Aula 4 Proteínas

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Proteínas 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ACRE 
CENTRO DE CIENCIAS BIOLÓGICAS E DA NATUREZA 
DISCIPLINA DE BIOQUÍMICA 
Profª. Rutilene Barbosa 
Introdução 
 As proteínas são as moléculas mais abundantes e com maior 
diversidade de funções nos sistemas vivos; 
 Ex.: Actina, miosina, colágeno, hemoglobina, enzimas e etc. 
 
 Porém, todas tem em comum a característica estrutural de serem 
polímeros lineares de aminoácidos; 
Os aminoácidos são as unidades 
fundamentais formadoras das 
proteínas. 
Introdução 
 O nome proteína deriva da língua grega “Proteios” que quer dizer 
primeiro, destacando a importância que essa classe de moléculas 
tem para a manutenção da vida; 
 
 São classificadas como macromoléculas – formadas por 
aminoácidos; 
 
 Aceita-se quer a partir de um peso molecular de 8.000 a 10.000 
daltons (100 resíduos de aminoácidos na cadeia) pode ser 
denominado como proteína. 
 
 
 
 
 
 
Conceito 
Proteínas são macromoléculas que possuem de 100 a várias centenas 
de unidades de α-aminoácidos ou resíduos unidos covalentemente 
através de ligações peptídicas, com ampla variedade estrutural e de 
funções biológicas diversas. 
 
 
Macromoléculas compostas de uma ou mais cadeias polipeptídicas, 
cada uma possuindo uma sequência de aminoácidos e peso molecular 
característicos. 
 
 
 
 
 
Estrutura das proteínas 
A complexidade da estrutura proteica é melhor analisada 
considerando-se a molécula em termos de quatro níveis de organização 
 
 
 
 
 
Estrutura das proteínas 
 
 A sequencia de aminoácidos em uma proteína é denominada estrutura 
primária; 
 
Estrutura primária 
 A estrutura primária é dada pela sequência de aminoácidos e ligações 
peptídicas do esqueleto covalente da molécula; 
 Este é o nível estrutural mais simples e mais importante, pois dele deriva 
todo o arranjo espacial subsequente da molécula. 
 
S V S E Q L M H N
 
G
 
L L H 
L 
N S M E 
R 
V Q L R W L L L Q L H
 
N
 
F 
H3N
+ 
COO- V 
Estrutura das proteínas 
 Uma ligação peptídica é uma ligação química que ocorre entre duas 
moléculas quando o grupo carboxila (COOH) de uma molécula reage com o grupo 
amino (NH2)de outra molécula, liberando uma molécula de água (H2O ); 
 Isto é uma reação de síntese por desidratação que ocorre entre moléculas 
de aminoácidos. 
Estrutura das proteínas 
Estrutura das proteínas 
 Características da ligação peptídica: 
 A ligação C-N do grupo peptídico apresenta cerca de 40% do 
caráter de uma dupla ligação; 
 Isso impede a rotação livre da ligação entre o carbono da carbonila 
e o nitrogênio da ligação; 
Estrutura das proteínas 
 Nomeando o peptídeo: 
 Por convenção, a extremidade amino livre (N-terminal) da cadeia 
peptídica é escrita a esquerda, e a extremidade carboxila livre (C-
terminal). 
S V S E Q L M H N G
 
L L H 
L 
N S M E 
R 
V Q L R W L L L Q L H
 
N F 
H3N
+ 
COO- V 
H
2
N COOH
C
C
N
H
C
O
C
O
N
H
C
R´
R H H
H
R"
Cis e trans 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 A estrutura primária pode variar em 3 aspectos, definidos pela informação 
genética da célula: 
1. Número de aa.; 
 
2. Sequência de aa; 
 
3. Natureza dos aa. 
 
 A estrutura primária da proteína resulta em uma longa cadeia de 
aminoácidos semelhante a um "colar de contas", com uma extremidade amino 
terminal e uma extremidade carboxi terminal. 
 A estrutura primária de uma proteína é destruída por hidrólise química ou 
enzimática das ligações peptídicas, com liberação de peptídeos menores e 
aminoácidos livres. 
Ala Lis Trp Fen Lis 
Ala Lis Trp Fen Lis 
Lis Trp Fen Lis Met 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 A estrutura primária de uma proteína refere-se à sua sequência de 
resíduos de aminoácidos ligados entre si por ligações do tipo covalente 
(ligações peptídicas); 
 A partir da estrutura primária as proteínas evoluem para níveis 
conformacionais espaciais superiores de organização seguindo uma 
hierarquia; 
 As estruturas de organização que sucedem a conformação primária 
são: secundária terciária e quaternária. A manutenção dessas estruturas 
envolve forças não covalentes. 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
 
 O esqueleto polipeptídico não assume uma estrutura tridimensional 
aleatória, forma arranjo regulares de aminoácidos; 
 
 Esses arranjos são denominadados estrutura secundária do 
polipeptídio. 
 
 
Estrutura secundária 
Hélice α Folha β 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
 
 O arranjo mais simples e energeticamente estável que uma proteína 
pode assumir é a -hélice, ela tende-se a formar-se espontânea em 
proteínas, uma vez que é a conformação espacial termodinamicamente 
de menor energia. 
 
 
Estrutura secundária Hélice α 
Nessa configuração a proteína se 
retorce ao redor de um eixo 
imaginário. 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
 
 Apresenta estrutura helicoidal, consiste em um esqueleto polipeptídico 
central espiralado e bem compactado, com as cadeias laterais 
estendendo-se para fora do eixo central; 
 
 Ligações de Hidrogênio – estabiliza a estrutura hélice; 
 
Estrutura secundária Hélice α 
CADA VOLTA COMPLETA 
DE UMA HÉLICE α 
CONTEM 3.6 RESÍDUOS 
DE AA. 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
Uma hélice α é estabilizada por uma 
ampla formação de ligações de 
hidrogênio entre os átomos de oxigênio 
das carbonilas e os hidrogênios das 
amidas das ligações peptídicas que 
compõem o esqueleto polipeptídico. 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
 
 Aminoácidos cujas cadeias laterais são grandes como é o caso do triptofano ou da 
valina e isoleucina podem desestabilizar a estrutura em alfa hélice se estiverem 
presentes na cadeia em grande número. 
 
 
Estrutura secundária Hélice α 
Estabilizam a 
 -hélice 
Desestabilizam a 
 -hélice 
Alanina Arginina 
Asparagina Ácido Aspártico 
Cistina Glutamina 
Histidina Glicina 
Lisina Lisina 
Metionina Isoleucina 
Ffenialanina Serina 
Triptofano Treonina 
Tirosina 
Valina 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
Estrutura secundária Folha β 
Conformação -pregueada 
Conformação 
em -hélice 
Pontes de 
hidrogênio 
Além da alfa hélice, uma dada 
proteína pode adquirir a 
conformação tipo beta 
pregueada. 
Nesse caso as pontes de 
hidrogênio ocorrem 
perpendicularmente entre 
grupos CO e NH dois 
esqueletos polipeptídicos. 
Estrutura das proteínas 
 
 
 As superfícies das folhas β apresentam uma aparência “pregueada” e 
portanto, essas estruturas são frequentemente denominadas “folhas beta 
pregueadas”. 
Estrutura secundária Folha β 
Estrutura das proteínas 
 
 
 Ao contrário da hélice α, as folhas β são compostas de duas ou mais 
cadeias peptídicas; 
 
 Ou então segmentos de cadeias polipeptídicas, que se apresentam quase 
totalmente estendidos. 
 
 
Folha β Hélice α 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
 
Estrutura secundária Folha β 
 As folhas β-pregueadas podem apresentar arranjos paralelos ou 
antiparalelos. As paralelas, as cadeias adjacentes de uma folha β-pregueada 
podem orientar-se no mesmo sentido de modo que as porções N-terminais 
e C-terminais começam e terminam juntas, ou seja apontam para a mesma 
direção. 
 Antiparalela as cadeia peptídicas vizinhas seguemdireções opostas. 
Estrutura das proteínas 
 
 
• Essa estrutura decorre do enrolamento da hélice ou da folha 
pregueada; 
 
• É a precipitação da estrutura secundária sobre si mesma, gerando um 
complexo de alfa-hélices e beta pregueados em uma mesma estrutura; 
 
• Esta estrutura confere à proteína a atividade biológica, já que ela 
atingiu seu estado nativo. 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
• Esta estrutura é mantida pelas interações de longa distância entre 
resíduos de aminoácidos, que são: 
 
1 – Pontes dissulfeto: É uma ligação covalente formada pelos grupos 
sulfidrila (-SH) de dois resíduos de cisteína para produzir um resíduo de 
cisteína. 
 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
2 – Interações hidrofóbicas: Os aminoácidos com cadeias laterais 
hidrofóbicas tendem a ficar localizados no interior da molécula 
polipeptídica, onde se associam com outros aminoácidos hidrofóbicos. 
 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
3 – Ligações de hidrogênio: Ligação entre o hidrogênio e o oxigênio ou 
nitrogênio. 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
4 – Interações Iônicas: Ligação entre por exemplo o grupo carboxila 
(COO-) do aspartato ou glutamato, com grupos carregados 
positivamente, como grupo amino (NH3+) da cadeia lateral da lisina. 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
 
Estrutura Terciária 
Estrutura das proteínas 
 
 
 Muitas proteínas consistem em uma única cadeia polipeptídica, sendo 
definidas como proteínas monoméricas; 
 
 Outras, consistem em duas ou mais cadeias polipeptídicas, que 
podem ser estruturalmente idênticas ou totalmente diferentes. 
 
 Esse arranjo é denominado estrutura quaternária da proteína. 
Estrutura Quaternária 
Estrutura das proteínas 
 
 
 Estas subunidades são unidas por interações não covalentes (Ligações 
de hidrogênio, ligações iônicas e interações hidrofóbicas. 
 
 Estas subunidades podem funcionar independentemente umas das 
outras ou podem trabalhar cooperativamente. Ex.: Hemoglobina. 
Estrutura Quaternária 
Estrutura das proteínas 
Estrutura quaternária 
 
 
 
 
Estrutura secundária 
 
Estrutura terciária 
Estrutura β 
pregueada 
Estrutura 
primária 
Estrutura das proteínas 
Ligações 
peptídicas 
Pontes de Hidrogênio 
Interações Eletrostáticas 
Interações Hidrofóbicas 
Uniões Covalentes de Dissulfeto 
Pontes de Hidrogênio 
Estrutura das proteínas 
Função Biológica 
 
 
 
 Proteínas Função biológica 
 Enzimas Ribonuclease Tripsina 
 Proteínas 
transportadoras 
Hemoglobina Albumina do soro 
Mioglobina lipoproteínas 
 
Proteínas nutritivas 
e de reserva 
Gliadina (trigo) Ovoalbumina (ovo) 
 Caseína (leite) Ferritina 
 
Proteínas contráteis 
ou de movimento 
Actina Miosina 
Tripsina 
Hemoglobina 
Ferritina 
Actina 
Miosina 
Troponina 
Tropomiosina 
Função Biológica 
 Proteínas Função biológica 
 Proteínas 
estruturais 
Queratina Colágeno 
Elastina 
 
 
 Proteínas de 
defesa 
Anticorpos 
 
 Proteínas 
reguladoras 
Insulina 
Dobramento proteico 
 O estudo estrutural das proteínas leva ao questionamento de como o 
enovelamento proteico e orquestrado? 
 
 Proteínas especializadas chamadas de chaperonas são capazes de 
aperfeiçoar o enovelamento proteico; 
 
 Podem ser catalisadoras – aumentando a velocidade de dos 
estágios finais de dobramento; 
 
 Protegem proteínas durante o dobramento, para que as regiões 
expostas, mais vulneráveis, não formem interações infrutíferas. 
 
 
Dobramento proteico 
 Se acontecer algum erro durante tal processo elas são degradadas 
dentro da célula, “proteossomo”; 
 
 Se o sistema de controle não é perfeito, agregados intra ou 
extracelulares de proteínas inadequadamente podem se acumular 
durante o envelhecimento. Estão associados a algumas doenças; 
 
 Amiloidoses – acúmulo de proteínas alteradas, tem sido 
implicadas em doenças degenerativas, como o Alzheimer; 
 
 Príons – proteína com capacidade de modificar a estrutural 
espacial de outras proteínas tornando-se cópias de si mesmo. 
Desnaturação de proteínas 
 Resulta no desdobramento e na desorganização das estruturas 
secundária e terciária, sem que ocorra hidrólise das ligações 
peptídicas; 
 
 Uma proteína em seu estado natural é chamada de proteína nativa e 
depois da mudança ou transformação por alguma agente desnaturante 
é chamada de proteína desnaturada. 
 
 Ex.: Calor, ácidos ou bases fortes, agitação mecânica, 
detergentes etc. 
Classificação das proteínas 
• As proteínas são classificadas em dois grupos principais: proteínas simples 
e conjugadas. 
 
Proteínas simples - São constituídas, exclusivamente, por aminoácidos. Em 
outras palavras, fornecem exclusivamente uma mistura de aminoácidos por 
hidrólise. 
 
Proteínas conjugadas - proteínas que por hidrólise liberam aminoácidos 
mais um radical não peptídico, denominado grupo prostético. 
• Os grupos prostéticos podem ser orgânicos (como por exemplo uma 
vitamina ou um açúcar) ou inorgânicos (por exemplo, um íon metálico). 
 
Lipoproteínas (lipídio - como lecitina ou colesterol), nucleoproteínas (ácidos 
nucleicos), glicoproteínas (carboidratos) e etc. 
Proteínas Globulares 
 
 Apresentam as moléculas enroladas como novelos, e são solúveis em 
água. A maioria das proteínas apresentam estrutura globular como, 
por exemplo, as enzimas, anticorpos, hemoglobina, clorofila e 
mioglobina. Chamadas também de hemeproteínas. 
 
 Hemoglobina Pepsina 
Proteínas Globulares 
Hemeproteínas – grupo especializado de proteínas, as quais contêm 
grupo heme como grupo prostético. 
 
Heme possui o íons ferroso que na hemoglobina e mioglobina liga-se 
com oxigênio. 
Proteínas Globulares 
Mioglobina – hemeproteína presente no coração e no músculo, 
funciona como reservatório de oxigênio como carreador que aumenta a 
velocidade de transporte de oxigênio dentro da célula muscular. 
• Formada por apenas uma cadeia polipeptídica, contém apenas um 
grupo heme, ligando somente a uma molécula de oxigênio. 
 
Proteínas Globulares 
A hemoglobina é encontrada exclusivamente nos eritrócitos, onde sua principal função é 
transportar oxigênio dos pulmões até os capilares dos tecidos; 
 
A hemoglobina A, a principal hemoglobina em adultos, é composta por quatro cadeias 
polipeptídicas - duas cadeias alfa (α) e duas cadeias beta (β) - mantidas unidas por meio de 
ligações não-covalentes 
Proteínas Globulares 
Hemoglobina – proteína encontrada exclusivamente nos eritrócitos. 
 
Forma T e Forma R 
 
Proteínas Globulares 
 
 Hemoglobina A - tetrâmero resultante 
da associação de dois dímeros idênticos 
(αβ1) e (αβ2). Possuem o heme - que 
possui o íon ferroso (Fe2+). Transporte 
de O2 e CO2. 
Proteínas Globulares 
 
 Outras hemoglobinas: 
 
• Hemoglobina fetal (HbF) - HbF é um tetrâmero, consistindo em duas 
cadeias α. idênticas àquelas encontradas na HbA, mais duas cadeias gama 
(γ); 
 
• HbF é a principal hemoglobina encontrada no feto e no recém-nascido, 
perfazendo cerca de 60% da hemoglobina total dos eritrócitos durante os 
últimos meses da vida fetal. 
 
• Hemoglobina A2 (HbA2) - é um componente menor da hemoglobina normal do 
adulto, surgindo inicialmente cerca de 12 semanasapós o nascimento e finalmente 
constituindo cerca de 2% da hemoglobina total; 
 
• É composta por duas cadeias α.-globina e duas cadeias delta δ) 
 
Proteínas Globulares 
 
 Outras hemoglobinas: 
 
 
Proteínas Globulares 
 
 Outras hemoglobinas: 
• Hemoglobina A1c. Sob condições fisiológicas, a 
HbA é glicosilada de forma lenta e não-enzimática; 
a extensão da glicosilação depende da 
concentração plasmática de uma determinada 
hexose; 
 
• A forma mais abundante de hemoglobina 
glicosilada é a HbA1c. que possui resíduos de 
glicose ligados predominantemente aos grupos NH2 
das valinas N-terminais das cadeias; 
 
• Quantidades aumentadas de HbA1c são encontradas 
nos eritrócitos de pacientes com diabetes melito. 
 
 
HEMOGLOBIN0PATIAS 
 Anemia falciforme (doença da hemoglobina S) HbS: 
 A anemia falciforme (também denominada doença falciforme) é uma doença 
genética do sangue causada pela alteração de um único nucleotídeo (mutação 
pontual) no gene da cadeia de β-globina. 
 Doença da hemoglobina C: 
 Assim como a HbS, a HbC é uma variante de hemoglobina com uma única 
substituição de um aminoácido na posição seis na cadeia de p-globina. 
HEMOGLOBIN0PATIAS 
 Talassemias 
 As talassemias são doenças hemolíticas hereditárias, nas quais ocorre um 
desequilíbrio na síntese das cadeias de globina; 
 
 Normalmente, a síntese das cadeias de globinas α e β é coordenada de modo 
que cada cadeia α tem uma cadeia β correspondente; 
 
 Nas talassemias, a síntese de uma cadeia α ou β defeituosa. A talassemia pode 
ser causada por uma série de mutações, incluindo deleção de genes, ou ainda 
substituições ou deleções de um ou vários nucleotídeos. 
Proteínas Fibrosas 
 
 São aquelas que apresentam moléculas distendidas e filamentosas, 
semelhantes a longos fios. A queratina, colágeno e elastina são 
proteínas fibrosas. Insolúveis. 
 
Queratina – encontrada na pele e cabelos; 
 
Colágeno – mais abundante do corpo, proteínas 
mais rígidas. Pele, tecido conjuntivo, córnea e 
parede dos vasos sanguíneos; 
 
Elastina – forma fibras à tensão, podem ser 
distendidas em várias vezes o seu comprimento 
normal. Encontradas, pulmões, paredes de grades 
artérias, e nos ligamentos elásticos. 
 
Questões 
1. Construa um conceito prático de proteínas. Demonstrando suas 
principais funções. 
2. Quais são as unidades formadoras das proteínas? Como estas 
unidades se ligam? O que é uma estrutura primária? 
3. Quais os três aspectos que podem variar a estrutura primária de 
uma proteína? 
4. Explique a estrutura secundária. Diferencie alfa hélice e beta 
pregueada. 
4. A estrutura terciária é mantidas por quais interações? Explique 
cada uma. 
5. Explique a estrutura quaternária. 
6. As chaperonas auxiliam no dobramento proteico. Explique.