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Aulas Pévias
Estruturas secundárias
Hélices α
As hélicesα são formadas por consequência das inte-
rações entre as porções C O e N H próximos da cadeia
principal, deixando os grupos laterais para o lado de fora da
hélice.
Geralmente sua estrutura helicoidal é à direita. Dis-
tância entre resíduos adjacentes é de 1,5 Å; a rotação de 100
°entre aminoácidos adjacentes, assim o passo de uma volta
é formado por 3,6 resíduos de aminoácidos (5,4 Å).
Glicina e prolina não costumam fazer parte dessas
hélices. O tamano de cadeia lateral da glicina permite
grande fexibilidade e não o corre a repulsão com os grupos
laterias dos aminoácidos adjacentes, instabilizando a hé-
lice. Já a prolina, tem sua cadeia lateral fundida com o N
da cadeia principal, interferindo na ponte de H necessária
para a formação da hélice.
A hemoglobina é um exemplo de uma proteína for-
mada apenas por hélices-α.
Folhas-β formadas por fitas β
As folhas-β são formadas por consequência das in-
terações entre as porções C O e N H distantes da ca-
deia principal. Cada sequência de aminoácidos que se in-
terage com a outra é denomidata fita-β (representada por
uma seta) e o conjunto das fitas que fazem zigue-zage, de-
vido à conformação tetraédrica do Cα, é chamado de folha-
β . As folhas deixam os grupos laterais perpendculares a seus
planos.
A distância entre resíduos adjacentes é de 3,5 Å. Se
suas fitas orientam-se no mesmo sentido, são chamadas de
folhas-β paralelas. Se estão em sentidos opostos, são cha-
madas de folhas-βantiparalelas. São ricas em tirosina, va-
lina e isoleucina.
Regiões aleatórias (β-turns)
As β-turns são regiões flexíveix que permitem a conexão
entre duas fitas-β . São ricas em glicina e prolina.
Gráfico de Ramachandran
Este gráfico mostra a tendência de um aminoácido gor-
mar hélices-α ou folhas-β pelos ângulosφ eψ entre os ami-
noácios:
1
que interpretado dá origem à tabela de tendência:
Estruturas supersecundárias
São domínios formados por arranjos de estruturas se-
cundárias:
Estrutura terciária
Estrutura tridimencional composta por todos os ami-
noácidos de um poliptídeos. É estabilizada pela interação
entre os grupos laterais das estruturas secundárias (intera-
ção hidrofóbica/hidrofílica, pontes dissulfeto e inteção iô-
nica.
Em meio polar (aquoso) as ponções hidrofóbicas ficam
voltadas para dentro e hidrofílicas para fora. Já em meio
apolar (membrana lipídica) as porções hidrofílicas ficam
voltadas para dentro e as hidrofóbicas ficam voltadas para
fora.
Podem ser fibrosas ou globulares. Todas as fibrosas são
estruturais e todas as enzimas são globulares, mas nem to-
das as globulares são enzimas.
Estrutura quaternária
Reunião de mais de uma estrutura terciária, portanto as
enzimas que possuem essa estrutura são chamadas de mul-
timéricas. As interações ocorrem entre grupos laterais de
cadeias polipeptídias diferentes. Geralmente possuem al-
gum tipo de simetria.
Nem todas as proteínas possuem estrutura quaternária.
Classes de enzimas segundo SCOPe (Structural Classifi-
cation of Protein)
All alpha proteins [46456] (289 folds)
All beta proteins [48724] (177 folds)
Alpha and beta proteins (a/b) [51349] (148 folds)
Alpha and beta proteins (a+b) [53931] (385 folds)
Multi-domain proteins (alpha and beta) [56572] (69
folds)
Membrane and cell surface proteins and peptides
[56835] (59 folds)
Small proteins [56992] (94 folds)
Coiled coil proteins [57942] (7 folds)
Low resolution protein structures [58117] (25 folds)
Peptides [58231] (133 folds)
Designed proteins [58788] (44 folds)
Artifacts [310555] (1 fold)
2017/05/30
Dogma de Anfinsen: "As informações necessárias para
uma proteína obter sua estrutura nativa estão na seqüência
de aminoácidos da proteína".
Proteínas de membrana
A montagem final ocorre na própria membrana: primei-
ramente ocorre o alocamento da porção trans-membrana
através de vesículas e as porções interna e externa são aco-
pladas a essa porção.
A subunidade trans-membrana tem grupos apolares de
grupos laterais expostos, para ter afinidade com lipiídeos (é
lipofílica/hidrofóbica), e as interna e externa têm cadeias
polares, para interagir com meio aquoso (são lipofóbi-
cas/hidrofílicas).
Desnaturação
Térmica;
Ácida;
Salina (salting out).
Pontes sulfeto são interações muito fortes, precisam de
Mercapto etanol.
Renaturação
Espontânea: ocorre de forma aleatória;
Auxiliada: pela ação de proteínas auxiliadoras
(chaperonas) que levam as proteínas desenaturadas a um
mínimo global.
Mobilidade
Proteínas têm regiões móveis que, quando são visu-
alizadas (por exemplo por difração de raio-x), aparecen
borradas. Isso permite diferentes conformações: flexíveis e
torcidas.
2
Estruturas de enevelamento
Fibrosas: geralmente são proteínas estruturais. Exem-
plos: colágeno (hélice à esqueda, muito incomum!), quera-
tina, fibrolina...
Globulares: podem ser enzimas, adortam essa estrutura
principalpente por efeito hidrofóbico com o meio aquoso.
Exemplo: (imunoglobulinas: anticorpos).
Classificação de proteínas
Simples: aminoácidos, apenas.
Conjugadas: aminoácidos modificados ou outros gru-
pos ligados (grupo prostético):
Holoproteína: a proteína conjugada com seu grupo
prostético.
Apoproteína: a proteína conjugada sem seu grupo
prostético. Proteínas monoméricas (estrutura terciária):
Proteínas (oligo/poli)méricas: possuem estrutura qua-
ternária.
Homo-: suas subunidades são idênticas.
Hétero- suas subunidades diferem entre si.
Função proteica
Enzimática (proteases, DNases): catalíticas e específicas.
No início da catálise, forma um complexo com substrato e
então estabiliza o estado de transição. Muitas vezes tem sua
atividade regulada.
Transporte (hemoglobina)
Movimento (actina, miosina)
Defesa (imunoglobulinas)
Estrutura (colágeno, fibroína)
Sinalização (de membrana)
2017/06/02 #faltei
Cofatores enzimáticos
Íons metálicos
Coenzimas (cossubstrato): ligam-se temporaria-
mente às enzimas.
Grupo prstético: ligam-se covalentemente às enzi-
mas.
Estado de transição
Estado de transição é um estado não observável teórico
que ocorre na transição dos reagentes para produto. A dife-
tença entre o∆G dos reagentes e o∆G estado de transição
é chamado de energia de ativação.
Os catalisadores atuam reduzindo a energia livre do es-
tado de transição da reação catalisada, consequentemente
reduzindo a energia de ativação.
Mecanismos de catálise
Sugestão - YouTube: Mechanisms of Enzyme Catalysis
Catálise ácido-base
Catálise covalente – formação transitória de uma ligação
covalente entre o catalisador e o substrato
Catálise por íons metálicos: pode ser por
a. ligam-se ao substrato
b. Mediam reações de oxidação-redução
c. Estabilizam eletrostaticamente, ou protegem car-
gas negativas
Catálise eletrostática – exclusão de uma molécula de
água do sítio ativo quando o substrato se liga
Efeito de proximidade e orientação
Catálise por ligação preferencial ao estado de transição
– enzimas tensionam mecanicamente seus substratos em
direção ao estado de transição pelos seus sítios de ligação.
2017/06/06
Cinética enzimática
frutofuranosidase:
sacarose glicose + frutose
Quando a concentração do substrado é suficiente-
mente alta, a velocidade de reação de uma enzima passa a
ser independente da concentração, assim atingindo um va-
lor limite.
E + S
k1
k-1
ES
k2
P + E
A velocidade da reação global é limitada pela segunda
etapa da reação regida pela equação de Michaelis–Menten:
v =
d P
d t
= k2[ES] (1)
Se a eficiência catalítica (que depente da afinidade
entre a enzima e o substrato) é alta, atinge-se um ES altosuficiente, mesmo a concentração do substrato não sendo
muito alta. Caso a velocidade de síntese do estado de tran-
sição seja maior que a de transformação do ES em P + E,
diz-se que a enzima atingiu o estado estacionário, d Pd t ≈ 0.
É possível relaciotar a quantidade total das enzimas
àquelas comlexadas por:
[E]tot = [E] + [ES]
Michaelis e Menten determinaram que para k2 � k1
a velocidade de reação é:
v ([S]) =
Vmáx[S]
KM + [S]
(2)
onde Vmáx é a velocidade máxima em que todas as enzimas
estão complexadas:
Vmáx = k2[E]tot
e KM é a consante de Michaelis dependente da afinidaden
enzima-substrato denominada por:
KM =
k−1 +k2
k1
Se substitui-se KM na equação 2, encontra-se que:
v (KM) =
Vmáx
2
3
O gráfico de v × [S] tem o seguinte perfil:
Gráfico de Michaelis–Menten
Kcat/KM é uma medida de eficiência catalítica.
2017/06/08
Equação de Lineweaver-Burk:
1
V
=
KM
Vmáx[S]
+
1
Vmáx
(3)
O gráfico de 1/v ×1/[S] tem o seguinte perfil:
Gráfico de Lineweaver-Burk
Inibição enzimática
Substâncias que reproxuzem a atividade de uma en-
zima são conhecidas como inibidores.
Há inibidores que se assemelham estruturalmente ao
substrato, mas não reagem com a enzima e outros que afe-
tam a atividade sem interferir na ligação do substrato.
Inibição competitiva: suvbstância que compete dire-
tamente pelo sítio de ligação da enzima.
Gráfico de Lineweaver-Burk de uma enzima inibida por
competidores. A curva 1 é sem inibidores enquanto as 2 e
3 são com diferentes inibidores.
Inibição incompetitiva:
Gráfico de Lineweaver-Burk de uma enzima inibida por ini-
bidores incompetitivos.
Inibição incompetitiva: .
Gráfico de Lineweaver-Burk de uma enzima inibida por ini-
bidores não competitivos.
Inibição mista: sobreposição dos efeitos já citados.
Inimição irreversível: ligam-se fortemente (covalen-
temente) às enzimas. Modificam quimicamente os resíduos
de aminoácios. Sua cinética assemelha-se muito a de um
não ocmpetitivo.
Regulação de atividade enzimática Controle quantidade
de enzimas: velocidade de síntese proteica
Contrele da atividade enzimática:
Alterações estruturais que influenciam na ligação
enzima-substrato.
Efeitos alostéricos: ligação de moléculas marcado-
ras que reforçam ou atenuam a atividade da enzima. En-
zimas alistéricas não podem ser explicadas pelo modelo
4
de Michaelis-Menten, já que sua velocidade de catálise de-
pende também da concentração do modulador.
Fosforilação ou desfosforilação de resíduos específi-
cos.
Conteúdo da P4
2017/06/20
Carboidratos (sacarídeos)
Moléculas biológicas mais abundante da natureza.
Compostos apenas por C, H e O.
Monossacarídeos
Dão sintetizados a partir de CO2 e H2O. São ca-
racteizados pela natureza química do grupo carbonila e no
número de carbonos da cadeia.
- Aldose (gliceraldeído, ribose, gliose, manose
e galactose). Grupo aldeído no carbono 1.
- Cetose (diidroxicetona, ribulose e frutose).
Grupo centona no carbono 2.
+ Triose
+ Tetrose
+ Pentose
+ Hexose
+ Heptose
Exemplo: aldo-hexose D-glicose
H
C
O
CH OH
CHO H
CH OH
CH OH
CH2OH
Exemplo: ceto-hexose D-frutose
CH2OH
C O
CHO H
CH OH
CH OH
CH2OH
Epímeros: diasteroisômeros que diferem em ape-
nas um carbono quiral (hidroxila em torno de um carbono).
Álcoois reagem com carbonilas de monossacarí-
deos. Aldeídos passam a ser hemiacetais e cetonas passam
a ser hemicetais.
Alguns monossacarídeos de cadeia longa podem
ter seu grupo álcool e sua carbonila unidos, formando açú-
cares cíclicos. Formando hemiacetais e gemicetais. Em
meio aquoso, quase sempre os acúcares de 5 ou mais car-
bonos estão na forma cíclica. A reação não ocorre com a hi-
droxila do último carbono e o produto é mais estável quão
mais distante a hidroxila estiver da carbonila (podem ficar
carbonos para fora do cíclo), então geralmente ocorre entre
a carbonila e a hidroxila do penúltimo carbono.
Piranose: acúcares cíclicos de 6 membros.
Furanose: acúcares cíclicos de 5 membros.
Exemplo: β-D-glicopiranose (hemicetal)
OH
H
OH
H
OH
H
OH
O
OH
Formas anoméricas: epímeros cíclicos, sendo α:
OH para baixo, β OH para cima. Carbono da carbonila res-
ponsável pela ciclizado é chamado de carbono anomérico.
Derivados de açúcares: Nenhum desses podem
mais ser chamados de acúcar. Muitas, senão todas, são
substituições por grupos polares que auxiliam nas inteções
com moléculas intra e inter celulares, sendo fundamentais
para sinalização.
Ácido aldônicos: acúcares podem sofrer oxi-
dação de seu grupo aldeído, tornando-se um ácido carbo-
xílico. Essa oxidação pode ocorrer por de forma branda ou
por ação de enzimas. Para que isso, o acúcar precisa estar
linearizado.
Ácidos urônicos: acúcares podem sofre oxida-
ção de seus diversos grupos hidroxila. Esse processo pode
ocorre também na forma cíclica.
Poli-hidroxiálcoois: decorre da redução do
grupo carbonila.
Substituição de OH por H: como na desoxirri-
bose, ocorre substituição do OH do carmono 2 per um H.
Substituição de OH por grupo amino: logo que
é formado, geralmente, é acetilado. (Glicosamina, galacto-
samina.)
Ligação glicosídica: ligação entre um anôme-
tro α e β com a liberação de H2O.
Polissacarídeos (glicanos)
Glicoconjugados
2017/06/23 #não anotei
?? De reserva: ramificado, com muitas terminações não-
redutoras. Sendo, assim, possível angariar muitos monô-
meros à estrutura e liberá-los eficientemente quando neces-
sário.
Amilose, Celulose: diferença entre ligação glicosídica
α(1-4), β (1-4).
α-amilopectina.
5
Glicoaminoglicanos (extracelulares), muito hidratados
devido à presença de grupos fortemente polares.
2017/06/27
??
Ácido hialurônico: importância cosmética: hidratação
da pele.
Condroitina: hidratação do tecido cartilaginoso.
Heparina: presente na parede dos vasos sanguíneos. Tu-
bos que armazenam sangue são geralmente são revestidos
por esse glicosaminoglicano.
Glicoconjugados
Proteoglicanos
Proteínas e glicosaminoglicanos. Na matriz extrace-
lular agregam-se de modo covalente e não covalente numa
estrutura de "escova de garrafa" (parecida com que lavam-se
tubos de ensaio). Devido à estrutura, agrega grande (é sova-
tada por) quantidade de água. Exemplo: ácido hialurônico
(fita central de (4 a 40) kÅcom até 100 proteínas), queratan-
sulfato, condroitina-sulfato. A porsão peptídica é composta
predominantemente por resíduos de AAs com cadeias late-
rias polares, principalmente serina e asparagina. O peptí-
deo e o derivado de carboidrato ligam-se por uma ligaçao
glicosídica (que libera H2O). A ligação é mediada por deri-
vados de carboidratos.
Proteoglicano: estrutura "escova de garrafa"
Peptideoglicano
Têm função estrutural.
Parede de Peptídeoglicano: cadeia linear polissacarí-
dica ligadas por meio de cadeias polipeptídicas. Essa con-
tém D-alanina (D-aminoácido) rara que confere maior re-
sistência a degradantes.
Glicoproterínas
São proteínas que sofreram processo pós-
traducional em complexo de Golgi ou retículo endo-
plasmático e recebem, por meio de ligação glicosídica
(covalente) em resíduos de cadeia lateral polar que recebe
uma porção de glicano (que pode representar (1 a 90) % da
massa total). Esse processo aumenta a característica polar
do composto.
Biossinalização: Muitas proteínas de membrada têm
glicanos associados que auxiliam no processo de identifica-
ção de subtâncias.
Exemplo: ligação de N-acetilglicosamina ligando-se,
pelo O, à serina ou, pelo N, à asparagina.
Glicolipídeos
Conteúdo a ser tratado depois de se estudar lipídeos.
Lipídios
São moléculas que não formampolímeros, apesar
de se agregarem, e apresentam estrutura bastante diversi-
ficada.
São componentes de membranas biológicas, têm
função de reserva energética e participam de eventos de si-
nalização intercelular (com participação dos gligolipídeos).
A maioria desses são possuem insaturações (óleos).
Aqueles saturanos são chamados de gorduras.
Tipos de cadeia: aberta
Possuem cabeça polar e cauda apolar. São ácidos carbo-
xílicos com grupos laterais de longas cadeias de hidrocar-
bonetos (geralmente em quantidade par). Exemplo: ácido
graxo. Diferenças: quantidade de carbonos na cadeia e pre-
sença de insaturações. É mais comum a ocorrência de ca-
deias de 14 a 20 carbonos. Insaturações causam torção da
cadeia apolar.
A maioria desses possuem insaturações (são óleos) e ge-
ralmente são líquidos em temperatura ambiente. A mai-
orida das insaturações ocorrem entre os carbonos 9 e 10.
Quando ocorre poliinsaturação, ocorre com saltos de 3. De-
pendendo da posição recebe uma nomenclatura (ω-3,ω-6).
Aqueles saturados são chamados de gorduras e geralmente
são sólidos em temperatura ambiente.
Lipídios de cadeia aberta insaturados são flexíveis, po-
rém, por estereoquímica, a forma distentida tem menor
energia. Quanto maior sua cadeia, maior sua temperatura
de fusão.
2017/06/30
Classificação:
Trigliceróis
Triésteres com ácidos graxos (possuem três hidroxi-
las).
H
CH OH
CH OH
CH OH
H
Glicerol
+ 3 C
O
R
OH
H
CH O C
O
R
CH O C
O
R
CH O C
O
R
H
Triglicerídeo
Esfingolipídeos
Principal componente de membrena biológica. C1 e
C2 são esterificados com ácidos graxos, no C3 ocorre a liga-
ção com o fosfato, e ligado ao fosfato há um grupamento po-
lar. A região dos dois reseíduos de ácidos graxos é apolar e
6
a região do resíduo de fosfato é polar, portanto a molécula é
anfifílica.
Esfingolipídeos
Aparece a esfingosina no lugar do glicerol.
Esfingomielina.
Glicoesfingolipídeos (cerebrosídeos): ceramidas cu-
jas cabeças polares possuem um resíduo de açúcar.
Gangliosídeos.
Tipo de cadeia: fechada
São chamados de esteroides.
Colesterol
Presente entre as moléculas da bicamada de mem-
branas. Conferem fluidez.
Colesterol -> colesteril.
Lipoproteínas
A característica polar da proteína que envolve os lipídeos
(majoritariamente apolares) permite o transporte pela cor-
rente sanguínea.
2017/06/30
Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos Composto formado por
base nitrogenada, uma ribose (ou desoxirribose) e, pelo me-
nos um, fostato ligado. Quando não há a ligação com fos-
fato, o composto é chamado de nucleosídeo.
Nucleotídeos
Bases nitrogenadas
São moléculas panares, aromáticas e heterocíclicas.
São derivadas da purina e da pirimidina.
Pirimidinas
H
N
O
N
NH2
Citosina
H
O
N
H
O
CH3
Timina
H
N
O
N
H
O
Uracila
Purinas
N
H
N
N
NH2
N
Adenina
N
H
N NH2
N
H
O
N
Guanina
Nucleotídeos
Funções alternativas e derivados de nucleotídeos
Não pareados, desempenham funções além de arma-
zenamento de informação.
Exemplos:
Nucleotídeos: ATP e GTP que participam do me-
tabolismo energético.
Derivados: NAD (dinucleótido de nicotinamida
e adenina), FAD (dinucleótido de flavina e adenina) e
coenzima-A que também participam do metabolismo ener-
gétido. Enzimas que dependem de FAD são chamadas de
flavoenzimas
7