Aula_2_-_Proteinas_-_ESA_UFMT_-_Bioquimica_Ambiental

Prévia do material em texto

08/05/2014
1
Cuiabá-MT,
Maio / 2014.
UNIVERSIDADE FEDERAL DE MATO GROSSO
FAET - ENGENHARIA SANITÁRIA E 
AMBIENTAL
1
Bioquímica Ambiental
Proteínas
Profª Amanda Finger
PROTEÍNAS
Tópicos da Aula:
Proteínas
Conceito
Importância
Formação
Função
Classificação
Estrutura
Desnaturação e Renaturação
2
PROTEÍNAS
Conceito:
São macromoléculas de alto peso molecular, podendo
variar na natureza, sequência e quantidade de
aminoácidos.
Elas podem ser formadas por uma ou mais cadeias
polipeptídicas, geralmente, mais de 50 aminoácidos e,
desempenham funções específicas.
Importância:
São importantes devido a variedades de funções que
exercem na célula.
3
PROTEÍNAS
São os constituintes básicos da vida: tanto que seu
nome deriva da palavra grega "proteios", que significa
"em primeiro lugar". Nos animais, as proteínas
correspondem a cerca de 80% do peso dos músculos
desidratados, cerca de 70% da pele e 90% do sangue
seco. Mesmo nos vegetais as proteínas estão presentes.
Atuam como catalizadores (enzimas), transportadores
(oxigênio, vitaminas, fármacos, lipídeos, ferro, cobre,
etc.), armazenamento (caseína do leite), proteção imune
(anticorpos), reguladores (insulina, glucagon), movimento
(actina e miosina), estruturais (colágeno), transmissão
dos impulsos nervosos (neurotransmissores) e o controle
do crescimento e diferenciação celular (fatores de
crescimento).
4
08/05/2014
2
PROTEÍNAS
Funções de grande importância fisiológica das
proteínas: manutenção da distribuição de água entre o
compartimento intersticial e o sistema vascular do
organismo; participação da homeostase e coagulação
sanguínea; nutrição de tecidos formação de tampões
para a manutenção do pH.
Baseado na sua composição, as proteínas são divididas
em simples, que consistem somente de cadeias
polipeptídicas, e conjugadas que, além das cadeias
polipeptídicas também possuem componentes orgânicos
e inorgânicos A porção não-peptídica das proteínas
conjugadas é denominada grupo prostético. As mais
importantes proteínas conjugadas são: nucleoproteínas,
lipoproteínas, fosfoproteínas, metaloproteínas,
glicoproteínas, hemoproteínas e flavoproteínas
5
PROTEÍNAS
Variam amplamente em suas massas moleculares.
Algumas atingem valores acima de um milhão de Daltons
O limite mínimo e mais difícil de definir mas, em geral,
considera-se que uma proteína quando existir pelo menos
40 resíduos de aminoácidos. Isso representa o ponto de
demarcação no tamanho entre um polipeptídio e uma
proteína.
Entretanto deve-se enfatizar que essa é uma definição
de conveniência, pois não existem diferenças marcantes
nas propriedades dos polipeptídios grandes e proteínas
pequenas.
6
PROTEÍNAS
As propriedades fundamentais das proteínas
permitem que elas participem de ampla variedade de
funções:
São polímeros constituídos por unidades monoméricas
chamadas -aminoácidos;
Contém vários grupos funcionais;
Podem interagir entre si ou com outras macromoléculas
para formar associações complexas;
Algumas proteínas são bastante rígidas, enquanto que
outras apresentam flexibilidade limitada.
7
PROTEÍNAS
Ligação peptídica:
Falta de rotação em torno da ligação: a ligação
peptídica tem um caráter de dupla ligação parcial
São rígidas e planares
Configuração trans: isso ocorre em grande parte devido
à interferência estérica dos grupos R quando em posição
cis.
Sem carga porém polar: todas as ligações amidas, os
grupos –C=O e –NH da ligação não aceitam nem
fornecem prótons na faixa de pH de 2 a 12.
8
08/05/2014
3
PROTEÍNAS
Formação:
Para formar proteínas, os aminoácidos se ligam através
das chamadas ligações peptídicas, ligação dos grupos
amino de um aminoácido e carboxila de outro, com
eliminação de uma molécula de água.
9
PROTEÍNAS
Função:
Catalizador enzimático: proteínas com função de
enzimas
Transporte: proteínas que transportam lipídeos
(lipoproteínas), albumina presente no sangue responsável
pelo transporte de: ácidos graxos, medicamentos.
Armazenamento
Nutrientes
Contráteis ou mobilidade: actina e miosina (presente no
músculo)
Estruturais: colágeno
Defesa: imunoglobulinas
Geração e transmissão de impulsos nervosos 10
PROTEÍNAS
Outras funções
Anticoagulantes: Proteína C
Reguladoras: regulam síntese de compostos
(hormônios: exemplo a insulina)
Observação: o veneno de cobra é um complexo de
proteínas. Pesquisadores estudam a estrutura e função
das proteínas, incluindo sua forma de atuar e interagir
dentro das células para entender melhor como atuam os
venenos no organismo.
11
PROTEÍNAS
Classificação:
a. Quanto à ação: Direta / Indireta
b. Quanto à composição
c. Forma: globular ou fibrosas
d. Quanto ao número de cadeias polipeptídicas
e. Quanto a Estrutura
12
08/05/2014
4
PROTEÍNAS
Classificação:
a. Quanto à ação:
direta
indireta
b. Quanto à composição:
simples: por hidrólise liberam apenas aminoácidos
(homoproteínas)
conjugadas: por hidrólise liberam aminoácidos mais um
radical não peptídico, denominado grupo prostético. Ex:
metaloproteínas, hemeproteínas, lipoproteínas,
glicoproteínas, etc. Heteroproteínas (ex: hemeproteína
que contém o ferro que vão formar a hemoglobina).
13
PROTEÍNAS
Classificação:
c. Quanto à forma
Globular: apresentam uma ou mais cadeias
polipeptídicas organizadas em uma forma final
aproximadamente esférica. São geralmente solúveis e
desempenham várias funções dinâmicas, constituindo a
maioria das proteínas. Ex.: albumina, nutrientes.
14
PROTEÍNAS
Classificação:
c. Quanto à forma
Fibrosas: têm forma alongada, são geralmente
insolúveis e desempenham um papel basicamente
estrutural nos sistemas biológicos. Ex.: cabelo, unha e
colágeno.
15
PROTEÍNAS
Classificação:
d. 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.
e. Quanto à estrutura:
primária: é a sequência de a.a. ao longo da cadeia
polipeptídica, que é determinada geneticamente, sendo
específica para cada proteína.
16
08/05/2014
5
ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS
e. Estrutura das Proteínas
A estrutura das proteínas é extraordinariamente
complexa e seu estudo requer o conhecimento dos
viários níveis de organização.
A distinção dos níveis de organização é realizada em
termos de natureza das interações necessárias para a
sua manutenção.
Destingem-se quatro níveis de organização existentes
nas proteínas:
1.Primária
2.Secundária
3.Terciária
4. Quaternária 17
ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS
1. Primária
Pelo número, espécie e a sequência dos aminoácidos
unidos por ligação peptídica e pontes de dissulfeto. É
especificada por informação genética.
18
PROTEÍNAS
Importância da estrutura primária:
Elucida o mecanismo das proteínas
Elucida doenças
Revela história evolutiva
Revela como a proteína se enovela
Estrutura da proteína muda quanto:
O número de aminoácidos
Sequência de aminoácidos
Natureza de aminoácidos
19
ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS
1. Primária
Pelo número, espécie e a sequência dos aminoácidos
unidos por ligação peptídica e pontes de dissulfeto. É
especificada por informação genética.
2. Secundária
Arranjos regulares não periódico da cadeia polipeptídica
(-hélice e folha -pregueada).
3. Terciária
Pregueamento não periódico da cadeia polipeptídica,
formando uma estrutura tridimensional estável.
4. Quaternária
Arranjo espacial de duas ou mais cadeias polipeptídicas
(ou subunidades proteicas) com a formação de
complexos tridimensionais. Proteínas especializadas
(proteínas de enovelamento - Chaperonas).
20
08/05/2014
6
ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS
21
ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS
4. Quaternária
Arranjo espacialde duas ou mais cadeias polipeptídicas
(ou subunidades proteicas) com a formação de
complexos tridimensionais. Proteínas especializadas
(proteínas de enovelamento - Chaperonas).
22
Estrutura 
Primária
Estrutura 
Secundária
Estrutura 
Terciária
Estrutura 
Quaternária
A estrutura 
dos amino-
ácidos
Estrutura mantida 
por interações 
intercadeiasEstrutura de 
dobras 
mantidas por 
interações de 
curtas 
distâncias
Estrutura de 
dobras mantidas 
por interações 
de longas 
distâncias
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre pela alteração da conformação
tridimensional nativa das proteínas (estrutura secundária,
terciária e quaternária) sem romper as ligações peptídicas
(estrutura primária).
Como a estrutura tridimensional específica das
proteínas é fundamental para o exercício de suas
funções, alterações estruturais provocadas pela
desnaturação ocasionam a perda parcial ou completa das
suas funções biológicas.
23
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
24
08/05/2014
7
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
Muitas vezes, em condições fisiológicas, as proteínas
recuperam a conformação nativa e restauram a atividade
biológica quando o agente desnaturante é removido em
processo denominado renaturação.
25
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
1. Ácidos e bases fortes. Modificações no pH resultam
em alterações alterações no estado iônico de cadeias
laterais das proteínas, que modificam as pontes de
hidrogênio e as pontes salinas (associação de grupos
iônicos de proteínas de carga oposta). Muitas proteínas
tornam-se insolúveis e precipitam na solução.
2. Solventes orgânicos. Solventes orgânicos solúveis
em água como o etanol, interferem com as interações
hidrofóbicas por sua interação com os grupos R não-
polares e forma pontes de hidrogênio com a água e
grupos proteicos polares. Os solventes não-polares
também rompem interações hidrofóbicas. 26
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
3. Detergentes. As moléculas anfipáticas interferem
com as interações hidrofóbicas e podem desenrolar as
cadeias polipeptídicas.
4. Agentes redutores. Em presença de reagentes
como a ureia e -mercaptoetanol ocorre a conversão das
pontes dissulfeto em grupos sulfídricos. A ureia rompe
pontes de hidrogênio e interações hidrofóbicas.
27
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
5. Concentração de sais. A ligação de íons salinos a
grupos ionizáveis das proteínas enfraquecem as
interações entre grupos de cargas opostas da molécula
proteica.
As moléculas de água solvatam os grupos proteicos.
Com a adição de grandes quantidades de sal as
proteínas em solução, formam-se precipitados.
As moléculas de água competem pelo sal adicionado
tornando a quantidade de solvente muito pequena e, com
isso, promovendo a agregação de moléculas proteicas e
a sua precipitação. Esse efeito é chamado salting out.
28
08/05/2014
8
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
5. Concentração de sais.
.
29
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
6. Íons de metais pesados. Metais pesados como o
mercúrio e chumbo afetam a estrutura proteica de várias
formas.
 Podem romper as pontes salinas pela formação de
ligações iônicas com grupos carregados negativamente.
Os metais pesados também se ligam com grupos
sulfídricos, um processo que pode resultar em profundas
alterações das estruturas e funções proteicas.
Por exemplo, o chumbo liga-se aos grupos sulfídricos
de duas enzimas da via sintética da hemoglobina
causando anemia severa.
30
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação ocorre nas seguintes condições:
7. Alterações na temperatura. Com o aumento da
temperatura, a velocidade de vibração molecular
aumenta. Eventualmente, interações fracas como as
pontes de hidrogênio são rompidas promovendo
alterações na conformação das proteínas.
8. Estresse mecânico. Agitação e trituração rompem o
delicado equilíbrio de forças que mantém a estrutura
proteica. Por exemplo, a espuma formada quando a clara
do ovo é batida vigorosamente contém proteína
desnaturada.
31
DESNATURAÇÃO E RENATURAÇÃO
A desnaturação das Proteínas
32