BIOQUÍMICA II 07 - Peptídeos e proteínas (Arlindo Netto)

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Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1 
 
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FAMENE 
NETTO, Arlindo Ugulino. 
BIOQUÍMICA 
 
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS 
(Profº. Homero Perazzo) 
 
 Os peptídios são polímeros de aminoácidos, ou seja, são biomoléculas formadas pela ligação de dois ou mais 
aminoácidos através de ligações peptídicas (ver OBS1), até um máximo de cem. A partir de cem aminoácidos, a 
substância recebe o nome de proteína. De um modo geral, temos: 
� 2 aminoácidos: Dipeptídeo 
� 3 aminoácidos: Tripeptídeo 
� 2 a 10 aminoácidos: Oligopeptídeo 
� 10 a 100 aminoácidos: Polipeptídeo 
� mais de 100 aminoácidos: Proteína 
 
OBS1: Ligação peptídica é uma ligação química que ocorre entre duas moléculas quando o grupo carboxila de uma 
reage com o grupo amino de outra molécula, liberando uma molécula de água (H2O). Isto é uma reação de síntese por 
desidratação que ocorre entre moléculas de 
aminoácidos. A ligação peptídica, também chamada 
de ligação CO-NH por alguns autores, tem um 
caráter parcial de dupla ligação, com o átomo de 
Nitrogênio alcançando uma carga positiva parcial e o 
Oxigênio uma carga negativa parcial. Uma ligação 
peptídica pode ser quebrada por hidrólise (adição de 
água). Em presença de água ocorre rompimento 
destas ligações espontaneamente liberando 
aproximadamente 10 Kj/mol de energia livre, porém o 
processo é extremamente lento. Em organismos 
vivos, o processo é facilitado pelas enzimas. Os 
organismos vivos também empregam enzimas para 
formar os peptídeos; este processo requer energia. 
OBS²: O peso molecular médio de um aminoácido é de 128u, enquanto que o da água é de 18u. Com isso, quando os 
aminoácidos estão unidos por ligação peptídica, formando peptídeos ou polipeptídeos, temos aproximadamente 110u de 
peso molecular (128 – 18 = 110u). Deste modo, podemos então obter uma média de quantos aminoácidos compõem 
uma proteína cujo peso molecular seja conhecido. Observe o exemplo: 
 PMmédio de A.A.= 128 
 - H2O= 18 
 110u 
 
Quantos aminoácidos compõem uma proteína de PM 
180000u? 
Resposta: 180000 / 110 = cerca de 1636 aminoácidos. 
 
PEPTÍDEOS FISIOLOGICAMENTE ATIVOS 
• Insulina: apresenta duas cadeias polipeptídicas (uma com 30 aminoácidos e outra com 21 aminoácidos). A 
insulina é um hormonio sintetizado nos humanos e em outros mamíferos dentro das células-beta das ilhotas de 
Langerhans, no pâncreas. A insulina é o hormônio responsável pela redução da glicemia (taxa de glicose no 
sangue), ao promover o ingresso de glicose nas células. Ela também é essencial no consumo dos carboidratos, 
na síntese de proteínas e no armazenamento de lipídios (gorduras). As ações da insulina no metabolismo 
humano como um todo incluem: 
� Controle da quantidade de certas substâncias que entra nas células, principalmente glicose nos tecidos muscular e 
adiposo (que são aproximadamente 2/3 das células do organismo); 
� Aumento da replicação de DNA e de síntese de proteínas via o controle de fornecimento de aminoácidos; 
� Aumento da síntese de glicogênio: a insulina induz o armazenamento de glicose nas células do fígado (e dos 
músculos) na forma de glicogênio; a diminuição dos níveis de insulina ocasiona a conversão do glicogênio de volta a 
glicose pelas células do fígado e a excreção da substância no sangue. É a ação clínica da insulina que reduz os 
níveis altos de glicemia diagnosticados na diabetes. 
� Aumento da síntese de ácidos graxos: a insulina induz à transformação de glicose em triglicerídeos pela células 
adiposas; a falta de insulina reverte o processo. 
� Redução da lipólise: estimula a diminuição da conversão de suprimento de lipídeos contido nas células adiposas em 
ácidos graxos sanguíneos; a falta de insulina reverte o processo. 
� Redução da proteinólise: estimula a diminuição da degradação protéica; a falta de insulina aumenta a proteinólise. 
� Redução da gliconeogênese: reduz a produção de glicose em vários substratos do fígado; a falta de insulina induz à 
produção de glicose no fígado e em outros locais do corpo. 
 
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• Glucagon: apresenta 29 resíduos de aminoácidos. O glucagon é um hormônio polipeptídeo produzido nas 
células alfa das ilhotas de Langerhans do pâncreas e também em células espalhadas pelo trato gastrointestinal. 
Sua ação mais conhecida é aumentar a glicemia (nível de glicose no sangue), contrapondo-se aos efeitos da 
insulina. O glucagon age na conversão do ATP (trifosfato de adenosina) a AMP-cíclico, composto importante na 
iniciação da glicogenólise, com imediata produção e liberação de glicose pelo fígado. Além disso, o glucagon 
age nos seguintes mecanismos: 
� Ácidos graxos livres e cetoácidos em níveis aumentados no sangue 
� Produção de uréia aumentada 
� Estímulo da proteólise 
� Estímulo da lipólise: liberação de ATP (pela β-oxidação) para fornecimento de energia para realizar a glicólise. 
 
• Albumina: é uma proteína de alto valor biológico presente na clara do ovo, no leite e no sangue. A albumina é 
fundamental para a manutenção da pressão osmótica, necessária para a distribuição correta dos líquidos 
corporais entre o compartimento intravascular e o extravascular, localizado entre os tecidos. Tem como funções: 
manutenção da pressão osmótica; transporte de hormônios tireoideanos; transporte de hormônios lipossolúveis; 
transporte de ácidos graxos livres; transporte de bilirrubina não conjugada; transporte de fármacos e drogas; 
união competitiva com ions de cálcio; controle do pH. Seu excesso ocasiona diversas doenças, como problemas 
renais e hepáticos. Além disso, o consumo excessivo de albumina provoca ganho de peso, sendo que um 
aumento em massa muscular sem acúmulo de gorduras e também é responsável pelo fator anti-catabólico ou 
seja bloqueia a perda de músculos. 
 
• Corticotropina: formado por 39 resíduos de aminoácidos. É um hormônio secretado pelo hipotálamo que 
estimula o córtex da glandula adrenal à produzir hormônios (cortisol). 
 
• Aspartame: é um adoçante artificial utilizado para substituir o açúcar comum. É 
potanto um dipeptídeo sintético formado pela fenilalanina e ácido aspartico: N-L-alfa-
aspartil-L-fenilalanina 1-metilester. Por esta razão, produtos alimentares contendo 
aspartamo devem mostrar um aviso do tipo "Contém uma fonte de fenilalanina", pois 
a ingestão excessiva deste aminoácido pode ser prejudicial em indíviduos com 
fenilcetonúria. Ele tem maior poder de adoçar (cerca de 200 vezes mais doce que a 
sacarose) e é menos denso. 
 
• Ocitocina: 9 resíduos de aminoácidos. Produzida pela hipófise posterior e estimula as contrações na hora do 
parto e a liberação de leite pelas glandulas mamárias. 
 
• Encefalina: 5 resíduos de aminoácidos formados no SNC que se ligam às células do cérebro e induzem a 
analgesia. A encefalina é um pentapeptídeo que termina ou com o aminoácido leucina ("Leu") ou com o 
aminoácido metionina ("Met"). Ambos são produtos do gene proencefalina. 
� Metionia-encefalina ([Met]-encefalina) é Tyr-Gly-Gly-Phe-Met. 
� Leucina-encefalina ([Leu]-encefalina) é Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu. 
 
• Escotofobina: primeira célula de memória. 
 
• Glutationa: é um poderoso anti-oxidante tendo como local ativo o tiol (SH) da cisteína. É um tripeptídeo formado 
por GLU-CIS-ALA. Pode encontrar-se na forma reduzida (GSH) ou 
oxidada (GSSG, forma dimerizada da GSH). A importância deste par 
é tal que a razão GSH/GSSG é normalmente utilizada para estimar 
o estado redox dos sistemas biológicos. Em situações normais a 
GSSG representa apenas uma pequena fração da glutationa total 
(menos de 10%). A GSH pode, no entanto, também formar 
dissulfuretos do tipo GSSR com o tiol da cisteína presente em 
proteína. 
2GSH + H2O2 ���� GSSG + 2H2O 
2GSH + ROOH ����GSSG + ROH + 2H2O 
GSSG + NADPH+H+ ���� 2GSH + NADP+ 
 
• Vasopressina (ADH): hormônio antidiurético sintetizado pelo hipotálamo e armazenado na hipófise posterior 
formado por 9 resíduos de aminoácidos. O alcool bloqueia a secreção de ADH por ser uma substância diurética, 
fazendo com que haja uma grande excreção de água pela urina. 
 
OBS3: A diabetes insipidus (DI) é uma doença caracterizada pela sede pronunciada e pela excreção de grandes 
quantidades de urina muito diluída. Esta diluição não diminui quando a ingestão de líquidos é reduzida. Isto denota a 
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incapacidade renal de concentrar a urina. A DI é ocasionada pela deficiência do hormônio antidiurético (vasopressina) ou 
pela insensibilidade dos rins a este hormônio. A diurese excessiva e a sede intensa são típicos da DI. Os sintomas da 
diabetes insipidus são similares aos da diabetes mellitus, com a diferença básica da ausência da glicosúria (aumento de 
açúcares da urina) e não há hiperglicemia (glicose do sangue elevada). Problemas de visão são raros. O excesso de 
diurese continua dia e noite. Em crianças, a DI pode interferir no apetite, no ganho de peso e no crescimento. Ela pode 
levar à febre, vômitos ou diarréia. Adultos com uma DI sem tratamento permanecem saudáveis por décadas desde que a 
ingestão de água seja suficiente para compensar as perdas urinárias. Entretanto, há um risco contínuo de desidratação. 
 
• Gastrina: é um hormônio formado por 17 resíduos de aminoácidos que estimula a secreção de ácido gástrico no 
estômago. É secretada pelas células G no estômago e no duodeno. É também fundamental para o crescimento 
da mucosa gástrica e intestinal. 
 
• Leptina (leptus = magro): produzida pelos adipócitos e inibe a vontade de ingestão de alimentos. Contém 167 
aminoácidos. 
 
 
PROTEÍNAS 
 As proteínas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada (de 5.000 a 1.000.000 
ou mais unidades de massa atómica), sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande 
número de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas. Uma proteína é um 
conjunto de 100 ou mais aminoácidos, sendo os conjuntos menores denominados polipeptídeos. 
 Em resumo, as proteínas são pilímeros de alto peso molecular (acima de 10000) formados por cadeias de 
aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas. 
 
OBS4: Aminoácidos são compostos quaternários de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) – também chamado de 
azoto no Brasil. São constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina (R-NH2-) e o grupo carboxilo (-COOH), derivados dos 
aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas. Existem 300 tipos de aminoácidos, porém somente 20 são utilizados no 
organismo humano, sendo denominados aminoácidos primários ou padrão; apenas esses podem ser sintetizados pelo DNA humano. 
Desses 23, oito são ditos essenciais: o organismo humano não é capaz de produzi-los, e por isso é necessária a sua ingestão através 
dos alimentos para evitar sua deficiência no organismo. Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de "peptídeo", estas podem possuir 
dois aminoácidos (dipeptídeos), três aminoácidos (tripeptídeos), quatro aminoácidos (tetrapeptídeos), ou muitos aminoácidos 
(polipeptídeos). O termo proteína é dado quando na composição do polipeptídeo entram centenas ou milhares de aminoácidos. As 
ligações entre aminoácidos denominam-se ligações peptídicas e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo 
carboxilo de outro aminoácido, com a perda de uma molécula de água. 
 
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS 
 
1. Estrutura Primária: É dada pela seqüência de aminoácidos ao longo da cadeia polipeptídica. É o nível estrutural 
mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da molécula. São específicas para cada 
proteína, sendo geralmente determinados geneticamente. A estrutura primária da proteína resulta em uma longa 
cadeia de aminoácidos semelhante a um "colar 
de contas", com uma extremidade "amino 
terminal" e uma extremidade "carboxi terminal". 
Sua estrutura é somente a seqüência dos 
aminoácidos, sem se preocupar com a 
orientação espacial da molécula. A estrutura 
primária de uma proteina é destruida por 
hidrólise química ou enzimática das ligações 
peptídicas, com liberação de peptídeos menores 
e aminoácidos livres. 
 
 
2. Estrutura secundária: É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre 
si na seqüência primária da proteína. É o último nível de organização das proteínas 
fibrosas, mais simples estruturalmente. Ocorre graças à possibilidade de rotação das 
ligações entre os carbonos a dos aminoácidos e seus grupamentos amina e 
carboxila. O arranjo secundário de um polipeptídeo pode ocorrer de forma regular; 
isso acontece quando os ângulos das ligações entre carbonos a e seus ligantes são 
iguais e se repetem ao longo de um segmento da molécula. A cadeia se estabiliza 
graças às interações das pontes de hidrogênio. Ex: queratina e colágeno. 
 
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3. Estrutura terciária: Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada, 
sendo mantido por pontes de hidrogénio e dissulfito. Esta estrutura confere a 
atividade biológica às proteínas. A estrutura terciária descreve o dobramento final 
de uma cadeia, por interações de regiões com estrutura regular ou de regiões 
sem estrutura definida. Podendo haver interações de segmentos distantes de 
estrutura primária, por ligações não covalentes. Nessa estrutura, as proteínas 
hidrossolúveis se envolvem com o interior apolar. As cadeias polipeptídicas se 
dobram, gerando pontes de hidrogênio e ligações dissulfetos. 
 
 
 
 
 
 
4. Estrutura quaternária: Algumas proteínas podem ter duas ou mais 
cadeias polipeptídicas. E essa transformação das proteínas em estruturas 
tridimensionais é a estrutura quaternária. Elas são guiadas e estabilizadas 
pela mesmas interações da terciária. A junção de cadeias polipeptídicas 
pode.produzir diferentes funções para os compostos. Um dos principais 
exemplos de estrutura quaternária é a hemoglobina. Sua estrutura é 
formada por quatro cadeias polipeptídicas. 
 
 
 
OBS5: Todos os modelos de estrutura de proteínas 
há a presença de um amino-terminal e um grupo 
carboxil-terminal, ambos ligados ao carbono α. O 
que garante as diferentes formas das proteínas são 
as interações entre aminoácidos relativamente 
distantes e a presença do aminoácido prolina na 
cadeia. A prolina garante um giro brusco de 180º à 
estrutura da proteína, enquanto os aminoácidos 
interagem entre sí, dependendo do tipo de radical 
de cada um deles. A interação pode se dar por 
interação hidrofóbica (1, radicais com cadeia 
curta ou anel fenil), ponte dissulfeto (2, ligação 
covalente), ponte de hidrogênio (3, H � F, O, N) 
ou interação eletrostática (4). 
OBS6: Existem formas de intervir nessas interações proteícas intrínsecas, por meio de um aquecimento (calor), pH 
(HCl), detergentes (atua nas interações hidrofóbicas), solventes orgânicos, agentes redutores, ácidos/base e outros 
agentes que interferem nessas interações, desnaturando a proteína a partir do momento que a sua configuração normal 
foi alterada. 
OBS7: A desnaturação por meio desses fatores não quebram as ligações peptídicas, ou seja, não separam um 
aminoácido do outro. A única maneira de intervir nesse nível é por meio de enzimas que quebrem as ligações peptídicas 
(pepsina, tripsina, etc). 
 
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNA QUANTO À COMPOSIÇÃO 
 Quanto a estrutura molecular as proteínas são classificadas em: 
1. Simples: constituídas somente por aminoácidos. A hidrólise completa dessas proteínas produz unicamente α-
aminoácidos e peptídeos. 
� Albuminas: solúveis em águae coagulam pelo calor. Ex: ovoalbumina (albumina do ovo), lactoalbumina 
(leite), legumitina (ervilha). 
� Globulinas: insulúveis em água. Ex: miosina (musculi) e legumina (ervilha). 
� Glutelinas: insulúveis em água. Ex: glutelina (trigo). 
� Prolaminas: insolúveis em água. Ex: gliadina (trigo), zeína (milho), hordeína (cevada). 
� Escleroproteínas: muito insolúveis, pois são estruturantes. Ex: queratina (pele, cabelo), colágeno 
(ligamento e tendões). 
 
2. Conjugadas (complexas): proteínas que apresentam a cadeia de aminoácidos ligada a um radical diferente 
(grupo prostético). Dependendo do grupo prostético, as proteínas podem ser classificadas em: 
� Glicoproteínas: o grupo é um carboidrato (glicídio). Exemplos: mucina (saliva), osteomucóide (ossos), 
imunoglobulina. 
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� Cromoproteínas: o grupo é um pigmento (heme, carotenóides). Exemplos: clorofila (vegetais verdes) e 
hemoglobina (sangue). 
� Fosfoproteínas: o grupo é o ácido fosfórico. Exemplos: vitelina (gema do ovo) e caseina (leite). 
� Nucleoproteínas: o grupo é um ácido heterocíclico complexo. 
� Lipoproteína: o grupo é um lipídio. Ex: lipoproteínas de membrana. 
� Metaloproteínas: o grupo é um metal (Cu, Fe). Ex: ceruloplasmina (Cu), siderofilina (Fe). 
 
 
FUNÇÕES BIOLÓGICAS 
1. Função enzimática: são proteínas capazes de catalizar reações bioquímicas como, por exemplo, as lipases. As 
enzimas não reagem, são reutilizadas (sempre respeitando o sítio ativo) e são específicas. As enzimas reduzem 
a energia de ativação das reações químicas. A função da enzima depende diretamente de sua estrutura. São 
proteínas altamente especializadas e com atividade catalítica. Mais de 2000 enzimas são conhecidas, cada uma 
capaz de catalisar um tipo diferente de reação química. Ex: tripsina, lipase, amilase. 
2. Função transportadora: carregam outras substâncias para várias partes do corpo. Ex: hemoglobina, 
mioglobina, lipoproteínas. 
3. Função contrátil: encurtam as fibras musculares. Ex: actina, miosina 
4. Função estrutural: São aquelas que participam dos tecidos dando-lhes rigidez, consistência e elasticidade. São 
proteínas estruturais: colágeno (constituínte das cartilagens), actina e miosina (presentes na formação das fibras 
musculares), queratina (principal proteína do cabelo), fibrinogênio (presente no sangue), albumina (encontrada 
em ovos) e outras. Ex:queratina, colágeno, elastina. 
5. Função de defesa: Os anticorpos são proteínas que realizam a defesa do organismo, especializados no 
reconhecimento e neutralização de vírus, bactérias e outras substâncias estranhas. O fibrinogênio e a trombina 
são outras proteínas responsáveis pela coagulação do sangue e prevenção de perda sanguínea em casos de 
cortes e machucados. Ex: anticorpos, fibrina e trombina. 
6. Função hormonal: Exercem alguma função específica sobre algum órgão ou estrutura de um organismo como, 
por exemplo, a insulina (embora tecnicamente a insulina seja considerada apenas um polipeptídeo, devido a seu 
pequeno tamanho). Ex: insulina, glucagon, tiroxina. 
7. Função nutritiva: presente em alimentos variados. Ex: gliadina, caseína, ovoalbumina. 
 
 
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS 
 Na boca, não há ação de enzimas contra as proteínas. Ao chegar no estômago, as proteínas ficam à deriva do 
baixo pH proporcionado pelo HCl (desnaturando a proteína), abrindo mais a cadeia proteíca, para sofrer ação da 
peptina, que quebra proteínas grandes em peptídios menores. 
 Esses peptídios sofrem a ação das enzimas tripsina e quimiotripsina (ativadas pelo bicarbonato do suco biliar) no 
intestino, sendo convertidos em oligopeptídeos (com 2 a 5 aminoácidos, que devem ser quebrados pelas 
aminopeptidases, liberadas pela mucosa intestinal) e aminoácidos que são absorvidos pelos enterócitos. 
� Aminoácidos hidrofóbicos (metionina, 
arginina, leucina, isoleucina) são 
transportados para os enterócitos por 
difusão simples devido seu alto 
gradiente de concentração e 
solubilidade na membrana. 
� Outros aminoácidos são transportados 
por difusão facilitada Na+ independente, 
por meio de carreadores: 
o y+: AA básicos, cisteína. 
o L: hidrofóbicos, hidrofílicos. 
o β: β-alanina. 
� Alguns aminoácidos entram por difusão 
ativa dependente de Na+ (co-
transporte) por carreadores 
dependentes de Na+: 
o Y+: A.A. básicos, cisteína. 
o Imino: carrega dos iminoácidos 
(prolina, hidroxiprolina). 
o X-G,A: ácido glutamico e ácido 
aspartico. 
o PHE: fenilalanina, metionina. 
o B: hidrofóbicos. 
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� Dipeptídeos e tripeptídeos são introduzidos nos enterócitos por auxílio do H+, que entra devido a saída de Na+ 
(equilíbrio de prótons). São representados, principalmente, por aminoácidos ácidos, glicina-glicina, iminoácidos e 
aminoácidos apolares. Quando no citoplasma dos enterócitos, esses peptídeos sofrem ação de proteases 
citosólicas para serem convertidos em aminoácidos (ou continuarem como dipeptídeos). Na corrente sanguínea, 
só chegam aminoácidos e dipeptídeos. 
 
OBS8: Pacientes com patologias que acometam o pancreas (como a pancreatite), devem adotar dieta proteíca rica em 
dipeptídeos, que são absorvidos dessa maneira mesmo sem serem degradados. 
OBS9: A carnosina é um dipeptídeo (formado por β-alanina – Histidina) muito importante presente em carnes como 
peito de frango e pernil de carneiro e porco que, segundo alguns estudos, atua contra a doença de Parkinson e 
Alzheimer.