Estrutura e Funções das Proteínas

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NH3+ NH3+ 
COOH 
COOH 
Val Ser 
Aminoácido pk alfa-COOH pk alfa-NH2 pkR 
Glutamato (Glu) 2,19 9,67 4,25 
Valina (Val) 2,32 9,62 ---- 
Lisina (Lis) 2,18 8,95 10,53 
Serina (Ser) 2,21 9,15 ---- 
Glicina (Gly) 2,34 9,60 ---- 
 Glu-Val-Lis-Ser-Gly 
pI = 4,25 + 9,67 = 6,96 
 2 
 
 Cálculo do ponto isoelétrico: 
NH3+ NH3+ 
COOH 
COO- 
NH3+ NH3+ 
COO- 
COO- 
pH = 4,25 
 
CL = +0,5 
COO- NH3+ NH3+ 
COO- 
NH3+ COO
- NH2 
COO- 
pH = 9,67 
 
CL = -0,5 
UNIVERSIDADE FEDERAL DE VIÇOSA 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMCA E BIOLOGIA MOLECULAR 
 
Introdução a 
Proteínas 
DNA 
RNAm 
Proteína 
Processamento Pós-Tradução 
Proteína Biologicamente Ativa 
Proteínas: produto do fluxo da informação genética 
> 3.000 ptns 
> 25.000 genes 
As proteínas possuem diferentes funções 
 Transportadoras 
 Estruturais 
 Contráteis 
 Defesa 
 Reguladoras 
Catálise Enzimática 
Transporte 
F 
U 
N 
Ç 
Õ 
E 
S 
Muitas moléculas e íons pequenos são 
transportados por proteínas específicas 
Ex.: Hemoglobina 
Hemoglobina 
Contração 
Actina e miosina 
F 
U 
N 
Ç 
Õ 
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S 
Catálise Enzimática 
 
A grande maioria das moléculas com 
atividade catalítica são proteínas (enzimas) 
Ex.: DNA polimerase I 
 
F 
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Ç 
Õ 
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S 
Sustentação Mecânica 
Estruturais 
Queratina – fio de cabelo Colágeno - pele 
F 
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Ç 
Õ 
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S 
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) 
Quimotripsinogênio (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 
Quimotripsinogênio 
bovino 
Classificação 
Quanto à composição 
Proteínas simples 
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 flavina Succinato desidrogenase 
Metaloproteínas Ferro Ferritina 
Zinco Álcool desidrogenase 
Cálcio Calmodulina 
Molibdênio Dinitrogenase 
Cobre Plastocianina 
C 
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S 
S 
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C 
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Ç 
à 
O 
Proteínas conjugadas – grupo prostético – classificadas de 
acordo com a natureza química de seus grupos: 
 
Quanto ao número de cadeias polipeptídicas: 
Monoméricas: Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica 
N-terminal 
Mioglobina 
C-terminal 
C-terminal N-terminal 
Hemoglobina 
C 
L 
A 
S 
S 
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F 
I 
C 
A 
Ç 
à 
O 
Oligoméricas: Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica 
São proteínas de estrutura e função mais complexas 
Quanto à forma 
Proteínas Fibrosas 
Colágeno Queratina 
• São insolúveis em solventes aquosos e possuem massas moleculares muito 
elevadas 
• São formadas geralmente por longas moléculas mais ou menos retilíneas e 
paralelas ao eixo da fibra 
C 
L 
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S 
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F 
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C 
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Ç 
à 
O 
Proteínas Globulares 
 Estrutura espacial mais complexa, são mais ou menos 
esféricas, geralmente solúveis em solventes aquosos e suas 
massas moleculares são bem variadas 
 
 
Hemoglobina Tripsina 
Quanto à forma 
C 
L 
A 
S 
S 
I 
F 
I 
C 
A 
Ç 
à 
O 
Estrutura das Proteínas 
 Conformação: arranjo espacial dos átomos de uma proteína 
 A conformação existente sob um determinado conjunto de 
condições, sendo termodinamicamente mais estável a que 
apresenta menor energia livre de Gibbs (G) – proteínas 
nativas 
 
 
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Organização Estrutural das Proteínas 
Estrutura secundária: alfa-hélice e folha β-pregueada 
Estrutura primária 
Estrutura terciária 
Estrutura Primária 
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Cadeia 
Principal 
Cadeia 
Lateral 
Estrutura primária: sequência de aminoácidos ligados covalentemente por 
meio de LIGAÇÕES PEPTÍDICAS e INTERAÇÕES DISSULFETO 
Estrutura Secundária 
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 Interações no esqueleto da cadeia polipeptídica 
 
 Ocorre em função dos ângulos formados pelas 
ligações peptídicas que ligam os aminoácidos e de 
outras interações entre esses resíduos 
 São os padrões locais de dobramento da estrutura 
protéica, sendo os mais comuns a alfa-hélice e a folha-
beta 
Estrutura Secundária 
 α- Hélice Folha-β 
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Estrutura Secundária 
α-Hélice 
 
Estabilizada por ligações de H entre aminoácidos próximos: 
 
 
 
 
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Aminoterminal 
Carboxiterminal 
Passo: 3,6 resíduos por volta 
Carbono 
Hidrogênio 
Oxigênio 
Nitrogênio 
Grupo R 
(3,6 resíduos) 
5,4 Ǻ 
Estrutura Secundária 
α-hélice 
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Estrutura Secundária 
α -hélice 
Grupo R 
Grupos R projetados 
para o exterior 
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Estrutura Secundária: α -hélice 
A sequência de aa afeta a estabilidade da α-hélice: 
 Interações entre cadeias laterais de aa podem 
estabilizar ou desestabilizar a estrutura 
1. Repulsão/atração eletrostática dos grupos R 
Grupo 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 
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Estrutura Secundária: α -hélice N 
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Uma sequência de poli-lisinas pode formar uma -hélice?? 
+ 
+ 
+ 
+ 
+ 
Repulsão 
Portanto, a sequência 
de aminoácidos de uma 
proteína determina sua 
estrutura tridimencional! 
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Estrutura Secundária 
α -hélice 
Subunidade β -
Hemoglobina 
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Estrutura Secundária: Folha – β 
Distância entre os 
carbonos alfa é de 3,5Ǻ 
 
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Conformação mais 
estendida das cadeias 
polipeptídicas 
O esqueleto da cadeia 
encontra-se em forma 
de ziguezague 
Arranjos paralelos ou 
antiparalelos 
Estrutura Secundária 
Cadeias adjacentes: Folha β antiparalela 
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SEstrutura Secundária 
Cadeias adjacentes: Folha β paralela 
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Estrutura Secundária 
Folha β paralela x antiparalela 
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Estrutura Secundária 
Voltas ou Loops 
 
 
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S 
 
 Conectam os segmentos de Hélices Alfa e Folhas beta 
 
 
 
  Mudam a direção da cadeia 
 
 
 
 
 Estabilizadas por ligações de H entre aminoácidos próximos 
 
 
 
 
 
Torção β ou Curva β 
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 Supersecundária (ou motivos) 
 Combinações entre diferentes arranjos de estrutura 
secundária 
 
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S 
 
 Formam domínios característicos de famílias de proteínas 
 
√ Combinações de estruturas 
secundárias: -hélice e folhas- 
 
 
 
Padrões de dobramentos 
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√ Padrões de enovelamento 
estáveis e conservados: 
- Motivos: arranjos de estruturas 
secundárias e suas conexões 
- Empilhamento para isolamento 
Hidrofóbico 
Estrutura Terciária 
 
 É a conformação espacial da proteína, como um todo 
 
Ferritina: armazenamento de ferro 
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 Estabilizada por interações não-covalentes entre as 
cadeias laterais e ligações dissufeto 
Relação: Estrutura x Função: 
 
Ausência de estrutura nativa 
pode levar a ausência de função 
 
Estrutura Terciária 
Interações que estabilizam a estrutura terciária 
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Estrutura Terciária 
Interações que estabilizam a estrutura terciária 
N 
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S 
 
Classificação das proteínas 
• Proteínas fibrosas – cadeias em arranjo de 
folhas ou feixes, consistem principalmente de 
um único tipo de estrutura secundária, fornecem 
suporte, forma e proteção externa aos 
vertebrados 
 
N 
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S 
 
• Proteínas globulares – possuem cadeias 
enoveladas em formas esféricas ou globulares, 
costuma conter diversos tipos de estruturas 
secundárias, funções de enzimas e proteínas 
regulatórias 
Proteínas Fibrosas 
Duas cadeias 
espiraladas 
α-hélice 
Células 
Filamento 
intermediário 
Protofibrila 
Protofilamento 
Seção transversal de um 
fio de cabelo 
(Alfa-queratina) 
α- Queratina 
√ Insolúveis em água: resíduos 
hidrofóbicos no interior e superfície 
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√ Várias camadas de sobreposição 
√ Cabelo, unha, casco e pele 
Proteínas Fibrosas 
Redução Oxidação 
Ondulação permanente é 
uma Engenharia Bioquímica 
Ondulação 
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Proteínas Fibrosas 
Fibroína da Seda 
Cadeia lateral 
de Ala 
Cadeia lateral 
de Gly 
√ Proteínas da seda: insetos e aranhas 
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√ Conformação : Ala (CH3) e Gly (H) 
√ Flexível: interações fracas (não S-S) 
√ Cadeia lateral pequena 
Proteínas Fibrosas 
A Estrutura do Colágeno 
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Proteínas Fibrosas 
A Estrutura das Fibras do Colágeno 
Seção de uma molécula de colágeno 
Estriações cruzadas 
Cabeças das moléculas 
de Colágeno 
Gly – X – Y 
Gly – Pro – 4-Hyp 
√ Distinta da -hélice: mão-esquerda; 
fribas (3 cadeias) para a direita 
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√ Gly: pequeno volume ocupado 
√ Pro e 4-Hyp: torção brusca 
√ Ligações covalentes cruzadas: 
 deidroidroxilisinonorleucina 
Vitamina C – essencial! 
Proteínas Globulares 
 Estrutura Terciária da Mioglobina e o 
Grupo HEME 
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Proteínas Globulares 
Citocromo c Lisozima Ribonuclease 
100 aa (40% -hélice) 129 aa (40% e 12%) 24 aa (26%  e 35% ) 
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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 
 
 
Chaperona 
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Estrutura Quaternária 
Hemoglobina 
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Complexos Supramoleculares Protéicos 
Subunidade 
Protéica 
Capsídeo 
Viral 
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Desnaturação de Proteínas 
Grupos hidrofóbicos 
(apolares) Moléculas de água 
Proteínas são moléculas muito lábeis que estão 
sujeitas a perda de sua estrutura tridimensional 
Isso pode ocorrer sob as menores mudanças 
nas condições do meio intracelular 
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Desnaturação de Proteínas: 
Perda da estrutura tridimensional 
Alguns agentes desnaturantes: 
 Temperatura 
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 pH 
 Redutores/oxidantes 
 Sais 
 Agitação 
Acompanhando a desnaturação de uma proteína 
Cinética do “tudo ou nada”: Sugere que as forças que estabilizam a 
estrutura protéica atuam de forma cooperativa. 
(agente desnaturante) 
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Desnaturação e Renaturação da 
Ribonuclease 
Estado nativo; 
cataliticamente ativo. 
As interligações de 
dissulfeto dos quatro 
resíduos de cisteína 
foram reformados 
adequadamente 
Adição de uréia 
e 
mercaptoetanol 
Remoção da 
uréia e do 
mercaptoetanol 
Ligações S-S: 105 possibilidades! 
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