Carga Elétrica e Desnaturação de Proteínas

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Bioquímica
Proteína
 
Carga elétrica:
Somatória das cargas dos radicais dos 
aminoácidos (as cargas dependem do pK e do pH da 
solução).
pI = Ponto isoelétrico
Valor de pH em que as cargas positivas equivale as 
cargas negativas
Não pode ser calculado a partir dos pks das 
proteínas
Determinado experimentalmente
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
 
As características das proteínas refletem a proporção 
de aminoácidos ácidos ou básicos
Ex. Pepsina – pH = 1
Mais aminoácidos ácidos (28%) que básicos (2%)
A equivalência de carga ocorrerá quando a maioria 
dos aminoácidos ácidos estiverem sem carga 
(protonados) e apenas uma porção com carga 
(desprotonado) que compensará a carga positiva por 
aminoácidos básicos.
Citocromo c – tem o dobro de aminoácidos básicos
pI será igual em pH alcalino (pH- 10,6) 
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
 
pI > 7 – proteínas básicas
pI < 7 – proteínas ácidas
Carga elétrica e solubilidade de proteínasCarga elétrica e solubilidade de proteínas
 
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
pH abaixo do pI Carga líquida positiva
pH acima do pI Carga líquida negativa
 
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
Solubilidade da proteína é influenciada pela 
composição do meio aquoso!
Determinada pela estrutura primária
Define relação espacial entre os aminoácidos
Interferência do meio
pH 
Concentração de sais
Constante dielétrica do solvente
No valor do pI a molécula tem a menor solubilidade
 
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
Muitas proteínas globulares são insolúveis em água
Ficam mais solúveis com adição de sais (até 
certas concentrações/ limites)
“salting in”
Os íons adicionais (positivos ou negativos) 
interagem com os grupos carregados das moléculas 
de proteína, atenuando a interação entre elas
 
 
 
 
Alterações estruturais das proteínas
Proteína sintetizada nas células
Estrutura primária dobra-se espontaneamente
Originando secundárias e terciárias
Se haver quaternária se organizara também
Esta será a proteína nativa
Conformação mais estável que a molécula 
pode assumir naquela condição
Desnaturação: “destruição” da forma nativa
Proteínas desnaturadas podem precipitar
 
Desnaturação da Proteína
 
Desnaturação da Proteína
 
Desnaturação da Proteína
Agentes desnaturantes
Físicos:
- Alteração de temperatura
- Raio-X
- Ultra som
Químicos:
- Ácidos e bases fortes
- Detergentes
- Uréia
- Mercaptoetanol HS-CHMercaptoetanol HS-CH22-CH-CH22-OH-OH
 
Pontes 
de H
 
Efeito do pH
 
Desnaturação da Proteína
Detergentes e sabões podem desnaturar as 
proteínas
São desnaturantes pela cauda hidrofóbica
Introduz-se na molécula e interage com radicais 
apolares rompendo as ligações hidrofóbicas
Frequentemente se utiliza o SDS
Dodecilsulfato de sódio
 
Desnaturação da Proteína
Proteína resistente a temperatura:
DNA polimerase da bactéria Thermus aquaticus
Taq polimerase
Resiste a temperaturas próximas de 100oC
Mantem-se ativa a 95oC 
Nessa temperatura as fitas de DNA separam-se
Desnaturação da Proteína
 
Alterações das propriedades
proteína desnaturada
- Redução da solubilidade
- Aumento da digestibilidade
- Perda da atividade biológica (enzimas, 
hormônios, anticorpos, etc...)
 
A desnaturação pode ser irreversível!
Algumas proteínas tornam-se insolúveis
Ex. Albumina do ovo
Caseína do leite
Irreversibilidade
 
- Retorno as condições prévias → renaturação
Renaturação: demonstra que a estrutura espacial da 
proteína é consequência de sua estrutura primária
A renaturação in vivo é maior que in vitro
A celula possui eficiente aparato para “assessorar” a 
proteína durante a “montagem” de sua estrutura 
nativa!
Este aparato é constitudo por vários tipos de 
proteínas denominadas chaperonas
Proteínas desnaturadas podem renaturar
 
Chaperonas
- Possibilitam a estabilização de proteínas em 
condições desfavoráveis (em alta temperatura, 
hipóxia, exposição a radicais livres)
 
Chaperonas
Chaperonas
Proteínas de choque térmico
Heat-shock proteins - Hsp
Não alteram o 
processo final 
de 
enovelamento
Ligam-se às 
cadeias 
polipeptídicas no 
momento da 
síntese nos 
ribossomos
Impedem a 
agregação
Aumentam a velocidade 
do enovelamento por 
limitarem o número de vias 
não produtivas disponíveis 
para o enovelamento do 
polipeptídio
Proteínas 
bacterianas
 
Chaperonas
Distúrbios no processo de enovelamento de 
cadeias proteicas estão relacionadas com 
condições patológicas:
- doença de Alzheimer
- doença de Parkinson
- doenças causadas por prions
- Outras doençass neurodegenativass, 
infecções, câncer, etc.
 
Mutações
Mudanças menos drásticas na proteína podem 
deixa-la inativa
Substituição de um aminoácido
Cadeias da β-hemoglobina
Substituição de um resíduo de Glutamato 
(radical polar negativo) na superfície externa da 
molécula por Valina (com grupo R apolar)
Agregação por interações hidrofóbicas
Formação de um precipitado fibroso
Hemoglobina S (sickle-foice)