Resumo Biofísica II nicolas

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Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
A água é o principal componente químico em organismos vivos. Suas propriedades 
físicas únicas, as quais incluem a capacidade de solvatar uma grande quantidade de moléculas, 
tanto orgânicas quanto inorgânicas, deriva da sua estrutura dipolar e da sua capacidade de 
formar pontes de hidrogênio. 
A molécula de água é um tetraedro, com um átomo de oxigênio no seu centro. Os dois 
hidrogênios e os elétrons não compartilhados da hibridização 2sp³ ocupam os “cantos” do 
tetraedro. 
 A água é um dipolo, uma molécula com cargas elétricas distribuídas assimetricamente 
ao redor de sua estrutura. A forte eletronegatividade do átomo de oxigênio puxa os elétrons do 
núcleo do hidrogênio, deixando-os com uma carga positiva, enquanto seus dois pares não 
compartilhados de elétrons constituem uma região de carga negativa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Pontes de Hidrogênio 
Pontes hidrogênio são ligações formadas entre um átomo de 
hidrogênio de uma molécula com um par de elétrons não 
compartilhados de um átomo de flúor, oxigênio ou nitrogênio de outra 
molécula (o famoso H-FON dos cursinhos). Como as moléculas de água 
contêm esse pré-requisito, elas podem interagir entre si. 
As pontes de hidrogênio permitem que a água dissolva muitas 
moléculas orgânicas as quais contenham grupos funcionais que possam 
participar na formação de pontes hidrogênio. Os átomos de oxigênio de 
aldeídos, cetonas, amidas e carboxilas disponibilizam pares de 
elétrons que podem servir como aceptores de hidrogênio. As aminas 
e os alcoóis servem tanto como aceptores de hidrogênio como 
doadores. 
Devido a suas características, a molécula de água tem uma alta constante dielétrica, o 
que a permite reduzir a tensão eletrostática entre duas cargas separadas por uma substância 
dielétrica (dissociação do NaCl, por exemplo). 
 A maioria das moléculas orgânicas é anfipática, ou seja, possuem tanto uma região com 
carga, ou um grupo polar, quanto uma área hidrofóbica. Em meio aquoso, as proteínas tendem a 
se dobrar, mantendo as cadeias laterais hidrofóbicas dos aminoácidos no seu interior. Os 
aminoácidos com cadeias laterais carregadas ou polares (hidrofílicas), como a arginina, o 
glutamato e a serina, geralmente, ocorrem na superfície que fica em contato com a água. 
 
 
 
Primeira aula- Propriedades Físicas e Químicas da Água 
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*Principais tipos de ligações e suas forças 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Conceitos de Ácido- Base 
-Arrhenius: ácido é a substância que, sofrendo ionização em meio aquoso, produz íons H+. 
 base é a substância que, sofrendo ionização em meio aquoso, produz íons OH
-
. 
HCl H
+
 + Cl
-
 
NaOH Na
+
 + OH
-
 
 
-Brønsted-Lowry: ácido é a substância próton-doadora. 
 base é a substância próton-receptora. 
 
HCl + H2O Cl
- 
+ H3O
+
 
 
Onde HCl é ácido e Cl
-
 é sua base conjugada e a água é uma base e o hidrônio é seu ácido 
conjugado. 
 
 
 
- Lewis: ácido é a substância receptora de pares de elétrons 
 base a substância doadora de pares de elétrons. 
 
*Autoionização da água 
 
H2O + H2O H3O
+
 + OH
- 
 
 
Considerando-se que em meio neutro as concentrações de H3O
+ 
e OH
- 
 sejam iguais a 10
-7 
M, e 
que a constante de ionização da água é: 
 
Kw= [H3O
+
].[OH
-] 
Kw= 10
-14
 
 
*Medidas de pH e pOH 
 
 pH = log 1 = - log [H3O
+
] 
 [H3O
+
] 
 
 
 pOH = log 1 
 
 [OH
-
] 
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*Constante de Ionização de um Ácido 
 
A constante (Ka) é dada pela equação: 
 
Ka = [H3O
+
] . [A
-
] 
 [HA] 
 
A qual, depois de inverter, logaritmar e multiplicar por -1 tem-se a equação de Henderson-
Hasselbalch: 
 
 pH = pK + log [A
-
] 
 [HA] 
 
Esta equação indica que o pK de um ácido é numericamente igual ao pH de uma 
solução quando as concentrações molares do ácido e de sua base conjugada são iguais. 
 
*Tamponamento 
 
Soluções contendo ácidos ou bases fracas e seus conjugados atuam como tampões, ou 
seja, têm a capacidade de resistir à alteração do pH decorrente da adição de ácidos ou bases 
fortes. A manutenção de um pH constante envolve o tamponamento por fosfato, bicarbonato e 
proteínas, sendo o fosfato o principal tampão inorgânico intracelular. 
 As soluções resistem a alterações do Ph mais eficazmente em valores de pH mais 
próximos do pKa ± 1(unidade de pH). 
 
H3PO4 H2PO4
-
 HPO4
2-
 PO4
3-
 
 pKa: 2,1 6,7 12,3 
 
logo, o fosfato será um melhor tampão quando o pH da solução estiver entre os valores: 2,1; 
6,7; 12,3 
 
 
 
 
OBS: quanto mais forte o ácido, 
menor o seu valor de pKa, já que é 
uma constante proveniente de um 
logaritmo. O pKa é o pH no qual a 
concentração do ácido iguala-se à 
concentração da base. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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*Aminoácidos e Peptídeos 
 Proteínas contêm apenas L- -aminoácidos (aminoácido de carbono levógiro). Esses e 
seus derivados participam de diversas funções como transmissão nervosa e biossíntese de 
compostos. Polímeros de aminoácidos curtos, chamados peptídeo, desempenham papéis no 
sistema neuroendócrino, fatores de liberação hormonal, neuromoduladores e 
neurotransmissores. D-Aminoácidos ocorrem em peptídeos antibióticos. Açúcares naturais são 
todos de série D. 
 Dez dos dezenove L- -aminoácidos comuns não podem ser sintetizados pelos seres 
humanos, devendo ser ingeridos na dieta. 
 
 Aminoácido é uma molécula que contem um grupo 
funcional amina e um ácido carboxílico ligados no primeiro 
carbono da cadeia (este será o carbono- . 
 Com exceção da glicina, todos os carbonos- são 
quirais (quatro ligantes diferentes), possuindo, portanto, 
isomeria óptica. 
 **“R” represenda a Cadeia Lateral. 
 
*Comportamento dos Aminoácidos em diferentes meios de pH 
 
No pH fisiológico [7,4, os grupos carboxila (R-
COOH)] existem, quase que inteiramente, como R-COO
- 
e os 
grupos amino (R-NH3) estão, predominantemente, como R-
NH3
+
. Como é possível ver, essa molécula possui um número 
igual de grupos ionizáveis de carga oposta e que, portanto, 
não têm nenhuma carga final, sendo chamada de 
ZWITTERÍONS. 
 
 
 
-Aminoácido encontrado em um meio ácido. Grupo amino e grupo 
carboxila protonados 
 
 
 
 
 
 
-Aminoácido encontrado em meio alcalino. Grupo amino e 
grupo carboxila não protonados. 
 
 
 
Lembrar que, em soluções ácidas, a alta [H
+
] no meio dificulta a ionização das substâncias, 
enquanto que em meio alcalino, a baixa [H
+
] favorece. 
 
Essa estrutura não existe em solução aquosa, porque em qualquer 
pH suficientemente baixo para protonar o grupo carboxila, o grupo amino 
seria também protonado. Da mesma forma, em qualquer pH 
suficientemente alto para que predomine um grupo amino não protonado, 
o grupo carboxila também estará presente sem seu próton, ou seja, como 
R-COO
-
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*Divisão dos aminoácidos de acordo com a sua cadeia lateral (side chain). 
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*pH Isoelétrico (pI) 
 A espécie química isoelétrica é aquela com um número igual de cargas positivas e 
negativas e, desse modo, eletricamente neutra. O pH isoelétrico é a média entre os valores de 
pKa de cada lado da espécie isoelétrica. 
 Ex: O primeiro pKa da glicina é 2,34 e o segundo é 9,6. Logo, o pI será 2,34+9,6/2 
=5,97 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- 
 
 
 
 
 
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-As porcentagens se referem à quantidade de moléculas que vão se encontrar naquele estado 
elétrico. 
 
-Aminoácidos Básicos (carga +): Lisina (K); Arginina (R); Histidina (H). Esses três 
aminoácidos possuem grupos amino carregados positivamente em suas cadeias laterais e, por 
esse motivo, se comportam como bases. 
 
-Aminoácidos Ácidos (carga -): Ácidos Aspártico (D); Ácido Glutâmico (E). Em suas cadeias 
laterais, esses dois aminoácidos de comportamento ácido possuem um segundo grupo carboxila. 
 
-Aminoácidos Polares Neutros: Serina (S); Treonina (T); Asparagina (N);Glutamina (Q). Esses 
aminoácidos contêm grupamentos que fazem ligações de hidrogênio com a água; são, assim, 
hidrofílicos. Serina e Treonina possuem hidroxila; a Cisteína é o outro aminoácido que possui 
enxofre. 
 
-Aminoácidos Apolares: Alanina (A); Valina (V); Isoleucina (I); Leucina (L); Metionina (M); 
Fenilalanina (F); Tirosina (Y); Triptofano (W). A Metionina é um dos dois aminoácidos que 
possuem enxofre, entretanto, não pode fazer ligações dissulfeto, pois não tem grupo sulfidrila. 
Em geral, os aminoácidos não-polares e alifáticos se comportam como hidrofóbicos, de modo 
que os que possuem menor cadeia lateral ou enxofre são menos hidrofóbicos que os demais. 
 
-Aminoácidos “Especiais”: Cisteína (C); Glicina (G). 
 
-Iminoácido: Prolina (P) 
 
-Os grupos R carregados dos aminoácidos básicos e ácidos estabilizam conformações protéicas 
específicas por meio de interações iônicas ou pontes salinas. 
-Cisteína é capaz de formar pontes de enxofre. A presença de pontes dissulfeto 
intrapolipeptídicas intensifica ainda mais a estabilidade da conformação dobrada de um 
peptídeo, ao passo que as pontes dissulfeto interpolipeptídicas estabilizam a estrutura 
quaternária de certas proteínas. 
*Ligações Peptídicas 
 É a união de um grupo carboxila de 
um aminoácido com um grupo amina de 
outro aminoácido, formando o produto mais 
água. 
 O número e a ordem de todos os 
aminoácidos em um polipeptídeo constituem 
a sua estrutura primária. Os aminoácidos 
presentes nos peptídeos são chamados de 
resíduos. 
 
 
 
 
 
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*Diferenças entre Procariontes e Eucariontes -não acho que ele vá cobrar, mas...- 
 
 
- No núcleo do eucarionte encontra-se o genoma, que se constitui na informação genética total 
armazenada no DNA de uma célula. 
- Gene: um gene pode ser definido como um segmento de DNA necessário e suficiente para a 
síntese de um polipeptídeo ou de uma molécula de RNA estável. Cada gene possui uma região 
codificadora e uma seqüência reguladora da transcrição. 
Segunda aula: Síntese e Endereçamento de Proteínas 
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- A informação genética contida na seqüência de nucleotídeos do DNA é transcrita, no núcleo, 
para uma seqüência específica de nucleotídeos de RNA, sendo essa seqüência de RNA 
complementar à seqüência de nucleotídeos da cadeia molde do seu gene. 
- Nos eucariontes, o transcrito primário é muito maior que o RNAm maduro. Os grandes 
precursores do RNAm contêm as regiões codificantes (éxons), que irão formar o RNAm maduro, 
e longas cadeias intermitentes (íntrons), que separam os éxons, e representam nada. 
- O RNAm é processado dentro do núcleo, onde os éxons são separados dos íntrons (através de 
um processo chamado “splicing”), para então serem reencaixados, formando o RNA maduro, 
que é transportado para o citoplasma, onde será traduzido em proteína. 
 
 
*como se pode ver, o DNA possui regiões codificantes e não 
codificantes, e, dentro das codificantes, há os éxons e os íntrons. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Replicação 
 
-É um processo altamente Complexo 
-A replicação é Semi-conservativa 
-A síntese ocorre sempre na direção 5’-3’ 
 -Fragmentos de Okazaki: segmentos de DNA fixados ao RNA iniciador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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-O processo é Bidirecional 
 -Forquilha de replicação 
 -Origem de replicação 
*A interação específica de uma proteína (O) na origem da replicação (ori) resulta no 
desenrolamento local do DNA em uma região adjacente rica em A+T. O DNA dessa área é 
mantido na conformação de fita simples pelas proteínas de ligação de fita simples (SSB). Isso 
permite que várias proteínas se liguem e iniciem a síntese de DNA. A forquilha de replicação 
aumenta à medida que a síntese do DNA ocorre continuamente (seta longa azul) na fita 
principal e descontinuamente (setas curtas pretas) na fita descontinua. 
 
OBS: a forquilha de replicação consiste em quatro componentes que se formam na seguinte 
sequência 
1: a DNA helicase desenrola um segmento curto do DNA dupla hélice 
2: uma primase inicia a síntese de e uma molécula de RNAm, essencial à iniciação da síntese do 
DNA 
3: a DNA polimerase inicia a síntese da fita descendente nascente. 
4: as SSB ligam-se aos DNA descontínuos. 
. 
-Na fita condutora (anterógrada), o DNA é sintetizado continuamente. Na fita descontinua 
(retrógrada), o DNA é sintetizado em fragmentos curtos, conhecidos como fragmentos de 
Okazaki. 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 *Transcrição 
 
A transcrição é um processo mais seletivo que a replicação, pois apenas genes ou 
grupos de genes específicos são transcritos em um certo tempo e algumas porções do genoma 
nunca são transcritas. 
A transcrição do DNA produz uma cadeia polinucleotídica (single-stranded=uma fita) 
de RNA que é complementar a uma das fitas do DNA fita dupla. O processo de síntese de RNA 
(transcrição), que progride de 5’ para 3’, determina a orientação do gene. Assim sendo, cada 
gene está orientado de 5’ para 3’, considerando a orientação da fita de DNA cuja seqüência 
estará representada no RNA (fita codificadora). A outra fita de DNA com orientação de 3’ para 
5’ é denominada a fita molde. Portanto, o RNA transcrito tem a “mesma” seqüência e 
orientação da fita codificadora correspondente. 
 
*Diferenças entre Replicação e Transcrição 
 
1: na síntese de RNA empregam-se ribonucleotídeos em vez de desoxirribonucleotídeos. 
2: no RNA, a uracila (U) substitui a timina (T) como base complementar à adenina (A). 
3: na síntese do RNA, não há uma molécula preparadora (primer). 
4: apenas uma parte do genoma é transcrito. 
5: durante a transcrição do RNA não há nenhum processo de revisão. 
 
 
 
 
 
 
 
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*Tradução 
A tradução é oprocesso completo pelo qual o mRNA é usado para ordenar e unir os 
aminoácidos sob a forma de uma cadeia polipeptídica. 
 O código genético é dito degenerado, pois muitos aminoácidos são especificados por 
mais de 1 códon. 
Códons especiais: iniciação (AUG, Metionina) e terminação (UAA, UAG, UGA). 
 As proteínas são traduzidas nos ribossomos e são esses que se movimentam durante o 
processo. 
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*Endereçamento de proteínas 
 
 Os ribossomos livres que estão no citosol sintetizam principalmente proteínas solúveis e 
mitocondriais. Já os ribossomos ligados ao retículo endoplasmático produzem proteínas de 
membrana e proteínas destinadas à secreção, ao interior do RE e aos lisossomos. 
 As proteínas devem ser entregues continua e precisamente às organelas, seja para 
secreção, reposição de proteínas degradadas ou formação das organelas na célula em 
crescimento. Isso é feito através de um: 
#Peptídeo sinal: Peptídeo sinal é o elemento mais importante nas vias de endereçamento, 
direcionando a proteína para sua localização apropriada na célula e é removida durante o 
transporte ou depois que a proteína tiver alcançado seu destino final. 
 Características do Peptídeo Sinal: 
1)Normalmente encontrado no grupo amino-terminal. 
2)A metionina é, normalmente, o aminoácido amino-terminal. 
3)Núcleo hidrofóbico precedido por resíduos básicos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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C 
H 
C 
C H H 
O 
O
-
 
C 
O 
N C 
H C 
CH3 
O 
OH 
H 
*Funções 
 
As proteínas exercem papéis cruciais em todos os processos biológicos. Sua importância e 
notável gama de atividade são exemplificadas nas seguintes funções. 
-Catálise Enzimática 
-Transporte e Armazenamento 
-Movimento Coordenado 
-Sustentação Mecânica 
-Proteção Imunitária 
-Geração e Transmissão de Impulsos Nervosos 
*Ligações que determinam a forma de uma proteína: 
 -Ligações Peptídicas: são as ligações que ocorrem entre aminoácidos. Não dependem da 
cadeia lateral. As ligações exibem um caráter de dupla ligação parcial, impossibilitando, assim, 
que haja uma rotação em torno da ligação entre o carbono carboxílico e o nitrogênio de uma 
ligação peptídica. 
 
 
NH3
+ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Pontes de Enxofre (pontes dissulfeto): Ligações entre átomos de enxofre entre cadeias distintas. 
 -Ligações não Covalentes: auxiliam na estrutura proteica 
 a)Interações Hidrofóbicas: como as que ocorrem entre aminoácidos apolares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Terceira aula: Estrutura de Proteínas 
Caráter de dupla ligação dos peptídeos 
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O 
N 
H Como o nitrogênio da ligação peptídica da prolina 
carece de um átomo de hidrogênio necessário para 
fazer a ponte de hidrogênio, a prolina pode apenas 
acomodar-se estavelmente na primeira volta de uma 
alfa hélice. Quando presente em outro lugar, a 
prolina rompe a conformação hélice, produzindo 
uma dobra. Por causa de seu pequeno tamanho, a 
glicina também induz dobras nas hélices. 
*Organização Estrutural Protéica 
 
1) Configuração: refere-se às relações geométricas de um determinado conjunto de átomos, por 
exemplo, as que distinguem os L-aminoácidos dos D-aminoácidos. A mudança de uma 
configuração requer a quebra de ligações covalentes. 
2) Conformação: refere-se à relação espacial de todos os átomos de uma molécula. A conversão 
entre confôrmeros ocorre sem ruptura de ligações covalentes, mantém a configuração e se dá 
tipicamente mediante a rotação em torno das ligações simples. 
 
3) Estrutura Primária: é a seqüência de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica. Este é o nível 
estrutural mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da molécula. 
 
4) Estrutura Secundária: é o dobramento de segmentos curtos e contínuos dos polipeptídio em 
unidades geometricamente ordenadas. A alfa-hélice, alças e fita beta são elementos da estrutura 
secundária. 
 4.1) As rotações livres são apenas possíveis entre o carbono-α e o carbono carboxílico 
(formam um ângulo chamado psi, ψ); e entre o carbono-α e o nitrogênio (formam um ângulo 
chamado fi, φ). A rotação da prolina é ainda mais restrita, pois não há o fi. 
 
4.2) Alfa-hélices: suas cadeias laterais apontam para fora e são 
representados, esquematicamente, como cilindros. A estabilidade de 
uma alfa-hélice resulta, principalmente, das pontes de hidrogênio, 
formadas entre o oxigênio carboxílico de uma ligação peptídica e o 
átomo de hidrogênio do nitrogênio da ligação peptídica do quarto 
resíduo, e das forças de Van der Waals, presentes no cerne dessa 
estrutura. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4.3) Folhas β: Os resíduos de aminoácidos na folha β 
formam um padrão em ziguezague ou pregueado no qual os 
grupos R (cadeias laterias) dos resíduos adjacentes apontam em 
direções opostas. As folhas β derivam muito de sua estabilidade 
de pontes de hidrogênio formadas entres os oxigênios 
carboxílicos e os hidrogênios amídicos das ligações peptídicas. 
Entretanto, essas ligações formam-se entre segmentos adjacentes 
da folha β. 
 Folhas β em interações podem arranjar-se para formar 
folhas β paralelas, nas quais os segmentos adjacentes da cadeia 
polipeptídica dispõem-se no mesmo sentido em relação às 
extremidades amino e carboxílica, ou folhas β antiparalelas, 
nas quais esses segmentos dispõem-se em sentidos opostos. 
 
 
 
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 4.4) Alças e Dobras: Voltas e dobras referem-se a curtos segmentos de aminoácidos 
ligando duas unidades de estrutura secundária, como dois filamentos adjacentes de uma folha β 
antiparalela. 
 Alças são regiões contendo resíduos em número superior ao mínimo necessário para 
conectar regiões adjacentes da estrutura secundária. Possuem estrutura flexível e são 
encontrados, normalmente, na superfície de proteínas globulares, é freqüente o iminoácido 
(prolina). As alças são estabilizadas por pontes de hidrogênio, pontes salinas e interações 
hidrofóbicas com outras porções da proteína. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
5) Estrutura Terciária: é a montagem dessas unidades estruturais secundárias em unidades 
funcionais maiores sob a forma de um polipeptídio maduro com os domínios que o compõe. Um 
domínio é uma seção da estrutura protéica suficientemente grande para realizar uma 
determinada tarefa química ou física particular. 
 
 
-Observar as interações das estruturas secundárias, formando 
uma estrutura terciária. A associação de diferentes estruturas 
secundarias em uma cadeia terciaria se dá o nome de motivo, 
o conjunto de motivos compactos em uma proteína são chamados 
de domínio, se eles são suficientemente complexos pra exercer 
uma função. 
 
 
 
 
6) Estrutura Quaternária: define o modo como uma proteína é 
composta pelos polipeptídios e, para uma proteína oligomérica, 
as relações espaciais entre as suas subunidades. Proteínas 
monoméricas consistem em uma únicacadeia polipeptídica. 
Proteínas diméricas contêm duas cadeias polipeptídicas. Os 
homodímeros contêm duas cópias de uma mesma cadeia 
polipeptídica, enquanto nos heterodímeros os polipeptídios 
diferem. Esta estrutura é mantida pelas mesmas forças que 
determinam as estruturas secundárias e terciárias. 
 
 
Volta de folha β antiparalela. O 
pontilhado indica ponte de hidrogênio. 
Nessas voltas, há, normalmente, 
prolina e glicina (responsáveis pela 
quebra). 
Alça 
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*Fatores que estabilizam as estruturas terciárias e quaternárias 
 
Ordens mais altas da estrutura das proteínas (terciária e quaternária) são estabilizadas, 
principalmente – e muitas vezes exclusivamente- por interações não covalentes. Entre essas, são 
importantes as interações hidrofóbicas que impulsionam a maior parte das cadeias laterais 
hidrofóbicas dos aminoácidos para o interior da proteína, abrigando-as da água. Outros 
importantes contribuidores incluem as pontes de hidrogênio e as pontes salinas formadas entre 
os carboxilatos do ácido aspártico e glutâmico (cargars +) e as cadeias laterais de cargas opostas 
dos resíduos lisil, arginil e histidil (cargas -) protonados. 
A presença de pontes dissulfeto intrapolipeptídicas intensifica ainda mais a estabilidade 
da conformação dobrada de um peptídio, ao passo que as pontes dissulfeto interpolipeptídicas 
estabilizam a estrutura quaternária de certas proteínas oligoméricas. 
 
*Cristalografia 
 
Para ter suas estruturas reveladas por cristalografia por raios X, a proteína é primeiro 
precipitada em condições apropriadas à formação de cristais grandes e bem ordenados. Para 
estabelecer essas condições, os ensaios de cristalização usam uns poucos microlitros da solução 
da proteína e uma matriz de variáveis (pH, presença de sais ou de solutos orgânicos) para 
estabelecer as condições ótimas para a formação de cristal. 
Os cristais de proteína são, então, congelados em nitrogênio líquido. Os padrões de 
difração, que se formam à medida que os átomos desviam os raios X, são registrados em uma 
chapa fotográfica, ou em seu equivalente computadorizado, como um padrão circular de focos 
de intensidade variável. Os dados relativos a esses focos são então analisados mediante uma 
abordagem matemática chamada síntese de Fourier, que soma funções de onda. 
Finalmente, os resultados do faseamento e das somas de Fourier fornecem um perfil da 
densidade eletrônica ou um mapa tridimensional de como os átomos ligam-se ou relacionam-se 
uns com os outros. 
 
*Proteínas Filamentosas (fibrosas) e Globulares 
 
-Estrutura de Super Hélice de α-queratina (fibrosa): 
Tem forma de um espiral enrolada. Ela é uma proteína 
mecanicamente durável e quimicamente não reativa, 
sendo o principal compenente da camada externa da 
epiderme. A montagem é chamada de super-hélice (cada 
uma das hélices segue uma forma helicoidal). A 
conformação de α-hélice da queratina é conseqüência da sua estrutura primaria, pois o segmento 
central possui uma pseudo-repetição de 7 resíduos de AA, a-b-c-d-e-f-g, com resíduos apolares 
predominantes nas posições a e d (alinham-se ao longo de cada α-hélice, formando ligações 
hidrofóbicas). 
A α-queratina é rica em resíduos de Cístinas (Cys), as quais formam pontes 
dissulfeto, responsáveis pela ligação cruzada entre as cadeias polipeptídicas 
adjacentes. 
 
-Estrutura do Colágeno (fibrosa): 
Proteína fibrosa abundante em vertebrados. É uma tripla hélice. Mamíferos 
possuem pelo menos 33 cadeias polipeptídicas, que formam pelo menos 20 tipos 
de colágeno, distribuídos nos diferentes tecidos. O colágeno do tipo I é dos mais 
comuns. 1/3 dos AA do colágeno são Gly, 15 a 20 % são Pro. 
As três cadeias polipeptídicas estão encaixadas de forma que os resíduos de 
Glicina, de cada uma das três cadeias apareçam no mesmo nível ao longo do eixo 
da hélice tripla. Os grupos peptídicos são orientados de forma que o N-H de cada 
Gly faça uma forte ligação de H com o O carboxílico de um resíduo de uma 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
cadeia vizinha. Os resíduos Pro e Hys, volumosos e relativamente inflexíveis, conferem rigidez 
ao arranjo completo. 
 
*Desnaturação de Proteínas 
 
A desnaturação de uma proteína é a desorganização das estruturas quaternárias, terciárias e 
secundárias. 
-Agentes desnaturantes: 
1) Agentes físicos (calor, radiações UV, alta pressão e ultra som): a maioria das proteínas 
apresenta pontos de fusão bem inferiores a 100
o
 C. 
2) Agentes químicos (ácidos fortes, bases fortes, metais pesados e uréia): as variações de pH 
alteram o estado iônico das cadeias laterais de aminoácidos ocasionando precipitação da 
proteína. 
 -A proteína desnaturada apresenta as seguintes alterações: 
1) Físicas: Aumento da viscosidade; não podem ser cristalizadas ou auto-organizadas; 
2) Químicas: Maior reatividade: devido a exposição de grupos químicos que estavam 
encobertos por estruturas e diminuição da solubilidade e conseqüente precipitação. 
4) Biológicas: perda de suas propriedades enzimáticas, antigênicas e hormonais; 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Proteína Nativa Proteína Desnaturada 
 
 
Os detergentes associam-se aos resíduos AA apolares, interferindo com as interações 
hidrofóbicas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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*Conceitos Gerais 
 
As enzimas são polímeros biológicos que catalisam as reações químicas. Com exceção 
das ribozimas, moléculas catalíticas formadas por RNA, as enzimas são proteínas. 
As enzimas catalisam a conversão de um ou mais compostos (substratos) em outro ou 
outros compostos diferentes (produtos) mediante a aceleração da velocidade da reação. Como 
todos os catalisadores, as enzimas não se consomem nem se alteram permanentemente em 
conseqüência de sua participação na reação. 
Além de altamente eficazes, as enzimas são, também, catalisadores extremamente 
seletivos. Diferentemente da maior parte dos catalisadores usados na química sintética, as 
enzimas são especificas para o tipo de ração a ser catalisada e para um determinado substrato, 
ou para um pequeno conjunto de substratos proximamente relacionados. Como se ligam ao 
substrato por pelo menos “três pontos de fixação”, as enzimas podem até mesmo converter 
substratos não quirais em produtos quirais. 
As enzimas operam em condições ótimas de temperatura, pressão e pH, e podem ser 
altamente reguladas através de fatores extrínsecos à reação, tanto por ativadores como por 
inibidores. 
A atividade catalítica das enzimas depende da integridade da sua conformação nativa. 
 
*Os grupos Prostéticos (Íons Metálicos e Coenzimas) e Co-fatores 
 
 Muitas enzimas contêm pequenas moléculas não protéicas e íons metálicos que 
participam diretamente da ligação ou da catálise do substrato. Denominados grupos prostéticos, 
estendem o repertório de possibilidades catalíticas além das fornecidas pelo número limitado de 
grupos funcionais existentes nas cadeias laterais dos aminoacil peptídeos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os grupos prostéticos distinguem-se pela sua estreita e estável incorporação, por forças 
covalentes e não covalentes, à estrutura da proteína. Os metais são os grupos prostéticos mais 
comuns (Co, Cu, Mg, Mn e Zn). As enzimas que contêm íons metálicos são chamadas de 
metaloenzimas. Os íons metálicos formam complexos com grupos prostéticos, como o heme. 
Os metaispodem também facilitar a ligação e a orientação dos substratos, a formação de 
ligações covalentes, ou interagir com substratos para torná-los mais eletrofílicos ou 
nucleofílicos. 
Os Co-fatores cumprem funções similares aos dos grupos prostéticos, mas se ligam de 
forma dissociável e transitória quer à enzimas, quer a um substrato, como o ATP. Por terem essa 
fraca ligação, os co-fatores devem estar presentes no meio que circunda a enzima para que a 
catálise ocorra. Os co-fatores mais comuns são também íons metálicos. 
As co-enzimas servem como “leva-e-traz” recicláveis, transportando muitos substratos, desde o 
seu ponto de produção, até seu ponto de utilização. 
*As enzimas são classificadas segundo os compostos nos quais elas agem: 
 
 
 
Quarta aula: Enzimas 
 •lipases: atuam nas gorduras decompondo-as em glicerol e ácidos graxos; 
 •amilases: decompõem os amidos em açúcares mais simples; 
 •proteases: decompõem as proteínas; 
 •celulases: decompõem a celulose; 
 •pectinases: decompõem a pectina; 
 
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*Catálise 
 
-Catalisador diminui a barreira energética, criando 
percursos alternativos da reação para formação do estado 
de transição. 
 
 E+S----ES----P+E 
 
E=Enzima 
S=Substrato 
ES=Complexo intermediário 
P=Produto 
 
 
 
-Fatores que permitem que a catálise enzimática seja mais eficiente: 
 1) Aumento da concentração dos reagentes na superfície da enzima (interação com a 
enzima). 
 2) Orientação correta dos reagentes (substratos): parte da energia de ativação representa 
o posicionamento adequado dos reagentes para que haja contato entre os átomos corretos. 
 3) Aumento da reatividade dos reagentes: as cadeias laterais (R) dos aminoácidos da 
enzima ou co-fatores e coenzimas podem interagir diretamente com os substratos, dando-lhes 
carga elétrica ou polarizando-os, tornando-os quimicamente mais reativos, ou ainda cedendo ou 
transferindo certas funções químicas. 
 4) Indução de deformação física no substrato, por contato com as cadeias laterais (R) 
dos aminoácidos das enzimas, que desestabilizam a molécula do substrato e facilitam o 
rompimento de laços covalentes 
 
 
*Sítio Ativo 
 
A extrema especificidade para os substratos e a alta eficiência catalítica das enzimas só 
é possível devido à existência de um ambiente adequado para a ocorrência das ligações. Esse 
ambiente é chamado de sítio ativo, que geralmente toma a forma de uma fenda ou bolso. Os 
sitos ativos, freqüentemente, empregam resíduos de mais dos monômeros que constituem a 
enzima. Os substratos se ligam ao sítio ativo em uma região complementar à porção do 
substrato que não sofrerá alteração química durante a reação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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*Quimiotripsina 
 
 A catálise pela quimiotripsina, uma serino-protease, envolve a formação prévia de um 
intermediário, acil-enzima covalente. Um resíduo seril, altamente reativo, participa de uma rede 
de revezamento de cargas com a histidina e o aspartato. Bem separados na estrutura primária, 
esses resíduos estão, no sítio ativo, a uma distância pequena o suficiente para permitir a 
formação de ligações entre eles. Alinhados na ordem Asp-His-Ser, constituem uma “rede de 
revezamento de cargas” que funciona como um “leva-e-traz de prótons”. 
 
 
 
1) O sistema de revezamento de cargas 
move um próton da Ser 195, transformando-a em 
um nucleófilo mais forte. 
2) A Ser 195 ativada ataca a ligação 
peptídica, formando um intermediário transitório. 
3) A liberação do peptídeo aminoterminal 
é facilitada pela doação de um próton ao grupo 
amino formado pela His 57, dando origem a um 
intermediário acil-Ser 195. 
4) A His 57 e a Asp 102 colaboram para 
ativar uma molécula de água, que ataca a acil-Ser 
195, formando um segundo intermediário 
5) O sistema de revezamento de cargas 
doa um próton para a Ser 195, facilitando a 
degradação do intermediário para liberar o 
peptídeo carboxiterminal (6). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Na quimotripsina, o bolsão 
é rodeado por resíduos de Gly, 
determinando a especificidade da 
enzima por resíduos aromáticos 
(região hidrofóbica). 
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*Regulação da atividade enzimática 
 
A regulação de toda uma via metabólica pode ser feita controlando uma enzima que 
catalise uma reação limitante da velocidade. A enzima ideal à intervenção reguladora é aquela 
cujo grau de eficiência catalítica faz a reação por ela catalisada ser lenta em relação a todas as 
outras etapas da reação. Assim, diminuir a quantidade ou a eficiência catalítica do catalisador 
responsável pela reação limitante reduz o fluxo metabólico ao longo de toda a via. A acetil-
CoA carboxilase, por exemplo, catalisa a síntese de malonil-CoA, a primeira etapa da síntese 
dos ácidos graxos. Quando se inibe a síntese de malonil-CoA, cessam as reações susbsequentes 
da síntese dos ácidos graxos devido à falta de substratos. 
 A regulação da atividade enzimática proporciona a coordenação dos processos 
metabólicos, resposta da célula às mudanças no seu ambiente, crescer e se diferenciar de uma 
maneira organizada. 
 
-Regulação por disponibilidade: A capacidade catalítica pode ser influenciada tanto pela 
alteração da quantidade de enzima presente quanto pela alteração de sua eficiência catalítica 
intrínseca. 
 As proteínas se encontram em um estado de “equilíbrio dinâmico”, no qual são 
continuamente sintetizadas e degradadas. A quantidade absoluta de uma enzima reflete o 
equilíbrio final entra a velocidade da sua síntese e a velocidade da sua degradação. 
 
-Controle Alostérico: A atividade catalítica de uma enzima pode ser controlada por meio da 
variação da afinidade pela ligação ao substrato. E essa afinidade pode variar devido à ligação de 
uma molécula efetora seja ela estimulatória ou inibitória. 
 A falta de similaridade estrutural entre um inibidor por retroalimentação e o substrato da 
enzima cuja atividade ele regula sugere que tais efetores não sejam isostéricos com o substrato, 
mas alostérico (“ocupam outro espaço”). As enzimas alostéricas são aquelas cuja atividade no 
sítio ativo pode ser modulada pela presença de efetores em um sítio alostérico. 
Na inibição por retroalimentação, entende-se que a inibição de uma enzima presente em 
uma via biossintética é feita pelo produto final daquela via. Por exemplo: 
 
 
 
 
 
 
Altas concentrações de D inibem a conversão de A em B. A inibição não resulta do 
“represamento” de intermediários, mas sim da capacidade que D tem de se ligar e inibir a Enz1. 
Tipicamente, D liga-se a um sítio alostérico, espacialmente distinto do sítio catalítico da 
enzima-alvo. Por isso, os inibidores por retroalimentação são efetores alostéricos, que tem 
pouca ou nenhuma similaridade estrutural com os substratos das enzimas que inibem. Nesse 
caso é um efetor alostérico negativo. 
 Os inibidores por retroalimentação inibem, normalmente, o primeiro passo de 
determinada via biossintética. A aspartato transcarbamoilase é um exemplo de enzima alostérica 
inibida por retroalimentação pelo trifosfato de citidina (CTP). 
 Nas enzimas alostéricas da série K, a cinética de saturação com o substrato é 
competitiva no sentido de que a elevação de Km não tem efeito sobre Vmáx.. Para as enzimas 
alostéricas da série V (não-competitivas), o inibidor alostéricodiminui Vmáx sem afetar Km. As 
alterações de Km e Vmáx provavelmente resultam de modificações conformacionais no sítio 
catalítico, induzidas pela ligação de um efetor alostérico ao sítio alostérico. Para uma enzima 
alostérica da séria K, essa alteração conformacional pode enfraquecer as ligações entre o 
substrato e os resíduos destinados à ligação ao substrato. Para uma enzima alostérica da série V, 
o efeito primário pode ser a alteração da orientação ou da carga dos resíduos catalíticos, 
diminuindo Vmáx. 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
 Pepsina 
•polipeptídica com 325 
aminoácidos 
•sítio catalítico: dois resíduos de 
Asp 
•existem 8 isoenzimas em 
mamíferos formando 2 grupos 
sorológicos 
 
 Pepsinogênio 
•extensão N-terminal de 44 
aminoácidos 
•produzido nas células principais 
do estômago e secretado 
juntamente com HCl 
•ativação ocorre em pH < 4, 
quando o fragmento N-terminal se 
desdobra e é clivado pelo sítio 
ativo da própria enzima 
 
Enzimas homotrópicas: o próprio substrato da enzima é o modulador da atividade 
enzimática. A ligação do substrato causa mudanças conformacionais na enzima que afetam 
outros sítios na proteína. Nessas enzimas, o sítio regulatório e o sítio ativo são os mesmo. 
 
-Regulação por modificações covalentes: As células carecem da capacidade de unir novamente 
dois fragmentos protéicos produzidos pela hidrólise de uma ligação peptídica, a proteólise, 
portanto, constitui uma modificação irreversível. Diferentemente da fosforilação que é um 
processo reversível, mas que também pode ser covalente. 
 
*Zimogênios 
Certas proteínas são sintetizadas e secretadas como proteínas precursoras inativas, 
conhecidas como proproteínas. As proproteínas das enzimas são denominadas proenzimas, ou 
zimogênios. Entre proproteínas então (pepsinogênio, tripsinogênio e quimotripsinogênio, além 
de vários fatores da cascata de coagulação sanguínea). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
-As enzimas intermitentes e rapidamente necessárias são, com frequência, secretadas 
sob a forma inicialmente inativa, já que o processo completo de secreção ou de síntese das 
proteínas necessárias poderia não ser suficientemente rápido para dar resposta a demanda 
fisiopatológica. 
-A proteólise seletiva envolve uma ou mais clivagens proteolíticas específicas. A 
proteólise seletiva freqüentemente resulta em alterações conformacionais que “criam” o sítio 
catalítico de uma enzima. 
-A conversão do zimogênio também pode resultar de alterações do pH ou temperatura 
do meio, ou ainda, da adsorção da protease à uma superfície negativa, resultando em mudança 
conformacional e auto-hidrólise pela própria protease. 
 
 
 
 
 
 
 
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*Modificações Covalentes Reversíveis Regulam Enzimas! 
 
Modificações (covalentes) como a glicosilação, hidroxilação introduzem, em 
proteínas sintetizadas recentemente, características estruturais. Entre as modificações 
covalentes que regulam a função da proteína, a mais comum é, de longe, a fosforilação-
desfoforilação. Proteinocinases (ou só cinases) fosforilam proteínas catalisando a 
transferência de grupos fosforila terminais do ATP para os grupos hidroxila de resíduos 
seril, tironil e treonil (contêm OH nas cadeias laterais). Fosfatases catalisam a remoção, 
por hidrólise, dos grupos fosforila. 
A fosforilação-desfosforilação permite que as propriedades funcionais da enzima 
afetada sejam alteradas apenas enquanto ela serve a uma necessidade específica, para depois 
voltarem ao seu estado original. A fosforilação também pode mudar quimicamente uma enzima, 
tornando-a suscetível a formação de pontes salinas com resíduos de arginil, o que pode mudar a 
estrutura a e função da proteína. 
A função enzimática mais comumente afetada pela fosforilação é a eficiência catalítica. 
Entretanto, a fosforilação também pode alterar a localização da enzima dentro da célula, alterar 
sua suscetibilidade à degradação proteolítica. Em determinadas proteínas, a fosforilação pode 
aumentar a eficiência catalítica da enzima, convertendo-as na sua forma ativa, enquanto que a 
forforilaçao de outras as converte em suas formas inativas, ou ineficientes. 
 Pepsina Aminopeptidase 
intestinal e 
dipeptidase 
Carboxipeptidase, 
tripsina, 
quimiotripsina 
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*Cascatas Enzimáticas 
 
Série de reações químicas onde os produtos formados são consumidos na reação 
seguinte. 
 
Cascata enzimática: Reações em seqüência, amplificação de sinal. O mediador final na 
cascata tem a sua concentração aumentada em milhares de vezes. 
Ex.: Fator VII ---> Fator X ----> Trombina -----> Fibrinogênio. 
 0,5mg/L 20mg/L 150mg/L 3000mg/L 
-Do sinalizador ao efetor, a concentração plasmática é muito ampliada. É necessária uma 
pequena concentração de proteínas sinalizadora para a produção de um grande efeito final. 
Coagulação: Havendo lesão na parede do vaso, o sangue entra em contato com muitas 
substâncias normalmente “escondidas” pelo endotélio: como o colágeno e o fator tissular. Ao 
primeiro, aderem-se muitas plaquetas, e, ao segundo, o fator VII, que se torna ativo, catalisando 
os fatores IX e X. O fator X, ativado, age no fator V formando o complexo do fator tissular ou 
complexo de iniciação (Fator tissular +f VIIa + fXa + fVa ), o qual age sobre a protrombina 
formando trombina (pouca quantidade). Porém, essa pequena quantidade formada já é suficiente 
para alterar a conformação das plaquetas aderidas ao colágeno, as quais passam para a 
conformação de uma esfera repleta de pseudópodes. Plaquetas ativadas atraem os fatores fXI, 
fV, fvW(Willenbrad)\fVIII + trombina ativadas. Esse conjunto inteiro libera substâncias, como 
o tromboxano A2, ativando outras plaquetas, as quais se aderem formando um agregado no 
local da lesão (tampão plaquetário). 
No tampão plaquetário ocorre a formação de dois outros fatores: o complexo tenase 
extrínsico (fIXa + fVIIIa) que ativa fator X em grandes quantidades, e o complexo 
protrombinase (fXa + fVa), o qual age sobre a protrombina formando trombina em grandes 
quantidades. Essa, finalmente, age sobre o fibrinogênio, formando fibrina, a qual atua 
prendendo as plaquetas no local lesionado, formando um coágulo estável. 
 Antitrombina III: é um inibidor de trombina presente no plasma, atuando sobre o sítio 
ativo e depende de heparina. É uma inibição irreversível. Serpina: Inibidor de Serinoproteases. 
 
 Hemofilias: 
Hemofilia A – deficiência em fator VIII 
Hemofilia B – deficiência em fator IX 
Hemofilia C – deficiência em fator XI 
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*Cinética Enzimática 
 
Descreve o mecanismo de uma reação catalisada através da determinação da velocidade 
da reação e como a reação se altera em função de alguns parâmetros experimentais, como 
concentração do substrato, pH, temperatura e inibição. 
 Todas as enzimas aceleram a velocidade das reações pela criação de estados de 
transição cuja formação requer menos energia para ocorrer. Embora possam sofrer modificações 
transitórias, as enzimas emergem inalteradas ao término da reação. Portanto, a presença de uma 
enzima não tem nenhum efeito sobre a constante de equilíbrio da reação. 
 
 S+E ESP+E 
 
A constante de Michaelis (Km) é a concentração de substrato na qual a Vi é a metade da máxima 
velocidade (Vmáx/2) possível em determinada concentração enzimática. Ex: 
 Em uma reação em que a velocidade máxima é 100, a concentração de substrato [S] 
necessária para se atingir a metade da Vmáx (50) é a Km. Logo, quanto maior for Km, mais 
substrato é necessário para se atinger a metade da Vmáx, refletindo uma afinidade menor da 
enzima pelo substrato, ou vice-versa. 
Na constante de Michaelis, exatamente a metade das moléculas se encontram na forma 
enzima+substrato (ES). 
Cinética de Primeira ordem: ocorre quando a taxa de reação enzimática é proporcional a 
concentração de substrato; ocorre usualmente quando a [S] é baixa. 
Cinética de ordem Zero (endpoint): ocorre quando a taxa de reação enzimática é 
independente da concentração do substrato; ocorre usualmente com altas [S]. 
 Para uma enzima típica, à medida que a concentração de substrato aumenta, Vi se eleva 
até alcançar um valor máximo. Quando aumentos adicionais na concentração de substrato já não 
elevam mais Vi, diz-se que a enzima está saturada pelo 
substrato (ponto C). 
 
O aumento da temperatura aumenta a atividade 
enzimática, pois há um aumento das possibilidades de 
choque e da agitação das moléculas. O aumento da 
temperatura é benéfico até certo ponto, pois em altas 
temperaturas há desnaturação protéica (no corpo humano 
1ª ordem 
Ordem Zero 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
a curva começa a cair quando a temperatura ultrapassa 40ºC). 
Cada enzima terá seu máximo de atividade em determinado valor pH, chamado de pH ótimo da 
enzima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*A plotagem de Lineweaver-Burk 
 
É um gráfico que representa o inverso da equação de Michaelis –Menten e que permite 
relacionar Vmáx com Km. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Gráfico representando uma inibição competitiva, em que 
há variação de Km, mas não há mudanças em Vmáx. Os efeitos dos 
inibidores competitivos podem ser sobrepujados pela elevação da 
[S]. Mais freqüentemente, na inibição competitiva, o inibidor (I) 
liga-se à porção de ligação do substrato no sítio ativo da enzima e 
bloqueia o acesso do substrato. Um inibidor competitivo age pela 
redução do número de moléculas de enzimas livres disponíveis. 
 Enzimas alostéricas da séria K fazem inibição competitiva. 
Gráfico representando uma inibição não competitiva, 
em que há variação da Vmáx, mas não há mudanças de Km. Nessa 
inibição, a ligação do inibidor não afeta a ligação do substrato. 
Por isso, é possível a formação de ambos os complexos, EI e 
EIS. Entretanto, a eficiência na transformação do substrato em 
produto no caso de EIS é menor (reflexo na Vmáx). 
Enzimas alostéricas da série V fazem essa inibição. 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*Catálise Enzimática 
 
Pode ser: 
1. Catálise por proximidade: Quando uma enzima liga moléculas do substrato ao seu sítio 
ativo, cria-se uma região de alta concentração local de substrato. Esse ambiente também 
orienta espacialmente as moléculas do substrato, colocando-as em posição ideal para 
interagirem. 
2. Catálise ácido-básica (transferência de prótons): Os grupos ionizáveis das cadeias laterais 
aminoacil e dos grupos prostéticos contribuem para a catálise agindo como ácidos ou bases. 
Existe a específica (responde a prótons ou íons hidroxila) e geral ( responde a todos os 
ácidos ou bases presentes). 
3. Catálise por estiramento (interações iônicas ou intermediárias de reações de oxi-redução): 
As enzimas que catalisam reações líticas (de quebra) envolvendo a quebra de uma ligação 
unem-se tipicamente aos substratos em uma conformação desfavorável à manutenção da 
ligação que sofrerá clivagem. A distensão resultante estira ou distorce a ligação-alvo, 
enfraquecendo-a e tornando-a mais vulnerável à clivagem. 
4. Catálise covalente (ligação covalente transitória): Formação de uma ligação covalente 
entre a enzima e um ou mais substratos. A enzima modificada torna-se, então, um reagente. 
A catálise covalente oferece à reação uma nova via cuja energia de ativação é mais baixa - 
e, portanto, mais rápida – que a da via da reação em solução homogênea. Entretanto, a 
modificação química da enzima é transitória. Ao término da reação a enzima retorna ao seu 
estado original. É comum em reações de transferência de grupos, com participação de 
resíduos da cisteína, serina e histidina. Ex. Quimiotripsina. 
 
 
 
Gráfico representando uma inibição acompetitiva, em 
que há variação da Vmáx e de Km. Nessa situação, o inibidor liga-
se diretamente ao complexo ES, sem se ligar com a enzima 
livre. 
 
Gráfico representando uma inibição irreversível, em que 
há variação apenas de Vmáx. Nessa situação, o inibidor age 
irreversivelmente, modificando quimicamente a enzima. Estas 
modificações geralmente envolvem a formação ou ruptura de 
ligações covalentes em resíduos aminiacil essenciais à ligação 
com o substrato, à catálise ou à manutenção da conformação 
funcional da enzima. 
Exemplo de inibidor irreversível: átomos de metais 
pesados, reagente acilantes, haletos orgânicos e 
organofosforados (inseticidas). 
 
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* Evolução de Proteínas 
As estruturas primárias de uma dada proteína de espécies relacionadas e, mesmo 
entre proteínas de um mesmo organismo, são muito parecidas umas com as outras. Supondo 
que, de acordo com a teoria evolucionária, espécies relacionadas evoluíram a partir de um 
ancestral comum, então se conclui que cada uma das proteínas deve, da mesma maneira, ter 
evoluído a partir da proteína correspondente daquele ancestral comum. 
Ex: Citocromo C 
 
 
 
 
*Capacidade de mutação 
 
 
 
 
*Mecanismo de Evolução Proteica 
 
As células têm mecanismos genéticos que permitem aos genes serem duplicados e 
modificados por mutações pontuais no curso da evolução. Uma vez que surge uma proteína 
com propriedades superficiais importantes, a sua estrutura básica pode ser incorporada a 
muitas outras proteínas. Acredita-se que as famílias de muitas proteínas evoluíram de um 
único gene ancestral comum que se duplicou ao longo da evolução para originar outros genes, 
nos quais mutações foram gradualmente acumuladas, para produzir proteínas relacionadas 
com novas funções. 
Duplicação gênica: permite o surgimento de múltiplas cópias do mesmo gene, sendo 
que cada uma evolui independentemente. Isso explica porque proteínas com funções tão 
diferentes possuem estruturas similares. No processo de duplicação gênica um cromossomo 
adquire ambas as copias do gene primordial. É uma forma eficiente de evolução porque o gene 
pode desenvolver uma nova função por meio da seleção natural, ao passo que a sua outra copia 
continua a promover a síntese da proteína original. Genes resultantes desse processo são 
chamados de parálogos. 
Quinta aula: Evolução de Proteínas e Cascata Enzimática 
É possível visualizar, pelo gráfico, que certas 
proteínas sofrem/aceitam mais mutações que outras. A 
histona H4, por exemplo, se manteve praticamente a 
mesma ao longo dos anos, enquanto que a hemoglobina 
teve seus aminoácidos modificados ao longo do tempo. 
Uma explicação para isso seria que certas mudanças 
protéicas são incompatíveis com a vida.Como no caso da 
Histona H4, mudanças de aminoácidos não são aceitas, 
levando a degeneração da proteína. Ao passo que a 
hemoglobina, apesar de ter seus aminoácidos 
modificados, mantém sua função, sendo, portanto, viável. 
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*Semelhanças das Serino Proteases: (quimiotripsinogênio, Tripsinogênio e elastase). 
Círculos pretos representam aminoácidos idênticos nas três proteínas. Cerca de 40 % 
das posições em suas seqüências de aminoácidos são ocupadas pelo mesmo minoácidos. 
A maioria das enzimas da coagulação são serino-proteases, e cada uma possui uma 
função específica no processo de coagulação sanguínea. Provavelmente todas foram originadas 
a partir de um ancestral comum, pois apresentam domínios estruturais conservados em suas 
estruturas. 
 Serinoproteases representam 1/3 de todas as proteases e são fundamentais na: 
hemostasia, na inflamação, na digestão, na sinalização celular e no processamento de 
proteínas. 
 Ex: a quimiotripsina cliva ligações 
peptídicas no lado carboxiterminal dos grandes 
aminoácidos hidrofóbicos. Enquanto que a 
tripsina cliva ligações peptídicas no lado 
carboxiterminal dos aminoácidos básicos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
*Tipos de Mudanças 
Mudança deletéria: a troca de um aminoácido acarreta em perda de função. Esse 
aminoácido é chamado de resíduo invariante, pois é necessário para a função da proteína. 
Mudança Conservativa: as alterações não acarretam perda de função por se tratar de 
AA com características físicas e químicas parecidas, como polaridade e carga. Resíduos 
conservativamente substituíveis. 
Mudança neutra/ silenciosa: alterações por aminoácidos bem diferentes, mas que não 
alteram a função da proteína, uma vez que não causam mudanças estruturais nela. Esses AA são 
chamados de resíduos hipervariáveis. 
 
*Warfarina 
 
É um raticida que provoca hemorragias; sendo que a vitamina K é usada no tratamento 
de envenenamento por warfarina. Na cascata de coagulação é necessário que alguns fatores 
assentem-se sobre a membrana. A vitamina K contribui para a formação de resíduos Gla (reação 
dependente da formação conjunta da vitamina K), que assentam fatores na membrana 
plasmática (fazem pontes com o cálcio). A warfarina inibe a reciclagem da vitamina K, ligando-
se a enzima responsável por esse processo, causando sangramento. Ocorre a inibição da 
formação dos resíduos Gla, impedindo o assentamento de fatores na membrana plasmática, e 
conseqüentemente a coagulação. Com o uso de vitamina K em grandes quantidades, a warfarina 
se desliga da enzima e tudo começa a ocorrer normalmente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
*Geral 
A maioria dos exames é feito a partir do sangue recolhido do paciente, pois nele 
podemos encontrar proteínas que são encontrados normalmente em estado fisiológico e também 
proteínas que geralmente são encontradas em estado patológico (lesão tecidual, proliferação 
anormal,...). 
Proteínas produzidas por órgão, quando encontradas em níveis elevados no plasma 
sanguineo, é indicativo, por exemplo, de pancreatite, caso a proteína seja a lípase ou amilase, 
colecistite, caso a proteína encontrada seja bilirrubinas diretas ou fosfatase alcalina. 
A detecção de proteínas teciduais ou intracelulares no plasma por ser indicativo de 
infarto, ou de cirrose. 
 
*Dosagem 
 No caso de enzimas, coloca-se o substrato, para depois avaliar o produto. Determina-se 
sua atividade em UI/L. 
UI= unidade internacional, mensura a quantidade de enzima ativa que converte 1micromol por 
minuto. 
 Já as proteínas, pode-se quantificá-las separando-as das demais. Determina sua 
concentração em g/L. 
 
*Albumina 
Compreende ao redor de 60% das proteínas presentes no plasma humano. É importante 
para a regulação osmótica (contribuindo com 75-80% desse efeito), para transporte e 
armazenamento de ácidos graxos e esteróides e transporte de bilirrubina e fármacos. 
*Fosfatase Alcalina 
 Sua forma predominante no soro provém do fígado e dos ossos. Parece estar associada 
com o transporte lipídico no intestino e com os processos de calcificação óssea. 
 
*Transaminases 
 Também chamadas de aminotransferases (ALT e AST-80% encontrada nas 
mitocôndrias, alanina e aspartato transferase). Exercem papel central na síntese e degradação 
de aminoácidos e interconversão de aminoácidos a piruvato ou ácidos dicarboxílicos. 
 
*Gama-GT 
Catalisa a transferência de um grupo gama-glutamil de um peptídeo para outro peptídeo 
(envolvido no transporte de proteínas nas membranas plasmáticas). 
 
*Lactato Desidrogenase (LDH) 
 É uma oxiredutase participante na interconversão do piruvato em lactato. Possui 5 
isoenzimas (renal, cardíaca, hepática, muscular e neuronal). Um aumento de sua concentração 
no plasma pode indicar rompimento celular. 
 
*Creatinocinase (CK) 
 Catalisa a formação da creatina fosfato (composto rico em energia, armazenado 
principalmente nas células musculares) 
 
*Hemoglobina Glicada (Hb A1c) 
Tipo de hemoglobina formada a partir de reações espontâneas não-enzimáticas e 
irreversíveis entre a hemoglobina e a glicose. A glicose reage com as cadeias β da hemoglobina. 
A meia vida da hemácia é de aproximadamente 120 dias. 
Esse exame é útil no diagnóstico do Diabetes descompensada por longos períodos, excluindo 
fatores episódicos como, por exemplo, o estresse. 
 
 
Sexta aula: Proteínas e Enzimas de interesse em diagnósticos 
 Nícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
 
* Membros da família Bcl-2 
 Fazem parte desse grupo o 
Bcl-2, Bax, Bid, Bik,... Atuam 
tanto inibindo a apoptose, quanto 
induzindo a apoptose. 
 
A apoptose é a morte celular programada (hoje sabe-se que essa morte pode ser evitada 
e suprimida por outros estímulos) e um processo importante no desenvolvimento animal, 
servindo para: 
a) Escultura de estruturas; 
b) Deleção de estruturas desnecessárias; 
c) Controle do número de células; 
d) Eliminação de células anormais, deslocadas, não funcionais ou células potencialmente 
nocivas. 
 
 Necrose Apoptose 
 
 
 
 
 
 
 
Estudos genéticos em nematelmintos revelaram a existência de 4 genes envolvidos na 
apoptose: 
a) Ced-3 
b) Ced-4 
c) Ced-9 
d) EGL-1 
 
 
 
 
 
 
-Por essa tabela, é possivel perceber que quando o ced-9 é modificado/inibido [ced-9 (PF)], há 
morte celular excessiva, logo, ced-9 deve ser um fator que bloqueia a apoptose: 
 
 
*Caspases 
 São cisteíno-proteases responsáveis pelas modificações morfológicas características da 
apoptose. Atuam clivando ligações peptídicas após resíduos de aspartato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sétima aula: Apoptose versus Necrose 
-Ocorre no desenvolvimento animal, homeostase 
tecidual e em algumas patologias. 
-As células se contraem e se condensam 
-Mantém a integridade da membrana e das 
organelas (são digeridas posteriormente) 
-Corpos apotóticos são fagocitados rapidamente 
-Não induz resposta inflamatória 
-Ocorre em lesões, como trauma ou isquemia 
-As células incham e se rompem 
-Ocorre extravasamento do conteúdo celular 
-Há indução de resposta inflamatóriaNícolas Bioni Stefano ATM 2015/2 
 
Vias extrínsecas: 
 
 - Células apresentam um "receptor de morte" na membrana (na forma monomérica) ligado a 
uma proteína adaptadora (FAD) que, por sua vez, está ligada a pro-caspase (forma inativa). 
Quando o receptor se liga a um sinalizador de morte, se trimeriza aproximando 3 pro-caspases 8 
de forma que elas viram caspase 8 e caem no citosol. Essas caspases 8 ativam pro-cascapases 
3,6 e 7 (também ativam-se ao reconhecer aspartatos). As caspases 3, 6 e 7 desencadeiam a 
apoptose. 
 
- Uma outra via é promovida por células T-citotóxicas. Essas células, sob regulação do sistema 
imunológico, têm a capacidade de liberar para o meio citotoxinas (proteínas tóxicas) como a 
porforina que forma um poro por onde entra a granzima B que, por sua vez ativa diretamente as 
caspases executoras (3, 6 e 7) 
 
 Via intrínseca/mitocondrial: 
 
 - Bcl-2 está regulando a saída do citocromo C (localizado no espaço intermembrana da 
mitocôndria). Qualquer dano ou interação da bcL-2 com proteínas pró-apoptóticas (que a inibe), 
provoca a saída do citocromo C e sua complexação com a Apaf-1 e pró-caspase 9. Várias pro-
caspases 9 se aproximam e são ativadas. A caspase 9 ativa as caspases executoras 3,6 e 9. 
 
Além disso a caspase 8 ativa a Bid tBid que inibe a atividade da Bcl-2