicos, como a insulina, são cruciais na regulação de processos 
fisiológicos. Outros, como os peptídeos antimicrobianos, desempenham um papel 
na resposta imune.
• Síntese: Peptídeos são sintetizados pela ligação de aminoácidos em um processo 
que ocorre no ribossomo durante a tradução do mRNA ou por síntese química 
em laboratório.
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4.2. Proteínas
Proteínas são polipeptídeos mais longos e complexos, que se dobram em estruturas 
tridimensionais específicas. Elas são compostas por uma ou mais cadeias polipeptídicas e 
podem ser divididas em quatro níveis de estrutura: primária, secundária, terciária e quaternária.
• Funções: As proteínas desempenham uma miríade de funções no corpo, incluindo 
catalisar reações bioquímicas (enzimas), fornecer suporte estrutural (colágeno), trans-
portar moléculas (hemoglobina), e regular processos celulares (fatores de transcrição).
• Síntese e Dobramento: A síntese de proteínas também ocorre no ribossomo, 
seguindo o código genético. Após a síntese, as proteínas passam por um pro-
cesso de dobramento, assistido por chaperonas moleculares, para alcançar sua 
estrutura funcional.
• Desnaturação e Renaturação: Proteínas podem perder sua estrutura tridimen-
sional e função por desnaturação, que pode ser causada por alterações de pH, 
temperatura ou presença de agentes químicos. Em alguns casos, a renaturação 
é possível, restaurando a estrutura e função da proteína.
4.3. Relação entre Peptídeos e Proteínas
A principal diferença entre peptídeos e proteínas é o tamanho e a complexidade. 
Proteínas são geralmente maiores e têm estruturas tridimensionais complexas, enquanto 
peptídeos são menores e menos complexos.
Embora os peptídeos possam ter funções biológicas importantes, as proteínas são 
essenciais para a estrutura e função de todas as células vivas.
 Saiba mais!  O estudo de peptídeos e proteínas é crucial na medicina 
moderna e biotecnologia, com aplicações que transformam o desenvolvimento de 
medicamentos e o diagnóstico de doenças. Peptídeos terapêuticos são usados 
para criar medicamentos com alta especificidade, enquanto proteínas recombinan-
tes permitem a produção de tratamentos essenciais como a insulina. Proteínas 
servem como biomarcadores para o diagnóstico precoce de doenças e são a 
base da medicina personalizada, especialmente em tratamentos contra o câncer.
A engenharia de proteínas cria moléculas com funções inovadoras, abrindo novos 
caminhos para terapias e diagnósticos. Na imunização, peptídeos e proteínas são 
essenciais no desenvolvimento de vacinas eficazes. No campo das doenças neurode-
generativas, a pesquisa foca em proteínas mal dobradas, visando terapias que possam 
prevenir ou reverter a progressão da doença. Na terapia gênica e celular, proteínas são 
fundamentais como vetores para a entrega de genes ou modificação celular.
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5. LIGAÇÃO PEPTÍDICA E NOMENCLATURAS
A ligação peptídica é o elo covalente que une dois aminoácidos em uma cadeia 
polipeptídica, formando a espinha dorsal de peptídeos e proteínas. Esta ligação é uma 
amida formada entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amino do próximo, 
com a liberação de uma molécula de água em um processo de condensação.
Imagem 3. Ilustração evidenciando a ligação peptídica, responsável por unir os dois 
aminoácidos através da ligação entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo 
amino do próximo. Note que nesse processo ocorre liberação de água (H2O), a partir da 
ligação entre uma hidroxila (-OH) do aminoácido 1 e um próton (H+) do aminoácido 2
Fonte: VectorMine/Shutterstock.com
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5.1. Características da Ligação Peptídica
A ligação peptídica tem uma estrutura plana e é relativamente rígida devido à res-
sonância entre o grupo carboxila e o grupo amino, o que lhe confere características de 
dupla ligação parcial.
A rigidez da ligação peptídica limita a rotação em torno dela, o que é crucial para a 
conformação da proteína.
Os grupos R (cadeias laterais) dos aminoácidos adjacentes são posicionados de forma 
alternada, para minimizar a repulsão estérica e otimizar o empacotamento estrutural.
 Saiba mais!  A ordem linear dos aminoácidos em uma cadeia poli-
peptídica é conhecida como sequência primária, e é determinada pela sequência 
de nucleotídeos no gene correspondente.
5.2. Nomenclaturas
• N-terminal e C-terminal: Em um peptídeo ou proteína, o aminoácido no início da 
cadeia é o N-terminal, enquanto o aminoácido no final é o C-terminal. A sequência 
é sempre lida do N-terminal para o C-terminal.
• Sistema de Letras de Três e Uma Letra: Cada aminoácido é representado por um 
código de três letras (por exemplo, Gly para glicina) e, frequentemente, por uma 
letra única (por exemplo, G para glicina), facilitando a representação de longas 
sequências de proteínas.
• Nomenclatura por Posição: Os aminoácidos em uma cadeia são numerados a 
partir do N-terminal. Por exemplo, a serina na posição 5 pode ser indicada como 
Ser5 ou S5.
Imagem 4. Estrutura molecular de um peptídeo. Observar que o aminoácido no início 
da cadeia é o N-terminal, enquanto o aminoácido no final é o C-terminal
Fonte: Science Project 101/Shutterstock.com
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 Saiba mais!  Cada aminoácido em uma cadeia polipeptídica é re-
ferido como um resíduo devido à perda de elementos que formam água durante 
a ligação peptídica.
5.3. Importância da Ligação Peptídica
A ligação peptídica é fundamental para a formação das estruturas secundárias 
das proteínas, como as hélices α e as folhas β, que são estabilizadas por ligações de 
hidrogênio.
A sequência e a orientação das ligações peptídicas determinam a estrutura tridimen-
sional da proteína, que é essencial para sua função biológica.
Imagem 5. Modelo molecular detalhado de uma ligação peptídica entre dois ami-
noácidos, destacando a orientação dos grupos R e a planaridade da ligação
Fonte: Bacsica/ Shutterstock.com
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6. MÉTODOS DE PURIFICAÇÃO 
DE PROTEÍNAS
A purificação de proteínas é um processo essencial em bioquímica e biotecnologia, 
permitindo a separação de proteínas específicas a partir de misturas complexas. Este 
processo é fundamental para a caracterização de funções, estruturas e para aplicações 
industriais e de pesquisa. Existem vários métodos de purificação, cada um explorando 
propriedades físicas e químicas distintas das proteínas.
6.1. Cromatografia
• Cromatografia de Afinidade: Utiliza a afinidade específica entre uma proteína e 
uma molécula ligante imobilizada. Por exemplo, a cromatografia de afinidade por 
níquel é comumente usada para purificar proteínas com etiquetas de histidina.
• Cromatografia de Troca Iônica: Separa proteínas com base em suas cargas lí-
quidas em um determinado pH. Proteínas com carga negativa ligam-se a resinas 
de troca catiônica, enquanto proteínas com carga positiva ligam-se a resinas de 
troca aniônica.
• Cromatografia de Exclusão Molecular (Gel Filtration): Separa proteínas com base 
no tamanho e na forma. Moléculas maiores eluem primeiro porque não entram 
nos poros do gel, enquanto as menores são retidas por mais tempo.
• Cromatografia de Interação Hidrofóbica: Proteínassão separadas com base em 
sua hidrofobicidade. Em condições de alta força iônica, proteínas hidrofóbicas 
ligam-se à matriz e são eluídas diminuindo-se a força iônica.
6.2. Eletroforese
• SDS-PAGE: Uma técnica que separa proteínas com base no peso molecular. SDS 
é um detergente que confere carga negativa uniforme às proteínas, permitindo 
sua separação por tamanho durante a aplicação de um campo elétrico.
• Isoeletrofocalização: Separa proteínas com base em seus pontos isoelétricos 
(pI), o pH no qual a proteína tem carga líquida zero.
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6.3. Centrifugação
• Centrifugação Diferencial: Separa componentes celulares com base na den-
sidade, onde as frações mais densas sedimentam mais rapidamente.
• Ultracentrifugação de Gradiente de Densidade: Separa proteínas em um gra-
diente de densidade, como sacarose ou cloreto de césio, com base em suas 
velocidades de sedimentação.
6.4. Precipitação
• Precipitação por Sal (por exemplo, Sulfato de Amônio): Aumentando a con-
centração de sais, proteínas são precipitadas devido à redução da solubilidade.
• Precipitação por pH: Ajustando o pH para próximo do ponto isoelétrico de uma 
proteína, sua solubilidade é minimizada, resultando em precipitação.
6.5. Ultrafiltração
• Concentração e Dessalinização: Utiliza membranas semipermeáveis para 
concentrar proteínas e remover sais e outros pequenos solutos.
• Refinamento da Purificação: Após a aplicação destes métodos, frequentemente 
é necessário um refinamento adicional para alcançar a pureza desejada, o que 
pode envolver a combinação de várias técnicas.
Cada método de purificação é selecionado com base na natureza da proteína 
de interesse e no contexto da aplicação final, seja para pesquisa, diagnóstico ou 
terapêutica. A escolha criteriosa dos métodos é crucial para a eficiência e sucesso 
da purificação.
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7. CONCLUSÃO
A jornada pelo universo das proteínas revela a complexidade e a beleza intrínsecas à 
bioquímica da vida. Desde a diversidade dos aminoácidos, que são os tijolos fundamen-
tais das proteínas, até a sofisticação das estruturas tridimensionais que determinam a 
função protéica, cada aspecto é essencial para o entendimento de como os seres vivos 
operam em nível molecular. A curva de titulação de aminoácidos nos fornece insights 
sobre o comportamento dos aminoácidos em diferentes condições de pH, um conhe-
cimento crucial para a manipulação e purificação de proteínas. A compreensão das 
ligações peptídicas e das nomenclaturas é vital para decifrar a arquitetura das proteínas 
e para a engenharia de novas moléculas com aplicações terapêuticas.
Os métodos de purificação de proteínas, que vão desde a cromatografia até a ultra-
centrifugação, são ferramentas poderosas que permitem isolar e estudar proteínas com 
uma precisão cada vez maior. Estas técnicas são a base para avanços em pesquisa e 
aplicações industriais, permitindo a produção de medicamentos, o estudo de doenças 
e o desenvolvimento de novas terapias. A habilidade de purificar proteínas abre portas 
para a medicina personalizada, onde tratamentos são adaptados para a maquinaria 
molecular única de cada indivíduo, e para a biotecnologia, que utiliza proteínas para 
criar produtos inovadores.
Em resumo, o estudo das proteínas é um campo dinâmico e fundamental que cru-
za fronteiras científicas e promove o desenvolvimento de tecnologias emergentes. À 
medida que continuamos a desvendar os segredos das proteínas, estamos cada vez 
mais capacitados para enfrentar desafios biológicos e médicos, pavimentando o cami-
nho para um futuro onde a saúde e a doença são entendidas e gerenciadas com uma 
precisão sem precedentes.
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REFERÊNCIAS
LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica. 7. ed. São Paulo: 
Sarvier, 2018. 1300 p.
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W. Fundamentos de Bioquímica: a vida em nível mole-
cular. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013. 1200 p.
MATHEWS, C. K.; VAN HOLDE, K. E.; APOPLING, K. G. Bioquímica. 3. ed. São Paulo: 
Pearson Prentice Hall, 2002. 1360 p.
STRYER, L.; BERG, J. M.; TYMOCZKO, J. L.; GATTO, G. J. Bioquímica. 8. ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2019. 1088 p.
MURRAY, R. K.; GRANNER, D. K.; RODWELL, V. W.; BENDER, D. A. Harper: Bioquímica 
ilustrada. 31. ed. Porto Alegre: AMGH, 2018. 832 p.
DEVLIN, T. M. Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. 7. ed. São Paulo: Edgard 
Blücher, 2011. 1232 p.
Escrito por Larissa Meirelles em parceria com inteligência artificial via chat GPT 4.0.
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	1.	Introdução
	2.	Tipos de Aminoácidos
	3.	Curva de Titulação de Aminoácidos
	4.	Peptídeos e Proteínas
	5.	Ligação Peptídica e Nomenclaturas
	6.	Métodos de Purificação de Proteínas
	7.	Conclusão
	Referências