Estrutura e funções das PTNP

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Proteínas
Proteína: uma ou mais cadeias polipeptídicas de sequências de aminoácidos definida, constituindo uma unidade funcional e produto de um ou mais genes.
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Proteínas
Propriedades Gerais
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Proteínas
A estrutura da proteína determina sua função:
Para tanto, as proteínas possuem níveis de organização ...
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Níveis de Organização
Primária
Secundária
Terciária
Quaternária
Cadeias
Polipeptídicas.
Regiões da
seqüência que
formam estruturas regulares.
Empacotamento das
estruturas secundárias
formando um ou
múltiplos domínios.
Algumas proteínas
são compostas por
várias estruturas
Terciárias.
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Proteínas: Níveis de Organização
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De que são formadas as Proteínas?
 Carbono  ou carbono assimétrico: quatro radicais diferentes ;
 Cadeia R: dá a identidade a cada aminoácido (aa);
 pH 7,0: grupo carboxílico  (-) e o grupo amina  (+)  zwitterion.
 Os aminoácidos
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De que são formadas as Proteínas?
 São as unidades fundamentais das PROTEÍNAS:
 
 Todas as proteínas são formadas a partir da ligação em sequência de apenas 20 aminoácidos;
 Existem, além destes 20 aminoácidos principais, alguns aminoácidos especiais, que só aparecem em alguns tipos de proteínas
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 A ponta amínica (grupamento alfa-amina) é considerada como sendo o início de uma cadeia peptídica;
 A ponta carboxi (grupamento alfa-carboxila) o fim.
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Em meio ácido, os AA tendem a aceitar prótons, comportando-se como base e adquirindo carga positiva - ionizam em seus radicais amina.
 Aminoácidos em Solução Aquosa: Propriedades Químicas e Elétricas 
Os aminoácidos são ANFÓTEROS pois, em solução aquosa, comportam-se como ácido E como base, formando ÍONS DIPOLARES.
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 Aminoácidos em Solução Aquosa: Propriedades Químicas e Elétricas 
O valor de pH onde as cargas elétricas do aminoácido se igualam e se anulam chama-se PONTO ISSOELÉTRICO, ou pH ISOELÉTRICO.
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 Aminoácidos em Solução Aquosa: Propriedades Químicas e Elétricas 
Em meio básico, os AA tendem a doar prótons, comportando-se como ácidos e adquirindo carga negativa - ionizam-se em seus radicais carboxila.
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Ponto 1: +NH3CHRCOOH = AA totalmente protonado
Ponto 2: [+NH3CHRCOOH] = [+NH3CHRCOO-] 
Ponto 3: +NH3CHRCOO- = Ponto Isoelétrico = Íon Dipolar ou "Zwitterion". 
Ponto 4: [+NH3CHRCOO-] = [NH2CHRCOO-]
Ponto 5: NH2CHRCOO- = AA totalmente desprotonado 
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Proteínas
Classe de substância mais abundante das células:
Mais de 50% do peso seco
Responsável pela imensa variedade de todas as funções celulares.
Aspectos gerais:
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Proteínas
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Proteínas
 Polímeros lineares de aa;
 Formado pela união do grupo carboxila do primeiro aa com o amina do segundo, seguida da liberação de uma molécula de água. 
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Proteínas
Até 12 aa = dipeptídeo, tripeptídeo, etc.; 
Cadeias com 12 a 20 aa são denominadas de oligopeptídeos;
Cadeias maiores são chamadas de polipeptídeos.
Classificação dos Peptídeos
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Proteínas
Nível de Organização das Proteínas
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Proteínas
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura primária:
Corresponde à sequência de aa em uma cadeia polipeptídica.
20n arranjos possíveis, para proteínas com n aa. 
Para proteínas com n = 100  20.100 = 10130 arranjos.
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Proteínas
 É o rompimento dos níveis estruturais sem o rompimento das ligações peptídicas
Desnaturação
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Proteínas
Chapinha!!!!!
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Proteínas
A estrutura primária pode variar em 3 aspectos, definidos pela informação genética da célula: 
Fig. Seqüência de aa da Ribonuclease A
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura primária
1. Número de aa.
2. Sequência de aa.
3. Natureza dos aa.
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Proteínas
Alfa hélice
Outras hélices
Folha Beta
Dobras (dobras Beta)
 Todas as estruturas locais são estabilizadas por pontes de hidrogênio:
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Secundária
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Proteínas
A cadeia assume uma estrutura helicoidal pelas interações C=O com N-H, formando pontes de H.
O C=O do 1 aa. se liga ao N-H do 4 aa. à frente para formar ponte de H.
 Os radicais dos aminoácidos se distribuem externamente.
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Secundária: α - Hélice 
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Proteínas
Cadeia peptídica dispõe-se em zigue-zague.
Cada cadeia em zigue-zague associa-se com outras semelhantes que são unidas por pontes de H.
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Secundária: Folha  - Pregueada 
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Proteínas
É o dobramento de uma cadeia polipeptídica com loopings sobre si mesma no espaço tridimensional. 
A sequência de aa é quem determina o tipo de estrutura terciária. 
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Terciária
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Proteínas
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Terciária
Estrutura responsável pela maior estabilidade das proteínas;
Tal estrutura contribui para reduzir superfície acessível à solventes.
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Proteínas
São regiões responsáveis pela interação das proteínas.
Constituem-se de regiões conservadas.
Divididos em domínios.
 Motivos mais ocorrentes: 
Hélice – Volta – Hélice (HαH)
Hélice – Loop – Hélice (HLH)
 Dedos de Zinco
Zíper de Leucina
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Terciária: Motivos Protéicos
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Motivos proteicos
Associação de determinadas estruturas secundárias numa estrutura terciária.
Refere-se ao dobramento protéico. – Não sendo possível prever a função da proteína.
Proteínas com diferentes funções podem ter motivos iguais.
Existem centenas de motivos e as proteínas podem ser classificadas em função dos motivos que apresentam. 
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Proteínas
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Terciária: Motivos Protéicos
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Proteínas
Muitas proteínas são formadas de mais de uma unidade e forma um oligômero;
Estrutura terciária em interações hidrofóbicas polares, pontes de H e interações de Van der Waals.
Arquitetura das moléculas de
 proteínas
Estrutura Quaternária
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Proteínas
Estrutura quartenária da álcool desidrogenase do fígado. 
Cada subunidade é composta por 6 folhas paralelas. Entre as duas subunidades há duas folhas antiparalelas.
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Quaternária
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Proteínas
(A)Monômero de hemeritrina. (B) Hemeritrina trimérica. (C) Formação de um octâmero de hemeritrina. 
Arquitetura das moléculas de proteínas
Estrutura Quaternária
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1. Interações de Van der Waals: são forças de repulsão e atração geradas por flutuações na distribuição de carga dos elétrons de átomos vizinhos não ligados.
2. Pontes de H: ocorrem na presença de radicais C=O e N-H quando próximos C-O-..H..-.-N.
3. Pontes iônicas ou interações eletrostáticas: atrações entre cargas diferentes ou repulsões entre cargas iguais. 
4. Interações hidrofóbicas: ocorrem com os radicais laterais não polares dos aa quando se associam em ambientes não polares. 
Proteínas
Forças Intermoleculares 
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Dois importantes grupos de proteínas: 
Proteínas fibrosas
 Insolúveis e com cadeias polipeptídicas arranjadas em longos filamentos ou folhas.
 Consistem em grande parte de um único tipo de estrutura secundária.
Desempenham papéis estruturais. 
 Ex.: Queratina do cabelo.
Proteínas globulares
 Solúveis e com cadeias polipeptídicas contendo vários tipos de estruturas secundárias.
Tendem a ser estruturalmente mais complexas;
Possuem diversas funções metabólicas.
Apresentam Grupos polares do lado de fora, Grupos hidrofóbicos no interior
Ex.: Enzimas
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Diversidade das Proteínas
O que faz com que as proteínas variem tanto em função e propriedades?
Número e sequência distinta de aminoácidos;
Infinitas combinações;
Uma sequência específica se dobra em uma estrutura; tridimensional única;
A sequência de aminoácidos em uma proteína é uma forma de informação que dirige o enovelamento da proteína
em sua estrutura tridimensional única, e que em última análise determina a função da proteína.
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Proteínas
Proteoma 
Grupo de proteínas expresso por uma célula em um momento.
Proteoma é dinâmico: muda constantemente em resposta a estímulos. 
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Proteínas
Proteomia: estudo das propriedades protéicas em grande escala, de forma a obter uma visão mais global e integral dos processos de uma célula.
Proteoma: permite identificação de novos genes ainda não identificados em bancos gênicos de EST ou após o sequenciamento completo do genoma.
Proteoma 
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Proteínas
 E. coli produz perto de 3.000 proteínas diferentes;
 Ser humano produz de 50.000 a 100.000 proteínas diferentes;
 Mais de 1.400 doenças genéticas humanas tem sido identificadas como resultantes da produção de proteínas defeituosas
Curiosidades
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