9, 11 Metabolismo de proteínas

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Metabolismo de proteínas
Prof. Me. Diego Castro Musial 
PROCESSO DIGESTIVO
• DIGESTÃO
• Quebra dos nutrientes dos alimentos (macromóleculas) auxiliada por enzimas.
• ABSORÇAO
• Passagem dos nutrientes do lúmen do trato digestório para o interior das células do 
organismo animal.
• METABOLISMO
• Utilização dos nutrientes nas atividades fisiológicas de construção (anabolismo) e destruição 
(catabolismo) das substâncias celulares. 
Suco Gástrico
Líquido incolor, produzido diariamente 
(2 litros)
Constituição: Enzimas digestórias
Ácido Clorídrico
Pepsina
Principal enzima gástrica.
Função: Digerir Proteínas.
proteína  Peptídeos.
É originada do Pepsinogênio, que em contato 
com o ácido clorídrico transforma-se em 
pepsina.
Sistema Digestório Humano
h
tt
p
:/
/w
w
w
.s
o
b
io
lo
gi
a.
co
m
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co
n
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u
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Fi
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n
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2
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h
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w
w
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p
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en
ci
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3
c/
n
o
n
o
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is
io
lo
gi
ad
ig
es
ti
vo
.h
tm
l
DIGESTÃO DAS PROTEINAS (ENZIMAS)
• Suco gástrico
• pepsina
• Suco pancreático
• Tripsina
• Quimotripsina
• Carboxipeptidase
• Suco intestinal
• Aminopeptidase
• dipeptidase
Proteínas são digeridas em pequenos 
peptídeos ou aminoácidos
 As enzimas para digestão das proteínas estão
inicialmente presentes como precursores inativos
ou ZIMOGÊNIOS;
 Pepsinogênio: presente no suco gástrico,
converte-se em pepsina;
 Tripsinogênio e quimiotripsinogênio:
sintetizados pelo pâncreas, no intestino
convertem-se em tripsina e quimiotripsina.
Estrutura geral dos a-aminoácidos 
comuns encontrados em proteínas
Uma exceção é a prolina, um
iminoácido. A cadeia lateral
fecha um anel com o grupo
a amino.
CH3N
COO
H
+
R
Carbono a
a
Grupo a
carboxílico
Grupo a
amino
Cadeia lateral
H2C CH2
H2N
C
COO
H
+
CH2
a
Cadeias laterais definem a 
natureza química e as 
estruturas dos diferentes 
aminoácidos 
Cadeias laterais alifáticas, apolares
H3N C
COO
H
+
CH3
Grupo metil
Alanina
Cadeias ramificadas
CH
CH3CH3
Grupo isopropil
Valina
Grupo butil
CH
CH3CH3
CH2
Leucina
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
CH
CH3
H3C CH
Isoleucina
Na leucina a 
ramificação 
está no 
carbono g
g
Isoleucina a 
ramificação 
está no 
carbono b
b
H3N C
COO
H
+
SH
CH2
CH3
Metionina
Grupo tiol éter
Cadeias laterais aromáticas
Grupo fenil
Fenilanina
H2N C H
COO
+
C
H
C
C
C
C
C
H
HH
H
CH2
Grupo fenol
Tirosina
H2N C H
COO
+
CH2
Grupo indol 
heterocíclico
Triptofano
H2N C H
COO
+
NH
CC
CH2
C
OH
C
C
C
C
C
H
HH
H
SH
CH2
Cisteína
Grupo tiometil
(mercapto)
Grupo carboxilamida
Asparagina
C
O NH2
CH2
Grupo 
hidroxil
Serina
OH
CH2
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
H3N C
COO
H
+
Cadeias laterais polares, não carregadas 
Treonina
CH3
HC OH
Glutamina
CH2
CH2
C
O NH2
D- alaninaL- alanina
Carbono com quatro 
substituintes diferentes 
arranjados na configuração 
tetraédrica é assimétrico 
e existe em duas formas 
enantiomorfas 
Os resíduos de 
aminoácidos 
encontrados nas 
proteínas são
L-estereoisomeros
Estereoisomeria nos a aminoácidos
Aminoácidos 
têm centro(s) 
assimétrico(s)
AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
 PEPTÍDEOS E POLIPEPTÍDEOS BIOLOGICAMENTE ATIVOS OCORREM 
EM UMA AMPLA VARIAÇÃO DE TAMANHOS E COMPOSIÇÕES
OCITOCINA (9 RESÍDUOS DE AA) –
SECRETADA PELA NEURO-HIPÓFISE
 ESTIMULA CONTRAÇÕES UTERINAS
ANGIOTENSINA II (10 RESÍDUOS DE AA) 
 VASOCONSTRITOR
Estrutura 
tridimensional 
das proteínas
A ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS 
ESTÁ DIRETAMENTE RELACIONADA COM A SUA 
FUNÇÃO QUÍMICA OU ESTRUTURAL
Estrutura secundária refere-se ao enovelamento tridimensional local da 
cadeia polipeptídica: as mais comuns são a a hélice e a conformação b.
Estrutura terciária refere-se à estrutura tridimensional do polipeptídeo
Estrutura quaternária refere-se à estrutura e às interações de associacão 
não covalente de subunidades numa proteína com várias subunidades
Estrutura primária inclui a seqüência de aminoácidos
Fibroína 
b-pregueada a cadeia é 
estendida
Colágeno 
hélice conformação em 
hélice poliprolina tipo II 
torcida firmemente tem 3 
resíduos por volta
Queratina 
a-hélice, tem 3,6 
resíduos por volta
Estruturas secundárias e propriedades de proteínas fibrosas
Estruturas Características Exemplos de ocorrência
a-Hélice, 
ligações 
cruzadas com 
ponte de 
enxofre
Conformação b
Resistente, estruturas inso-
lúveis protetoras, de grau 
variável de dureza e flexi-
bilidade
a-Queratina de 
cabelos, unhas, 
penas, cascos etc.
Macio, filamentos 
flexíveis
Colágeno dos 
tendões e da matriz 
óssea
Colágeno tripla 
hélice
Fibroína da seda
Alta força de tensão
ESTRUTURA TERCIÁRIA
Descreve o dobramento final da cadeia polipeptídica por interações de 
regiões de estrutura regular ou de regiões sem estrutura definida.
Segmentos distantes podem se aproximar e interagir por interações não-
covalentes entre as cadeias laterais de resíduos de aminoácidos.
Tipos de interações:
• Pontes de hidrogênio: entre grupamentos R polares com ou sem carga
• Interações hidrofóbicas: entre grup. R apolares
• Interações eletrostáticas ou iônicas: entre grupamentos R carregados
• Pontes de dissulfeto: ligação covalente entre grupamentos –SH de 2 cisteínas.
Domínios: Regiões diferenciadas na estrutura terciária
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Descreve a associação de 2 ou mais cadeias polipeptídicas por 
interações não-covalentes
Tipos de interações:
• Pontes de hidrogênio: entre grupamentos R polares com ou sem carga
• Interações hidrofóbicas: entre grup. R apolares
• Interações eletrostáticas ou iônicas: entre grupamentos R carregados
Nas a queratinas mais rígidas, como a 
dos chifres dos rinocerontes, até 18% 
dos resíduos de aminoácidos são cisteínas
envolvidas em pontes dissulfeto.
A queratina na conformação a só ocorre em mamíferos. Cada mamífero 
possui cerca de 30 variantes de queratina, cuja expressão varia de 
tecido para tecido. 
Em pássaros 
e reptéis a 
queratina 
ocorre na 
conformação 
b. 
Pontes de enxofre inter cadeia 
estabilizam estas estruturas.
A ondulação permanente em cabelos 
é uma engenharia bioquímica
Colágeno é a proteína mais abundante em vertebrados
Da mesma forma que as a-queratinas, o colágeno evloluiu no sentido de 
fornecer resistência mecânica. É encontrada em tecidos conjuntivos como 
tendões, cartilagens, na matriz orgânica dos ossos e na córnea dos olhos.
-CH-CH2-CH2-CH2-CH=N-CH2-CH-CH2-CH
OH
-CH-CH2-CH2-CH2-CH=N-CH2-CH-CH2-CH
OH
O aumento na rigidez 
e a inelasticidade do 
tecido conjuntivo, à 
medida que as pessoas 
envelhecem, resulta 
de um acúmulo de 
ligações covalentes 
cruzadas nas fibrilas 
de colágeno.
CH-CH2-CH2-CH2-CH=N-CH2-CH-CH2-CH
OH
Desidrohidroxilisina norleucina
NH
C=O
hidroxilisina
resíduo lisina menos 
o e-amino grupo
Hemoglobina: transporte de O2 no sangue
 Tetrâmero: contém 2 cadeias a (141 aminoácidos) e 2 cadeias b (146 
aminoácidos)
 Os monômeros permanecem unidos por interações não-covalentes
 Hemoglobina: 4 gruposheme (1 para cada monômero)
 Interação do propionato do heme com o grupo imidazol de um resíduo de 
histidina e com moléculas de água do solvente
Hemoglobina: estrutura quaternária
 As subunidades a e b fazem um contato extenso (interface a-
b): interações não-covalentes  predominantemente 
hidrofóbicas, mas também pontes de hidrogênio e pares iônicos
 Interações fortes: 
interface a1-b1 e a2-b2 (35 
resíduos de aminoácidos
hidrofóbicos) 
 Nas interfaces a1-b2 e 
a2-b1 as interações são 
mais fracas: envolvem 
19 resíduos. Permitem 
que os dímeros se 
movam um em relação 
ao outro.
Mioglobina Hemoglobina
Hemeproteínas : 
transporte de oxigênio
Contêm grupo heme fortemente ligado: grupamento prostético
Grupo pirrólico
Fe+2
Heme
Fe+2 é mantido no centro da 
molécula heme por ligações 
coordenadas aos quatro 
nitrogênios do anel de porfirina
Grupo heme: estrutura
Fe+2 pode formar mais duas ligações adicionais:
Tanto na mioglobina quanto 
na hemoglobina, a quinta 
ligação é feita com uma 
molécula de histidina 
chamada histidina proximal.
a sexta posição fica disponível 
para a ligação com o oxigênio, 
protegida pela histidina distal
Hemoglobina: alterações conformacionais
 Forma T: o átomo de ferro esta 
fora do plano da porfirina (em 
direção à histidina proximal) e o 
grupo heme esta côncavo
Desta forma o comprimento da ligação 
Fe-O2 deve ser maior e portanto, mais 
fraca (menor afinidade pelo O2)
 As pontes Fe-N são encurtadas e o 
heme assume forma planar
 O Fe move-se para o centro do heme
 O Fe arrasta com ele a histidina F8
 A ligação com o O2 altera o 
estado eletrônico do heme:
O2
Hemoglobina: alterações conformacionais
 O movimento da histidina proximal desloca a hélice F. 
(Estas mudanças são transmitidas às interfaces a1- b2 (e a2- b1)
Rompimento de pontes salinas intercadeias e 
formação de novos pares (transição T  R)
Alterações estruturais do grupamento heme e o deslocamento da hélice F 
devido à ligação com O2
Desoxi
Oxi
Hélice F
Forma T
Forma R
Oxigenação
Hemoglobina: alterações conformacionais
 Transição T  R: Movimento de resíduos nas interfaces a1-b2 e a2-b1 (esquerda) e 
rompimento de pares iônicos nas extremidades C-terminais (direita)
desoxiemoglobina
 Portanto, a ligação do O2 em um centro heme é comunicado a partes da molécula que estão 
mais afastadas
Ligação cooperativa do oxigênio à hemoglobina
 A mioglobina apresenta uma curva hiperbólica de ligação ao O2  liga o 
O2 com afinidade alta
 A hemoglobina apresenta uma curva 
sigmóide de ligação ao O2  transfere 
mais O2 para tecidos periféricos
 A curva sigmóide indica interação 
cooperativa entre os sítios de ligação
A ligação do O2 a uma subunidade 
aumenta a afinidade das demais 
subunidades pelo O2
0,0
0,2
0,4
0,8
0,6
1,0
0,0 4,0 8,0 12 16
Pressão venosa Pressão arterial
Hemoglobina
Mioglobina

pO2 (KPa)
Hemoglobina: transporte de H+ e CO2
 Além de transportar O2 dos pulmões para os tecidos periféricos, a hemoglobina 
transporta 2 produtos finais do metabolismo oxidativo (H+ e CO2) dos tecidos 
para os pulmões e rins, onde são excretados
Tecidos periféricos:
Hb-O2
O2
CO2
Oxidação de 
compostos orgânicos
O CO2 é pouco 
solúvel em solução 
aquosa e deve ser 
convertido em 
bicarbonato
(Anidrase carbônica)
Eritrócitos
Resulta em aumento da concentração de H+: redução do pH
 A interconversão de CO2 em bicarbonato influencia a ligação 
e liberação de O2 pela hemoglobina
CO2 + H2OH+ + HCO3
-
Transporte de H+ e CO2: Efeito Bohr
 A hemoglobina transporta cerca de 20% do H+ e CO2 formado nos tecidos para os 
pulmões e rins
 A ligação do H+ e CO2 à hemoglobina, entretanto, esta inversamente relacionada com a 
ligação do O2
Tecidos periféricos
( pH e  CO2)
Pulmões: o CO2 é 
excretado e o pH 
Baixa afinidade da 
hemoglobina pelo O2
Alta afinidade da hemoglobina 
pelo O2
Libera O2
Liga H+ e CO2
Liga O2 para levar aos 
tecidos periféricos
 O2, H
+ e CO2 ocupam diferentes sítios de ligação na molécula de hemoglobina
CO2 + H2O H+ + HCO3
-
 A captação de H+ estimula o transporte de CO2 porque estimula a formação de HCO3
-
Pulmão MúsculoSangue
Papel da hemoglobina e da mioglobina no transporte 
de O2 e CO2 nos pulmões e tecidos periféricos
pO2 = 
13,3 kPa
pO2 = 
4,0 kPa
Respiração
O2
Expiração
H2O + CO2 CO2 + H2OCO2HCO3
- + H+
Hb HbH+ HbH+
O2
Inspiração
CO2
H2O
Anidrase 
carbônica
HCO3
- + H+
H2O
Anidrase 
carbônica
HbO2 HbO2
O2
Hb
MbO2
Mb
Modulação pelo 2,3-bisfosfoglicerato
 Os eritrócitos apresentam altos níveis de 
2,3-bisfosfoglicerato (BPG)
2,3-bisfosfoglicerato
 A ligação do BPG esta inversamente relacionada 
com a ligação do O2: diminue a afinidade da Hb
pelo O2
Hb-BPG + O2 Hb-O2 + BPG
O BPG é um 
subproduto da 
glicólise
 BPG: indica aumento 
no catabolismo 
anaeróbico
Os tecidos 
precisam de maior 
aporte de O2
Liberação de O2
BPG
Liga-se fracamente à oxiemoglobina
Liga-se fortemente à 
desoxiemoglobina
Regiões positivamente carregadas 
da subunidade b interagindo com o 
BPG
As hélices H das subunidades b se 
aproximam: a concavidade é 
fechada e o BPG é expulso.
Desoxiemoglobina
O2
BPG
Oxiemoglobina
1. Aumentos dos níveis de 2,3-difosfoglicerato na hipoxia crônica (enfizema pulmonar).
3. Transfusão de sangue. Adição de inosina ao meio de armazenamento previne a 
redução dos níveis de 2,3-difosfoglicerato.
4. Adaptação fisiológica a grandes altitudes
b
b
b
b
2. Aumentos dos níveis de 2,3-difosfoglicerato na anemia.
MIOGLOBINA
papel fisiológico é facilitar o transporte de oxigênio no músculo, que é o tecido que 
mais rapidamente respira em condições de intensa atividade. 
A mioglobina aumenta a solubilidade efetiva do oxigênio no músculo, aumentando 
a sua velocidade de difusão, e repõe eficientemente o oxigênio dos capilares para 
as células musculares. 
heme
HEMOGLOBINA E MIOGLOBINA
curva de saturação 
A curva de saturação descreve a percentagem de moléculas ligadas a O2 (eixo 
y) em relação a pressão parcial do gás (pO2, eixo x).
Mioglobina
 p50 = 2.8 torr
Hemoglobina
 p50 = 26 torr
Referências Bibliográficas
SILVERTHORN, DU. Fisiologia Humana. 2a edição, Manole, 2003, págs.
603-604; 611-613; 626-630.
LEHNINGER, A.L.; NELSON, D.L.; COX, M.M. Princípios de Bioquímica. 2. ed. São
Paulo: Sarvier, 2000. 839p.
LOURENÇO, E.J. Tópicos de proteínas de alimentos. 1.ed. Jaboticabal: Funep, 2000. 344p.