aula 03 - aminoacidos e proteinas

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Prof. Jannison Ribeiro 
 São macromoléculas complexas, compostas de aminoácidos, 
e necessárias para os processos químicos que ocorrem nos 
organismos vivos 
 
 
 
 
 
• São os constituintes básicos da vida: tanto que seu nome deriva 
da palavra grega "proteo", que significa "em primeiro lugar”. 
 
Proteínas 
IMPORTÂNCIA DAS 
PROTEÍNAS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Estão envolvidas em todas as reações metabólicas e 
capacitam aos organismos a construção de outras 
moléculas que são necessárias para a vida. 
IMPORTÂNCIA 
Somos seres protéicos 
 
• A vida está intimamente ligada às proteínas 
 
 Estas moléculas especiais realizam as mais variadas 
funções no nosso organismo. 
 As proteínas são estruturas complexas: 
- Repetições de 20 unidades básicas, os aminoácidos 
 
AA AA AA AA 
Aminoácidos 
Constituem unidades monoméricas de peptídeos e proteínas. A estrutura geral 
dessas moléculas envolvem um grupo amina (NH2) e um grupo carboxila 
(COOH). 
Forma molecular não dissociada 
Os aminoácidos ocorrem em solução aquosa como íons dipolares 
Aminoácidos 
São, por isso, moléculas anfóteras, que doam ou recebem 
prótons H+, funcionando assim como ácido e ou base. 
(Ácido) 
(Base) 
COMPORTAMENTO ANFOTÉRICO 
ISOMERIA DOS AA 
IMAGEM ESPECULAR (ENANTIÔMEROS) 
As proteínas são formadas por L-Aminoácidos! 
Nomenclatura dos aminoácidos 
– G Glicina Gly P Prolina Pro 
– A Alanina Ala V Valina Val 
– L Leucina Leu I Isoleucina Ile 
– M Metionina Met C Cisteina Cys 
– F Fenilalanina Phe Y Tirosina Tyr 
– W Triptofano Trp H Histidina His 
– K Lisina Lys R Arginina Arg 
– Q Glutamina Gln N Asparagina Asn 
– E Glutamato Glu D Aspartato Asp 
– S Serina Ser T Treonina Thr 
 
CLASSIFICAÇÃO 
Distribuição dos aminoácidos polares e 
não polares 
Classificação Nutricional 
 
 Os essenciais são aqueles que o organismo não consegue 
sintetizar e devem ser obrigatoriamente oferecidos na dieta do 
animal. São aminoácidos essenciais: Valina, Leucina, Isoleucina, 
Lisina,Treonina, Metionina, Fenilalanina, Triptofano, Histidina. 
 
 Os aminoácidos não-essenciais, ou dispensáveis, são aqueles que 
o organismo consegue sintetizar a partir dos alimentos ingeridos. 
Alanina, Asparagina, Aspartato, Cisteína, Glutamato, Glutamina, 
Glicina, Prolina, Serina e Tirosina. 
Patologias – Aminoácidos Proteínas 
• Erros Inatos do metabolismo 
Fenilcetonúria (PKU) 
• As cadeias polipeptídicas são normalmente compostas por 
aminoácidos diferentes que são ligados covalentemente por uma 
ligação peptídica. 
 
 
 
 
 
 
• Os 20 aminoácidos possuem em comum: 
 Carbono alfa (Cα) ligado a um hidrogênio e a cadeia lateral (R) 
 Grupamento carboxi (COOH) 
 Grupamento amino (NH2) 
Cadeia Polipeptídica 
Ligação peptídica 
Ligação peptídica 
R H 
O 
Cα 
C 
H 
N 
H 
R 
H H 
O 
Cα 
Ligação peptídica 
2 aminoácidos: Dipeptídeo 
3 aminoácidos: Tripeptídeo 
4 a 10 aminoácidos: Oligopeptídeo 
10 a 100 aminoácidos: Polipeptídeo 
mais de 100 aminoácidos: Proteína 
Cadeia Polipeptídica 
Peptídios Biologicamente ativos 
• Alguns peptídeos apresentam efeitos e funções importantes no organismo: 
• Hormônios (Oxitocina – 9 AA) 
• Mediadores da inflamação (Bradicinina -9 AA) 
• Reguladores de liberação glandular (Tirotropina – 19 AA) 
• Controle da glicemia (Insulina – 30 AA e Glucagon - 29 AA) 
 
 
 
 
Peptídios Biologicamente ativos 
• Uso comercial: 
• Aspartame (Nutrasweet ); 
• Fármacos. 
 
 
• Peptídeos Exógenos: 
• Antibióticos de fungos; 
• Venenos de escorpiões e cobras; 
• Peptídeos inflamatórios bacterianos (fMLP). 
 
 
 
 
Proteínas 
 
• As propriedades funcionais das proteínas dependem da sua estrutura 
tridimensional. 
 
 
 
Estrutura da Proteínas 
• Embora sejam quase inúmeras, todas as proteínas são formadas 
exclusivamente por apenas 20 tipos de aminoácidos, que se repetem numa 
sequência característica para cada proteína. 
 
 Esta sequência, conhecida como estrutura primária, é que, de fato, 
determina a forma e a função da proteína. 
 
 A estrutura primária é somente a seqüência dos aminoácidos, sem se 
preocupar com a orientação espacial da molécula. 
 
 As interações intramoleculares entre os aminoácidos das proteínas 
fazem com que a cadeia protéica assuma uma estrutura secundária e 
uma estrutura terciária. 
Diferenciação das Proteínas 
• Critérios de diferenciação: 
1. Nº de Aminoácidos: 
 
 
 
 
 
2. Tipos de Aminoácidos: 
 
 
 
 
 
 
3. Sequência dos Aminoácidos. 
 
– Arranjos regulares (conformação) em regiões localizadas de uma 
cadeia polipeptídica. 
 
Estrutura Secundária 
Alfa-hélices Folhas beta 
-Hélice 
• É a forma mais comum de estrutura 
secundária regular 
 
• Caracteriza-se por uma hélice em 
espiral formada por 3,6 resíduos de 
aminoácidos por volta 
 
• As cadeias laterais dos aminoácidos 
se distribuem para fora da hélice 
 
• A principal força de estabilização da a 
- Hélice é a ponte de hidrogênio. 
Folhas  
Ao contrário da alfa-hélice, a folha-beta envolve 2 ou mais cadeias peptídicas ou 
segmentos de cadeias polipeptídicas, arranjados em paralelo ou no sentido anti-
paralelo 
As pontes de hidrogênio mais uma vez são à força de estabilização principal 
desta estrutura 
Estrutura Terciária 
 É o arranjo tridimensional global de todos os átomos de uma 
proteína. 
• O que determina a estrutura terciária são as cadeias laterais dos 
aminoácidos 
 
• Muitas vezes, as partes hidrofóbicas da proteína agrupam-se no 
interior da proteína dobrada 
 
 Longe da água e dos íons do ambiente onde a proteína se 
encontra, deixando as partes hidrofílicas expostas na superfície 
da estrutura da proteína. 
• As pontes dissulfeto são as principais forças 
estabilizadoras da estrutura terciária! 
 
CISTINA (Pontes dissulfeto) 
Estruturas Terciárias 
Proteínas Globulares 
• Proteínas com 
repetições internas 
 
• Proteínas de 
membrana 
 
Proteínas Fibrosas Proteínas secretadas 
Estrutura Quaternária 
• Proteínas que existem em complexos não covalentemente ligados, 
compostos por duas ou mais cadeias ou subunidades 
polipeptídicas, idênticas ou não. 
  Certas proteínas, tal como a hemoglobina, são compostas por mais de uma 
unidade polipeptídica (cadeia protéica). 
 
 A conformação espacial destas cadeias, juntas, é que determina a estrutura 
quaternária. Esta estrutura é mantida pelas mesmas forças que determinam as 
estruturas secundárias e terciárias. 
 
 
NÍVEIS DE 
ORGANIZAÇÃO 
ESTRUTURAL DAS 
PROTEÍNAS 
NÍVEL PRIMÁRIO 
Seqüência de aminoácidos 
(unidos covalentemente) 
NÍVEL SECUNDÁRIO 
Padrões regulares (pregas ou 
hélices) formados por 
aminoácidos adjacentes 
(mantidos por pontes de H ao 
longo das ligações 
peptídicas) 
NÍVEL TERCIÁRIO 
Arranjo tridimensional de toda 
a cadeia peptídica 
(estabilizada por diversas 
atrações entre os diferentes 
grupos da proteína) 
NÍVEL QUATERNÁRIO 
Arranjo de duas ou mais 
cadeias polipeptídicas 
(Associação não covalente) 
Monômeros 
(subunidades) 
Alfa-hélice 
Folha 
pregueada 
Aminoácidos 
IMPORTÂNCIA DAS PROTEÍNAS 
TRANSPORTE 
(ferritina) 
ESTRUTURAL 
(actina) 
RESERVA 
(albumina) 
PROTETORA 
(imunoglobulina) 
ARMAZENAMENTO 
(mioglobina) 
REGULATÓRIA 
(insulina) 
ENZIMÁTICA 
(RNA polimerase) 
MOTORA 
(miosina) 
• FUNÇÕES BIOLÓGICASDESNATURAÇÃO 
• Alta temperatura 
• pH extremo 
• Solvente orgânicos 
• Compostos altamente 
polares 
• Detergentes 
• Reagentes 
sulfidrílicos 
ESTADO 
NATIVO 
DESNATURADA 
DESNATURAÇÃO 
• Alta temperatura 
DESNATURAÇÃO 
• pH extremo: 
Interações que governam o enovelamento e 
a estabilidade das proteínas 
• Interações não-covalentes 
 Forças eletrostáticas 
 Pontes de hidrogênio 
 
• Interações hidrofóbicas 
H H 
O 
+δ +δ 
-2δ 
Quanto ao número de cadeias polipeptídicas 
 Proteínas Monoméricas 
 
Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica 
 
 Proteínas Oligoméricas 
 
Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de 
estrutura e função mais complexas. 
 
– Proteínas Fibrosas 
– Simples. 
– Cadeias polipeptídicas em 
folha ou feixes. 
 
 
 
– Proteínas Globulares 
– Complexa 
– Cadeia enoveladas em 
forma esferica. 
 
Quanto a Forma 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
• Colágeno: 
• Existem mais de XII tipos de colágenos 
espalhados nos mais diversos tecidos 
do nosso corpo; 
• Relacionado a tração, elasticidade 
tecidual e sustentação da matriz 
extracelular dos tecidos; 
• Altamente insolúveis em meio aquoso. 
 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
• Colágeno: 
• Apresenta-se na forma de Hélice tripla denominada 
TROPOCOLÁGENO, estabilizada por pontes de hidrogênio; 
Composição pobre de aminoácidos: glicina, prolina, hidroxiprolina e 
arginina: 
 
 
 
 
...Gly-Pro-X-Hyp-Gly-X... 
 • Proteína EXTREMAMENTE pobre 
nutricionalmente! ( ↓ AA Essenciais) 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
• Elastina: 
• Altamente contrátil e resistente a pressão; 
• Presente em tecidos onde há necessidade de elasticidade; 
 Tecido pulmonar, cardíaco, vascular, bexiga, pele... 
• Fibras bem mais finas que o colágeno e com estrutura espiralada 
unidas por estruturas denominadas desmosinas (propriedade 
elástica); 
• Nutricionalmente pobres. 
 
 
 
 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
• Queratina: 
• Proteína encontradas na pele (produzida pelos queratinócitos), 
formando camadas proteicas extremamente rígidas e compactas; 
• Função de proteção (fricção e abrasão) e hipermeabilização das 
camadas externas do corpo; 
• Ricas do AA Cisteína  muitas ligações dissulfeto; 
 
 
 
 
Classificando as proteínas 
 Quanto a Composição: 
• Proteínas Simples 
 Por hidrólise liberam apenas aminoácidos 
• Proteínas Conjugadas 
 Por hidrólise liberam aminoácidos mais um radical não 
peptídico, denominado GRUPO PROSTÉTICO. 
 
 Metaloproteínas, Hemeproteínas, Lipoproteínas, Glicoproteínas 
As globinas constituem um bom exemplo para se compreender as relações 
entre a estrutura e a função das proteínas. 
A Hemoglobina é um hetero-tetrâmero formada por 2 tipos de globinas:  e . 
 
Max Perutz e John Kendrew resolveram a estrutura 3D da hemoglobina em 1959 
Transporte de Gases 
A Hemoglobina, composta por quatro cadeias 
polipeptídicas (dois dímeros ), é uma proteína 
transportadora de oxigênio. 
 
 apresenta afinidade variável por O2 
A estrutura tetramérica da hemoglobina confere à molécula maior 
controle da afinidade por oxigênio 
1 heme = 1 O2 
 
A Mioglobina, composta por uma cadeia polipeptídica, 
é uma proteína armazenadora de oxigênio presente 
no tecido muscular de mamíferos. 
 
 apresenta alta afinidade por O2 • As alterações conformacionais que ocorrem nas cadeias globínicas da 
hemoglobina na transição oxigenação-desoxigenação são transmitidas 
de uma cadeia a outra, através de contatos nas interfaces das 
subunidades. 
 
• Esse fenômeno é a base molecular da cooperatividade, uma forma de 
alosteria característica de proteínas oligoméricas. 
• A afinidade da hemoglobina para o oxigénio depende do pH e do CO2. 
Tanto o H+ como o CO2 promovem a libertação do O2 ligado. • Reciprocamente o O2 promove a libertação de H+ e CO2; 
• Na hemoglobina a acidez aumenta a liberação de oxigénio. 
• Fisiologicamente, baixando o pH há um deslocamento da curva de 
dissociação do oxigénio, de tal maneira que a afinidade pelo oxigénio 
fica diminuída. 
• Aumentando a concentração de CO2 (a pH constante), diminui 
também a afinidade pelo oxigénio. 
Anidrase Carbônica/ Efeito Bohr 
• Em tecidos em rápida metabolização, tais como o músculo em 
contração, muito CO2 e ácido são produzidos. • A presença de maiores níveis de CO2 e H+ nos capilares de tal tecido 
metabolicamente ativo promove a libertação de O2 da oxi-hemoglobina. 
↑ pH , ↓ [CO2] 
AFINIDADE PELO OXIGÊNIO 
↓pH , ↑ [CO2] 
MENOR AFINIDADE PELO OXIGÊNIO 
 
 Estas moléculas especiais realizam as mais variadas funções no nosso 
organismo. 
A diversidade estrutural reflete a diversidade funcional das proteínas 
 
 
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE BIOCIÊNCIAS 
DEPARTAMENTO DE BIOQUÍMICA 
Prof. Jannison Ribeiro 
O efeito Bohr é a modulação da 
afinidade da Hb por O2 pelo pH 
do meio, facilitando a desoxige-
nação da Hb a nível tecidual. 
 
O sangue venoso é mais ácido 
do que o arterial, pela presença 
de CO2 vindo dos tecidos. Esse 
forma ácido carbônico H2CO3, 
que se dissocia liberando H+ 
para o meio. 
 
A curva ao lado mostra como a 
% de saturação da Hb, em uma 
pO2 próxima aos valores nos 
tecidos (20 torr), diminue em 
função do pH do meio. 
 
Vários mecanismos regulam a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. 
O efeito Bohr é um dos mais importantes em termos fisiológicos. 
Para a mesma pO2, a saturação da Hb diminue 
de 45% em pH 7,6 para 22% em pH 7,2. 
O 2,3-bifosfoglicerato (2,3 BPG) é um 
produto exclusivo do metabolismo das 
hemácias, formado a partir de um dos 
intermediário da via glicolítica, por uma 
enzima mutase específica. 
Glicose 
1,3 bifosfoglicerato 
piruvato 
2,3-BPG 
Mutase 
(só em hemácias) 
Via glicolítica nas hemácias 
Vários mecanismos regulam a afinidade da hemoglobina pelo oxigênio. 
O 2,3-difosfoglicerato é um regulador alostérico negativo da hemoglobina. 
A ligação de uma molécula de 2,3 BPG à 
hemoglobina reduz a sua afinidade por O2, 
facilitando a desoxigenação. O 2,3 BPG liga-se na cavidade central do tetrâmero 
da hemoglobina, estabilizado por interações 
eletrostáticas com resíduos de carga positiva. 
A hemoglobina passa por várias alterações conformacionais na transição do 
estado desoxigenado para oxigenado. 
No estado oxigenado, a cavidade 
central do tetrâmero diminue. 
O2 
• Na oxihemoglobina, a cavidade central é menor, expulsando o 2,3-DPG e aumentando 
a afinidade da molécula por O2. 
A regulação da afinidade da hemoglobina pelo O2 é um somatório do 
efeito Bohr e do 2,3 –bifosfoglicerato, além da cooperatividade positiva. 
Stripped Hb – Hb sem nenhum 
modulador 
 
Whole blood – Hb em sangue total, 
com todos seus moduladores 
A figura ilustra a somatória de efeitos 
moduladores negativos do 2,3 BPG e 
do CO2 (efeito Bohr) sobre a afinidade 
da hemoglobina para o oxigênio. 
Observe como a P50 (pressão parcial 
de O2 que satura 50% das moléculas) 
aumenta progressivamente a medida 
que os moduladores são adicionados 
ao meio. 
 
O efeito Bohr (presença de CO2) e o 
2,3-BPG, juntos, diminuem em cerca de 
2,6 vezes a afinidade da Hb pelo O2. 
50%