Aula 3 Peptídeos e proteínas

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Peptídeos e proteínasPeptídeos e proteínas
Erika Cristina G. Aguieiras
LaBiM (IQ Lab. 549-1)
erikaaguieiras@gmail.com
PEPTÍDEOS
Ligação peptídica
Os aminoácidos são ligados covalentemente entre si por
desidratação através de um grupo α-COOH de um aminoácido e
um grupo α-NH2 do outro → ligação peptídica.
Ligação peptídica
• Compartilhamento parcial (ressonância) de dois pares de elétrons entre o
oxigênio carbonílico e o nitrogênio da amida  formação de um DIPOLO
ELÉTRICO
• A ligação peptídica (C-N) é mais curta que a ligação (C-N) de uma amina
simples  caráter parcial de ligação dupla
Cα – C – N - Cα
Ligação peptídica
Ângulo de rotação ao redor da ligação C-N é  (phi)
Ângulo de rotação ao redor da ligação C-C é ψ (psi).
As ligações podem sofrer rotação nesses ângulos – mas a 
rotação não é livre
Caráter parcial de ligação dupla da ligação peptídica 
ligações peptíticas C-N não podem girar livremente 6
átomos do grupo peptídico estão em único plano
Ligação peptídica – limitações estruturais
Limitações estruturais impostas pelas ligações peptídicas
• A rotação livre é impedida pelo tamanho das
nuvens eletrônicas dos átomos de oxigênio da
carbonila e dos átomos de hidrogênio da
amina.
Limitações estruturais impostas pelo radical
• Volume (impedimento estérico) – dois átomos não podem ocupar o mesmo lugar no espaço
• Repulsões de carga
Radical – limitações estruturais
Diagrama de Ramachandram
Ângulos preferidos
Diagrama de Ramachandran - combinações mais estáveis (de energia
mais baixa) de pares de ângulos (C-N) e (C-C), dentre todas as teoricamente
possíveis.
Azul escuro - combinações dos ângulos
 (C-N) e  permitidas (C-C ) – sem
impedimento estérico
Azul médio - combinações permitidas
com leve choque dos átomos
Azul claro – conformações permitidas se
for possível uma pequena flexibilidade
no ângulo da ligação peptídica
Peptídeos
•2 aminoácidos  dipeptídeos
•3 aminoácidos tripeptídeos
•4 aminoácidos tetrapeptídeos
•+ de 10 aminoácidos polipeptídeos
Extremidade carboxi
terminal(C-terminal)
Extremidade 
amino terminal 
(N-terminal)
Ligação peptídica
Esqueleto peptídico
Grupamentos laterais (R) –
responsáveis pelas
propriedades dos peptídeos
OBS: As ligações peptídicas são muito estáveis e, sua
hidrólise ocorre lentamente por causa da sua alta
energia de ativação.
Nomenclatura dos peptídeos
Alanina
ALANIL GLUTAMIL LISINA
+H3N - CH - CO - HN - CH - CO - HN - CH – COO-_
CH3
COOH
(CH2)2 
NH2
(CH2)4
Glutamato Lisina
H3N- C - H
COO-
R
O papel que os aminoácidos 
desempenham nas proteínas 
está relacionado às 
propriedades das cadeias 
laterais.
Peptídeos com atividade biológica
•Vasopressina Hormônio antidiurético
Aumento da pressão sanguínea
•Aspartame
Cys
Cys
Phe
Arg
Cys
Cys
Ile
Leu
•Ocitocina  Estimula a freqüência e a amplitude das contrações da
musculatura uterina no fim da gestação
•Desempenha um papel durante a lactação  contração das células
mioepiteliais da glândula mamária promovendo a saída do leite
PROTEÍNAS
• Todas as proteínas são polímeros construídos a partir do conjunto
de 20 aminoácidos, ligados covalentemente em sequências
lineares características.
Definição
Lipase pancreática humana
Hemoglobina
Funções
Catalisadores  enzimas
Proteínas regulatórias insulina
Transporte  hemoglobina
Estrutural  colágeno, queratina
Defesa  anticorpos
Movimento  actina, miosina
DNA → mRNA → Proteína
Níveis estruturais
ESTRUTURA FUNÇÃO
A função de uma proteína está intimamente relacionada a sua 
estrutura.
4 níveis estruturais
Estrutura 
primária
Estrutura 
secundária
Estrutura terciária Estrutura quaternária
Estrutura primária
•É a seqüência linear de aminoácidos com a descrição de
todas as ligações covalentes (peptídicas ) da cadeia
Estrutura primária
Qual a importância de se conhecer a 
estrutura primária?
 A sequência de a.a. determina a estrutura
tridimensional da proteína função
Proteínas semelhantes em estrutura –ancestral comum
Alterações na sequência de a.a. – doenças como
anemia falciforme
Estrutura primária
•Anemia falciforme  substituição de um resíduo de glutamato por um de
valina
•Moléculas de hemoglobina agregam-se devido a interações hidrofóbicas radicais
apolares de valina.
•Precipitado fibroso que distorce as hemácias.
Estrutura secundária
•É o arranjo espacial, regular e periódico dos aminoácidos
adjacentes em um segmento da cadeia polipeptídica principal.
•Ligações de hidrogênio ocorrem entre o hidrogênio ligado ao
nitrogênio e o oxigênio do grupo C ═ O
•α hélices, folha β e loops ou voltas
• A -hélice é mantida por
ligações de H que se
formam entre átomos de
duas ligações peptídicas
próximas (aprox. 4 a.a).
• Estrutura cilíndrica em
torno de um eixo imaginário
Cada volta de hélice = 3,6 resíduos de 
aminoácidos
 = -57° Ψ = -47°
Estrutura secundária - α hélices
Estrutura secundária - α hélices
• É mantida por ligações de H que se dispõem perpendicularmente ao esqueleto
peptídico.
• As ligações de hidrogênio são formadas entre segmentos adjacentes dentro da
folha
• Grupos R dos aminoácidos adjacentes se projetam da estrutura em zigue-
zague em direções opostas
Estrutura secundária - folha β pregueada
Estrutura secundária - folha β pregueada
Paralela
Antiparalela
Paralela: Φ = -119º; ψ = 113º
Anti-par: Φ = -139º; ψ = 135º
Estrutura secundária - folha β pregueada
Antiparalela
Paralela
N-terminal
C-terminal
C-terminal
N-terminal
N-terminal
C-terminal
Estrutura secundária – loops ou voltas
• conectam as α- hélices e as folhas β
• em geral, estão na superfícies das proteínas
•em geral, são flexíveis
• voltas β - loops que conectam extremidades de dois segmentos
adjacentes de uma fita β antiparalela
•Ligações de hidrogênio entre o 1°e 4°
resíduos de a.a.
N-terminal
C-terminal
C-terminal
N-terminal
Estrutura secundária – loops ou voltas
Volta β
Diagrama de Ramachandram
Cada tipo de estrutura pode ser completamente descrita pelos
ângulos Φ e ψ associados a cada resíduo
Estrutura terciária
•Conformação enovelada de uma proteína, formada pela
condensação de vários elementos de estrutura secundária,
estabilizada por interações fracas
Triosefosfato isomerase e dihidrofolato reductase: 
elementos de estrutura secundária semelhantes, 
mas estrutura terciária diferente.
• Aminoácidos distantes e
em diferentes estruturas
secundárias podem
interagir
•Confere a proteína a
função biológica específica
Estrutura terciária
Interações que estabilizam os peptídeos.
Estrutura quaternária
• Arranjo espacial de duas ou mais subunidades 
polipeptídicas
• Interações mantêm as subunidades juntas
• Dímeros a complexos – proteínas oligoméricas
homodímero: a2
heterodímero: ab
heterotetrâmero: a2b2
heteropentâmero: a2bcd
Desoxi-hemoglobina
Estrutura quaternária
Estrutura quaternária
Ex. hemoglobina
PROTEÍNAS –
Classificação 
• de acordo com a conformação
- globulares
- fibrosas 
• de acordo com os produtos de hidrólise
- simples
- conjugadas
Classificação
• de acordo com a conformação
- globulares
- fibrosas 
Classificação
•Cadeias peptídicas organizadas em filamentos funções estruturais.
•Em geral são formadas por um único tipo de estrutura secundária
•Insolúveis em água aas hidrofóbicos.
•Resistência mecânica, forma e sustentação.
α-queratina (hélices-α ligadas por ligações dissulfeto) – pele, unha,
cabelo, penas, chifres
Fibroínas da seda (conformações β) - seda e teias
Colágeno –cartilagem, tendões,matriz ósseas
Fibrosas
Colágeno
Globulares
•Cadeias polipeptídicas dobradas em uma forma esférica ou
globular
•Geralmente contêm diversos tipos de estruturas
secundárias
•São geralmente solúveis em água
• Diversidade estrutural reflete a diversidade funcional
- catalisadores (enzimas) 
- imunoglobulinas (anticorpos)
- proteínas de transporte
Hemoglobina
Motivos
• Padrões comuns de enovelamento identificáveis, envolvendo
dois ou mais elementos da estrutura secundária e a conexão
entre eles;
• Um único grande motivo pode abranger toda a proteína
Domínios
• Parte da cadeia polipeptídica que é independentemente
estável e pode movimentar-se como uma entidade isolada
em relação ao restante da proteína
• Muitas vezes conserva sua estrutura tridimensional nativa
quando separado do resto da proteína
• Proteínas com diferentes domínios
• Domínios diferentes = funções
diferentes
• Proteínas pequenas  um domínio
(o domínio é a proteína)
Domínios
Exemplo
Barril 
Alfa/beta
• Formado por repetições do motivo β –α – β
• Domínio encontrado em diversas enzimas
• Domínios com padrão semelhante de
enovelamento são ditos ter o mesmo
motivo
Classificação estrutural das proteínas
Todas as proteínas devem ser classificados para as famílias
estruturais para entender suas relações evolutivas
Famílias proteicas  proteínas com semelhança na estrutura
primária e/ou com estrutura terciária e funções semelhantes
forte relação evolutiva
Superfamílias  duas ou mais famílias com pouca
similaridade na sequência de a.a. mas que utilizam o mesmo
motivo estrutural e apresentam semelhanças funcionais 
provável relação evolutiva
Classificações estruturais auxiliam na investigação da história
evolutiva características estruturais conservadas
Classificação estrutural das proteínas
SCOP – Strucutual
classification fo proteins
4 classes de estruturas de
proteínas
Cada classe com dezenas e
centenas de combinações
de motivos
Classificação estrutural das proteínas
- Simples: contem apenas resíduos de aminoácidos
- Conjugada: também contem grupos prostéticos (lipídeos,
açúcares ou metais específicos)
• de acordo com os produtos de hidrólise
Classificação
Simples - exemplos
Albumina sérica
• corresponde a 60 % da proteína plasmática
• função transportar compostos hidrofóbicos no sangue 
como ácidos graxos, esteróides
Queratinas 
• Proteínas insolúveis
• Principal componente da epiderme, do cabelo e das 
unhas (α-queratina)
Ondulação e alisamento dos cabelos
•α-Queratinas
Formato do cabelo depende da combinação de diversas forças
que atuam na queratina:
Ligações dissulfeto entre resíduos de cisteína nas cadeias que
estabilizam a estrutura quaternária
Ligações de Hidrogênio
A possibilidade da Inter conversão entre as formas oxidadas
(RSSR) e reduzidas (RSH) da cisteína é que permite ao cabeleireiro
"moldar" o cabelo
Ondulação e alisamento dos cabelos
Ondulação e alisamento dos cabelos
Primeira etapa - redução de todos os grupos RSSR
Aplicação do ácido tioglicólico (em solução de amônia pH 9) - agente redutor
Esta solução reduz os grupos RSSR para RSH
Os cabeleireiros chamam esta solução de "relaxante".
Ondulação e alisamento dos cabelos
Segunda etapa - consiste em imprimir no cabelo a forma desejada: lisa ou
ondulada
Após se lavar a solução de ácido tioglicólico e se enrolar ou esticar o cabelo, o
cabeleireiro, então, oxida os grupos RSH para RSSR, com a aplicação de um
agente oxidante, tal como o peróxido de hidrogênio ou borato de sódio
Formação de novas pontes dissulfeto – diferentes das anteriores
Os cabeleireiros se referem a esta solução como "neutralizante".
Ondulação e alisamento dos cabelos
Conjugadas
Porção protéica
APOPROTEÍNA
Composto
não protéico
HOLOPROTEÍNA
Grupamento 
prostéticoGlicoproteínas
Fosfoproteínas
Lipoproteínas
Metaloproteínas
Cromoproteínas
Glicoproteínas
•Possuem como grupo prostético glicídios ligados covalentemente
•Cadeias de glicídios lineares ou ramificadas
Imunoglobulinas ou anticorpos
• produzidas pelos linfócitos B
• efetivas contra infecções bacterianas e em algumas fases das 
infecções virais
• 4% de glicídios
glicídios
Fosfoproteínas
•Contém fosfato - fosforilação
Resíduo de serina, treonina 
ou tirosina
Lipoproteínas
•Grupo prostético lipídico
Metaloproteínas
•Grupo prostético contém um metal ligado diretamente aos
aminoácidos
Cromoproteínas
•Grupo prostético contém um metal ligado a componentes do
grupo prostético
•Ex. hemoglobina e mioglobina
HEME
PROTEÍNAS –
Modificações pós-
traducionais
Alterações moleculares na estrutura das proteínas
 Redução no tamanho da proteína
Alterações por modificação covalente
Fosforilação
Hidroxilação
Glicosilação
Modificações pós-traducionais
Redução no tamanho da proteína
Pró-insulina Insulina
Fosforilação
• Quinases são enzimas responsáveis pela adição de um grupamento
fosfato em resíduos de Serina, treonina e tirosina de proteínas.
• Fosfatases são enzimas responsáveis pela remoção do fosfato.
Proteína Proteína
PO4
-3
PO4
-3
Quinase
Fosfatase
ATP
Modificações pós-traducionais
Aminoácido Modificação encontrada
Amino-terminal Acetilação, glicosilação
Carbóxi-terminal Metilação, ADP-ribosilação
Arginina Metilação, ADP-ribosilação
Asparagina Glicosilação, metilação, desamidação
Aspartato Metilação, hidroxilação
Cisteína Glicosilação
Glutamato Metilação, carboxilação, ADP-ribosilação
Glutamina Desaminação
Histidina Metilação, ADP-ribosilação
Lisina Acetilação, metilação, hidroxilação
Fenilalanina Hidroxilação, glicosilação
Prolina Hidroxilação, glicosilação
Serina Fosforilação, metilação, hidroxilação
Treonina Fosforilação, metilação, hidroxilação
Triptofano Hidroxilação
Tirosina Fosforilação, iodinação, hidroxilação