05_BQI 100 Proteínas 2013

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR 
BQI 100 
Proteínas 
Lanna Clicia Carrijo 
Proteínas 
Conceito 
Macromoléculas compostas de uma ou mais cadeias 
polipeptídicas, em que cada cadeia possui uma 
sequência característica de aminoácidos unidos por 
ligações peptídicas. 
 
Nas células: 
•Macromoléculas mais abundantes 
•Milhares de tipos diferentes 
•Informações genéticas são expressas como proteínas 
As proteínas possuem diferentes 
funções 
Transportadoras 
Estruturais 
Contráteis 
De Defesa 
Reguladoras 
Nutrientes e de Armazenamento 
Catálise Enzimática 
Transporte 
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Ç 
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S 
Muitas moléculas e íons pequenos são 
transportados por proteínas específicas. 
 
Ex.: Albumina Sérica (carregar ácidos graxos no sangue) 
 Hemoglobina (carregar oxigênio no sangue) 
Hemoglobina 
Catálise Enzimática 
 
A grande maioria das moléculas com 
atividade catalítica são proteínas (enzimas); 
Ex.: Beta DNApolimerase 1; 
 Ribonuclease; 
 Tripsina ; 
 Fosfofrutoquinase; 
 Catalase; 
 Isocitrato Liase. 
 
 
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Ç 
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Beta DNApolimerase 1 
Sustentação Mecânica 
Estruturais 
Queratina – fio de cabelo Colágeno - pele 
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Outras: elastina, fibroína, proteoglicanos. 
Outras proteínas e suas funções 
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S 
Classe funcional Exemplos 
Regulatórias Insulina 
Repressor Lac 
Glucagon 
Armazenamento Glicinina da soja 
Zeina do milho 
Caseína do leite 
Ovoalbumina 
Contráteis Actina 
Miosina 
Proteção Imunoglobulinas 
Trombina 
Venenos de cobra e insetos 
Toxina diftérica 
Exóticas Anti-congelante 
Adesivas 
Características de algumas Proteínas 
Massa 
Molecular 
Número de 
Resíduos 
Número de 
Cadeias 
Citocromo c (humano) 
Ribonuclease A (pâncreas bovino) 
Lisozima (clara do ovo) 
Mioglobina (coração de cavalo) 
Quimotripsina (pâncreas bovino) 
Quimiotripsinogênio (boi) 
Hemoglobina (humano) 
Albumina do soro (humano) 
Hexoquinase (fungo) 
RNA polimerase (E. Coli) 
Glutamina sintetase (E. coli) 
Composição de Aminoácidos de duas Proteínas 
Número de Resíduos por 
molécula de proteína 
Aminoácidos Citocromo 
c bovino 
Quimiotripsinogênio 
bovino 
Classificação 
Quanto à composição 
Proteínas simples; 
Proteínas conjugadas – grupo prostético – classificadas de 
acordo com a natureza química de seus grupos: 
Classe Grupo (s) prostético (s) Exemplo 
Lipoproteínas Lipídeos Β1-lipoproteína do sangue 
Glicoproteínas Carboidratos Imunoglobulina G 
Fosfoproteínas Grupos fosfatos Caseína do leite 
Hemoproteínas Heme (ferro porfirina) Hemoglobina 
Flavoproteínas Nucleotídeos de falvina Succinato desidrogenase 
Metaloproteínas Ferro Ferritina 
Zinco Álcool desidrogenase 
Cálcio Calmodulina 
Molibdênio Dinitrogenase 
Cobre Plastocianina 
Calmodulina Hemoglobina 
 
Quanto ao número de cadeias polipeptídicas 
Monoméricas:Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica. 
Oligoméricas - Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; 
São as proteínas de estrutura e função mais complexas. 
C 
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C 
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O N-terminal 
Mioglobina 
C-terminal 
C-terminal N-terminal 
Hemoglobina 
Quanto à forma 
Proteínas Fibrosas 
• Geralmente insolúveis nos solventes aquosos; 
• Elevados pesos moleculares 
• Formadas geralmente por longas moléculas mais ou menos 
retilíneas e paralelas ao eixo da fibra, compartilhando estrutura 
secundária comum; 
• Função estrutural: suporte, forma e proteção externa. 
 
Colágeno Queratina 
C 
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C 
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Ç 
à 
O 
Quanto à forma 
Proteínas Globulares 
• Estrutura espacial mais complexa, com vários segmentos de 
estrutura secundária; 
• Geralmente solúveis nos solventes aquosos; 
• Pesos moleculares são bem variados; 
• Cadeias enoveladas em forma esférica ou globular; 
• Funções metabólicas: enzimática, hormonal, de defesa, de 
transporte, e outras. 
 
 
Hemoglobina Tripsina 
C 
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C 
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Ç 
à 
O 
Estrutura das Proteínas 
Ligação peptídica 
 
Ligação amida entre um grupo 
α-amino de um aminoácido e 
um grupo α-carboxíla de outro 
aminoácido, com eliminação de 
água na sua formação. 
 
 
Rígida e planar: 
Limita o numero de conformações da 
cadeia polipeptídica. 
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carboxi- 
terminal 
Ligação Peptídica 
amino- 
terminal 
O – carga parcialmente negativa 
N – carga parcialmente positiva 
Gera um pequeno dipolo 
elétrico 
Carbono 
Hidrogênio 
Oxigênio 
Nitrogênio 
Grupo R 
Estrutura Tridimensional das 
Proteínas 
É a conformação assumida pela molécula protéica 
(Conformação nativa). 
Conformação: 
É o arranjo espacial dos átomos (alterações não envolvem quebra de 
ligações). 
Estrutura Tridimensional: 
1) É determinada pela sequência de aminoácidos; 
2) É determinante da função da proteína; 
3) É única (ou quase) para cada proteína; 
4) As forças estabilizantes são interações não-covalentes; 
5) Várias estruturas definidas podem ser identificadas no seu 
interior. 
Resíduos de 
aminoácidos 
α-hélice 
(folha β) 
Cadeia 
polipeptídica 
Subunidades 
montadas 
Estrutura 
primária 
Estrutura 
secundária 
Estrutura 
terciária 
Estrutura 
quaternária 
Níveis Estruturais em Proteínas 
 Conformação: arranjo espacial dos átomos de uma proteína; 
 A conformação existente sob um determinado conjunto de 
condições é a termodinamicamente mais estável, tendo menor 
energia livre de Gibbs (G) – proteínas nativas; 
Estrutura Primária 
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Resíduo Amino-
terminal 
Resíduo Carboxi-
terminal 
Esqueleto covalente da molécula(ligações covalentes que 
acontecem entre aminoácidos e outras ligações 
covalentes inter e intracadeias). 
• A sequência de aminoácidos de uma proteína está 
fortemente ligada a sua função; 
• Proteínas polimórficas: a sequência de aminoácidos pode 
variar de 20-30%, mantendo-se a função. 
Estrutura Primária N 
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Estrutura Secundária 
 
 São os padrões locais de dobramento da estrutura 
protéica, sendo os mais comuns a alfa-hélice e a folha-
beta. 
 Ocorre em função dos ângulos formados pelas ligações 
peptídicas que ligam os aminoácidos e de outras 
interações entre esses resíduos. 
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Estrutura Secundária 
 α- Hélice Folha-β 
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Estrutura Secundária 
Estabilizada por ligações de H entre aminoácidos 
próximos: 
Cα–N-H----O=C- Cα i i + 3 
 
 
 
 
 
 
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• Difração de raios-X das α-queratinas; 
• Esqueleto polipeptídico enrolado ao longo do maior 
eixo da molécula; 
• Radicais dos aminoácidos projetam-se para fora da 
hélice; 
 
α-Hélice 
• Um passo da hélice (unidade repetitiva) cerca de 0,56 nm;• Cada passo da hélice: 3,6 resíduos de aminoácidos; 
• Formas mais comuns da hélice: orientação para direita; 
Estrutura Secundária 
α-hélice 
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Estrutura Secundária : α -hélice 
A seqüência de aminoácidos afeta a estabilidade da 
α-hélice: 
 Interações entre cadeias laterais de aminoácidos podem 
estabilizar ou desestabilizar a estrutura 
1. Repulsão/atração eletrostática dos grupos R; 
2. Volume dos grupos R adjacentes; 
3. Interações entre as cadeias laterais de aa 
espaçados entre si por três ou quatro 
resíduos; 
4. Ocorrência dos resíduos Gly ou Pro; 
5. Interação entre os resíduos de 
aminoácidos nas extremidades 
do seguimento helicoidal e o 
dipolo elétrico inerente a uma 
α-hélice; 
Grupo R 
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Estrutura Secundária 
α-Hélice 
Algumas sequências de aminoácidos 
desfavorecem a formação de α-Hélice: 
 
• Resíduos de Glu, Lys e/ou Arg adjacentes, a pH 7,0; 
• Resíduos de Asn, Ser, Thr e Leu muito próximos; 
• Aminoácidos com grupos iônicos aparecem 
afastados 3 ou 4 resíduos na hélice: fazem interação 
intracadeia; 
• Resíduos de Prolina (não tem H livre ligado ao N). 
 
 
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Estrutura Secundária 
α -hélice 
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Estrutura Secundária 
α -hélice 
Subunidade β -
Hemoglobina 
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Estrutura Secundária 
Folha – β 
• Esqueleto polipeptídico está estendido em zique-
zague; 
• Arranjos lado a lado das cadeias formam estruturas 
semelhantes a dobras = folhas β (pregueada) 
• Estabilizada por ligações de H pela Cα–C=O e H–N–
Cα da cadeia principal de aminoácidos distantes na 
seqüência primária. 
 
 
 
Estrutura folha-β estendida 
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Estrutura Secundária: Folha – β 
• Radicais dos aminoácidos adjacentes 
projetam-se em direções opostas= padrão 
alternado se visto lateralmente; 
•Ligações de hidrogênio entre resíduos de 
aminoácidos podem ser formadas intra- ou 
inter-cadeias; 
•Distância entre os carbonos alfa é de 3,5Ǻ; 
• Grupos R adjacentes podem interferir com 
interações entre 2 folhas β adjacentes; 
• Cadeias adjacentes podem ser: 
Paralelas 
Antiparalelas 
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Estrutura Secundária 
Folha β antiparalela 
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Estrutura Secundária 
Folha β paralela 
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Estrutura Secundária 
Folha β paralela x antiparalela 
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Ligações de H não 
lineares: menos 
estáveis 
Ligações de H 
lineares: mais 
estáveis 
Estrutura Secundária 
Voltas ou Loops 
 
 Conectam os segmentos de Hélices Alfa e Folhas 
beta; 
 Mudam a direção da cadeia; 
 Curvas β, loop β, ou torção β 
 Estabilizada por ligações de H entre aminoácidos 
próximos: 
Cα–N-H----O=C- Cα i  i + 3 
 
 
 
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Estrutura Secundária 
Torção β ou Curva β 
•Próximas à superfície das moléculas, sendo comuns 
em folhas β antiparalelas 
•Ocorrência de Gli e Pro 
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Estrutura Secundária 
Probabilidade relativa de um determinado resíduo de aa ocorrer 
nos três tipos mais comuns de estrutura secundária. 
α-Hélice Folha-β Curva-β 
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Estrutura Terciária 
 É a conformação espacial da proteína, como um 
todo. 
 Estabilizada por interações não-covalentes 
entre as cadeias laterais e pontes dissufeto. 
 
Ferritina: 
armazenamento de ferro 
 
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Estrutura Terciária 
Interações que estabilizam a estrutura terciária 
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+ var der Waals 
+ dipolo/dipolo 
Estrutura Terciária 
Relação: Estrutura x Função 
 
Ausência de estrutura nativa pode levar a 
ausência de função. 
 
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Proteínas Fibrosas 
Redução Oxidação 
Ondulação permanente e a 
Engenharia Bioquímica 
Ondulação 
α- Queratina dos Cabelos N 
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-Estrutura secundária: 
α-Hélice orientada para direita 
-Superenovelamento-Estrutura quaternária: 
Super hélice orientada para esquerda 
-Rico em aminoácidos hidrofóbicos: 
Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe 
 Colágeno 
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Proteínas Fibrosas 
a e b: Hélice orientada para esquerda 
c e d: Tríplice hélice do colágeno 
(orientada para direita) 
-Composição: 35% Gly; 11% Ala, 21% 
Pro e HyPro 
Gly-X-Pro ou Gly-X-HyPro 
 
Estrutura das Fibras do 
Colágeno: 
Ligações cruzadas 
Fibroína da Seda N 
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Proteínas Fibrosas 
Proteínas Globulares 
A Estrutura Terciária da Mioglobina e o 
Grupo HEME 
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Citocromo c Lisozima Ribonuclease 
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Proteínas Globulares 
Estrutura Supersecundária ou 
Motivo Estrutural 
 Combinações entre diferentes arranjos de estrutura 
secundária que se repetem no enovelamento das 
cadeias protéicas. 
 Formam domínios característicos de famílias de 
proteínas. 
 
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Domínio Estrutural da Proteína Trombina c 
Domínio N 
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 Unidade estrutural distinta no interior de uma cadeia 
polipeptídica maior; com 40 a 400 resíduos de aminoácidos; 
 Vários domínios podem estar presentes em uma única 
cadeia polipeptídica, com funções distintas; Formados por associações de motivos e de estruturas 
secundárias adicionais; 
Estrutura Quaternária 
Certas proteínas, tal como a hemoglobina, são 
compostas por mais de uma unidade polipeptídica, a 
conformação espacial destas cadeias, juntas, é que 
determina a estrutura quaternária. 
Apresenta os mesmo tipos de interações que a 
estrutura terciária. 
 
 
Estrutura Quaternária 
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Estrutura Quaternária 
Hemoglobina 
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•Eritrócitos: transporte e armazenamento de O2; 
•Quatro cadeias polipeptídicas e quatro grupos Heme 
(ferro-porfírínico), um em cada subunidade: 
 
Duas cadeias α e duas cadeias β, ambas as cadeias com vários 
segmentos em α-hélice, separadas por estruturas em curva. 
Complexos 
Supramoleculares 
Protéicos 
Capsídeo 
Viral 
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Desnaturação e 
Renaturação da 
Ribonuclease 
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