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UNIVERSIDADE FEDERAL RURAL DE PERNAMBUCO ENGENHARIA AGRICOLA E AMBIENTAL DISCENTE: Gabrielli Renata Barbosa da Silva REVISÃO DE LITERATURA SOBRE PROTEÍNAS RECIFE 2015 Introdução O seu nome deriva da palavra Grega proteios, que significa “de principal importância” As proteínas desempenham um papel fundamental nos sistemas biológicos, estando associadas a todas as formas de vida. Apesar da informação para a evolução e organização biológica das células estar contida no ADN, os processos químicos que sustentam a vida de uma célula/organismo são desempenhados exclusivamente por enzimas. Cada enzima (das milhares de enzimas já descobertas) cataliza uma reacção biológica altamente específica nas células. Além da sua função enzimática, as proteínas desempenham outras funções igualmente vitais: 1. São componentes estruturais de células e organismos complexos (ex.: colagénio, queratina, elastina); 2. São preparadas e secretadas de forma a permitir a comunicação intercelular (hormonas e citocinas, componentes do sistema imunitário); 3. São produzidas e secretadas pelo fígado (proteínas plasmáticas) para estabilizar o sangue (pela formação de uma solução com a viscosidade e a osmolaridade apropriadas) e para transportar uma grande variedade de compostos através do sangue; 4. A interacção complexa entre folhas inteiras de proteínas musculares permite o seu deslizamento para trás e para a frente, sendo a base da contracção muscular e de todos os aspectos da nossa mobilidade. Por sua vez, a contracção muscular permite o bombeamento de oxigénio e nutrientes através do corpo, a inspiração e a expiração nos nossos pulmões, e o movimento; 5. São parte integrante do sistema imunológico (anticorpos); 6. São importantes para o metabolismo energético (1 g de proteína fornece 4 kcal), constituindo a segunda maior reserva de energia do nosso organismo, a seguir ao tecido adiposo. Conceito A proteína é uma macromolécula formada por pequenas moléculas de aminoácidos. São as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco. São encontradas em todas as partes de todas as células, uma vez que são fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e função celulares. Existem muitas espécies diferentes de proteínas, cada uma especializada para uma função biológica diversa. Além disso, a maior parte da informação genética é expressa pelas proteínas. Podem ser de origem vegetal ou animal. Vegetal: consideradas incompletas por serem pobres em variedade de aminoácidos essenciais (aqueles que o corpo não é capaz de produzir). Animal: considerada completa por conter todos os aminoácidos essenciais. As proteínas existentes em todas as formas de vida são construídas a partir de 20 aminoácidos. A natureza das proteínas é determinada pelo tipo de aminoácidos que as constituem e pela ordem em que estes aminoácidos se ligam. Cada um dos aminoácidos tem destinos metabólicos diferentes, diferentes atividades em diferentes vias metabólicas em diferentes órgãos, e diferentes composições em diferentes proteínas. Quando os aminoácidos de origem alimentar são absorvidos, o corpo toma uma série de decisões complexas no que diz respeito ao destino desses aminoácidos: oxidar para a obtenção de energia, incorporar em proteínas, ou utilizar na formação de outros compostos que contêm azoto (N). Os aminoácidos são as unidades básicas estruturais das proteínas. Relativamente à estrutura, as proteínas apresentam quatro níveis de estrutura, ou seja, primária, secundária, terciária e quaternária. À medida que passam da estrutura primária (linear) para a estrutura terciária e quaternária, as cadeias polipeptídicas das proteínas retraçam-se, dobram- se e ligam-se no espaço tridimensional, produzindo centros que facilitam as reações bioquímicas da vida que, na sua ausência, decorreriam sem controle ou pura e simplesmente não existiriam. Funções Fornece material tanto para a construção como para a manutenção de todos os nossos órgãos e tecidos. Função Construtora: Pois participam da formação de hormônios, enzimas e anticorpos. Função Reparadora: Se a pele de uma pessoa estiver em desequilíbrio pela falta de aminoácidos, a mesma deverá ingerir alimentos ricos em proteínas, porém com a ingestão devida de água, pois os mesmos serão benéficos para a sua recuperação. Isso vale não somente para a pele, mas para todo o corpo. Além de outras funções, como: Proteínas transportadoras: Podemos encontrar proteínas transportadoras nas membranas plasmáticas e intracelulares de todos os organismos. Elas transportam substâncias como glicose, aminoácidos, etc. através das membranas celulares. Também estão presentes no plasma sanguíneo, transportando íons ou moléculas específicas de um órgão para outro. A hemoglobina presente nos glóbulos vermelhos transporta gás oxigênio para os tecidos. O LDL e o HDL também são proteínas transportadoras. Proteínas estruturais: As proteínas participam da arquitetura celular, conferindo formas, suporte e resistência, como é o caso da cartilagem e dos tendões, que possuem a proteína colágeno. Proteínas de defesa: Os anticorpos são proteínas que atuam defendendo o corpo contra os organismos invasores, assim como de ferimentos, produzindo proteínas de coagulação sanguínea como o fibrinogênio e a trombina. Os venenos de cobras, toxinas bactérias e proteínas vegetais tóxicas também atuam na defesa desses organismos. Proteínas reguladoras: Os hormônios são proteínas que regulam inúmeras atividades metabólicas. Entre eles podemos citar a insulina e o glucagon, que possuem função antagônica no metabolismo da glicose. Proteínas nutrientes ou de armazenamento: Muitas proteínas são nutrientes na alimentação, como é o caso da albumina do ovo e a caseína do leite. Algumas plantas armazenam proteínas nutrientes em suas sementes para a germinação e crescimento. Proteínas de motilidade ou contráteis: Algumas proteínas atuam na contração de células e produção de movimento, como é o caso da actina e da miosina, que se contraem produzindo o movimento muscular. Classificação das proteínas Quanto a Composição: - Proteínas Simples: Por hidrólise liberam apenas aminoácidos. - Proteínas Conjugadas: Por hidrólise liberam aminoácidos mais um radical não peptídico, denominado grupo prostético. Ex: metaloproteínas, hemeproteínas, lipoproteínas, glicoproteínas, etc. Quanto ao Número de Cadeias Polipeptídicas: - Proteínas Monoméricas: Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica. - Proteínas Oligomérica: Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de estrutura e função mais complexas. Quanto à Forma: - Proteínas Fibrosas: Na sua maioria, as proteínas fibrosas são insolúveis nos solventes aquosos e possuem pesos moleculares muito elevados. São formadas geralmente por longas moléculas mais ou menos retilíneas e paralelas ao eixo da fibra. A esta categoria pertencem as proteínas de estrutura, como colágeno do tecido conjuntivo, as queratinas dos cabelos, as esclerotinas do tegumento dos artrópodes, a conchiolina das conchas dos moluscos, ou ainda a fibrina do soro sanguíneo ou a miosina dos músculos. Algumas proteínas fibrosas, porém, possuem uma estrutura diferente, como as tubulinas, que são formadas por múltiplas subunidades globulares dispostas helicoidalmente. - Proteínas Globulares: De estrutura espacial mais complexa, são mais ou menos esféricas. São geralmente solúveis nos solventes aquosos e os seus pesos moleculares situam-se entre 10.000 e vários milhões. Nestacategoria situam-se as proteínas ativas como as enzimas, transportadores como a hemoglobina, etc. Síntese A síntese de proteínas é um processo rápido, que ocorre em todas as células do organismo, mais precisamente, nos ribossomos, organelas encontradas no citoplasma e no retículo endoplasmático rugoso. Esse processo pode ser dividido em três etapas: Transcrição: A mensagem contida no cístron (porção do DNA que contém a informação genética necessária à síntese proteica) é transcrita pelo RNA mensageiro (RNAm). Nesse processo, as bases pareiam-se: a adenina do DNA se liga à uracila do RNA, a timina do DNA com a adenina do RNA, a citosina do DNA com a guanina do RNA, e assim sucessivamente, havendo a intervenção da enzima RNA-polimerase. A sequencia de 3 bases nitrogenadas de RNAm, forma o códon, responsável pela codificação dos aminoácidos. Dessa forma, a molécula de RNAm replica a mensagem do DNA, migra do núcleo para os ribossomos, atravessando os poros da membrana plasmática e forma um molde para a síntese proteica. Ilustração 1: Proteínas Globulares e Fibrosas Ativação de aminoácidos: Nessa etapa, atua o RNA transportador (RNAt), que leva os aminoácidos dispersos no citoplasma, provenientes da digestão, até os ribossomos. Numa das regiões do RNAt está o anticódon, uma sequência de 3 bases complementares ao códon de RNAm. A ativação dos aminoácidos é dada por enzimas específicas, que se unem ao RNA transportador, que forma o complexo aa-RNAt, dando origem ao anticódon, um trio de códons complementar aos códons do RNAm. Para que esse processo ocorra é preciso haver energia, que é fornecida pelo ATP. Tradução: Na fase de tradução, a mensagem contida no RNAm é decodificada e o ribossomo a utiliza para sintetizar a proteína de acordo com a informação dada. Os ribossomos são formados por duas subunidades. Na subunidade menor, ele faz ligação ao RNAm, na subunidade maior há dois sítios (1 e 2), em que cada um desses sítios podem se unir a duas moléculas de RNAt. Uma enzima presente na subunidade maior realiza a ligação peptídica entre os aminoácidos, o RNA transportador volta ao citoplasma para se unir a outro aminoácido. E assim, o ribossomo vai percorrendo o RNAm e provocando a ligação entre os aminoácidos. O fim do processo se dá quando o ribossomo passa por um códon de terminação e nenhum RNAt entra no ribossomo, por não terem mais sequencias complementares aos códons de terminação. Então, o ribossomo se solta do RNAm, a proteína específica é formada e liberada do ribossomo. Para formar uma proteína de 60 aminoácidos, por exemplo, é necessário 1 RNAm, 60 códons (cada um corresponde a um aminoácido), 180 bases nitrogenadas (cada sequência de 3 bases dá origem a um aminoácido), 1 ribossomo e 60 RNAt (cada RNAt transporta um aminoácido). Pode-se notar, então, que se trata de um processo altamente complexo, já que há a intervenção de vários agentes. Bibliografia BOBBIO, F. & BOBBIO, P. A. Introdução à Química de Alimentos. Livraria Varela. 3ª. Edição, 2003. UCKO, D. Química: para as ciências da saúde - uma introdução à química geral, orgânica e biológica. 2ª. Edição. Editora Manole Ltda. 1992. http://www.esb.ucp.pt/nutribrinca/docs/Unidade_2.2_guia_proteinas.pdf http://www.ebah.com.br/content/ABAAAA6vQAA/proteinas-conceitos-aplicacoes http://www.brasilescola.com/quimica/estruturas-das-proteinas.htm http://www.infoescola.com/bioquimica/sintese-de-proteinas/ Ambos os sites foram acessados em 06 de Novembro de 2015. Proteínas transportadoras: Proteínas estruturais: Proteínas de defesa: Proteínas reguladoras: Proteínas nutrientes ou de armazenamento: Proteínas de motilidade ou contráteis: Tradução:
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