Bioquímica Geral - Capítulo 2 - Aminoácidos, Peptídeos e Proteínas

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BIOQUÍMICA 
GERAL
BIOQUÍMICA 
GERAL
JOÃO LUIZ 
COELHO RIBAS
Autoria
 
Objetivos do capítulo
Conhecer as estruturas químicas dos 
aminoácidos e suas características;
Identifi car a formação de 
macromoléculas a partir dos 
aminoácidos e sua importância;
Entender as propriedades estruturais 
e funções bioquímicas das moléculas 
estudadas.
AMINOÁCIDOS
• Introdução
• Características estruturais
• Classifi cação
• Propriedades
PROTEÍNAS
• Introdução
• Características e classifi cação
• Estrutura tridimensional
• Propriedades
PEPTÍDEOS
• Introdução
• Ligações peptídicas
• Nomenclatura
• Propriedades
CÉLULAS
• Dimensões celulares
• Células procarióticas
• Células eucarióticas
• Parasitas das células
CÉLULAS
• Dimensões celulares
• Células procarióticas
• Células eucarióticas
• Parasitas das células
FUNÇÕES BIOLÓGICAS, SEPARAÇÃO E 
CARACTERIZAÇÃO DE PROTEÍNAS
• Proteínas transportadoras
• Proteínas estruturais e de 
armazenamento
• Proteínas contráteis, de defesa e 
reguladoras
• Métodos de obtenção, purifi cação e 
caracterização de proteínas
TÓPICOS DE ESTUDO
BIOQUÍMICA GERAL 41
O cabelo é um exemplo de um conjunto de proteínas que, consequentemente, estão ali 
devido a ligações peptídicas de aminoácidos e faz parte de um conjunto relativamente 
complexo do organismo humano. 
Você já chegou a pensar que, quando você alisa seu cabelo, você está, na verdade, 
alterando uma confi guração bioquímica? E que independente de seu alisamento, a 
ondulação permanente faz parte da engenharia bioquímica? A questão então é, como 
e por que isso ocorre?
Neste capítulo, vamos descobrir.
Contextualizando o cenário
BIOQUÍMICA GERAL 42
Aminoácidos, peptídeos e proteínas2.
As proteínas são as macromoléculas mais abundantes nas células vivas. Elas ocorrem em 
todas as células e em toda a parte delas. As proteínas também ocorrem em grande variedade, 
milhares e diferentes tipos, desde peptídeos de tamanhos relativamente pequenos até enor-
mes polímeros com pesos moleculares na faixa de milhões, que podem ser encontrados em 
uma única célula. Além disso, as proteínas também exibem uma grande diversidade de fun-
ções biológicas, que são os produtos fi nais mais importantes das vias de informação.
As suas subunidades monoméricas relativamente simples fornecem a chave para a estrutu-
ra de milhares de proteínas diferentes. Todas as proteínas são constituídas com a combinação 
dos mesmos 20 aminoácidos, ligados covalentemente em sequências lineares características.
Aminoácidos2.1
Os aminoácidos são as unidades estrutu-
rais que formam os peptídeos e as proteínas, 
ou seja, as proteínas são polímeros resultan-
tes da desidratação de aminoácidos e, cada 
resíduo de aminoácido liga-se ao seu vizinho 
por um tipo específi co de ligação covalente. 
Você pode fazer a seguinte analogia: da mes-
ma forma que tijolos são utilizados para cons-
truir a parede de uma casa, os aminoácidos são utilizados na construção de proteínas.
O primeiro aminoácido descoberto nas proteínas foi a asparagina em 1806. O último dos 
20, a treonina, somente foi identifi cada em 1938. Todos os aminoácidos têm nomes triviais ou 
comuns, em alguns casos esses nomes foram retirados da fonte de onde eles foram isolados 
pela primeira vez. Por exemplo, a asparagina foi encontrada no aspargo, o ácido glutâmico no 
glúten do trigo, a tirosina dos queijos (do grego thyros, “queijo”) e a glicina em virtude de seu 
sabor adocicado (do grego glykos, “doce”).
Introdução2.1.1
Alguns aminoácidos apresentam funções importantes, como neurotransmissores (glicina 
e glutamato), precursores de neurotransmissores (triptofano e tirosina) ou transportadores 
de amônia no sangue (glutamato, glutamina e alanina). Todos os aminoácidos apresentam 
BIOQUÍMICA GERAL 43
uma estrutura geral comum, e conhecer suas propriedades químicas nos permite compreen-
der as propriedades e as características de uma proteína.
Características estruturais2.1.2
Na natureza, todas as proteínas são sintetizadas a partir da combinação de apenas 20 tipos 
de aminoácidos. Todos eles são formados por um carbono central, chamado de carbono alfa 
(α), ao qual estão ligados quatro substituintes: o grupamento amino, de característica básica; 
o grupamento carboxila, de característica ácida; a cadeia lateral, ou grupamento R variá-
vel, que diferencia um aminoácido de outro; e o hidrogênio. O Diagrama 1 mostra a estrutura 
geral dos aminoácidos. 
Diagrama 1. Estrutura geral dos aminoácidos
Átomo de hidrogênio
H
Grupo
amino
C C
Grupo
carboxila
O
Cadeia
R
H2N
OH
Os aminoácidos podem ser categorizados de duas formas:
a) a partir de uma abreviação de três letras, que formam uma sigla do nome do aminoáci-
do em inglês;
b) ou por meio de símbolos de uma única letra. 
Observe a Tabela 1, pois, nela, você pode ver o nome, a abreviação e o símbolo dos 20 
aminoácidos. 
BIOQUÍMICA GERAL 44
Nome Abreviação Símbolo
Glicina Gly G
Triptofano Trp W
Alanina Ala A
Prolina Pro P
Valina Val V
Leucina Leu L
Isoleucina Ile I
Metionina Met M
Fenilanina Phe F
Tirosina Tyr Y
Serina Ser S
Treonina Thr T
Cisteína Cys C
Aspargina Asn N
Glutamina Gln Q
Lisina Lys K
Histidina His H
Arginina Arg R
Aspartato Asp D
Glutamato Glu E
Tabela 1. Identificação de aminoácidos
Os aminoácidos também podem ser identificados (Fig. 1) por meio de algumas propriedades 
químicas, como a estereoisomeria. Na natureza, os compostos químicos que contêm quatro 
ligantes diferentes no mesmo carbono apresentam uma propriedade química muito especial, 
chamada de quiralidade. Esse carbono é chamado de quiral ou assimétrico, pois existem dois 
arranjos espaciais possíveis dos quatro grupamentos ao seu redor. Esses arranjos são chama-
dos de estereoisômeros e são diferenciados de acordo com o tipo de desvio de luz polarizada: 
dextrógiro (+) desvia a luz para a direita; e levógiro (–), desvia a luz para a esquerda.
Assim, os aminoácidos que contêm quatro ligantes diferentes ao redor do carbono α pos-
suem um centro quiral e, portanto, estereoisomeria. Por exemplo, existe a (+) leucina, que des-
via a luz polarizada para a direita e a (–) leucina, que faz o mesmo processo para a esquerda. 
A única exceção é a glicina, que não possui quatro ligantes diferentes ao redor do carbono α, 
pois seu grupamento R é o hidrogênio. 
BIOQUÍMICA GERAL 45
Figura 1. Identificação estrutural dos aminoácidos.
Valina
(Val)
+H3N
H3C CH3
C H
CH
COO-
Leucina
(Leu)
+H3N
H3C CH3
C H
CH
CH
COO-
Triptofano
(Trp)
+H3N
H
N
HC
C H
CH2
C
COO-
Prolina
(Pro)
C
H2
H2C
+H2N
CH2
C H
COO-
Isoleucina
(Ile)
CH3
+H3N C H
H C
CH
CH3
COO-
Metionina
(Met)
CH2
CH2
+H3N C H
S
CH3
COO-
Fenilalanima
(Fen)
+H3N C H
CH2
COO-
Alanina
(Ala)
+H3N C H
CH3
COO- +H3N C
C
H
H
CH3
COO-
OH
Treonina
(Tre)
+H3N C
H
H
COO-
Glicina
(Gli)
Asparogina
(Asn)
O
+H3N C
C
CH2
H2N
H
COO-
Glutamina
(Gln)
O
+H3N C
C
CH2
CH2
H2N
H
COO-
Serina
(Ser)
OH
+H3N C H
H C
H
COO-
Cisteína
(Cis)
+H3N C
CH2
SH
H
COO-
CH2
CH2
+H3N C H
COO-
COO-
Ácido glutâmico
(Glu)
CH2
+H3N C H
COO-
COO-
Ácido aspártico
(Asp)
Tirosina
(Tir)
+H3N C H
CH2
CH
COO-
Histidina
(His)
+H3N
H
H+
N
N
C
C H
CH2
C
CH
COO-
Lisina
(Lis)
+H3N C
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3
+
H
COO-
Arginina
(Arg)
CH2
CH2
C
N
NH2
NH2
+
CH2
+H3N C H
COO-
BIOQUÍMICA GERAL 46
Outra forma de identifi car os aminoácidos foi desenvolvida em 1891, por Emil Fischer, e 
fi cou conhecida como Sistema D e L, ou confi guração de Fischer. Nessa nomenclatura, a es-
trutura dos aminoácidos é comparada à confi guração da molécula do gliceraldeído. As formas 
D e L reconhecem a confi guração absoluta dos grupamentos ao redor do carbono quiral.
Nesse formato, o grupamento carboxila é colocado na mesma posição do grupamento al-
deído do gliceraldeído. A cadeia lateral fi ca sempre abaixo e as duas posições que faltam (es-
querdapermite também conhecer os mecanismos 
pelos quais as enzimas atuam. 
EXEMPLO :
A indústria farmacêutica faz constantes pesquisas em busca de fármacos que pos-
sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo 
captopril. Esse fármaco atua como inibidor seletivo da enzima conversora de an-
giotensinogênio (ECA). 
A indústria farmacêutica faz constantes pesquisas em busca de fármacos que pos-
sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo 
captopril. Esse fármaco atua como inibidor seletivo da enzima conversora de an-
A indústria farmacêutica faz constantes pesquisas em busca de fármacos que pos-
sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo 
captopril. Esse fármaco atua como inibidor seletivo da enzima conversora de an-
A indústria farmacêutica faz constantes pesquisas em busca de fármacos que pos-
sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo 
A indústria farmacêutica faz constantes pesquisas em busca de fármacos que pos-
sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo sam ser utilizados como inibidores enzimáticos. Um exemplo é o anti-hipertensivo 
captopril. Esse fármaco atua como inibidor seletivo da enzima conversora de an-
Há dois tipos de inibição: a inibição enzimática reversível e a inibição enzimática irreversível. 
Os inibidores reversíveis se ligam às enzimas por forças de atração, de forma não covalente. 
Podem ser do tipo competitivo, incompetitivo (anticompetitivo) ou não competitivo (misto). Na 
Fig. 3, observa-se a representação de cada um deles. 
Figura 3. Tipos de inibição reversível. Fonte: NELSON; COX, 2014. (Adaptado). 
A letra (a) da Fig. 3 representa a inibição competitiva. Veja que o substrato (S) e o inibidor 
(I) são estruturalmente semelhantes e capazes de se ligar ao sítio ativo enzimático. Por isso 
existe competição. Caso o substrato se ligue ao sítio ativo, o complexo enzima-substrato será 
formado e a reação seguirá em direção à formação de um produto. Por outro lado, se o inibi-
dor enzimático se ligar ao sítio ativo, será formado o complexo enzima-inibidor (EI) e a reação 
bioquímica será inibida, impedindo a formação do produto.
S S
I I
(a)
E
EI
E E+ +
S
KI’
Inibição
S
S
S
S
II
II
(c)
E
EI ES
E E+ +
+ +
S S
KI’ KI’
Inibição(b) Inibição
S
S
S
I
E
ES
E E+ +
+
S
KI’
I
BIOQUÍMICA GERAL 78
Agora observe a letra (b) da mesma fi gura. Percebeu alguma diferença na conformação da 
enzima? Veja que ela possui dois sítios para ligação, por isso, na inibição incompetitiva, o inibi-
dor se liga em uma região diferente do sítio-ativo. Esse tipo de inibidor só é capaz de se ligar ao 
complexo enzima-substrato (ES) e formar o complexo enzima-substrato-inibidor (ESI). Quando o 
complexo ESI é formado, a reação enzimática não prossegue e não haverá formação de produto. 
Já na inibição mista, representada pela letra (c) na fi gura, o inibidor pode ligar-se diretamen-
te à enzima (EI) ou ao complexo enzima-substrato (ESI).
Os inibidores irreversíveis, por sua vez, são aqueles capazes de se ligar, por meio de interações 
covalentes ou muito estáveis, a regiões específi cas das enzimas e inativá-las irreversivelmente. 
São compostos de origem não orgânica, como o chumbo e o mercúrio, por exemplo. Para a ati-
vidade catalítica ser recuperada, é preciso ocorrer a síntese de uma nova molécula de enzima.
Regulação da atividade enzimática3.3
A coordenação dos processos metabólicos do organismo humano está diretamente relacio-
nada à atividade catalítica das enzimas. Para que a regulação ocorra de acordo com as necessi-
dades celulares, dois processos podem ocorrer: o controle da quantidade de enzima disponível 
e o controle da atividade das enzimas. A quantidade de enzima disponível é regulada por meio 
da expressão genética dessa enzima, podendo levar horas ou até dias. Já o controle da ativi-
dade de uma enzima pode acontecer por meio dos moduladores ou efetores enzimáticos, por 
modifi cação covalente e por clivagem proteolítica.
Introdução3.3.1
Basicamente, existem dois tipos de mecanismos de regulação da atividade enzimática. No 
primeiro deles, há o controle da disponibilidade de enzimas, esse controle é feito sobre as 
velocidades de síntese e de degradação de enzimas, que indicam sua concentração na célula. 
No outro tipo de regulação, existe o controle da atividade enzimática, que pode ser feito por 
mudanças na estrutura enzimática e é capaz de gerar alterações na velocidade catalítica.
Os cofatores são imprescindíveis para muitas enzimas exercerem suas atividades, podendo 
ser íons metálicos ou coenzimas. 
As coenzimas podem estar ligadas à molécula enzimática ou serem moléculas livres, que só 
se juntam à enzima no momento da catálise. Elas podem atuar com aceptores de átomos ou 
grupos funcionais retirados de um substrato em uma reação e como doadoras destes mesmos 
grupos em outra reação.
BIOQUÍMICA GERAL 79
Uma enzima alostérica pode ser do tipo heterotrópica, onde o modulador é um composto 
diferente do substrato. Quando a concentração do produto se eleva muito, por exemplo, ele 
inibe a enzima. Esse processo é conhecido por inibição por retroalimentação. Se o modulador 
é o substrato, a enzima alostérica é homotrópica.
As enzimas alostéricas não seguem a cinética de Michaelis-Menten: apresentam uma curva 
sigmóide (em forma de S) e não hiperbólica. 
Por fi m, ressalta-se que são responsáveis pelo ajuste fi no de uma cadeia de reações e são co-
muns nas vias metabólicas do nosso organismo.
Figura 4. Modulação alóstérica. Fonte: NELSON; COX, 2014. (Adaptado). 
Regulação alostérica3.3.2
Geralmente, as enzimas que sofrem regulação de sua atividade (regulatórias) contêm mais 
de uma subunidade e o sítio catalítico está em uma subunidade diferente do sítio regulatório. 
Quando o modulador ou efetor se liga ao sítio regulatório, ocorrem alterações conformacio-
nais no sítio-ativo, que podem converter a enzima em uma forma mais ou menos ativa. Se 
for um modulador positivo, a ligação converterá a enzima em sua forma mais ativa e, se for 
negativo, a enzima fi cará na forma menos ativa. Essas enzimas, cuja atividade é alterada por 
moduladores, são chamadas de enzimas alostéricas. 
A Fig. 4 representa esse processo de modulação. Perceba que o modulador positivo (M) se 
liga ao sítio regulatório enzimático, alterando a conformação da enzima e permitindo a ligação 
ao substrato, de forma que fi que ativa.
C
C
C
R
Enzima mais ativa
Enzima menos ativa
Complexo enzima-substrato ativo
R MS
S MR
-M +M
Modulador positivo S
Substrato
M
S
BIOQUÍMICA GERAL 80
Regulação por modifi cação covalente3.3.3
Nas alterações induzidas por ligações covalentes, grupamentos químicos são adicio-
nados ou removidos em aminoácidos específicos da enzima, de forma reversível. Entre 
os grupos mais comuns estão: fosforila, metila, uridinila, acetila, sulfato etc. Normal-
mente, a adição e a remoção dos grupos são catalisadas por enzimas diferentes. 
Na Fig. 5, você pode conferir o processo de regulação de uma enzima por meio do 
grupo fosforila, que ocorre da seguinte forma: o grupamento fosforila é adicionado 
de forma específica a um resíduo serina da enzima. A fonte doadora desse grupamen-
to fosforila é uma molécula de ATP e essa transferência é catalisada por uma enzima 
cinase (quinase). Na forma fosforilada, a enzima exemplificada pode exercer o papel 
metabólico na célula. Quando a função da enzima na forma fosforilada se encerra, ela 
deve retornar ao estado inicial, sem o grupamento fosforila. Para sua remoção, é neces-
sária a participação de uma terceiraenzima, com atividade de fosfatase. Dessa forma, 
a fosforilação/desfosforilação de uma enzima é essencial para que sua atividade seja 
regulada de acordo com as necessidades da célula. A ativação da cinase ou da fosfatase 
é regulada pelos hormônios.
Figura 5. Regulação de uma enzima por meio de um grupo fosforila. Fonte: MURRAY et al., 2013. (Adaptado). 
Nas vias metabólicas, as enzimas regulatórias são fundamentais para a regulação da formação 
de produto nas quantidades necessárias pela célula. Essa regulação é essencial para a manu-
tenção da homeostase celular.
― O ― PO3
2-― O En ― Se
ATP
Pi H2O
ADP
Mg2
Mg2+
CINASE
FOSFATASE
En ― Se ..
BIOQUÍMICA GERAL 81
Ativação por clivagem proteolítica3.3.4
Algumas enzimas são sintetizadas em uma forma inativa e, para sua ativação, é neces-
sária uma proteólise, ou seja, uma clivagem da enzima.
Nesses casos, o precursor enzimático inativo é chamado de zimogênio e, após a cliva-
gem, é transformado em enzima ativa. A enzima ativa não pode retornar ao estado inati-
vo, sendo um processo irreversível. Para inativar sua ação, uma proteína inibitória se liga 
no sítio ativo da enzima ativa.
Esse é o mecanismo de regulação de certas proteases presentes no estômago ou no 
pâncreas. Por exemplo, a tripsina (239 aminoácidos) é inicialmente sintetizada como o 
precursor inativo tripsinogênio (245 aminoácidos), onde há clivagem proteolítica por uma 
enteropeptidase, com perda dos aminoácidos 1 a 6. Isso leva a mudanças na conforma-
ção da enzima, expondo o sítio ativo e permitindo a ligação de seu substrato.
Outro exemplo é a fibrina, proteína presente nos coágulos sanguíneos. Seu precursor 
inativo é o fibrinogênio, que é clivado pela trombina. A trombina, por sua vez, é ativa-
da pela clivagem proteolítica de seu precursor inativo protrombina, ativada sempre que 
houver necessidade.
Proposta de atividade
Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu neste capítulo! Elabore um caso 
que contemple e destaque as principais ideias abordadas ao longo do capítulo. Ao produzir seu 
caso, considere as leituras básicas e complementares realizadas. 
Recapitulando
As enzimas estão presentes em todas as etapas de nosso dia a dia, seja em nosso organis-
mo ou no ambiente que nos cerca. 
Observamos, neste capítulo, que as enzimas são proteínas que têm função de acelerar a 
velocidade das reações do nosso metabolismo. Elas são fundamentais para que qualquer rea-
ção bioquímica ocorra, pois podem regular e integrar as rotas metabólicas, contribuindo para 
a máxima efi ciência das reações celulares. 
As isoenzimas ou isoformas enzimáticas são enzimas que catalisam a mesma reação, mas 
em tecidos ou organelas diferentes. Estruturalmente, são muito semelhantes, mas diferem em 
relação à sequência de alguns aminoácidos. 
BIOQUÍMICA GERAL 82
Entre as principais características das enzimas está a especificidade para com seu substrato, 
que se liga no sítio ativo de forma complementar e única, permitindo a formação dos produ-
tos. Vários fatores influenciam a velocidade da reação, ou seja, a cinética enzimática. Entre eles 
estão a concentração de enzima, o pH, a temperatura, o tempo reacional e a concentração de 
substrato. O estudo do efeito da concentração de substrato sobre a velocidade reacional pode 
ser feito por meio de uma equação matemática obtida por Michaelis-Menten. 
Vimos que a presença de inibidores enzimáticos também afeta as reações enzimáticas. Es-
ses inibidores podem ser reversíveis, se ligando às enzimas de forma não covalente, e podem 
ser dos tipos competitivo, incompetitivo ou não competitivo. Já os inibidores irreversíveis, que 
se ligam às enzimas de forma covalente, inativam elas definitivamente. 
Por fim, verificamos que as enzimas são suscetíveis à regulação de suas atividades, de acor-
do com as necessidades metabólicas, sendo que esse processo é essencial para a homeostasia 
do nosso organismo.
BIOQUÍMICA GERAL 83
Referências bibliográficas
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BIOQUÍMICA GERAL 84e direita) são ocupadas pelos outros dois ligantes, o grupamento amino e o hidrogênio. 
Quando o grupamento amino está à direita, semelhante à posição da hidroxila do gliceraldeí-
do, esse aminoácido é do tipo D; entretanto, quando está à esquerda, o aminoácido é L. É im-
portante ressaltar que os aminoácidos encontrados na natureza são predominantemente do 
tipo L. Na Fig. 2, podemos observar a confi guração de Fischer do aminoácido alanina.
Figura 2. Confi guração de Fischer do aminoácido alanina comparativamente a do gliceraldeído.
L = Alanina
H3N+ C H
CH3
COO-
L = Gliceraldeído
HO 2C H
3CH2OH
1CHO
D = Gliceraldeído
HO C H
CH2OH
CHO
D = Alanina
H C NH3
+
CH3
COO-
Classifi cação2.1.3
A compreensão sobre as propriedades químicas dos diferentes aminoácidos é essencial 
para podermos entender o papel bioquímico dos aminoácidos, isoladamente, ou quando 
estão ligados entre si formando proteínas. Os aminoácidos podem ser classifi cados de 
acordo com sua polaridade, que pode ser entendida como a tendência do aminoácido para 
interagir com a água.
O primeiro grupo é o dos aminoácidos que contêm grupamentos R, ou cadeia lateral, 
apolares e alifáticos. Eles, normalmente, estão na porção interna das proteínas, sem contato 
BIOQUÍMICA GERAL 47
direto com a água. A prolina é o único ami-
noácido de cadeia fechada, conferindo rigidez 
nas regiões da proteína em que está presen-
te. Também pertence a essa classe a metio-
nina, um aminoácido que possui enxofre em 
sua cadeia lateral. A metionina não é capaz 
de fazer a ligação dissulfeto, mas consegue 
transferir seu grupamento metil para outros 
compostos. A glicina é o aminoácido com menor grau de impedimento estérico, pois apre-
senta apenas um hidrogênio como grupamento R. 
ESCLARECIMENTO:
O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos 
outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator 
para explicar a estrutura espacial de diversas moléculas.
O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos 
outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator 
O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos 
outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator 
O impedimento estérico ocorre quando átomos se encontram próximos uns dos 
outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator outros no espaço. Essa proximidade pode gerar uma tensão, importante fator 
Os aminoácidos polares e não carregados possuem maior solubilidade em água, pois apre-
sentam grupamentos polares, como a hidroxila (serina e treonina), a sulfi drila (cisteína) e a 
amida (asparagina e glutamina), que fazem interações do tipo pontes de hidrogênio com a 
água. A presença do grupamento sulfi drila na cisteína possibilita sua ligação com outra cisteí-
na, formando uma ligação dissulfeto e um novo aminoácido, a cistina.
Os aminoácidos que contêm um anel aromático no seu grupamento R formam outra classe. 
Devido à presença desse anel, essas estruturas são relativamente apolares e possuem baixa 
solubilidade em água. São eles a fenilalanina, a tirosina e o triptofano.
O aminoácido fenilalanina (presente no leite materno e outros alimentos) é convertido 
em tirosina pela enzima fenilalanina-hidroxilase, ou em fenil-piruvato (metabólito). Na doen-
ça chamada fenilcetonúria, ocorre defi ciência da enzima fenilalanina-hidroxilase, levando ao 
acúmulo de fenil-piruvato nas células cerebrais do bebê, que leva a sérios problemas de re-
tardamento mental, se a ingestão de fenilalanina não for controlada adequadamente para os 
valores necessários, uma vez que é um aminoácido essencial, que precisa ser obtido da dieta.
Entre os aminoácidos que possuem carga nas cadeias laterais, temos os aminoácidos com 
grupamentos R, carregados positivamente, e aminoácidos com grupos R, carregados negati-
vamente. A presença de carga nessas estruturas confere polaridade e solubilidade em água. 
Lisina, arginina e histidina apresentam carga positiva em suas cadeias laterais e característica 
BIOQUÍMICA GERAL 48
básica. Já glutamato e aspartato têm carga negativa e característica ácida. Confira na Fig. 3 
como se classificam os aminoácidos conforme seu grupamento R. 
Figura 3. Classificação de aminoácidos de acordo com seu grupamento R.
Grupos R apolares, alifáticos
+H3N C
H
H
COO-
Glicina Alanina
+H3N C H
CH3
COO-
Prolina
C
H2
H2C
+H2N
CH2
C H
COO-
Valina
+H3N
H3C CH3
C H
CH
COO-
Leucina
+H3N
H3C CH3
C H
CH
CH
COO-
Isoleucina
CH3
+H3N C H
H C
CH
CH3
COO-
Metionina
CH2
CH2
+H3N C H
S
CH3
COO-
Grupos R aromáticos
Fenilalanima
+H3N C H
CH2
COO-
Tirosina
+H3N C H
CH2
CH
COO-
Triptofano
+H3N
H
N
HC
C H
CH2
C
COO-
Grupos R carregados positivamente
Lisina
+H3N C
CH2
CH2
CH2
CH2
NH3
+
H
COO-
Arginina
CH2
CH2
C
N
NH2
NH2
+
CH2
+H3N C H
COO-
Histidina
+H3N
H
H+
N
N
C
C H
CH2
C
CH
COO-
Grupos R carregados negativamente
Aspartato
O
+H3N C
C
CH2
H2N
H
COO-
CH2
CH2
+H3N C H
COO-
COO-
Ácido glutâmico
Serina
OH
+H3N C H
H C
H
COO-
+H3N C
C
H
H
CH3
COO-
OH
Treonina Cisteína
+H3N C
CH2
SH
H
COO-
Asparogina
O
+H3N C
C
CH2
H2N
H
COO-
Glutamina
O
+H3N C
C
CH2
CH2
H2N
H
COO-
Grupos R polares, não carregados
Outra importante classificação de aminoácidos diz respeito a sua necessidade na dieta. As-
sim, existem os aminoácidos essenciais, os não essenciais e os condicionalmente essenciais. 
Os primeiros são obtidos exclusivamente pela alimentação, pois não possuímos as vias de 
síntese dessas estruturas. Já os não essenciais são sintetizados pelo nosso organismo. Os con-
dicionalmente essenciais são aqueles produzidos, mas não em quantidade suficiente em de-
terminados períodos da vida, como no crescimento, na gestação e na amamentação. Por isso, 
devem ser suplementados por meio da dieta.
BIOQUÍMICA GERAL 49
Propriedades2.1.4
Apesar de todos os aminoácidos terem uma estrutura geral comum, eles apresentam pro-
priedades químicas diferentes, de acordo com o tipo de cadeia lateral presente. Entre as pro-
priedades mais importantes, destaca-se o comportamento do aminoácido em relação à 
água ou polaridade, podendo ser hidrofóbico e apolar (insolúvel em água) ou hidrofílico e polar 
(solúvel em água). 
PAUSA PARA REFLETIR
Você sabe o que acontece com os aminoácidos quando são colocados em água?
A forma ionizada, ou zwitteriônica, apresenta uma propriedade química muito importante, 
seu duplo comportamento ácido-básico. É o que chamamos na química de anfótero ou anfó-
lito; dependendo do meio no qual o aminoácido está inserido, ele poderá se comportar como 
um ácido (doador de próton - H+) ou como uma base (receptor de próton - H+).
Quando o zwitterion é adicionado em um meio básico, ocorre a liberação do H+ do grupa-
mento NH3
+, que se transforma em NH2. A espécie doadora de íon H+ em solução aquosa é 
classifi cada como um ácido, o que signifi ca que os aminoácidos podem agir como ácidos.
Todavia, quando colocamos a forma iônica dos aminoácidos em um meio ácido, ocorre uma 
alteração em relação ao comportamento anterior:o grupamento COO– recebe o íon H+ do 
Figura 4. Curva de titulação da glicina.
meio e torna-se COOH. Nessas condições, o 
aminoácido age como uma base, pois aceitou 
o próton. Portanto, podemos concluir que os 
aminoácidos podem agir como ácidos, quan-
do inseridos em um meio básico, e como base, 
quando inseridos em um ambiente ácido. 
Mas qual a importância dessa informação? O 
duplo caráter é extremamente útil para en-
tender a estrutura das proteínas e sua função 
como a catálise enzimática, por exemplo. 
Para entendermos melhor as proprieda-
des ácido-básicas dos aminoácidos, vamos 
estudar a curva de titulação da glicina, mos-
trada na Fig. 4. 
CH2 CH2 CH2
+
NH3
+
NH3 NH2
COOH COO- COO-
pK1 pK2
13
pH
7
0
0 0.5
OH- (equivalentes)
Glicina
pK1 = 2.34
pK2 = 9.60
pI = 5.97
1.51 2
BIOQUÍMICA GERAL 50
albuq
Realce
albuq
Realce
albuq
Realce
A glicina apresenta dois grupos que podem ser desprotonados, ou seja, o grupo COOH e 
o grupo NH3
+. Observe que no início da titulação, em pH ácido, ambos os grupos carboxila 
e amino estão protonados (COOH e NH3
+). Ao 
se adicionar base (OH-) e, consequentemente, 
aumentar o pH do meio, o grupo COOH co-
meça a se dissociar, ou seja, doa H+ ao meio. 
Isso acontece na primeira região de tampona-
mento, mostrada em rosa, e quando metade 
do aminoácido já cedeu seus prótons e a ou-
tra metade ainda não, temos o ponto médio 
da titulação do grupo COOH da glicina, e esse 
ponto é chamado de pKa, nesse caso, pK1 (pri-
meiro grupamento da glicina que pode ser 
desprotonado). Observe, na Fig. 4, que o va-
lor de pK1 é 2,34, e a primeira região de tam-
ponamento (em rosa) vai de 1,34 a 3,34. Isso 
quer dizer que no valor do pK1, o pH é mantido 
em 2,34 na faixa de pH que vai de 1,34 a 3,34.
Ao continuar adicionando base (OH-) e aumentando o pH do meio acima de 3,34, ultra-
passamos a primeira região de tamponamento, e o grupo COOH perdeu todos os prótons e 
se tornou COO-, e iniciamos a desprotonação do grupo amino (NH3
+), mostrada na segunda 
região de tamponamento (em rosa). Assim como para o COOH, temos, também, o ponto 
médio da titulação de NH3
+, ou seja, o pK2, com um valor de 9,60, e a região de tampona-
mento (rosa) variando de 8,60 a 10,60, indicando que no valor do pK2, o pH é mantido em 
9,60 na faixa de pH que vai de 8,60 a 10,60. E se continuarmos adicionando base, também 
ultrapassaremos a segunda região de tamponamento (pH acima de 10,60) e a totalidade do 
grupo amino estará desprotonada (NH2).
Para entender melhor a soma de cargas, observe a dissociação da glicina mostrada pelas 
três estruturas químicas que aparecem no decorrer da titulação, na parte superior da Fig 4. Ve-
rifique que a primeira estrutura tem o grupo COOH e o grupo NH3
+, ou seja, tem carga +1. Após 
passar o pK1, temos o grupo COO- e o grupo NH3
+, ou seja, carga zero. E, por último, ultrapas-
sando o pK2, temos o grupo COO- e o grupo NH2, totalizando a carga -1. No ponto isoelétrico, 
portanto, todo o aminoácido está na forma da estrutura representada entre o pK1 e o pK2, ou 
seja, com o grupo carboxila carregado negativamente e o grupo amino carregado positivamen-
te, resultando na carga zero.
BIOQUÍMICA GERAL 51
A glicina é um aminoácido que apresenta apenas dois grupos que podem ser despro-
tonados. Mas temos aminoácidos que apresentam três grupos ionizáveis. Por exemplo, o 
ácido glutâmico ou glutamato apresenta o grupo α-COOH (carboxila ligada ao carbono alfa), 
R-COOH (carboxila ligada ao grupamento R) e α-NH3
+ (amino ligado ao carbono alfa). Nesse 
caso, como os grupos ácidos predominam na molécula, o pI é a média aritmética dos pK dos 
2 grupos carboxilas. Outro exemplo é a histidina, um aminoácido que apresenta o grupo 
α-COOH (carboxila ligada ao carbono alfa), α-NH3
+ (amino ligado ao carbono alfa) e imidazol 
(amino lateral com carga positiva), e como há predomínio de grupos amino, o pI será a média 
dos pK dos dois grupos amino. 
ESCLARECIMENTO:
A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo 
depois de ligada às proteínas, pois seu pKR = 6.
A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo A histidina é o único aminoácido que atua como tampão em pH fi siológico, mesmo 
O ponto isoelétrico é importante para separação de proteínas, por meio de uma técnica 
denominada eletroforese, onde aminoácidos com carga negativa no pH do meio migram 
para o polo positivo e aminoácidos com carga positiva migram para o polo negativo.
Peptídeos2.2
Os peptídeos são conjuntos de aminoácidos ligados entre si. Os peptídeos variam no tama-
nho, e a característica comum é a união dos aminoácidos por meio de uma ligação específi ca, 
chamada ligação peptídica. 
Introdução2.2.1
Quando temos poucos aminoácidos ligados, chamamos essa estrutura de oligopeptídeo 
(oligo = poucos), e muitos aminoácidos ligados recebem o nome de polipeptídeo (poli = mui-
tos). O termo polipeptídeo, muitas vezes, é considerado um sinônimo de proteínas, mas na 
bioquímica dizemos que os polipeptídeos têm massas molares de até 10 kDa. Acima disso, 
chamamos de proteínas. É importante saber que o tamanho de uma proteína não está correla-
cionado a sua atividade biológica: temos oligopeptídeos, como a ocitocina, que é formada por 
09 aminoácidos, com importante atividade biológica.
Existem diferentes maneiras de classifi car as proteínas, por exemplo, de acordo com sua 
BIOQUÍMICA GERAL 52
composição ou com o número de cadeias polipeptídicas presentes. Quanto à composição, po-
demos ter dois tipos de proteínas: as simples, formadas apenas por aminoácidos; e as conju-
gadas, cuja estrutura é constituída, além de aminoácidos, por grupos não peptídicos. As pro-
teínas conjugadas podem conter grupamentos de diferentes características químicas, como 
lipídios, açúcares ou metais. Esse grupamento não constituído de aminoácidos é chamado de 
grupo prostético, que é essencial para a atividade biológica da proteína.
Proteínas Grupo prostético
Metaloproteínas Metais (Fe, Cu, Mg)
Glicoproteínas Açúcares
Lipoproteínas Lipídios
Tabela 2. Proteínas conjugadas e seus grupos prostéticos
DICA:
A outra forma de classifi cação de proteínas diz respeito ao número de cadeias 
polipeptídicas presentes. Quando a proteína tem apenas uma cadeia, é chamada 
de monomérica, e, quando apresenta mais de uma, é chamada de oligomérica.
A outra forma de classifi cação de proteínas diz respeito ao número de cadeias 
polipeptídicas presentes. Quando a proteína tem apenas uma cadeia, é chamada 
A outra forma de classifi cação de proteínas diz respeito ao número de cadeias A outra forma de classifi cação de proteínas diz respeito ao número de cadeias A outra forma de classifi cação de proteínas diz respeito ao número de cadeias 
polipeptídicas presentes. Quando a proteína tem apenas uma cadeia, é chamada polipeptídicas presentes. Quando a proteína tem apenas uma cadeia, é chamada 
de monomérica, e, quando apresenta mais de uma, é chamada de oligomérica.
Ligações peptídicas2.2.2
A ligação que une dois aminoácidos é 
chamada ligação peptídica. Essa ligação é 
covalente, do tipo amida e extremamente 
estável. Apesar de termos diferentes tipos 
de aminoácidos, a reação de formação da 
ligação covalente será sempre feita da mes-
ma forma: a hidroxila da carboxila do pri-
meiro aminoácido reage com o hidrogênio 
do grupamentoamino do segundo aminoá-
cido. Nessa reação, sempre será produzida 
uma molécula de água. A Fig. 5 mostra como 
essa reação ocorre. Figura 5. Formação da ligação peptídica.
Amino Acid
H2N C
H
C
R1
O
OH
Amino Acid
H2N C
H
C
R2
O
OH
Acid
C
O
OH
Amino AminoAcid
H2N C CN
H H
C
R1 R2H
O
BIOQUÍMICA GERAL 53
Após a formação da ligação peptídica, os aminoácidos são chamados de peptídeos e sempre 
haverá um grupamento carboxila livre em um dos aminoácidos envolvidos, e um grupamento 
amino livre no outro aminoácido. Os peptídeos fi siologicamente importantes variam muito de 
tamanho, desde moléculas com dois ou três aminoácidos até macromoléculas com milhares 
de aminoácidos. O número de aminoácidos envolvidos nas ligações peptídicas é justamente o 
critério utilizado para classifi car e nomear as estruturas.
Nomenclatura2.2.3
Os peptídeos pequenos são nomeados seguindo a sequência de seus aminoácidos consti-
tuintes, a partir da extremidade aminoterminal. Os fi nais INA, ATO, ANO e ICO são substituídos 
por IL, exceto para a extremidade carboxilaterminal.
Temos, na Fig. 6, um pentapeptídeo, formado por 5 aminoácidos e 4 ligações peptídicas 
(destacadas em cinza). Observe que o nome é dado a partir do aminoácido da extremidade 
aminoterminal, sendo ele então denominado seril glicil tirosil alanil leucina (aminoácidos seri-
na-glicina-tirosina-alanina-leucina ligados).
Propriedades2.2.4
Muitos peptídeos apresentam importantes funções no organismo. Alguns exemplos incluem:
• Glutationa: é um tripeptídeo responsável por destruição de substâncias oxidantes.
Figura 6. Pentapeptídeo formado por 5 aminoácidos e 4 ligações peptídicas.
H3N C 
CH2OH CH2 CH3
CH1CH3
CH2
CH
OH
C 
H 
H H H H H 
H H H 
C C 
O OO H O
C C C C C COO-
 N N N N 
Extremidade
Aminoterminal
Extremidade
Carboxiterminal
BIOQUÍMICA GERAL 54
• Vasopressina ou hormônio antidiurético: é um peptídeo formado por 9 aminoácidos e 
contém uma ligação dissulfeto (-S-S-), envolvido com o equilíbrio dos líquidos corporais.
• Oxitocina: é um peptídeo com 9 aminoácidos e ligação dissulfeto. Induz a contração no 
parto e está envolvido na liberação do leite materno.
• Glucágon: é um polipeptídeo com 29 aminoácidos, sendo um hormônio que atua na ma-
nutenção dos níveis de glicose no sangue.
• Insulina: é um polipeptídeo de 51 aminoácidos, formado por duas cadeias ligadas por 
ponte dissulfeto (-S-S-): a cadeia A com 21 aminoácidos, e a cadeia B, constituída por 30 ami-
noácidos. É um hormônio que sinaliza elevação de glicose no sangue.
Também é importante sabermos que pequenas modifi cações estruturais nos peptídeos 
podem levar a compostos com diferentes propriedades. O exemplo mais conhecido é o do 
aspartame. Trata-se de um adoçante 200 vezes mais doce que a sacarose (açúcar comum) e 
sua estrutura é formada de L-aspartil-L-fenilalanina, ou seja, os dois aminoácidos são L. Caso a 
L-fenilalanina seja substituída pela D-fenilalanina, resulta em um composto amargo.
Proteínas2.3
As proteínas são as moléculas mais abundantes nas células vivas e estão presentes em 
todos os organismos da natureza. A palavra proteína é derivada do grego protos e signifi ca 
primeiro, primitivo, o mais importante. Essa classe de biomoléculas é responsável pela maior 
diversidade de funções nos organismos vivos e corresponde ao produto fi nal da expressão do 
nosso código genético.
Introdução2.3.1
As proteínas também são constituintes 
básicos das estruturas celulares, como o co-
lágeno, e promovem o armazenamento de 
energia em alguns organismos, como a ovoal-
bumina, principal proteína presente na clara 
do ovo. Além disso, proteínas especializadas, 
denominadas enzimas, podem catalisar rea-
ções bioquímicas. As proteínas são macromo-
léculas complexas e organizadas cujas unida-
des estruturais são aminoácidos.
BIOQUÍMICA GERAL 55
Características e classifi cação2.3.2
As proteínas, importantes na parte física e dinâmica das células, sendo polímeros de ami-
noácidos, são constituídas principalmente por C (carbono), H (hidrogênio), O (oxigênio) e N (ni-
trogênio), além de muitas vezes apresentarem S (enxofre). Fósforo, zinco, ferro e outros metais 
podem estar presentes como elementos adicionais. As proteínas podem ter milhares de unida-
des de aminoácidos. Embora os termos “proteína” e “polipeptídeo” possam ser, algumas vezes, 
intercambiáveis, as moléculas denominadas como proteínas geralmente tem o peso molecular 
acima de 10.000 Daltons ou apresentar pelo menos 100 aminoácidos.
As proteínas podem ser classifi cadas quanto ao número de cadeias, quanto à função bioló-
gica, quanto à composição e quanto às características físicas.
Quanto ao número de cadeias, se as proteínas apresentarem apenas uma cadeia, são de-
nominadas monômeros. Se apresentarem duas ou mais cadeias, são oligômeros, ou proteínas 
multissubunidades. A hemoglobina é um exemplo de proteína multissubunidade, formada por 
4 cadeias, 2 cadeias α e 2 cadeias β.
Quanto à função biológica, as proteínas podem ser do tipo enzimas, transportadoras, nu-
trientes e de armazenamento, estruturais, contráteis e de motilidade, de defesa e reguladoras, 
que serão detalhadas adiante.
Quanto à composição, as proteínas podem ser simples, formadas apenas por aminoácidos 
(ex: albuminas, globulinas, histonas, glutelinas etc.), ou conjugadas, onde além dos aminoáci-
dos, apresentam componentes não proteicos, que podem ser orgânicos ou inorgânicos. Esses 
são denominados grupos prostéticos, de fundamental importância na função das proteínas 
que os contêm. Vejamos alguns exemplos na Tabela 3. 
Classe Grupo prostético Exemplo
Glicoproteínas Carboidrato γ-globulina
Lipoproteínas Lipídio β1-lipoproteína
Fosfoproteínas Fósforo Caseína (P + Ca)
Hemeproteínas Heme Hemoglobina, mioglobina
Flavoproteínas Nucleotídeos de fl avina Succinato-desidrogenase
Metaloproteínas Metal Álcool-desidrogenase
Nucleoproteínas Ácido nucléico Nucleína
Tabela 3. Grupos prostéticos
BIOQUÍMICA GERAL 56
Quanto às características físicas, as proteínas podem ser do tipo globulares, que são so-
lúveis em água, com aspecto globoso, e que apresentam função dinâmica dentro das células, 
como é o caso de enzimas, muitos hormônios e anticorpos; ou fi brosas, que são insolúveis em 
água ou soluções salinas diluídas, e formam longas fi bras, como o colágeno, elastina e queratina.
Estrutura tridimensional2.3.3
A conformação de uma proteína é a relação espacial entre todos os átomos presentes nes-
sa estrutura. Uma proteína, na teoria, pode apresentar milhares de conformações tridimensio-
nais diferentes, mas, na prática, encontramos apenas uma predominante, que está intrinseca-
mente relacionada a sua função.
À medida que a proteína é sintetizada pelos ribossomos, a cadeia polipeptídica assume 
estruturas conformacionais mais complexas, a partir do enovelamento da cadeia de aminoá-
cidos. A estabilidade dessas estruturas mais complexas é mantida principalmente por intera-
ções fracas, do tipo pontes de hidrogênio e Van der Walls. 
A sequência de aminoácidos ligados entre si é a estrutura primária da proteína. As intera-
ções entre os aminoácidos mais próximos formarão a estrutura secundária, e o arranjo espa-
cial originará a estrutura terciária. A união entre duas ou mais estruturas terciárias formará a 
estrutura quaternária.
• Estrutura primária
A estrutura primária é defi nida como a sequência de aminoácidos de uma proteína. 
Trata-se da estrutura mais simples e importante, pois o que defi ne a proteína. A ordem 
dos aminoácidos em uma cadeia polipeptídica determinará o tipo de interação que ocor-
rerá entre os aminoácidos próximos e, con-
sequentemente, a estrutura tridimensional 
fi nal da proteína. Portanto, qualquer mu-
dança na ordem dos aminoácidos de uma 
proteína altera todas as demais estruturas. 
A estrutura assumida por uma proteína 
após sua síntese é condição essencial para 
que ela exerça sua função corretamente.Dessa forma, quando a estrutura primária 
de uma proteína é alterada, dependendo 
da alteração conformacional resultante, sua 
função também sofrerá uma modifi cação.
BIOQUÍMICA GERAL 57
albuq
Realce
albuq
Realce
albuq
Realce
albuq
Realce
• Estrutura secundária
A estrutura secundária é formada pela interação entre aminoácidos que estão próximos 
na cadeia polipeptídica, sendo mantida basicamente devido a: impedimento estérico, ligações 
de hidrogênio e interações eletrostáticas (interações entre cargas, em que a carga positiva re-
pele a positiva e atrai a negativa e vice-versa).
As estruturas secundárias são a α-hélice, a 
conformação β e as dobras β. Na primeira, as 
ligações forçam a proteína a assumir uma for-
ma helicoidal, como uma corda enrolada em 
torno de um tubo imaginário. Cada volta da 
hélice contém aproximadamente 3,6 aminoá-
cidos e 0,54 nm. A principal força de estabili-
zação da α- hélice é a ligação de hidrogênio. 
Na conformação β, a cadeia polipeptídica se estende em uma estrutura em ziguezague dispos-
ta lado a lado (folha β). Nesse tipo de estrutura, os resíduos de aminoácidos se organizam em 
ziguezague; quando vistos lateralmente, as cadeias laterais são observadas em direções opos-
tas. Assim como na estrutura em α-hélice, sua estabilidade deve-se principalmente à presença 
de ligações de hidrogênio. As dobras β são voltas formadas de 4 aminoácidos (sendo comum a 
prolina e a glicina) que servem para inverter a direção da cadeia polipeptídica. 
Uma mesma proteína pode adquirir diferentes tipos de estrutura secundária em distintas 
regiões da cadeia polipeptídica. A interação entre essas estruturas no espaço determinará o 
próximo nível estrutural proteico, ou seja, a estrutura terciária.
• Estrutura terciária e quaternária
A estrutura terciária de uma proteína é obtida pela interação entre aminoácidos que es-
tão mais distantes em relação a sua posição na cadeia polipeptídica; trata-se da conformação 
espacial da proteína, sua estrutura tridimensional. Sua estabilização é obtida por meio de inte-
rações intermoleculares, como interações eletrostáticas, ligações de hidrogênio e hidrofóbicas 
e covalentes, como as pontes dissulfeto.
Existem dois tipos básicos de estrutura terciária: as proteínas com estrutura fibrosa, de 
baixa solubilidade em água, e as com estrutura globular, altamente solúveis em água. Nas pro-
teínas fibrosas, as cadeias proteicas estão organizadas na forma de filamentos, ao passo que, 
nas globulares, as cadeias se dobram, adquirindo forma esférica. O tipo de estrutura terciária 
apresentada pela proteína está intimamente relacionado a sua função celular. As proteínas 
com estrutura terciária do tipo fibrosa geralmente estão envolvidas em funções de suporte, 
força e proteção celular. Já as globulares estão associadas às demais funções proteicas, como 
BIOQUÍMICA GERAL 58
regulação, catálise, etc. Mas como fi cam as estruturas das proteínas que contêm mais de uma 
cadeia polipeptídica, ou seja, as oligoméricas? Vamos usar como exemplo a proteína hemoglo-
bina, formada por quatro cadeias polipeptídicas diferentes (α1, α2, β1, β2), sendo cada uma 
delas sintetizada separadamente. Após a síntese, cada cadeia isoladamente assume suas es-
truturas secundárias e terciárias, mas a proteína só será funcional quando houver a união de 
todas as cadeias. A união das estruturas terciárias de todas as cadeias polipeptídicas forma a 
estrutura quaternária. Sendo assim, apenas as proteínas oligoméricas, que contêm mais de 
uma cadeia polipeptídica, apresentam estrutura quaternária, que é mantida geralmente por 
ligações intermoleculares, mantendo as diferentes cadeias unidas em uma única estrutura.
Propriedades2.3.4
Vimos que as proteínas se organizam em estrutura primária, secundária, terciária e quater-
nária, e têm diferentes graus de complexidade. A estrutura fi nal adquirida pelas proteínas é 
denominada estrutura nativa e é essencial para sua atividade biológica. 
PAUSA PARA REFLETIR
Agora, imagine que uma pessoa tem um quadro de elevação da temperatura corporal, ou 
febre. Como a febre poderia prejudicar a atividade das proteínas, especialmente das enzimas?
Alterações no pH, tipo de solvente e adição de metais pesados ou detergentes são exem-
plos de situações que podem causar a perda das estruturas tridimensionais de uma proteína. 
É importante ressaltar que, na desnaturação, não ocorre perda da estrutura primária, sequên-
cia de aminoácidos, mas somente da conformação espacial e o efeito mais visível é a perda da 
solubilidade e precipitação das moléculas. Caso ocorra perda da estrutura primária, ocorre uma 
degradação proteica. Em alguns casos, quando as condições desnaturantes são mais brandas, 
a proteína pode reassumir sua conformação tridimensional quando o agente desnaturante é 
removido. Entretanto, condições prolongadas ou intensas geram uma desnaturação irreversível.
Funções biológicas, separação e caracterização
de proteínas
2.4
Embora tenha havido experimentos durante todo o século XX demonstrando a rela-
ção estrutura função, alguns estudos mostraram vários exemplos de proteína que desem-
BIOQUÍMICA GERAL 59
Proteínas transportadoras2.4.1
As proteínas transportadoras transportam íons e moléculas no sangue ou através das 
membranas. Como exemplo, temos a hemoglobina e a mioglobina, que transportam gases 
respiratórios, e as lipoproteínas, que transportam ácidos graxos no sangue.
Proteínas contráteis, de defesa e reguladoras2.4.3
As proteínas contráteis e de motilidade estão relacionadas aos nossos movimentos, 
como a actina e miosina presentes nos músculos. As proteínas de defesa auxiliam na prote-
ção do organismo, como as imunoglobulinas e fi brinogênio. As moléculas de natureza pro-
teica podem relacionar-se à regulação da atividade fi siológica, como a insulina, glucágon e o 
hormônio do crescimento (GH).
Proteínas estruturais e de armazenamento2.4.2
As proteínas estruturais formam as estruturas do organismo, como por exemplo, as unhas 
e cabelos, formados pela queratina; os ossos e cartilagens, constituídos por colágeno; e a pele, 
formada por colágeno e elastina.
Já as proteínas de armazenamento servem como reserva energética. Como exemplo, te-
mos a ovoalbumina no ovo, a caseína no leite, a zeína no milho e a gliadina no trigo.
penhavam funções biológicas, porém não 
eram capazes de manter uma conformação 
tridimensional estável em condições fi sioló-
gicas. A maioria desses casos foi ignorada 
ou se manteve inexpressiva diante do su-
cesso dos experimentos que demonstra-
vam, de maneira elegante, a relação entre 
estrutura e função.
No entanto, à medida que fomos evoluin-
do tecnologicamente na separação e carac-
terização proteica, essas proteínas tiveram 
sua estrutura elucidada, assim como de fato 
qual era o seu papel no organismo vivo.
BIOQUÍMICA GERAL 60
Com base nas propriedades das proteínas, elas podem ser separadas e purifi cadas a par-
tir de um dado material biológico. Inicialmente, se produz o rompimento das células, libe-
rando um extrato bruto contendo uma mistura de proteínas. Esse extrato é fracionado com 
base em propriedades, como tamanho ou carga das proteínas. Para isso, pode-se aproveitar 
de propriedades como solubilidade em soluções de diferentes pHs, ou temperaturas ou con-
centração de sais (salting out: precipitação seletiva de certas proteínas com a adição de altas 
concentrações de sal, como sulfato de amônio). Após obtenção de frações de proteínas, elas 
são submetidas a diferentes processos de separação, como diálise, cromatografi a em coluna, 
HPLC ou Cromatografi a de alta efi ciência e eletroforese.
Para analisar a estrutura primária das proteínas, promove-se a sua hidrólise (ou quebra) 
e a composição de aminoácidos. As proteínas podem ser caracterizadas por meio de es-
pectrometria de massas (sequenciamento de peptídeos curtos), difração de raios-X (modelo 
molecular) e ressonância magnéticanuclear (estrutura tridimensional).
Métodos de obtenção, purifi cação e caracterização
de proteínas
2.4.4
Proposta de Atividade
Agora é a hora de pôr em prática tudo o que você aprendeu nesse capítulo! Elabore um qua-
dro comparativo, destacando as principais diferenças de constituição, estrutura e função das 
proteínas mais frequentemente encontradas nos alimentos que você ingere diariamente. Ao 
produzir seu quadro comparativo, considere as leituras básicas e complementares realizadas.
Recapitulando
Os aminoácidos, comumente formados como produto da hidrólise das proteínas, contêm um 
grupamento α-carboxílico, um grupamento α-amino e um grupo R característico, substituído no 
átomo do carbono α. A relação da estrutura química dos aminoácidos o classifi ca com base em 
sua polaridade do seu grupamento R. Os aminoácidos podem ser unidos covalentemente por 
ligações peptídicas, para formar peptídeos e proteínas. As proteínas simples produzem apenas 
aminoácidos, após serem submetidas à hidrólise; já as proteínas conjugadas contêm, além de 
aminoácidos, algum outro componente como um íon metálico ou um grupo prostético orgânico. 
Uma questão interessante ocorre quando colocamos aminoácidos em água. Nesse mo-
mento, ocorre a ionização dos grupos carboxila e amino presentes no aminoácido formando 
BIOQUÍMICA GERAL 61
um íon dipolar. A carboxila (–COOH), de característica ácida, doa seu íon H+ (próton) e adquire 
uma carga negativa (–COO–). O grupamento amino (NH2), por sua vez, recebe o H+ (próton) 
do meio ácido, ganha uma carga positiva e passa a ser NH3+. Portanto, temos duas formas 
possíveis para os aminoácidos: a não iônica e a iônica ou zwitterion, que significa híbrido
Nesse contexto, também podemos verificar que relativo às proteínas, elas podem possuir 
quatro níveis de estrutura que podem ser geralmente reconhecidos. A estrutura primária 
refere-se à sequência de aminoácidos e à localização da ligação dissulfeto. A estrutura se-
cundária consiste na ligação espacial dos aminoácidos adjacentes em extensões localizadas. 
A estrutura terciária é a conformação tridimensional de toda uma cadeia polipeptídica. A 
estrutura quaternária envolve a localização espacial de múltiplas cadeias polipeptídicas as-
sociadas de maneira estável. Diferentes funções das proteínas são resultantes de diferenças 
na composição de aminoácidos e em sua sequência. 
Um exemplo de aplicação direta dessa estrutura são as proteínas do cabelo. Nesse caso 
do cabelo, o calor úmido rompe as ligações de hidrogênio e causa o desenovelamento das 
estruturas α-helicoidais das cadeias polipeptídicas. Após o cabelo ser lavado e resfriado, as 
cadeias polipeptídicas revertem a sua conformação α-helicoidal.
Cabe também ressaltar que as proteínas quando expostas a alterações de temperatura, 
pode haver perda da estabilidade das estruturas tridimensionais da proteína e, por conse-
quência, perda de sua função. Essa alteração tridimensional é chamada de desnaturação, e 
o agente causador é a elevação da temperatura, como pode ocorrer com a febre, que pode 
prejudicar a atividade proteica do organismo, em especial as enzimas. 
As proteínas são purificadas em função das diversas propriedades nas quais podem dife-
rir entre si. E podem ser seletivamente precipitadas pela adição de certos sais. Uma ampla 
quantidade de métodos cromatográficos utiliza as diferenças de tamanho, as propriedades 
de ligação, carga, entre as principais características para identificação, separação e purifica-
ção. A eletroforese pode separar as proteínas de acordo com sua massa e carga. Todos os 
procedimentos de purificação necessitam de métodos para quantificar as proteínas de inte-
resse em especial na presença de outras.
BIOQUÍMICA GERAL 62
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BIOQUÍMICA GERAL 63
 
Objetivos do capítulo
Conhecer a natureza química e 
características dos catalisadores das 
reações dos sistemas biológicos;
Assimilar os princípios fundamentais da 
catálise enzimática;
Compreender a importância bioquímica 
das enzimas.
TÓPICOS DE ESTUDO
VISÃO GERAL
• Defi nição de enzimas
• Propriedades gerais
• Mecanismos da catálise enzimática
• Classifi cação e nomenclatura
CINÉTICA ENZIMÁTICA
• Introdução
• Fatores que afetam a velocidade das 
reações enzimáticas
• Cinética de Michaelis-Menten
• Inibidores
REGULAÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA
• Introdução
• Regulação alostérica
• Regulação por modifi cação covalente
• Ativação por clivagem proteolítica
BIOQUÍMICA GERAL 64
As enzimas estão presentes no dia a dia de todos nós. Ao cortar a cebola, nossos olhos 
fi cam irritados porque produzem rompimento celular, que permite a liberação de alii-
nase. Essa enzima, além de entrar em contato com aminoácidos presentes na cebola e 
auxiliar na propagação do odor, produz ácido sulfúrico, o que contribui para danifi car a 
membrana conjuntiva. Em resposta, como defesa, nosso organismo produz as lágrimas, 
levando a pessoa ao “choro”. De forma semelhante, com origem em uma reação enzimá-
tica, ao imergirmos a carne ou mesmo deixá-la em contato com enzimas proteolíticas, 
sejam elas industriais ou derivadas de plantas, tais como a papaína, a bromelina e a 
fi cina, temos como resultado a degradação parcial dos componentes da carne, modifi -
cando, assim, sua estrutura, o que identifi camos como aumento da maciez. Com base 
nesses exemplos e nas manifestações do nosso organismo, fi ca evidente a intensiva ação 
e importância das enzimas. Em quais outros momentos e situações podemos nos depa-
rar com reações enzimáticas e de que forma elas são viabilizadas?
Contextualizando o cenário
BIOQUÍMICA GERAL 65
Enzimas3.
Nosso corpo é mantido vivo por uma série de reações químicas em cadeia, que chamamos 
de vias metabólicas, nas quais o produto de uma reação serve, posteriormente, como reagen-
te. Todas as fases de uma via metabólica são mediadas por enzimas.
Enzimas são moléculas orgânicas de natureza proteica e agem nas reações químicas das 
células como catalisadoras, ou seja, aceleram a velocidade dos processos sem alterá-los. Ge-
ralmente, elas são os catalisadores mais efi cazes, devido a sua alta especifi cidade. Sua estru-
tura quaternária é quem determina sua função, ou seja, a qual substrato ela se acoplará para 
acelerar determinada reação.
Visão geral3.1
Normalmente, nosso organismose depa-
ra com um sistema orgânico lento e pouco 
espontâneo, que depende exclusivamente 
do trabalho das chamadas enzimas para que 
possa ter um funcionamento metabólico me-
lhor, de maneira mais regular e específi ca. 
Dizemos que essas enzimas funcionam como 
catalisadores celulares, pois facilitam a ocor-
rência de certas reações internas de nosso 
corpo, dando melhor agilidade quando, de 
certa forma, as coisas costumam acontecer 
de forma mais devagar. Se não fossem as enzimas, diversas reações do nosso metabolismo 
aconteceriam de maneira exageradamente lenta, o que prejudicaria, e muito, o nosso sistema. 
Elas agilizam as reações químicas das células, aumentando a velocidade com que estas traba-
lham. Consequentemente, a atuação das células se torna mais efi caz, fazendo com que haja 
um melhor desempenho.
Cada enzima é única para uma determinada reação. Para seu funcionamento efi caz, deve 
ter sua estrutura tridimensional conservada (terciária e quaternária). Uma enzima possui uma 
região específi ca de ligação ao substrato chamada de sítio ativo, a conformação desta região 
forma um encaixe perfeito e único entre determinada enzima e um substrato, normalmente 
por meio de ligações covalentes transitórias. Ao terminar a reação, ela se solta do substrato e 
continua perfeita, em sua forma, para novas atividades. 
BIOQUÍMICA GERAL 66
Como toda proteína, a enzima pode se desnaturar em algumas condições, como em altas 
temperaturas, variação extrema de pH. Nessas situações, perde sua função. Também como as 
proteínas, elas precisam de temperatura e pH ideal para serem ativas nas reações.
Defi nição de enzimas3.1.1
Exceto por algumas ribozimas, ou RNAs catalíticos, todas as enzimas são proteínas. Elas apre-
sentam atividade catalítica, ou seja, aumentam a velocidade das reações químicas em milhões 
de vezes, sob condições suaves (pH, temperatura e pressão adequadas), mesmo quando em 
pequena quantidade no meio, e não são desgastadas durante o processo. 
Tendo em vista que pertencem à classe proteica, todos os conceitos vistos no estudo das pro-
teínas são aplicáveis às enzimas.
Propriedades gerais3.1.2
As enzimas são catalisadores biológicos al-
tamente efi cientes, permitindo que as reações 
apresentem velocidade muito mais rápida do 
que seria sem a sua presença. Para atuar, ne-
cessitam de condições de reação mais bran-
das de pH e temperatura, quando comparadas 
com catalisadores químicos. Como resultado 
da catálise, a estrutura da enzima não se alte-
ra e ela pode ser reutilizada nas reações. Além 
disso, para que atuem de forma harmônica, apresentam capacidade de regulação.
Geralmente, há uma enzima específi ca para cada substrato e reação, ou seja, há um encaixe 
perfeito do substrato (S) com a enzima (E). Sendo assim, os substratos são os alvos da ação 
das enzimas e se ligarão a uma determinada região, chamada de sítio ativo ou sítio catalítico, 
formando o complexo enzima-substrato (ES), levando à ocorrência da reação enzimática e à 
formação do complexo enzima-produto (EP), seguida da liberação da enzima intacta (E) e do 
produto formado (P), conforme esquema a seguir:
E + S ES EP E + P
Portanto, o substrato sofre a ação enzimática. Entretanto, é necessário entender de que 
forma a enzima reconhece seu substrato. Isso ocorre de duas formas: por afi nidade química e 
por complementaridade. A ligação do substrato ao sítio ativo só acontecerá se:
BIOQUÍMICA GERAL 67
1) o substrato tiver afinidade química com os grupamentos R dos aminoácidos que estão ali, de 
modo a permitir interações intermoleculares para acomodação em uma orientação específica, e 
2) sua conformação for complementar a determinadas características do sítio ativo. 
A Fig. 1 representa a forma de ligação de um substrato a sua enzima específica. Vale esclare-
cer que h (círculo marcado em marrom) representa grupos hidrofóbicos, e as linhas tracejadas 
correspondem a pontes de hidrogênio. Observe que o substrato se encaixa no sítio ativo da enzi-
ma de forma complementar e com afinidade química, ou seja, os grupos hidrofóbicos presentes 
no substrato interagem com aqueles presentes no sítio ativo da enzima, além disso, pontes de 
hidrogênio são formadas entre átomos de H e O presentes na enzima e no substrato. 
Figura 1. Complexo enzima-substrato. Fonte: VOET; VOET; PRATT, 2014. (Adaptado).
Algumas enzimas, assim como as proteínas, também podem conter um grupamento não pep-
tídico ligado à sua cadeia polipeptídica, que é essencial para a atividade enzimática. Esse grupo 
é chamado de cofator e pode ser de dois tipos: íons inorgânicos, que são íons metálicos que 
recebem e doam elétrons (Cu2+, Fe2+, Mg2+); ou moléculas orgânicas, também chamadas de coen-
zimas, que têm origem a partir de vitaminas e agem como transportadoras de grupos funcionais 
(FAD, NAD+, biotina, TPP, coenzima A).
Quando a ligação do cofator com a enzima é muito estável, como uma ligação covalente, rece-
be o nome de grupo prostético. A parte proteica é denominada de apoenzima ou apoproteína e 
a enzima acrescida de seu cofator é chamada de holoenzima.
Substrato
N
H
Oh
h
Enzima
N
H
O
O
OH
h
h
h
hh
+
BIOQUÍMICA GERAL 68
Mecanismos da catálise enzimática3.1.3
Vimos que as enzimas são catalisadores biológicos. Mas de que forma conseguem aumentar 
a velocidade das reações enzimáticas?
Para entender melhor o papel das enzimas, precisaremos perceber de que maneira ocorre 
uma reação química do ponto de vista energético. O gráfi co que analisa a distribuição de energia 
durante uma reação química é chamado de diagrama de coordenada de reação e está demons-
trado na Fig. 2. Lembre-se que ΔG‡ é equivale à energia de ativação. 
Figura 2. Diagrama de coordenada de reação. Fonte: VOET; VOET; PRATT, 2014. (Adaptado).
As enzimas aceleram a velocidade das reações porque são capazes de reduzir a energia de 
ativação nelas. E o que é energia de ativação? Trata-se da quantidade de energia (em Joules) 
necessária para converter 1 mol do substrato até o estado de transição (X‡). 
O estado de transição é o ponto de maior energia do sistema, no qual ainda não ocorreu 
a formação do produto, ou seja, é um estado intermediário, uma barreira de energia que os 
substratos precisam ultrapassar para serem convertidos em produtos. Quanto maior a ener-
gia de ativação, mais lenta será a reação. 
Coordenada da reação
Não 
catalizada
A + B
(a redução em 
ΔG pela catálise)
X
Catalisada
ΔG cat
P+QA + B P+Q
BIOQUÍMICA GERAL 69
CURIOSIDADE: 
A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-
portante ferramenta que auxilia no diagnóstico de diversas patologias. Essa área é 
chamada de Enzimologia Clínica.
A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-
portante ferramenta que auxilia no diagnóstico de diversas patologias. Essa área é 
A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-
portante ferramenta que auxilia no diagnóstico de diversas patologias. Essa área é 
A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-
portante ferramenta que auxilia no diagnóstico de diversas patologias. Essa área é 
A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-A determinação da atividade de algumas enzimas no sangue representa uma im-
Mas como as enzimas reduzem a energia de ativação? Qual é a fonte da energia necessária 
para este processo? A resposta está na interação da enzima com seu substrato: quando a 
enzima se liga ao substrato, muitas interações são formadas com os grupos funcionais pre-
sentes, entre elas, estão as interações cova-
lentes e as não covalentes. A cada interação, 
é liberada certa quantidade de energia e o 
somatório é chamado de energia de ligação, 
que é aprincipal responsável pela redução 
da energia de ativação.
Outra consideração importante a ser fei-
ta diz respeito à complementaridade entre 
enzima e substrato. A complementaridade 
é abordada em termos do modelo chave-fe-
chadura, em que o sítio ativo seria rígido e 
complementar ao substrato, ocorrendo um 
encaixe perfeito, ou ainda pelo ajuste induzido, onde o substrato, ao se ligar ao sítio ativo, 
induziria um ajuste que permite o encaixe perfeito. Atualmente, a hipótese mais aceita é a 
proposta por Linus Pauling e Jenks, segundo a qual a complementaridade ocorre somente 
no estado de transição da reação e não seria uma complementaridade preexistente, do tipo 
chave-fechadura (NELSON; COX, 2014).
Entretanto, existem algumas reações em que a enzima reduz a energia de ativação por um 
mecanismo diferente da energia de ligação. Essa redução ocorre por meio de interações do 
tipo covalente, com grupos químicos específi cos na enzima. Esses tipos são chamados de catá-
lises ácido-básica, covalente e por íons metálicos. 
PAUSA PARA REFLETIR
Para entendermos melhor a catálise enzimática, é necessário conhecer o conceito de isoenzi-
mas ou isoformas enzimáticas. Sendo assim, qual é a diferença entre elas?
BIOQUÍMICA GERAL 70
O aumento da atividade de determinadas enzimas no sangue é um indicativo de lesão e/
ou proliferação celular, visto que a maioria das enzimas é predominantemente encontrada no 
citoplasma celular. Elas são extremamente úteis na detecção e na localização de lesão tecidual 
e no monitoramento do tratamento e de progresso da doença.
Entretanto, na prática, encontramos a signifi cativa desvantagem de que o aumento na ativi-
dade de uma enzima pode refl etir desordens relacionadas a vários tecidos. Portanto, na maio-
ria das vezes, são ensaios não específi cos. Um aumento na atividade da enzima fosfatase alca-
lina pode signifi car um distúrbio ósseo ou no trato biliar, tendo em vista que os osteoblastos 
e as células do trato biliar são importantes produtores dessa enzima. Na prática, costuma-se 
contornar essa desvantagem com análise da atividade de várias enzimas e exames comple-
mentares capazes de axiliar o diagnóstico, além da avaliação clínica do paciente.
Classifi cação e nomenclatura3.1.4
A identifi cação de uma enzima é feita adicionando-se o sufi xo ase ao nome do substrato da 
reação que ela catalisa ou da reação de que participa. Por exemplo: a amilase catalisa a degra-
dação do amido; a sacarase catalisa a hidrólise da sacarose; as isomerases catalisam a forma-
ção de isômeros; e DNA polimerase catalisa a 
polimerização de DNA. 
Sistematicamente, as enzimas são dividi-
das em seis classes, de acordo com o tipo de 
reações que catalisam:
1) Oxidorredutases: são enzimas que ca-
talisam reações de oxidação e redução que 
envolvem transferência de elétrons (e-), seja 
ganho ou perda destes: 2H 2e- ou H: (H-). 
Coenzimas são os transportadores de e-.
Ex.: FAD FADH2 
 NAD+ NADH + H+
ESCLARECIMENTO:
Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-
tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-
tor e aquele que se reduz é o agente oxidante.
Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-
tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-
Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-
tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-
Em uma reação de oxidação-redução, um dos reagentes sofre oxidação, concomi-
tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-tantemente com a redução de outro reagente. Aquele que se oxida é o agente redu-
BIOQUÍMICA GERAL 71
A redução ocorre no sentido X XH2 ou X+ XH + H+, respectivamente, envolvendo ganho 
de dois elétrons (2H e H-, respectivamente). A oxidação ocorre no sentido contrário das reações 
ilustradas ( ), envolvendo a perda de dois elétrons.
álcool-NAD-oxirredutase
ou álcool desidrogenase
Ex: CH3CH2OH + NAD+ CH3COH + NADH + H+
 etanol acetaldeído 
Observe que ocorreu a oxidação do etanol em acetaldeído (perdeu elétrons na forma de 
H- - íon hidreto) com concomitante redução de NAD+ (ganhou os elétrons). O etanol é o agente 
redutor e o NAD+ é o agente oxidante.
As oxidorredutases são subclassificadas em desidrogenases, monoxigenases, dioxigenases 
e peroxidases.
2) Transferases: participam de reações de transferência de grupos entre dois substratos.
 
 Ex.: D-Glicose + ATP 
Mg2+
ATP ADP
 D-Glicose-6-fosfato + ADP
hexoquinase ou 
D-Glc-ATP-fosfotransferase
Observe que houve transferência de um grupo fosfato do ATP (adenosina trifosfato) para a 
glicose, resultando em glicose fosforilada e ADP (adenosina difosfato).
Temos como subclassificação das transferases as quinases, as fosforilases e as aminotrans-
ferases (ou transaminases).
3) Hidrolases: são responsáveis pela catálise de reações de hidrólise, com rompimento de 
ligações por transferência de grupos de água.
Ex: D-Glicose-6-fosfato + H2O D-Glicose + Fosfato inorgânico 
fosfatase ou 
D-Glc-6-fosfato-hidrolase
Observe que ocorreu o rompimento da ligação do fosfato com a glicose com a incorporação 
de água na reação, liberando a glicose e o fosfato inorgânico (Pi).
As hidrolases são subclassificadas em peptidases, glicosidases, lípases e fosfatases.
4) Liases: catalisam reações de formação ou desaparecimento de ligações duplas.
desidratase
 Ex: HOOC-CH-CH-COOH HOOC-CH=CH-COOH + H2O
 OH H
As liases são subclassificadas em descarboxilases, aldolases e desidratases.
5) Isomerases: transformam um isômero em outro, por meio de rearranjos intramoleculares.
BIOQUÍMICA GERAL 72
Diidroxiacetona-fosfato D-gliceraldeído-3-fosfato
triose-fosfato-isomerase
Ex: CH2-OH
CH2-O-P
C=O
C=O
H
CH2-O-P
H-C-OH
Verifi que a presença do grupo cetona na diidroxiacetona-fosfato e que o seu isômero for-
mado, D-gliceraldeído-3-fosfato, tem o grupo aldeído, sem mudança na fórmula química, ape-
nas na estrutural.
Além das isomerases, podem ser incluídas nesta classifi cação as epimerases, as mutases e 
as racemases.
6) Ligases: formam ligações entre dois substratos com consumo de energia, como o ATP. 
Podem ser carboxilases ou sintetases.
Ex: A + B + ATP sintetase C + ADP
PAUSA PARA REFLETIR
Por que é importante destacar que as enzimas são fundamentais para que qualquer reação 
bioquímica ocorra? 
Cinética enzimática3.2
A cinética enzimática estuda a velocidade das reações enzimáticas e a maneira como essa 
velocidade é alterada por diferentes fatores, entre os quais se destacam: concentração de 
enzima e de substrato, temperatura, pH, tempo e presença de inibidores enzimáticos. Na se-
quência, abordaremos esses fatores e sua infl uência na cinética enzimática.
Introdução3.2.1
Primeiramente, antes de iniciarmos o estudo da cinética enzimática, precisamos saber a 
defi nição de velocidade de reação. Trata-se da quantidade de produto formado com o tempo, 
ou de reagente que está sendo consumido:
A atividade enzimática é dada em U (quantidade de enzima que forma 1 μmol/min 
de produto).
v = = 
[ ]
tempo 
mol/l
min 
BIOQUÍMICA GERAL 73
Fatores que afetam avelocidade das reações enzimáticas3.2.2
Como mencionado anteriormente, diversos fatores são capazes de infl uir na velocidade das 
reações enzimáticas, veja-os a seguir. 
Concentração de enzima - [E]
A velocidade de uma reação enzimática é diretamente proporcional à concentração de en-
zimas no meio reacional, na presença de excesso de substrato, ou seja, a velocidade aumenta 
proporcionalmente com o aumento da concentração de enzima e vice-versa, conforme mostra 
o Gráfi co 1. Isso é válido apenas se não houver limitação de substrato no meio reacional, ou 
seja, se a concentração de substrato estiver em excesso. 
pH e temperatura - T
As enzimas têm a velocidade alterada em resposta às variações do pH e da temperatura. 
Cada enzima possui uma faixa de pH na qual catalisará a reação em uma velocidade máxi-
ma. Quando essa variável é alterada, a velocidade da reação também muda. Alterações no pH 
do meio em que a enzima está inserida podem causar transformações no estado de ionização 
das cadeias laterais dos aminoácidos envolvidos com a catálise enzimática e, consequente-
mente, comprometer a efi ciência da catálise. O valor de pH em que a enzima apresenta sua 
velocidade máxima é chamado de pH ótimo.
Observe o Gráfi co 2, que representa a atividade de duas enzimas: pepsina e glicose-6-fos-
fatase. Perceba que a velocidade máxima da reação da pepsina ocorre em pH ácido, enquanto 
[E] (mM)
V0 (mmol/s)
Gráfi co 1. Efeito da concentração de enzima sobre a velocidade da reação
BIOQUÍMICA GERAL 74
a velocidade máxima da glicose-6-fosfatase ocorre em pH básico. Veja também que alterações 
de pH resultam em modifi cações da velocidade da reação. Isso ocorre porque, se a enzima 
estiver em uma solução em que o pH sofra uma diminuição ou um aumento drástico, a ioni-
zação dos aminoácidos é alterada. Por consequência, o formato tridimensional da proteína é 
perdido, ocasionando desnaturação.
Fonte: NELSON; COX, 2014. (Adaptado). 
Outro fator que precisa ser levado em consideração é a temperatura. A elevação da tempe-
ratura de uma reação aumentará a energia cinética das moléculas de substrato e de enzimas 
envolvidas. Com esse aumento de energia, ocorre uma facilitação da reação e, por consequên-
cia, a velocidade da reação também é aumentada. Entretanto, isso só ocorrerá até determi-
nado estágio, pois, a partir de certa temperatura, o aumento da energia cinética promove a 
perda da estrutura nativa da enzima e ela sofre desnaturação. Com isso, a enzima perde sua 
atividade biológica e, portanto, a velocidade da reação é reduzida.
ESCLARECIMENTO:
O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-
ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-
ca em relação a mudanças na temperatura é semelhante ao observado com o pH.
O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-
ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-
ca em relação a mudanças na temperatura é semelhante ao observado com o pH.
O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-
ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-
O valor de temperatura em que a enzima catalisará a reação com velocidade máxi-
ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-ma é chamado de temperatura ótima. O perfi l de alteração da velocidade enzimáti-
Pepsina Glicose-6-fosfatase
pH
2 4 6 8 10
Gráfi co 2. Alteração da velocidade em relação ao pH
BIOQUÍMICA GERAL 75
Tempo de incubação - t
Inicialmente, a velocidade da reação aumenta com o tempo, mas a partir de certo tempo, 
ela para de aumentar, atingindo um limiar. Isso pode acontecer porque o substrato já foi con-
sumido, porque a enzima perde a atividade ou até mesmo pelo fato dos produtos formados 
poderem inibir a enzima e impedir sua atividade.
Concentração de substrato – [S]
Entre todos os fatores que interferem na velocidade de uma reação enzimática, a concentra-
ção de substrato é a que fornece mais informações sobre o mecanismo enzimático.
Com o aumento na concentração de substrato, a velocidade da reação cresce até o mo-
mento em que não se altera mais, mesmo com concentrações crescentes de substrato. Esse 
comportamento é explicado pela concentração limitada de enzima, uma vez que toda enzima 
disponível está ligada ao substrato, na forma de complexo enzima-substrato (ES), atingindo 
o estado estacionário, ou seja, a velocidade máxima da reação (Vmáx). Nesse ponto, a enzima 
atingiu seu ponto de saturação pelo substrato.
O Gráfico 3 apresenta o efeito da concentração de substrato sobre a velocidade de reação, 
sendo que [S] é a concentração de substrato, V0 é a velocidade inicial da reação (tempos curtos 
de reação), Vmáx é a velocidade máxima (a metade da velocidade máxima é representada por 
Vmáx/2) e Km é a concentração de substrato capaz de fazer a enzima atingir metade de sua ve-
locidade máxima. Esses parâmetros e a sua relação com a velocidade reacional são estudados 
na Cinética de Michaelis-Menten.
Fonte: VOET; VOET; PRATT, 2014. (Adaptado). 
2M 3M 4M 5M
V0
Vmáx
0
0 kM
Vmáx
2
Gráfico 3. Efeito da concentração de substrato sobre a velocidade de uma reação enzimática
BIOQUÍMICA GERAL 76
Cinética de Michaelis-Menten3.2.3
A relação entre as variáveis que citamos no efeito da concentração de substrato é dada por 
meio de uma equação matemática obtida por Michaelis-Menten, válida para enzimas com um 
único substrato, denominada Equação de Michaelis-Menten e apresentada a seguir:
Inibidores3.2.4
Inibidores enzimáticos são moléculas que não são substratos e têm a capacidade de reduzir 
a velocidade ou inibir completamente a atividade de uma enzima. 
v0 = 
vmáx . [s] 
km + [s] 
Sendo que:
V0 = velocidade inicial da reação a uma dada [S]. 
Vmáx = velocidade da reação na concentração de saturação da enzima pelo substrato. Velo-
cidade máxima.
[S] = concentração de substrato.
Km = constante de Michaelis-Menten.
Todas as enzimas que apresentam uma relação hiperbólica de sua velocidade em relação 
à concentração de substrato seguem a cinética de Michaelis-Menten.
Portanto, para essas enzimas, a Km é igual à concentração de substrato [S] necessária para 
atingir metade da velocidade máxima da reação (1/2 Vmáx). 
De maneira geral, para enzimas com um único substrato, a Km é uma medida de afi nidade da 
enzima pelo seu substrato: quanto menor for Km, maior será a afi nidade pelo substrato, e a 
enzima se liga ao substrato mesmo em baixas concentrações deste. Caso contrário, quanto 
maior for Km, menor será a afi nidade pelo substrato, e a enzima se liga ao substrato se este 
estiver em altas concentrações no meio.
Outro parâmetro importante de ser avaliado é o kcat (ou número de renovação). Trata-se de 
uma medida da quantidade de moléculas de substrato convertidas em produto por unidade de 
tempo por uma molécula de enzima. Por exemplo, o kcat da enzima acetilcolinesterase para 
o substrato acetilcolina é de 14.000 s-1. Isso signifi ca que uma molécula da enzima acetilcoli-
nesterase é capaz de converter 14.000 moléculas de acetilcolina em produto por segundo. A 
relação entre o Km e o kcat de uma enzima representa um importante parâmetro de efi ciência 
enzimática.
BIOQUÍMICA GERAL 77
Conhecer o mecanismo de ação de um inibidor