Resumo Aminoácidos e Proteínas

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Aminoácidos e proteínas
Proteínas são as moléculas +abundantes e com maior diversidade de funções, praticamente todos os processos vitais dependem dessa classe de moléculas. Todavia, todas têm uma característica estrutural em comum: são polímeros lineares de aminoácidos.
Aminoácidos: apenas 20 (únicos codificados pelo dna) dos mais de 300 aminoácidos conhecidos são encontrados fazendo parte das proteínas em mamíferos . Cada aminoácido apresenta um grupo carboxila, um grupo amino primário e uma cadeia lateral distintiva ligados ao carbono alfa. OBS: exceto a prolina que possui um grupo amino secundário. Em ph fisiológico de 7,4 o grupo carboxila apresenta-se dissociadp, formando o íon carboxilato, carregado negativamente e o grupo amino encontra-se protonado. Nas proteínas qse todos esses 2 grupos estão combinados em ligação peptídica, e em geral n estão disponíveis para reações químicas, exceto pela possibilidade de formação de pontes de hidrogênio. Portanto, é a natureza das cadeias laterais que determinam o papel do aminoácido nas proteínas.
AA com Cadeias laterais apolares apresentam uma cadeia lateral apolar incapaz de receber ou doas prótons, de participar de ligações iônicas ou formar pontes de hidrogênio. Podem ser vistas cm cadeias oleosas semelhante aos lipídeos por sua propriedade de promover interações hidrofóbicas. Localização dos aminoácidos apolares no interior da proteína: em ambiente aquosa as cadeias apolares ficam internamente,em ambientes hidrofóbicos é ao contrário.
Obs: A anemia falciforme resulta da substituição do glutamato, um AA com grupo R polar pela valina cm grupo R apolar na subunidade beta da hemoglobina.
Obs2: Prolina sua cadeia lateral e seu N alfa-aminico formam uma estrutura rígida em anel, diferindo dos demais AA e apresentando um grupo amino secundário, sendo frequentemente denominado iminoacidosua geometria contribui para a formação da estrutura fibrosa do colágeno. Geralmente interrompe as hélices alfa encontradas em proteínas globulares
AA com cadeias laterais polares, desprovidas de carga elétrica (carga zero em ph neutro, embora as cadeias laterais da cisteina e da tirosina possam perder um próton em ph alcalino. Tais AA apresentam grupos q podem fazer pontes de hidrogênio, como a hidroxila e a carbonila
Obs: o grupo sulfidrila pode vir a tornar-se uma ligação ponte de dissulfeto e muitas proteínas são estabilizadas por essas ligações, cm a albumina.
Cadeias laterais como sítios de ligação para outros compostos o GP hidroxila pode servir cm sitio de ligação para outras estruturas, assim Omo o GP fosfato e amida. Como nas glicoproteínas.
AA cm cadeias laterais acidas são os AA capazes de doar prótons e estão completamente ionizados em ph fisiológico, cm um grupo carboxilato carregado negativamente. Ex: acido aspártico e o glutâmico
 AA cm cadeias laterais básicas são os AA aceptores de prótons e estão completamente ionizados em ph fisiológico com carga positiva. Ex: arginina, histidina e lisina
Propriedades ópticas dos AA: o carbono alfa dos AA é quiral, menos na glicina, que apresenta um carbono alfa opticamente inativo fazendo ligações com dois –H. Os AA c 	‘m um centro assimétrico em seu carbono alfa podem existir na forma D ou L, q são imagens especulares uma da outra, sendo as duas formas denominadas estereoisomeros, isômeros ópticos ou enantiomeros. Tds AA encontrados nas proteínas apresentam a forma L. Porem, os D AA são encontrados em alguns antibióticos e em paredes celulares de plantas e bactérias.
Proteínas
Aminoácidos20Ligações peptídicasMolécula protéica com estrutura tridimensional4 níveis de organizaçãoPrimárioSecundárioTerciárioquaternárioelementos repetidoscombinações simples de hélices alfa e folhas betas
Estrutura Primária das proteínas é sua seqüência de AA
Doenças genéticas derivam-se de proteínas com seqüência anormais de AA
As ligações peptídicas são covalentes e acontecem entre o grupo alfa carboxila e um grupo alfa amino de dois aminoácidos. Elas n são rompidas por condições desnaturantes. Deve haver uma exposição prolongada a um acido ou a uma base forte em temperaturas elevadas para hidrolisar essas ligações de forma n enzimática.
Por convenção a extremidade N-terminal sempre é escrita a esquerda e a C terminal à direita. Sendo as seqüências de AA lidas da esquerda pra direita.
A ligação de muitos aminoácidos por ligações peptídicas resulta em uma cadeia n ramificada chamada de polipeptídio 
Cd AA q compõe um peptídeo é chamado de resíduo
Qnd um polipeptídio é nomeado os sufixos Iná, ano, ico ou ato são substituídos por Il, cm exceção do C-terminalvalil-glicil-leucina
Ligação peptídica tem caráter de dupla ligação parcialcurta, rígida e planar. Geralmente é uma ligação trans
Os grupos C dupla O e NH da ligação peptídica n possuem carga e nem aceitam ou fornecem prótons na faixa de ph 2 a 12, assim, os grupos carregados são o n-terminal e o c-terminal ou qualquer GP ionizável das cadeias laterais.
Os grupos C=0 e NH da lig. Peptídica são polares e estão envolvidos em pontes de H, por ex: nas hélices Alfa e folhas B.
Para determinar a estrutura primaria de um polipeptídio primeiro deve-se identificar e quantificar seus AA constituintes (hidrólise)
A estrutura primaria de um proteína pode acontecer por seqüenciamento de DNA. A seqüência de nucleotídeos em uma regiao codificação de proteínas no DNA determina a seqüência de AA de um polipeptídio
O esqueleto polipeptídico n assume uma estrutura tridimensional de forma aleatória, geralmente, forma arranjos regulares de AA próximos uns aos outros na seqüência linearestrutura secundáriahélice alfa, folha beta ou curvatura beta
Estrutura das proteínas
Estrutura primária das proteínas
A cadeia principal da proteína formada pela ligação dos aminoácidos e que mostra a sequência em que eles aparecem é chamada de estrutura primária da proteína.
No entanto, uma mesma proteína pode adquirir também estruturas secundárias, terciárias e até quaternárias. Isso ocorre como resultado de interações intermoleculares entre partes de uma mesma proteína ou entre várias cadeias de proteínas.
Estrutura secundária das proteínas
A estrutura secundária geralmente é resultante de ligações de hidrogênio que ocorrem entre o hidrogênio do grupo – NH e o oxigênio do grupo C ═ O. Assim, formam-se estruturas como as mostradas a seguir, que são parecidas com uma mola (um exemplo ocorre com a queratina de nossos cabelos) ou como folhas de papel dobradas (esse tipo ocorre com a fibroína da teia da aranha):
Hélice alfa: 
-É a mais comum e apresenta estrutura helicoidal;
- Esqueleto central espiralado e compacto;
- As cadeias laterais R dos aa estão voltadas para fora da hélice e não participam das pontes de H, de forma a evitar interferência esterica entre si. As queratinas contem hélices alfa e sua rigidez é determinada pelo numero de ligações dissulfeto;
- Estabilizada por pontes de H entre o N e o O dos grupos amino e carboxila; q estão de forma paralela a espiral
- Embora a ponte de H seja um tipo fraco de ligação química, o alto número dela confere estabilidade a estrutura;
-Cada volta completa de uma hélice contem 3,6 aa.
-A prolina quebra a hélice alfa, pois seu grupo amino secundário n é compatível geometricamente com a espiral, assim ela insere uma dobra na cadeia. Um grande numero de aminoácidos tbm faz o msm pela formação de ligações iônicas ou por repulsão eletrostática. Cm tbm AA cm cadeias laterais volumosas.
Folha-β:
- Lembra uma folha de papel amassada após desmontagem de um leque, semelhante ao telhado de uma casa, uma saia pregueada;
-Tds os componentes da ligação peptídica estão envolvidos com pontes de H
-São compostas de 2 ou mais cadeias peptídicas ou segmentos de cadeias polipeptídicas, que podem estar dispostos de forma paralela (com todos os N-terminal das folhas beta juntos) ou antiparalela (com as extremidades n terminal e c terminal alternando-se)
- Tem pontes de H entre as cadeias polipeptídicas diferentes ou segmentos distantes de uma mesmacadeia;
- As pontes de H são perpendiculares ao esqueleto polipeptídico e as cadeias laterais R dos aa se projetam para cima e para baixo conferindo uma forma de folha de papel pregueada.
-Ligações intercadeias qnd as pontes de H são formadas entre as cadeias separadas e Intracadeias qnd são na msm cadeias.
-Em proteínas globulares, as folhas betas sempre apresentam uma curvatura para a direita.
Curvaturas beta: revertem a direção de uma cadeia polipeptídica, auxiliando a formação de uma estrutura compactada globular. Encontradas na superfície das moléculas protéicas e frequentemente cm resíduos carregados. Compostas por 4 aa em q um deles pode ser a prolina e a glicina. As curvaturas beta são estabilizadas pela formação de pontes de H e ligações iônicas.
Estrutura secundária não repetitiva: Essas estruturas não são “aleatórias”, mas simplesmente possuem uma estrutura menos regular do que aquelas descritas anteriormente
Estruturas super secundárias (motivos): Hélices-alfa, folhas-beta e sequências não repetitivas formam principalmente a região central, isto é, o interior das moléculas. Eles são conectados por regiões em alça, por exemplo, curvatura-beta, na superfície da proteína. As estruturas super secundárias são normalmente produzidas pelo agrupamento das cadeias laterais de elementos estruturais secundários adjacentes, próximos um ao outro.
Estrutura terciária das proteínas
A estrutura primária de uma cadeia polipeptídica determina sua estrutura terciária. A palavra “terciária” refere-se tanto ao dobramento dos domínios quanto ao arranjo final dos domínios no polipeptídeo. 
Domínios: São as unidades funcionais fundamentais com estrutura tridimencional em um polipeptídeo. O centro de um domínio é formado a partir de combinações de elementos estruturais super secundários (motivos).
Interações que estabilizam a estrutura terciária:
As interações entre as cadeias laterais dos aminoácidos direcionam o dobramento do polipeptídeo para formar uma estrutura compacta. Quatro tipos de interações existem:
Pontes dissulfeto: uma ligação covalente formada pelos grupos sulfidrila (-SH) de um dos resíduos de cisteína para produzir um resíduo de cistina. (Evitam a desnaturação no meio extracelular)
Interações hidrofóbicas: os aminoácidos com cadeias laterais hidrofóbicas tendem a ficar localizados no interior da molécula polipeptídica, onde se associam com outros aminoácidos hidrofóbicos. Como vice-versa, levando a segregação energeticamente mais favorável dos grupos R.
Pontes de Hidrogênio: Cadeias laterais de aminoácidos contendo hidrogênio ligado a oxigênio ou nitrogênio podem formar ligações de hidrogênio com átomos ricos em elétrons. aumento da solubilidade
Interações Iônicas: grupos carregados negativamente podem interagir com grupos carregados positivamente.
Dobramento Protéico As interações entre as cadeias laterais dos aa determinam cm uma cadeia polipeptídica se dobra para formar a intricada conformação tridimensional de proteínas funcionais. Com o dobramento as cadeias laterais são atraídas ou repelidas de acordo cm suas propriedades. Alem disso, interações envolvendo pontes de H, interações hidrofóbicas e pontes dissulfeto podem influenciar o processo de dobramento. resultando num estado em q as atrações superem as repulsões e a proteína seja dobrada corretamente com baixo estado energético.
Desnaturação das Proteínas: A desnaturação protéica resulta no desdobramento e na desorganização das estruturas secundária e terciária, sem que ocorra hidrólise das ligações peptídicas. A desnaturação pode, sob condições ideais, ser reversível; entretanto, as proteínas, em sua maioria, uma vez desnaturadas, ficam permanentemente desordenadas. Os agentes desnaturantes incluem: Calor; Solventes orgânicos; Agitação mecânica; Ácidos ou bases fortes; Detergentes; Íons de metais pesados, como chumbo e mercúrio.
Papel das chaperonas no dobramento protéico: grupo especializado de proteínas requerido para o dobramento adequado de muitas espécies de proteínas, tbm denominadas choque térmico, interagem com o polipeptídio em vários estágios durante o processo de dobramento, algumas delas são importantes para manter a proteína desdobrada ate que sua síntese seja terminada ou agem cm catalisadoras, outras protegem as proteínas durante o dobramento para q as regiões expostas n forme dobramentos infrutíferos.
Estrutura Quaternária: Muitas proteínas consistem em uma única cadeia polipeptídica, sendo definidas como proteínas monoméricas. Outras consistem em duas ou mais cadeias polipeptídicas. O arranjo dessas subunidades polipeptídicas é denominado estrutura quaternária. As subunidades são unidas por interações não covalentes. E podem funcionar independentemente umas das outras ou podem trabalhar cooperativamente. A estrutura quaternária é a união de várias estruturas terciárias que assumem formas espaciais bem definidas. 
Dobramento inadequado de proteínas: é qnd moléculas são dobradas de forma imprópria q deveriam ser marcadas e degradadas dentro da célula, o q as vezes n acontece, fazendo com que agregados de proteínas incorretamente dobradas se acumule, o que é chamado de amilóides. O acumulo desses agregados protéicos espontâneos tem sido implicado em muitas doenças degenerativas, cm o Alzheimer.
Doença do príon: A proteína do príon tem sido implicada cm agente causador das EET, q é altamente resistente a degradação proteolítica e na forma infecciosa tende a formar agregados fibrilares insolúveis, similares a placa amilóide encontrada em outras doenças encefálicas. 
Anotações de uma vídeo-aula complementar
Estruturas tridimensionais
 Proteínas fibrosas: forma mais simples e tubular, atuam na proteção, forma e suporte, algumas têm somente nível secundário.
Proteínas Globulares: forma mais complexa e esférica; os radicais polares dos aa se voltam para a parte externa e os apolares mais pra dentroaumenta a solubilidade 
Padrões estruturais: 
Motivos: Grupamento em seqüência de dois ou mais elementos secundários q se repetemBarril beta, beta-alfa-beta
Domínios: Uma parte da cadeia polipeptídica q é independente da proteína
Funções
Forma da proteínadetermina sua função
Estruturais:
Proteínas de sustentaçãoestão basicamente no osso e tecido conjuntivo Colágeno, elastina e queratina
Dinâmicas:
Proteinas de transporte: Albumina (transporta pequenos lipídeos) e Hemoglobina (transporta oxigenio)
Proteínas de proteção: Anticorpos - imunoglobulinas
Proteinas catalisadoras: Enzimas (tripsina, pepsina, amilase e lactase)
Proteinas de membrana: transmembranares, de canal transmembrana, associadas a lipídeos ou outras proteinas
Proteinas hormonais: Insulina (nem todo hormônio é protéico) (a insulina n transporta glicose, apenas ativa a entrada de glicose nas células.)
Proteinas de contração/motoras: actina e miosina
Proteinas Nutritivas: albumina (tbm é de transporte) possui os 20 tipos de aa.