Aula06_Proteinas

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Aula 06: 
Proteínas: 
classificação, estrutura, função e importância
Leonardo A. Z. Rodrigues
(gqi132ufla@gmail.com)
UNIVERSIDADE FEDERAL DE LAVRAS
DEPARTAMENTO DE QUÍMICA
Disciplina: Bioquímica
SEMESTRE: 2014/2
I. Cronograma e Conteúdo Programático
AULA DATA ASSUNTO
1ª
2ª
3ª
4ª
5ª
6ª
7ª
8ª
9ª
10ª
11ª
12ª
13ª
14ª
15ª
16ª
17ª
18ª
19ª
18/08
25/08
01/09
08/09
15/09
22/09
29/09
06/10
13/10
20/10
27/10
03/11
10/11
17/11
24/11
01/12
08/12
11/12
15/12
Apresentação da disciplina, Introdução à Bioquímica, Célula e água
Carboidratos: classificação, estrutura, função e importância biológica 
Lipídios e ácidos Graxos: classificação, estrutura, função e importância biológica
Ácidos Nucléicos: classificação, estrutura, função e importância biológica
Aminoácidos: Estruturas, classificação, função e importância biológica
Proteínas: níveis estruturais, classificação, função e importância biológica
1ª Prova (20%): sala de aula as 8 horas
Enzimas: Atividade e cinética, especificidade e classificação
Recesso 
Bioenergética: Leis da termodinâmica, Energia livre de Gibbs e Reações biológicas
Catabolismo de Carboidratos: glicólise, fermentações, regulações e Pentose Fosfato
Ciclo de Krebs e ciclo do glioxilato: respiração celular, acetato e reações das vias
2ª Prova (20%): sala de aula as 8 horas
Cadeia de transporte de elétrons e Fosforilação Oxidativa
Metabolismo de lipídeos (catabolismo e biossíntese)
Metabolismo de compostos nitrogenados (catabolismo e biossíntese)
3ª Prova (20%): sala de aula as 8 horas
Segunda chamada geral (sala 3 do pavilhão 6 as 12:15 h) matéria da prova que perdeu
Prova Substitutiva (matéria toda): sala de aula as 8 horas
A Célula
CONSTITUIÇÃO QUÍMICA DAS CÉLULAS
Inorgânicos Orgânicos
Água e Sais Minerais
Carboidratos
Lipídios 
Ácidos Nucléicos
Aminoácidos
Proteínas
O que é proteína? Qual a sua importância? E sua função?
Introdução
As proteínas são os compostos orgânicos mais abundantes nas células, 
apresentam alto peso molecular, são formadas pelas ligações de vários 
aminoácidos sendo sua função determinada diretamente por sua estrutura 3D. 
MÚSCULO SANGUE PELE 
(80%) (70%) (90%)
T G C A G C T C C G G A C T C C A T . . . 
RNA Polimerase
promotor Transcrição
A C G U C G A G G C C U G A G G U A . . . 
DNA
mRNA
Tradução Ribossomo
His
LeuGliSer
Ser
Cis
Introdução
Síntese Proteica
Proteína
Funções das Proteínas
1. Estrutural ou plástica
São aquelas que participam como matéria-prima na construção de 
estruturas celulares e histológicas dos tecidos dando-lhes, rigidez, 
consistência e elasticidade.
São exemplos de proteínas estruturais:
- Colágeno (ossos, tendões, cartilagens e pele);
- Actina e miosina (fibras musculares);
- Queratina (pele, unhas e cabelo);
- Albumina (plasma sanguineo e ovos), entre outras.
2. Enzimática
As enzimas são proteínas especiais capazes de catalizar, ou seja, 
aumentar a velocidade de uma reação bioquímica seja esta reação 
dentro do organismo ou em processos externos. Exemplo: Lípases 
(reduz os triglicérides e consequentemente a gordura armazenada). 
As enzimas não reagem, são reutilizadas (sempre respeitando o 
sítio ativo) e são específicas.
3. Hormonal
Muitos hormônios são, na verdade, proteínas especializadas 
na função de estimular ou inibir a atividade de determinados 
órgãos, sendo portando reguladores do metabolismo, ex. o 
hormônio pancreático insulina que, lançado no sangue, contribui 
para a manutenção da taxa de glicemia.
4. Defesa
Em nosso sistema imunológico, existem células especializadas na 
identificação de proteínas presentes nos organismos invasores, que 
serão consideradas "estranhas". Estas proteínas invasoras 
denominam-se antígenos e promovem a produção de proteínas de 
defesa, nos plasmócitos, denominadas anticorpos que combinam-
se quimicamente aos antígenos com o objetivo de neutralizá-los.
O fibrinogênio e a trombina são outras proteínas responsáveis pela 
coagulação do sangue e prevenção de perda sanguínea em casos 
de cortes e machucados.
5. Transporte
Muitas proteínas são transportadoras de nutrientes e metabólitos 
entre fluidos e tecidos; de uma forma geral, transportam 
ativamente substâncias. A hemoglobina é uma proteína que 
transporta oxigênio dos alvéolos para os tecidos e gás carbônico 
dos tecidos para os pulmões.
6. Função Nutritiva 
Qualquer proteína exerce esta função, enquanto não for tóxica. 
Todos os alimentos ricos em proteína, como as carnes em geral, 
são fontes naturais de aminoácidos indispensáveis aos seres 
vivos para a produção de outras proteínas. 
7. Função Reguladora 
Esta função é desempenhada por um grupo especial de proteínas 
denominadas vitaminas. As células dos vegetais clorofilados e certos 
microorganismos, como bactérias, têm a capacidade de produzirem 
vitaminas. Nos animais se dá através do processo de nutrição. Cada 
vitamina tem um papel biológico próprio, por isso não pode ser 
substituída por outra. 
Introdução
Ligação Peptídica
GRUPOS R DEFINEM AS 
PROPRIEDADES IÔNICAS DOS 
POLIPEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
14
Peptídeos e Proteínas são ionizáveis
� Ou seja, possuem curva de 
titulação característica
� Funcionam em faixas de pH 
ótimas
Tripeptídeo = 3 aminoácidos = 2 ligações peptídicas
Tetrapeptídeo = 4 aminoácidos = 3 ligações peptídicas
Pentapeptídeo = 5 aminoácidos = 4 ligações peptídicas
.
.
.
.
Oligopeptídeos = Massa molecular menor que 1.000 dáltons 
Polipeptídeos = Massa molecular menor que 10.000 dáltons
Proteínas = Massa molecular maior que 10.000 dáltons
Introdução
Peptídeo x Proteína
Escrevendo PeptEscrevendo Peptíídeosdeos
Por convenção, os peptídeos são escritos da esquerda, 
começando com o grupo -NH3+ livre e terminando com o 
grupo -COO- livre
• o modelo repetido, começando do N-terminal, é N --
-> αααα-carbono ---> carbonila .... etc.
+
H3N
OH
N
H
O
H
N
O-
OO C-terminal
amino acid
N-terminal
amino acid
Ser-Met-Asn O
NH2
S
peptide
bonds
Alguns Peptídeos Pequenos
ββββ-Alanyl-L-histidine 
(Carnosine)
L-Aspartyl-L-phenylalanine 
methyl ester
(Aspartame)
H3N-CH-C-NH-CH-C-OCH3
O
CH2CH2
C6H5COO
-
O
+
H3N-CH2 -CH2 -C-NH-CH-COO
-
O
CH2
N
NH
+
GlutationaGlutationa
Glutathione, GSH
(reduced form)
Glutathione, GS-SG
(oxidized form)
2e- oxidation
2e- reduction
A disulfide 
bond
O O
H
N
NH3
+
-O
SH
N
H O
O
O-
O O
H
N
NH3
+
-O
S
N
H O
O
O-
O O
N
HNH3
+
-O
S
H
N
O
O
O-
Encefalinas
Tyr-G ly -G ly -Phe-Leu = Y-G -G -F-L
Leucine enkephalin
Ty r-G ly -G ly -Phe-M et = Y-G -G -F-M
Methionine enkephalin
Oxitocina & VasopressinaOxitocina & Vasopressina
H 3 N -Cy s- Ty r - I le
S Gln
S
Pr o -Le u - Gly -C- NH 2
O
+
Oxytocin
Cy s-A sn
H 3 N -Cy s- Ty r -Phe
S Gln
S
Pr o -A r g - Gly- C-N H 2
O
+
Cy s-A sn
Vasopressin
FenilcetonFenilcetonúúria (PKU)ria (PKU)
N H 3
+
COO -
fenilalanina
O
COO -
Fenilpiruvato
(fenilcetona)
transaminação redução
OH
COO -
Fenilactato
COO -
Descarboxilaçã
o oxidativa + CO 2
Fenilacetate
N H 3
+
COO -
Tirosina
HO
Oxidação
A deficiência da 
enzima que catalisa 
esta reação leva o 
acúmulo da 
fenipiruvato 
Classificação das Proteínas 
1. Quanto a Composição: 
- Proteínas Simples – Aquelas que por hidrólise liberam apenas 
aminoácidos (ex: queratina).- Proteínas Conjugadas – Aquelas que por hidrólise liberam 
aminoácidos mais um radical não peptídico, denominado grupo 
prostético. Ex: metaloproteínas, hemeproteínas, lipoproteínas, 
glicoproteínas, etc. 
2. 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. 
3. Quanto à Forma:
- Proteínas Fibrosas - A maioria insolúveis nos solventes aquosos com 
pesos moleculares muito elevados. São formadas geralmente por 
longas moléculas +/- retilíneas e paralelas ao eixo da fibra 
(proteínas de estrutura-colágeno do conjuntivo, as queratinas dos 
cabelos, a fibrina do soro sanguíneo ou a miosina dos músculos). 
Algumas proteínas fibrosas, porém, possuem estrutura diferente -
helicoidal (tubulinas). 
- Proteínas Globulares - Estrutura espacial mais complexa, são +/-
esféricas. São geralmente solúveis nos solventes aquosos com 
pesos moleculares entre 10.000 e vários milhões (enzimas, 
transportadores como a hemoglobina, etc.)
4. De acordo com seu modo de interação com a membrana:
- Proteínas Integrais - interagem diretamente com a membrana;
- Proteínas Periféricas - associam-se às membranas ligando-se à
superfície delas;
- proteínas ligadas a lipídeos
5. De acordo com a solubilidade do grupo lateral:
- Proteínas Apolares = possuem no R um hidrocarboneto e, por isso, 
não interagem com a água;
- Proteínas Polares sem carga = possuem no R um grupamento 
funcional que interage com a água, no entanto, esse grupo não 
possui carga líquida (ex.: serina);
- Proteínas Polares com carga positiva = são aquelas que interagem 
com a água e possuem um grupamento amino a mais no R (ex.: 
lisina, histidina e arginina);
- Proteínas Polares com carga negativa = são aquelas que interagem 
com a água e possuem um grupamento carboxílico no R (ex.: 
glutamato e aspartato);
- Proteínas Aromáticas = são aquelas que possuem um anel aromático 
no R sendo geralmente apolares.
NÍVEIS ESTRUTURAIS DAS 
PROTEÍNAS
ESTRUTURA PRIMÁRIA
Dada pela sequência de aminoácidos e 
ligações peptídicas da molécula (pontes 
dissulfeto unindo diferentes cadeias). 
Nível estrutural mais simples e mais 
importante, pois dele deriva todo o arranjo 
espacial da molécula. 
A estrutura primária resulta em uma longa 
cadeia de aminoácidos semelhante a um 
“colar de contas”, com uma extremidade 
“amino terminal” e uma extremidade 
“carboxi terminal”. 
Para todos os genomas sequenciados, 
conhece-se a estrutura primária de todas
as proteínas para este organismo (é uma 
estrutura bem conservada).
ESTRUTURA SECUNDÁRIA 
Existe uma série de critérios 
que garantem a estrutura 
proteica, mas apenas algumas 
satisfazem os requerimentos 
necessários para que a estrutura 
seja estável: 
estrutura helicoidal (α hélice), 
originada pelas pontes de H 
intramoleculares (entre AA 
próximos), 
estrutura foliar (conformação β) 
mantida por pontes de H 
intermolecular (entre AA 
distantes). 
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
(�-HÉLICE)
É dada pelo arranjo espacial 
dos aminoácidos próximo 
entre si na sequência 
primária da proteína. 
Ocorre graças à possibilidade 
de rotação das ligações (PH) 
entre os carbonos dos 
grupamento R dos 
aminoácidos próximos.
Os grupamentos carboxi e 
amino são utilizados nas 
ligações peptídicas.
ESTRUTURA SECUNDÁRIA 
(FOLHA Β-PREGUEADA)
Ligações de hidrogênio 
entre segmentos distantes 
de uma mesma cadeia.
Cadeias polipeptídicas 
muito longas podem se 
organizar em estruturas 
semi-independentes 
ligadas entre si por 
segmentos lineares da 
cadeia polipeptídica. 
ESTRUTURA TERCIÁRIA
É a forma tridimensional como a 
proteína se “enrola”. Ocorre nas 
proteínas globulares, mais complexas 
estrutural e funcionalmente. 
Essa é a estrutura funcional da Proteína
Na estabilização da estrutura 
terciária e na determinação da 
conformação de uma proteína entram 
forças de natureza diversas 
(ligações peptídicas, PH, ligações 
iônicas, pontes dissulfeto, interações 
hidrofóbicas e interações de Van der 
Walls.
Além das forças de atração, existem 
as forças de repulsão, importantes 
no balanço à estabilização.
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Hemoglobina
Surge apenas em complexos proteicos 
(proteínas oligoméricas). 
Dada pela distribuição espacial de mais 
de uma cadeia polipeptídica no espaço.
As subunidades da molécula mantém-
se unidas por ligações covalentes, 
como pontes dissulfeto e ligações não 
covalentes, como pontes de hidrogênio, 
interações hidrofóbicas, etc. 
As subunidades podem atuar de forma 
independente ou cooperativamente no 
desempenho da função bioquímica da 
proteína
Trabalhando com proteínas
– Métodos para determinação da quantidade de proteínas: 
gravimétrico; absorbância; fluorescência; ninhidrina; biureto; lowry; azul 
de comassie; acido bicinchônico.
– Métodos de separação, purificação se sequenciamento de 
proteínas, peptídeos e aminoácidos:
precipitação; salting in; salting out; eletroforese; cromatografia liquida, 
ultracentrifugação; química de Edman; métodos de separação de 
aminoácidos.
Chapinha...
Os cabelos são formados principalmente por proteínas, queratina unidas por 
pontes de enxofre e pontes de hidrogênio.
Com o aquecimento intenso da prancha, ocorre uma quebra temporária 
das pontes de enxofre e hidrogênio, o que torna os fios mais lisos, 
Em conseqüência acontece a abertura das escamas de queratina, tornando-
os fios mais quebradiços e ressecados.
Quando o cabelo é reidratado durante a lavagem ou mesmo pela transpiração, 
sua estrutura se normaliza e ele retoma o aspecto natural”
Calor é a chave do alisamento por 
chapinha...
A temperatura varia de 50 a 160 
graus dependendo do modelo... 
Proteínas podem ser separadas e 
purificadas
• Sabendo que a célula possui 
milhares de proteínas, como 
purificar uma única delas?
– Basta selecionar por propriedade
• Carga, Tamanho e propriedades de 
ligação
• Obter o extrato bruto
– “correr” em cromatografia de coluna
• Fase estável (matriz)
• Fase móvel (solução com tampão)
– Coluna maior permite maior 
resolução na separação
Cromatografia por troca 
iônica
• Polímero carregado 
negativamente
– Proteínas positivas 
ligam ao polímero e 
demoram mais a ser 
eluídas da coluna
• Afinidade da proteína é
definida também pelo pH
Cromatografia por exclusão de 
tamanho
• Grânulos porosos na 
matriz seguram as 
moléculas menores
• Moléculas grandes 
não entram nos poros 
e são eluídas primeiro
Cromatografia de afinidade
• Adiciona-se à matriz 
da coluna algum tipo 
de molécula ligante 
da molécula de 
interesse
• Molécula ligadora de 
ATP; adiciona-se ATP 
à matriz
• Elui-se com solução de 
ATP
Eletroforese
• Movimento de partículas 
dispersas num fluído sob 
influência de um campo elétrico 
uniforme
• DNA, carga negativa
– Tem tendência a se dirigir ao polo 
positivo quando sujeito a um 
campo elétrico
• Serve para separar moléculas
por tamanho/carga elétrica 
– Proteína deve ser desnaturada 
com detergente (SDS)
• Técnica utilizada à exaustão em 
trabalhos de biologia molecular
Eletroforese de um resultado de 
cromatografia
Géis bidimensionais
• Corre-se o gel 
normalmente em uma 
dimensão... E depois 
vira-se-o e corre-se em 
outra dimensão
• Cada ponto representa 
aproximadamente uma 
proteína original 
presente na amostra
– Maiores géis dão 
maiores resolução
Proteínas não separadas podem ser 
quantificadas• Deve-se saber 
qual o substrato 
que a enzima 
usa
• Deve-se poder 
medir o produto 
da ação 
enzimática
• Uma unidade de 
enzima digere 
1µmol de 
substrato por 
minuto a 25ºC
CONCLUSÕES
� Diferentes características químicas das cadeias laterais dos 
aminoácidos definem características de peptídeos e proteínas
� Os resíduos de aminoácidos são ligados às centenas
ou milhares para formar peptídeos e proteínas
� As proteínas podem ser modificadas pós-traducionalmente
� As proteínas podem ser separadas por carga, tamanho e 
afinidade e assim estudadas isoladamente – cromatografia e 
eletroforese
� As proteínas podem ser sequenciadas e sua estrutura primária 
(seq. de aminoácidos é conhecida)
� As sequências das proteínas são excelentes marcadores da 
evolução da vida na terra