Bioquímica Proteínas prova 1

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PROTEÍNAS 
PROTEÍNAS medeiam praticamente 
qualquer processo que ocorra em 
uma célula, exibindo uma 
diversidade de funções quase 
infinita. 
luciferina, ATP e luciferase hemoglobina queratina 
FUNÇÕES BIOLÓGICAS 
• Estrutural – colágeno e queratina 
• Catálise – enzimas 
• Movimento – miosina e actina 
• Transporte – hemoglobina 
• Hormônio – insulina, ocitocina e hormônio do 
crescimento 
• Proteção – anticorpos, fibrinogênio 
• Armazenamento – caseína, ferritina, ovoalbumina 
• Regulação – síntese protéica 
 
AMINOÁCIDOS 
Enantiômeros 
aminoácido 
Ligação peptídica 
(união de aminoácidos) 
Classificados pelo grupo R 
Grupos R apolares, alifáticos 
Grupos R aromáticos 
Grupos R polares, não carregados 
Grupos R carregados positivamente (básicos) 
Grupos R carregados negativamente (ácidos) 
Aminoácidos incomuns 
• 4-hidroxiprolina – derivado da prolina – colágeno (proteína 
fibrosa de tecidos conectivos) 
• 5-hidroxilisina – proteínas da parede celular de plantas e 
colágeno 
• 6-N-metil-lisina – miosina (proteína contrátil do músculo) 
• ƴ-carboxiglutamato – proteína da cascata de coagulação do 
sangue (protrombina) 
• desmosina – elastina. 
Aminoácidos podem atuar como 
ácidos e bases 
Zwitterion (íon híbrido) – íon dipolar, pode atuar tanto como um 
ácido (doador) quanto como uma base (receptor). 
Anfóteras ou Anfólitos 
pH neutro 
Forma não iônica 
Forma zwiteriônica 
 (predomina em pH neutro) 
Comportamento de ionização de peptídeos 
Alguns grupos R podem ionizar 
O comportamento ácido-básico de um 
peptídeo pode ser predito 
tanto a partir de seus grupos 
α-amino e α-carboxil 
livres quanto a partir 
da natureza r do número de seus 
grupos R ionizáveis. 
Peptídeos e polipeptídeos biologicamente ativos 
Éster metílico de L-aspartil-L-fenilalanina 
dipeptídeo 
• Ocitocina (9 resíduos de aminoácidos) 
• fator liberador da tirotropina (3 resíduos de aminoácidos) 
• Amanitina 
Algumas proteínas contêm grupos químicos 
 além de aminoácidos 
Conjugadas 
Lipoproteínas 
Glicoproteínas 
Metaloproteínas 
 
• Lipídeos 
• Sacarídeos 
• Metal específico 
Grupo prostético 
Estrutura das proteínas 
- Primária 
- Secundária 
- Terciária 
- Quaternária (somente nas proteínas globulares) 
ou Configuração espacial da enzima 
Estrutura Primária 
É a seqüência ORDENADA dos aminoácidos que compõem a enzima 
Proteína A Ser-Val-Gli-Asp-Asp-Pro-Gln-His-Tyr-Ala 
Proteína B Ser-Gli-Val-Asp-Pro-Gln-Ala-Asp-His-Tyr 
AMINOÁCIDOS 
Estrutura Secundária 
É a configuração inicial da enzima formada pelas interações 
 dos radicais dos aminoácidos adjacentes 
É a configuração quase que definitiva da enzima formada 
pelas interações dos radicais dos aminoácidos não 
adjacentes que se encontram devido a configuração 
provocada pela estrutura secundária 
Estrutura Terciária 
Estrutura Quaternária 
É a configuração final da enzima formada por todas as interações 
eletrostáticas dos aminoácidos que compõem a enzima 
Ocorre somente nas proteínas 
globulares, entre elas as enzimas 
 a) Simples: somente alfa aminoácidos 
 b) Conjugadas: possuem alfa aa e um grupo prostético 
 b1)Exemplos: 
Classe Grupo prostético Exemplo 
Glicoproteínas Carboidratos Anticorpos, fibrina 
Lipoproteínas Lipídios Lipoproteínas do sangue 
Fosfoproteínas Grupamento fosfato Caseína 
Hemeproteínas Heme (ferroprotoporfirina) Hemoglobina 
Metaloproteínas Fe 
Zn 
Ca 
Ferritina 
Álcool desidrogenase 
Calmodulina 
Flavoproteínas FAD (flavina adenina 
dinucleotídeo) 
Succinato 
desidrogenase 
Nucleoproteínas Ácidos nucleicos Histonas 
PROTEÍNAS – CLASSSES QUANTO A COMPOSIÇÃO 
 a) Fibrosas: cadeias de polipeptídios 
dispostas paralelamente, formando 
fibras ou beta-folhas. 
 Ex.: queratina, colágeno e elastina. 
 
 
 
 b) Globulares: possuem estrutura 
terciária e, até, quaternária. 
 Ex.: mioglobina, hemoglobina. 
PROTEÍNAS – CLASSSES QUANTO À CONFORMAÇÃO 
Proteínas Fibrosas: 
 
 a) Alfa-queratinas: cabelo, unha, pêlo. A repetição da 
estrutura ocorre a cada 0,54 nm e possuem pontes 
dissulfeto. A estrutura é mantida por ligações de H 
intracadeia e por pontes dissulfeto intercadeias. 
 Colágeno: Gly, Ala, Pro e 4-hidroxiprolina 
 
 b) Beta-queratinas: não possuem pontes dissulfeto, a 
estrutura é mantida por ligações de H e por interação 
entre os radicais hidrofóbicos. A repetição da 
estrutura ocorre a cada 0,70 nm. 
PROTEÍNAS – CLASSSES QUANTO À CONFORMAÇÃO 
Desnaturação 
Renaturação 
Atividade biológica e estrutura protéica: 
 
 a) Nativa 
 b) Desnaturada 
 c) Renaturada 
PROTEÍNA – ESTRUTURA E ATIVIDADE 
 
 A. Introdução: 
Estrutura terciária ou quaternária. 
Função dinâmica no organismo. 
Solúveis no plasma (hidrofilia). 
Mioglobina, Albumina, Citocromo... 
 
 B. Padrão de enovelamento: 
Ligações de hidrogênio 
Interações hidrofóbicas 
Interações eletrostáticas 
Complexação com íons metálicos 
Pontes dissulfeto (Cys-Cys) 
PROTEÍNAS GLOBULARES 
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Mioglobina (hemeproteína): 
 
Função: armazenamento de O2 
Localização: mitocôndrias (músculos) 
Resíduos de aa: 153 (Fe-His 93) 
Estrutura: 
PROTEÍNAS GLOBULARES 
ENZIMAS 
Enzimas são proteínas que tem 
a capacidade de catalisar 
reações químicas 
Atuam como catalisadores nas 
reações químicas, abaixando a 
energia de ativação necessária ao 
início da reação química 
ENZIMAS 
Enzima como catalisadora 
sem ação da enzima 
com ação da enzima 
Ação da enzima 
Sítio ativo da enzima 
Sítio ativo: local da enzima onde 
ocorre a reação química 
Sem as reações enzimáticas (bioquímicas) não existiria vida no planeta 
IMPORTÂNCIA DAS ENZIMAS 
- Para os seres vivos 
- Para a química 
Realizam reações específicas 
- Para a indústria de alimentos 
Altera o alimento justamente onde pretendemos 
Reação bioquímica 
É uma reação química catalisada por uma 
enzima, onde a energia de ativação 
necessária para realizar a reação química é 
muito menor quando a enzima está 
presente/atuando, em comparação com a 
mesma reação realizada sem a presença do 
catalisador/enzima. 
Diferenças entre reação bioquímica e reação química 
Bioquímica 
-Específica com um substrato 
-Necessita de uma 
temperatura controlada 
-Necessita de um pH 
controlado 
-Catalisador é reaproveitado 
-Fácil obtenção 
Química 
-Não específica com um 
substrato 
-Necessita de elevadas 
temperaturas (100 0C) 
-pH ácido ou alcalino 
-Atuam em todas as moléculas 
-Catalisador não é 
reaproveitado 
-Fácil utilização 
 
Reação Bioquímica 
enzima 
Reação Química 
 ácido ou base 
alta temperatura 
Nomenclatura e classificação das 
ENZIMAS 
• EMPIRICAMENTE – reações que catalizam + ASE 
 
Sacarase – Sacarose 
 
• NOMES ESPECÍFICOS NÃO SEGUINDO A NOMENCLATURA 
 
Tripsina, Pepsina, Quimotripsina – atuam sobre as proteínas 
(proteinASES) 
 
• PADRÃO INTERNACIONAL – E.C. (Enzyme Commission) 
CLASSIFICAÇÃO DE ENZIMAS 
COMISSÃO INTERNACIONAL (E.C.) 
 
• Cada enzima recebe um número de 4 digitos precedidos pelas letras E.C. 
 
EXEMPLO 
 
A reação catalisada pela enzima ATP: glicose fosfotransferase (nome comum 
hexoquinase) – E.C. 2.7.1.1. 
 
 GLICOSE + ATP 
 
• Primeiro digito (2) – Classe das enzimas (TRANSFERASES) 
• Segundodígito (7) – subclasse (FOSFOTRANSFERASE) 
• Terceiro dígito (1) – indica que a hidroxila é o grupo receptor do átomo de fósforo 
• Quarto dígito (1) – indica ser a glicose o composto receptor do átomo de fósforo 
GLICOSE – 6P + ADP 
CLASSE DE ENZIMAS 
1. OXIREDUTASES – Reações de transferência de elétrons 
2. TRANSFERASES – Reações de transferência de grupos 
3. HIDROLASES – Reações de hidrólise 
4. LIASES – Reações de adição de grupos a duplas ligações 
ou remoção de grupos formando duplas ligações 
5. ISOMERASES – Reações de transferência de grupos 
dentro de mesma molécula formando isômeros 
6. LIGASES – Reações de formação de ligações 
 LIGASES (E.C. 6.__.__.__) 
Formação de ligações C-C, C-S, C-O e C-N por reações de 
condensação aclopadas a clivagem de ATP 
Glutamina sintetase (E.C. 6._._._ ) 
 
ENZYME COMISSION (E.C.) 
Grupo 2 
Grupos doadores: álcool, aldeído, cetona, acil, amina, 
amida, NAD(+) ou NADP(+), ester, contém enxofre, C-
C, C-O, C-H, C-N, etc 
Expressa o grupo doador da reação 
(representa a subclasse da enzima na E.C.) 
subclasse 99 quando o doador não enquadrar 
em alguma das subclasses já presentes 
A numeração da subclasse é sequencial (1,2,3, ...) , portanto, 
o grupo doador de uma subclasse pode não apresentar o 
mesmo número numa outra classe 
Glicose oxidase (E.C. 1.1._._ ) 
Catecol oxidase (E.C. 1.10._._ ) 
catálise (E.C. 1.11._._ ) 
peroxidase (E.C. 1.11._._ ) 
Lipoxigenase (E.C. 1.99._._ ) 
amiloglicosidase (E.C. 3.2._._ ) 
Celulase (E.C. 3.2._._ ) 
Alfa-glicosidase (E.C. 3.2._._ ) 
Beta-glicosidase (E.C. 3.2._._ ) 
Grupo 3 
ENZYME COMISSION (E.C.) 
Expressa o grupo receptor da reação 
(representa a sub-subclasse da enzima na E.C.) 
Glicose oxidase (E.C. 1.1.3._ ) 
Catecol oxidase (E.C. 1.10.3._ ) 
catálise (E.C. 1.11.1._ ) 
peroxidase (E.C. 1.11.1._ ) 
Lipoxigenase (E.C. 1.99.2._ ) 
Grupo 4 
ENZYME COMISSION (E.C.) 
Expressa as diferentes enzimas que realizam esta reação 
(representa a quantidade de enzima que realiza esta reação) 
Glicose oxidase (E.C. 1.1.3.4 ) 
Catecol oxidase (E.C. 1.10.3.1 ) 
catálise (E.C. 1.11.1.6 ) 
peroxidase (E.C. 1.11.1.7 ) 
Lipoxigenase (E.C. 1.99.2.1 ) 
O nome químico das enzimas é mais complexo, geralmente é escrito 
a classe da enzima + substratos onde atua 
 nome usual: L-glutaminase 
 nome E.C.: 3.5.1.12 
nome químico: L-glutamina aminohidrolase 
 
Nomenclatura Química das Enzimas 
ISOENZIMAS 
Enzimas com pequenas diferenças na estrutura da 
enzima natural, mas catalisam a mesma reação, mas 
com propriedades cinéticas diferentes e composição e 
sequência de aminoácidos também diferentes 
Algumas isoenzimas também apresentam diferentes afinidades por substratos 
Enzima A 
Isoenzima A 
Duas distintas enzimas 
Enzimas 
• A informação catalítica de uma enzima está na 
estrutura primária. 
• Toda enzima tem seu sítio ativo, catalítico, 
onde o substrato é transformado em produto. 
Complexo [ES] 
SUBSTRATO 
PRODUTO 
ENZIMA ENZIMA 
Enzimas e cofatores 
• Cofatores Enzimáticos 
– Substâncias (orgânicas e inorgânicas) que se ligam 
à cadeia polipeptídica da enzima para que esta 
tenha atividade catalítica. 
– Os cofatores atuam juntamente com a enzima 
como transportadores intermediários de grupos 
funcionais, de átomos específicos ou de elétrons 
que são transferidos na reação enzimática global. 
 
Enzimas e coenzimas 
• Coenzimas 
– Cofatores orgânicos complexos, derivados, 
geralmente, de vitaminas hidrossolúveis. 
– Algumas enzimas não necessitam de cofatores. 
– Muitas enzimas requerem cofatores e coenzimas. 
– Apoenzimas: enzima não atuante sem a presença 
do cofator. 
– Holoenzima: Apoenzima + Cofator. Enzima 
cataliticamente ativa. 
Cofatores e coenzimas 
Vitamina Coenzima derivada Função Bioquímica 
Tiamina (B1) Tiamina pirofosfato (TPP) Descarboxilação de -
cetoácidos 
Riboflavina (B2) Flavina mononucleotídeo (FMN); 
Flavina adenina dinuleotídeo (FAD) 
Oxidação–redução 
Ác. Nicotínico (B3) Nicotinamida adenina dinucleotídeo 
(NAD); NADP 
Oxi-redução 
Ác. Pantotênico 
(B5) 
Coenzima-A Transferência de grupos acila 
Piridoxina (B6) Piridoxal fosfato (PLP) Transaminação e 
descarboxilação de aa. 
Biotina (B8 ou H) Biocitina Transferência de CO2 para 
reações de carboxilação 
Ác. Fólico (B9 ou M) Tetrahidrofolato (TH4) Transferência de unidades 
monocarbônicas 
Vitamina B12 Desoxiadenosil-cobalamina Reações de metilação 
Exemplos de coenzimas 
• As enzimas diminuem a energia de ativação das 
reações, 
– Com isso, chega-se mais rapidamente ao estado de 
transição. 
– Desta forma, o produto é formado rapidamente e a 
enzima pode reagir novamente com outra molécula 
de substrato. 
Catálise 
• ΔG: quantidade de 
energia livre necessária 
para levar 1 mol de 
substância, a uma 
temperatura, até o topo 
da barreira energética. 
• Quanto maior o número 
de moléculas no estado 
de transição, maior a 
velocidade da reação. 
 
Catálise 
• Velocidade de reação em função da presença 
de catalisador: 
– Decomposição do peróxido de hidrogênio (2H2O2 
 O2 + 2 H2O) 
 
Condições 
Energia necessária 
(G em kcal/mol) 
Velocidade relativa 
Não catalisada 18 1 
Pt coloidal 11,7 2,77x104 
Catalase 5,5 6,51x108 
Catálise 
• Número de renovação 
(‘Turnover number) 
– Número de moléculas de 
substrato convertidas a 
produto, a cada segundo, 
por uma molécula de 
enzima. 
– Exemplos: 
• Catalase: 4,0 x 107 
• Acetilcolinesterase: 1,4 x 
105 
 
Catálise 
• Especificidade enzimática: 
E + S [ES]  [EP]  E + P 
 
– Quanto maior a afinidade ES, menor será a 
velocidade de formação de P, pois a etapa lenta 
determina a velocidade. 
– Especificidade restrita ou absoluta 
– Especificidade relativa 
Rápida Lenta 
Catálise 
Chave-fechadura 
Ajuste induzido 
• Concentração do substrato 
• Proximidade e orientação favoráveis 
• Tensão e Distorção 
• Catálise ácido–base 
• Catálise covalente 
• Fatores físico-químicos 
– pH, T, [sais], solventes... 
 
Catálise 
Fatores que a influenciam 
• Influência do pH e da Temperatura 
– Cada enzima tem seu pH e T ótimos, admitindo 
pequenas variações, onde a enzima desenvolve 
sua atividade máxima. 
– Elevação da temperatura  desnaturação 
– Congelamento  geralmente não há 
desnaturação 
 
Catálise 
Fatores que a influenciam 
Pepsina Tripsina Fosfatase alcalina 
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Catálise 
Fatores que a influenciam 
• Irreversível 
– O agente inibidor liga-se covalentemente ao 
resíduo de aa, no sítio, essencial à catálise, 
impedindo-a. 
– Ex.: inibição da acetilcolinesterase por inseticidas 
organofosforados (hiperatividade da acetilcolina). 
• Reversível 
– Competitiva: O inibidor liga-se ao sítio catalítico 
da enzima e forma o complexo EI (inibidor 
assemelha-se ao substrato, estruturalmente). 
Inibição enzimática 
• Não Competitiva 
– O inibidor liga-se à 
enzima em uma região 
que não seja o sítio 
catalítico. 
– Isto altera a conformação 
da enzima e leva à 
diminuição da velocidade 
de catálise. 
SUBSTRATO 
INIBIDOR 
COMPETITIVO 
INIBIDOR 
NÃO-COMPETITIVO 
SUBSTRATO 
Inibição enzimática 
• Incompetitiva 
– O I liga-se fortemente ao 
complexo [ES], não 
ocupando o sítio ativo. 
– Isto altera a conformação 
do complexo E-S, 
diminuindo a velocidade 
de formação do produto. 
Inibiçãoenzimática 
• Retroinibição ,‘feed 
back’ negativo ou 
inibição pelo produto: 
– O metabólito, quando em 
excesso, atua como 
inibidor de uma enzima 
responsável pela sua 
biossíntese. 
L - Treonina 
Treonina desidratase 
L - Isoleucina 
Inibição enzimática 
• Enzimas alostéricas 
– Possuem, além do sítio catalítico, outro (alos) 
sítio, denominado (s) alostérico (s). 
– Heterotrópicas 
– Homotrópicas 
– Podem sofrer modulação positiva (estimulação) 
ou negativa (inativação). 
 
Regulação da atividade enzimática 
Regulação Alostérica 
• Regulação covalente 
– Há ligações covalentes em determinados pontos 
da enzima. 
– A presença da ligação pode tornar a enzima ativa 
ou inativa. 
– O rompimento da ligação covalente altera a 
atividade enzimática. 
Regulação da atividade enzimática