Estrutura de Peptídeos e Proteínas

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Estrutura dos Peptídeos e Proteínas
Para começar...
Oque diferencia um peptídeo de uma proteína? Para começar, o tamanho, os peptídeos são formados por no máximo 80 resíduos de aminoácidos por isso são moléculas menores. Além disso, não possui estrutura terciária, no máximo uma estrutura secundária e as funções que ele desempenha no organismo são diferentes das proteínas mas em algumas coisas são iguais. Por exemplo, a a formação da ligação peptídica entre dois aminoácidos, que nada mais é do que uma desidratação para unir esses dois aminoácidos.
 Então, tem-se essa reação entre a carboxila de uma aminoácido com amino de outro aminoácido subsequente. Percebe-se que é a perda de um Hidrogênio e de uma hidroxila que forma essa ligação. Outro detalhe, a partir de dois peptídeos chama-se dipeptídio, 3 peptídeos chama-se tripeptídeos e se for 4 peptídeos chama-se tetrapeptídeos, quando o número for maior que isso, chama-se polipeptídeos.
Outro fator a se observar é que existe tanto nos peptídeos quanto as proteínas a região AMINO – TERMINAL (N- TERMINAL) no qual se inicia e CARBIXI-TERMINAL (C-TERMINAL) no qual finaliza a síntese.
 
Além disso, todos os agrupamentos R dos aminoácidos estão voltados para cima, do mesmo lado, enquanto que na outra face se encontra os hidrogênios e os oxigênios. Isso é importante porque? Para formar a estrutura secundária. Sempre nessas estruturas, os agrupamentos R estão voltados para a face externa e o lado dos hidrogênios e oxigênios estão voltados para a face interna, tanto nas Alfa-Hélices quanto nas Folhas-Betas, isso acontece em TODO PEPTÍDEO E TODA PROTEÍNA.
Funções diferentes
Por exemplo o aspartano, é um peptídeo que é usado no adoçante; Vários hormônios que temos são peptídeos como a oxitocina que estimula a contração uterina, gracinina que participa do processo inflamatório, a tirotropina que é um dos hormônios da hipófise. Lembre-se que nem todo hormônio é um peptídeo, como por exemplo os esteroides que são derivados do mesmo isoprênico que compõe o colesterol.
Outros hormônios como a insulina e glucagon que estão envolvidos no controle do metabolismo, a corticotropina lá do córtex adrenal. Fora isso, os outros organismos formam uma quantidade enorme de peptídeos que são toxinas, a exemplo dos sapos que possuem venenos, principalmente peptídeos que tem ação no sistema nervoso central, que com uma pequena dose já mata uma pessoas, pois para o sistema cardio respiratório. Só lembrara que esses peptídeos não são formados aleatoriamente, eles tem uma função biológica.
Proteínas
-Terão alto peso molecular;
-Obtém estruturas secundárias e terciárias;
-Um sítio de ligação ao seu substrato ;
-Exercem as mais variadas funções:Proteínas de transporte, integrais de membranas, receptores, imunoglobulinas ( proteínas do sistema imunológico), anticorpos, proteínas constitucionais como colágeno e queratina.
	Só para ter uma ideia do quão grande elas podem ser, observe:
O tamanho da proteína é totalmente diferente do peptídeo.
A conformação terciária e da quartenária são determinadas na diferenciação das proteínas também suas funções.
Fora isso, vamos ver as proteínas conjugadas, quando as proteínas estão ligadas a outras macro moléculas.
 Por exemplo, as lipoproteínas que são proteínas que transportam o colesterol( HDL e LDL); glicoproteínas, são proteínas ligadas com carboidratos;Flavoproteínas que tem núcleotídeos de flavina, encontrado no clico cítrico succinato- desidrogenase que forma o FADH2; Metaloproteínas, proteínas ligadas a metais, esses metais normalmente servem como cofatores de ativação dessas proteínas, por exemplo em fosforilação oxidativa vamos ver algumas proteínas que estão conjugadas a ferro e outras ao cobre. 
Estrutura
A proteína só é funcional quando sua estrutura terciária. Porque? Pois, na sua conformação terciária que ela expõe o sítio ativo de ligação ao substrato.
Como isso acontece?
Acontece que a estrutura mais importante da proteína é a primaria, pois ela dita todas as outras, e qual sua estrutura? É uma sequência de aminoácidos que a acompanha. A partir disso você tem a conformação da estrutura secundária que se unem e formam a estrutura e terciária, fenômeno chamado de envelopamento ou dobramento. Isso a maioria das vezes ocorre de maneira espontânea devido todas as interações que já vimos ( interações hidrofóbicas, ligações iônicas, pontes de hidrogênio), todas essas interações mantém a estrutura terciária e devido as interações entre os aminoácidos, por isso fazem quase que automaticamente, pelo mesmo motivo de quando você desnatura e consegue renaturar uma proteína, ela volta para sua formação original e volta a sua função.
Estrutura quartenária
É uma união de subgrupos ou subunidades de estruturas terciárias. Podendo ter a mesma função- no qual todas as subunidades como por exemplo a hemoglobina que é formada por 4, todas tem a mesma função que é carregar o oxigênio.
Mas temos enormes complexos enzimáticos, onde cada subunidades exerce uma função diferente. Então, depende muito do tipo de proteína e da sua função.
Aqui está o exemplo de uma estrutura primária. A estrutura primária nada mais é que a sequencia de aminoácidos que compõe a proteína. A partir do momento que eu tenho minha sequência de aminoácidos iniciais, eu tenho a formação de estruturas secundárias e das terciárias.
A importância da estrutura primária é porque ela dita todas as outras
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forma a secundária 
que podem ser de dois tipos: Alfa- Hélice e Folhas- Beta.
Alfa-Hélice: Em formato de aspiral composta por uma única fita de aminoácido que começa a se enovelar em forma de aspiral igual a uma mola. Como Acontece? Os aminoácidos vão se enovelando conforme suas características ficando unidos nessa hélice por pontes de hidrogênio. Então a cada volta tem mais ou menos 3,6 resíduos de aminoácidos e forma pontes de hidrogênio e a hélice se forma. Na face interna pontes de hidrogênio, na face externa os agrupamentos R vão ficando expostos. Então, dependendo dos aminoácidos quem compõe a hélice, você terá diferentes características. Por exemplo: aminoácidos apolares, terá um conjunto do agrupamento na região hidrofóbica. Se for aminoácidos polares, pode ter um conjunto de hélices formando regiões carregadas, podem agir com outras substâncias também carregadas.
Percebe-se na imagem a distribuição das cargas positivas e negativas de acordo com o grupo R que vai ficando exposto.
Folhas-Beta: diferentemente da alfa-hélice que era uma única fita, terá mais uma fita para formar a folha- beta. Ficam em conjunto e são formadas por fitas paralelas, vão se unir por pontes de hidrogênio para formar sua estrutura.
Tanto a estrutura da alfa – hélice quanto das Folhas – beta são estáveis por ser unidas por pontes de hidrogênio
As folhas – beta podem se unir de duas formas: antiparalelas, onde tem-se N-terminal e C-terminal em lados opostos da fita , ou paralelas, no mesmo sentido. Mas existe outras estruturas que servem para conectar tanto as folhas- beta quanto as alfa-hélices, então conectando uma Folha-Beta a outra, vamos ter estruturas chamadas de Dobra-Beta. Você também tem estruturas Hélice-Dobra-Hélice, que formam uma alça, que pode ter função também, normalmente nas alças são sítios de ligação de cofatores como Cálcio por exemplo.
Então, quando você olha uma imagem de uma proteína na sua estrutura terciária, percebe-se tanto a presença da Folha- beta, das hélices, quanto das alças conectando as outras estruturas.
Somente uma sequência de aminoácidos
Estrutura terciária
Temos a presença de Folhas-Beta, das Alfa-hélices e as alças, alem do sítio de ligação
Que forças são essas que mantém a estrutura terciária das proteínas?
Temos: pontes de hidrogênio ( aa polares não carregados), ligações iônicas ( aa carregados positivamente e negativamente), interações hidrofóbicas ( aa apolares), e forças de VanderWalls
Então, todas essas forças matem unidas a estrutura terciáriada proteínas, além dessas teremos as pontes de dissulfeto
aqui temos a formação da ponte dissulfeto formando um peptídeo, a insulina. Observe resídios de cisteína. As proteínas que são ricas em resíduos de cisteína, elas tendem ter um número maior de pontes de dissulfeto e serem mais estáveis.
Pergunta de prova: o que mantém a estrutura terciária da proteína unida?
Então, todas as forças já mencionadas reunidas mantem a estrutura terciária da proteína
Domínios Proteicos
são estruturas repetitivas, que veremos muito em algumas ocasiões.
 
Domínios beta-alfa-beta: uma folha beta ligada a uma alfa hélice que está ligada a uma folha beta e assim sucessivamente. Isso é um domínio proteico que pode se repetir na proteína várias vezes. Temos por exemplo Domínio só beta,ou só alfa ( por exemplos os receptores acoplados a proteína G, que estudaremos depois, como eles são compostos? O receptor acoplado a proteína G nada mais é uma proteína transmembrana formada de 7 hélices que atravessa a membrana), os barril beta( proteínas que servem de canais, transporte da membrana, pois por ela ser no formato de um barril , tem uma região hidrofóbica, que fica em contato com a membrana na face externa, e no interior você pode ter resíduos de aminoácidos que permite a passagem de solutos de diferentes naturezas, iônicos, água.
ESTRUTURA QUARTENÁRIA
Várias subunidades terciárias unidas para formar um único complexo proteico, que podem ter funções iguais ou diferentes, e uma coisa interessante, cada subunidade dessa pode ser codificada por um gene diferente.
No exemplo da beta- secretase, ela tem 6 subunidades. Então observe, as estruturas quartenárias podem ser variadas. 
Classificação das Proteínas
A classificação quanto a função, as proteínas normalmente são separadas em dois grandes grupos:
Proteínas fibrosas: as estruturais ( queratina, colágeno, actina, miosina, fiboína da seda)
Proteínas globulares: mais variadas funções ( proteínas integrais de membrana, proteínas de transporte, enzimas, ou grandes complexos enzimáticos) por isso suas mais variadas funções.
Diferença entre as duas:
Proteínas fibrosas: são estruturas secundárias que se repetem, função estrutural, são insolúveis em água, o que prevalece na estrutura dessas proteínas são aminoácidos apolares, então por exemplo, a estrutura do colágeno, normalmente tem uma estrutura de sequencia de aminoácidos que se repetem, glicina-x e prolina são aminoácidos apolares e é a sequencia que repete. Isso forma uma hélice, que é uma outra característica das outras proteínas fibrosas, elas normalmente são compostas de estruturas secundárias que se repetem e se unem, então a estrutura do colágeno: uma alfa-hélice que se une com outra alfa-hélice e se enovela com outra alfa- hélice. Isso que da resistência a fibra do colágeno e então temos mais de 50 genes que codificam o colágeno no organismo, para cada tipo diferente de tecido temos um diferente tipo de colágeno no nosso organismo. 
Mas não pense que as proteínas fibrosas são apenas formados por alfa-hélices, aqui nos temos o exemplo da fibroína da seda que ela é formada por folhas-beta que se superpõem. 
Então o que vai diferenciar? Ela é uma estrutura mais macia, por isso que a ceda é macia. Apesar de ser extremamente resistente
Uma curiosidade, qual diferença do cabelo liso para o cabelo cacheado? PONTES DISSULFETO. O cabelo liso é rico em pontes dissulfeto, são elas que mantem o fio alinhado. Já o cabelo cacheado, elas estão em menor quantidade, e mais dispersas e quando elas se unem, promovem uma ondulação no fio. E é isso que se baseia os processo de alisamentos e permanentes, normalmente utilizado um agente redutor que desfaz as pontes dissulfeto e refaz o aliamento do fio. 
Proteínas Globulares: Forma esférica, por isso são chamada de globulares, são solúveis em água, isso me diz que tem a presença de aminoácidos polares. Função: todo o resto fora a estrutural. São multifuncionais, exemplo, proteína integral de membrana, transportadora de membrana, enzima. 
Temos o exemplo da hemoglobina, uma proteína globular, ela tem estrutura quartenária, formada por 4 unidades sendo duas alfa e duas beta, só que todas elas tem a mesma função, estão ligadas ao agrupamento M e todas tem a mesma função de carregar o oxigênio. No caso clínico da anemia falciforme, vamos ver a importância da estrutura primária, onde a mudança de um único aminoácido é capaz de causar uma doença fatal. Então observem, que é um exemplo de uma estrutura globular, quartenária em que suas estruturas podem até ser diferentes mas tem a mesma função.
Outro exemplo para vocês é o complexo piruvato descarboxigenado, para quem já estudou o ciclo do ácido cítrico, já sabe que é uma enzima que faz a transformação do piruvato que sobrou la na glicólise em acetil-coa. Ela é um complexo formado por 27 subunidades reunidas. Ela tem várias funções dentro do mesmo complexo, o que vai acontecer nesse processo de transformar o piruvato? Primeira reação é a de descarboxilação do piruvato, composto de 3 carbonos e transformo em acetil que só tem 2 carbonos. Depois preciso ter um sítio de ligação a coenzima A, depois esse sítio se próxima do acetil para acontecer uma outra reação para unir o acetil com a coenzima A, e depois seguidas de uma hidrólise, esse acetil-coa é liberado, então todas essas funções dentro de um complexo enzimático. Todas essas subunidades ficam unidas e trabalham em conjunto. 
Desnaturação
o que é desnaturar uma proteína? É a perda da sua estrutura terciária, e tem processos de desnaturação que perdem até a secundária, por exemplo, quando queremos fazer eletroforese, que é um processo de separação das proteínas, a gente utiliza um agente desnaturante, redutor e ainda é aquecido porque queremos a estrutura linear da proteína para conseguir separa. Então dessa forma consegue separar com essa eletroforese as proteínas.
Os estudos de desnaturação eles começaram com o que? Coma ribonuclease, que foi observado que na presença de ureia e o agente redutor, eles conseguiam desenovelar a ribonuclease e ela perdia a sua função. Eles quebram as pontes dissulfeto que mantinham a estrutura da ribonuclease e perdeu sua estrutura terciária, assim quando ela perdeu sua estrutura terciária, ela perdeu sua função só que nem todo agente desnaturante impede a renaturação da proteína, então, um único agente que você não consegue renaturar a proteína, é a temperatura, quando você expõe a proteína a uma alta temperatura, você desnatura e não consegue renaturar novamente. 
Quase toda proteína volta automaticamente a sua estrutura final, porque? Porque devido a sua sequencia de aminoácido, aqueles interações ocorrer automaticamente, quase toda proteína não precisa de ajuda para sofrer o processo de dobramento, mas existem umas que precisam.
Então temos, desnaturação por aumento da temperatura e por acidificação. Por aumento de temperatura não consegue renaturar, por acidificação, as vezes consegue, só neutralizar o ph novamente, você pode renaturar a proteína. Mas tanto a temperatura e a acidificação são agentes desnaturantes.
Um tipo de desnaturação interessante: desnaturação por glicosilação. Vocês sabe que o excesso de açúcar no sangue é perigoso, mas porque? É por causa disso, o açúcar ele começa a desnaturar a proteína, umas das proteínas que ele gosta de desnaturar é a hemoglobina, por isso que existe para os diabéticos o exame da hemoglobina glicada, que é uma hemoglobina desnaturada. Porque? Porque a molécula de glicose é um açúcar redutor, por isso capaz de desnaturar uma proteína.Ela perde sua função de carregar oxigênio, por isso a pessoa fica cansada