Bioquímica Aulas 6 e 7 (estrutura tridimensional das proteínas)

Prévia do material em texto

Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
BIOQUÍMICA 
“estrutura tridimensional 
das proteínas” 
Aulas 
6 e 7 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Polímeros de aminoácidos (monômeros) 
PROTEÍNAS 
H
2
N
 
C
O
O
H
 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Os peptídeos variam em comprimento 
 Mesmo os menores peptídeos podem ter 
efeitos biológicos importantes 
PROTEÍNAS 
__ 
Quantos AA tem esse peptídeo? Quais? 
Como podemos classificá-lo? 
Qual seu nome científico? 
Aspartame 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Peptídeos pequenos de importância biológica 
 Hormônios: 
• Ocitocina (9 AA): hormônio do amor 
• Bradicinina (9 AA): inibir inflamação 
• Tirotropina (3 AA): estimular a tireoide 
• Venenos e Antibióticos 
PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Oligopeptídeos (Hormônios): 
 Insulina (30 e 21 AA): redução da glicemia 
 Glucagon (29 AA): aumentar a glicemia 
 Corticotrotropina (30 AA): estimular o 
córtex adrenal 
PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Quanto longas são as cadeias polipeptídicas nas 
proteínas? 
PROTEÍNAS 
A grande maioria apresenta menos do que 2000 AA 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 As proteínas podem apresentar: 
 Uma cadeia polipeptídica única 
PROTEÍNAS 
Citocromo c 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 As proteínas podem apresentar: 
 Duas ou mais cadeias polipeptídica associadas 
PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
PROTEÍNAS 
Hemoglobina 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Podemos calcular o número aproximado de AA 
em uma proteína 
 Soma do PM médio dos 20 AA = 138 
 Os AA pequenos predominam na maior parte das 
proteínas, logo, teremos PM médio = 128 
 Como para cada ligação peptídica é removida 
uma molécula de água (PM = 18) 
 O PM médio de um AA em uma proteína é cerca de: 
PROTEÍNAS 
128 – 18 = 110 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Logo para saber o número de AA em uma 
proteína basta dividir o PM da proteína pelo PM 
médio de um AA, ou seja: 
PROTEÍNAS 
110
proteína
AA
proteína
AA
PM
PM
PM
N 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
1. Calcule o número de AA presentes nas proteínas 
cujo PM é de: 
a) 13.700 (ribonuclease) 
b) 64.500 (hemoglobina) 
c) 102.000 (hexoquinase) 
2. Calcule o PM das proteínas cujo o número de AA 
é de: 
a) 5.628 (glutamina) 
b) 129 (lisozima – clara do ovo) 
EXERCÍCIO 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Simples: contêm apenas resíduos de AA 
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Conjugadas: contêm outros componentes 
químicos além dos AA 
 A parte não-aminoácido é chamada de grupo 
prostético 
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
Hemoglobina 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 São classificadas com base na natureza química 
do seu grupo prostético 
PROTEÍNAS CONJUGADAS 
Classe Grupo prostético Exemplo 
Lipoproteínas Lipídios Lipoproteína do sangue 
Glicoproteínas Carboidratos Imunoglobulina G 
Fosfoproteínas Fosfato Caseína do leite 
Hemoproteínas Heme Hemoglobina 
Metaloproteínas Ferro 
Zinco 
Cálcio 
Molibdênio 
Cobre 
Ferritina 
Desidrogenase alcoólica 
Calmodulina 
Dinitrogenase 
plastocianina 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
. 
Estrutura primária: é a sequência dos aminoácidos na cadeia 
polipeptídica; mantida por ligações peptídicas 
Estrutura quaternária: 
• Associação de mais de 
uma cadeia polipeptídica 
• No modelo, um tetrâmero 
composto de 4 cadeias 
polipeptídicas 
x 4 
Estrutura terciária: 
• Enovelamento de uma cadeia 
polipeptídica como um todo. 
• Ocorrem ligações entre os 
átomos dos radicais R de todos 
os aminoácidos da molécula 
Estrutura secundária: 
• Enovelamento de partes da 
cadeia polipeptídica 
• Formada somente pelos 
átomos da ligação peptídica, 
através de pontes de H. 
NÍVEIS DE ESTRUTURA PROTEICA 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
. 
NÍVEIS DE ESTRUTURA PROTEICA 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Nosso entendimento da estrutura e função das 
proteínas derivou do estudo de muitas proteínas 
individuais; 
 Para estudar em detalhes uma proteína deve ser 
isolada e purificada; 
 Métodos de isolamento purificação 
tem sido estudado a anos pela 
química de proteínas 
TRABALHANDO COM AS PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
TRABALHANDO COM AS PROTEÍNAS 
 Sabendo que uma célula possui milhares de 
proteínas, como purificar uma única delas? 
 Basta selecionar por propriedades 
• Tamanho 
• Carga elétrica 
• Propriedades de ligação 
 E passar numa coluna cromatográfica 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Cromatografia: técnica de separação de misturas 
 Troca iônica 
 Exclusão por tamanho 
 Afinidade 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
Troca Iônica 
 as proteínas 
carregadas 
negativamente são 
eluídas primeiro 
 as proteínas 
carregadas 
positivamente são 
retidas pela coluna 
Carga positiva liquida grande 
Carga positiva líquida 
Carga negativa líquida 
Carga negativa líquida grande 
Esferas do polímero com 
grupos funcionais 
carregados negativamente 
A mistura de proteínas é 
adicionada à coluna contendo 
trocadores de cátions 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
Moléculas de proteínas separadas 
pelo tamanho; as moléculas 
maiores passam mais livremente 
Esfera com 
polímero poroso 
A mistura de proteínas é 
adicionada a coluna contendo 
polímero com poros 
 Exclusão pelo tamanho 
 Grânulos porosos na 
matriz seguram as 
moléculas menores 
 Moléculas grandes não 
entram nos poros e são 
eluídas primeiro 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Cromatografia de Afinidade 
A mistura de proteínas é adicionada 
a coluna contendo um polímero 
unido ao ligante específico para a 
proteína de interesse 
As proteínas não desejadas 
são lavadas pela coluna 
A proteína de interesse é eluída 
pela solução do ligante 
Mistura de 
proteínas 
Solução de 
ligante 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Como saber se a proteína foi isolada? 
 Eletroforese: migração das proteínas carregadas 
em um campo elétrico 
 Método analítico que tem como vantagem o fato 
das proteínas poderem ser visualizadas como 
separadas, permitindo estimar o número de 
diferentes proteínas em uma mistura ou o grau de 
pureza de uma preparação proteica, além do seu 
peso molecular aproximado. 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 ELETROFORESE 
Amostras diferentes são aplicadas em poços no topo do gel. As proteínas movem-se 
para dentro do gel quando um campo elétrico é aplicado 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 ELETROFORESE 
As proteínas podem ser visualizadas depois da eletroforese tratando o 
gel com um corante que se liga somente as proteínas , cada banda 
representa uma proteína diferente 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 ELETROFORESE 
A mobilidade de uma proteína é relacionada ao seu peso molecular 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
SEQUÊNCIA DE PROTEÍNAS E EVOLUÇÃO 
 Para todos os genomas sequenciados, conhece-se a 
estrutura primária de todas as proteínas para este 
organismo, pois: 
 Cada AA é codificado por uma sequência 
específica de três nucleotídeos 
 
 
 Além disso, o conhecimento da sequência de AA 
pode facilitar o isolamento do gene 
correspondente. 
Sequência de AA Gly Tyr Pro Ser Cys Ala 
Sequência de DNA (gene) GGU UAU CCA UCC UGU GCC 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
SEQUÊNCIA DE PROTEÍNAS E EVOLUÇÃO 
 Os organismos possuem, em grande medida, as 
mesmas proteínas (ortólogas) 
 Derivam do ancestral comum 
 O alinhamento permite que identifiquemosas 
porções mais importantes (conservadas) da 
proteína 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
SEQUÊNCIA DE PROTEÍNAS E EVOLUÇÃO 
 Quanto mais similares as sequências das proteínas 
dos organismos, mais próximos eles são 
evolutivamente 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Todas as proteínas iniciam sua existência em um 
ribossomo como uma sequência linear de AA 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 Esse polipeptídeo precisa enovelar-se durante e 
depois da síntese para tomar sua conformação 
nativa e funcional 
 
 
 
 
 
 Cada proteína apresenta uma estrutura 
tridimensional que reflete sua função 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 A estrutura das proteínas é estabilizada por 
múltiplas interações fracas 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
α-hélice 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
 A estrutura das proteínas é estabilizada por 
múltiplas interações fracas 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
Conformação β 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
 As proteínas são funcionais em ambientes 
celulares 
 Condições diferentes daquelas das células podem 
resultar em grandes ou pequenas alterações 
estruturais 
 A perda da estrutura da proteína resulta na perda da 
função biológica 
 A perda da estrutura tridimensional é chamada de 
desnaturação 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
 A maior parte das proteínas podem ser 
desnaturadas pelo calor 
 Extremos de pH, álcool, acetona, detergentes 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
ATIVIDADE 2 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
Prof. Dr. Ed Carlos Morais 
REFERÊNCIA: 
Lehninger - Princípios 
de Bioquímica 
Capítulo 4 (Estrutura 
Tridimensional das Proteínas)