2.Aminoácidos e Proteínas

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BIOQUÍMICA APLICADA 
Raúl René Valle, PhD 
AMINOÁCIDOS, PEPTIDEOS E PROTEINAS. 
CONCEITO DE PROTEÍNA 
 O termo proteína deriva do grego proteíos ou prōtos que significa que 
tem prioridade, o primeiro, o mais importante. Proteínas são os instru-
mentos moleculares através dos quais a informação genética se ex-
pressa. 
 Proteínas são substâncias orgânicas de alto PM formadas pelo enca-
deamento de AAs. 
 São consideradas as macromoléculas mais importantes das células. 
Representam cerca de 50 a 80% do peso seco da célula sendo, portan-
to, o composto orgânico mais abundante da matéria viva. 
 Proteínas são polímeros de AAs. Nas suas moléculas existem ligações 
peptídicas em número igual no número de AAs presentes menos um. 
 Polímeros são macromoléculas formadas pela união de várias molécu-
las menores denominadas monômeros. Portanto, pode-se dizer, tam-
bém, que os AAs são monômeros dos peptídeos e das proteínas. 
 Uma proteína pode conter desde algumas dezenas até mais de 1000 
aminoácidos. Portanto, o PM pode ir de 10000 a 2800000. A hemoglobi-
na, por exemplo, é formada por 574 AAs e tem PM de 68.000. Justifica-
se, assim, o fato das moléculas protéicas estarem incluídas entre as 
macromoléculas. 
 Basicamente as proteínas estão formadas por C, H, O e N. Podem con-
ter S, P, Fe, Mg, Cu e Se. 
 Em geral, a união de um baixo número de AAs forma um peptídeo; 
o Se o número de AAs no peptídeo for ≤ 10 denomina-se oligopeptídeo, 
o Se for > 10 e < 50 se denomina polipeptídeo 
o e se o número é > 50 AAs se diz que é uma proteína. 
 Mas, o quê diferencia as proteínas? Umas têm função de defesa (anti-
corpos, veneno de serpentes), outras função de reserva (ovoalbumina, 
encontrada no ovo, caseína, encontrada no leite) e outras funções es-
truturais (queratina, colágeno). Qual a diferença entre elas? 
 A diferença é a seqüência na qual os AAs se organizam. A partir dessa 
seqüência de organização dos 20 AAs é que a função se destaca. 
Aminoácidos 
 Os aminoácidos são as unidades estruturais básicas das proteínas. 
 Os 20 α-AAs encontrados nas proteínas são constituídos de um grupo 
amina (–NH2), uma carboxila (–COOH), um átomo de hidrogênio (H) e 
um radical R diferenciado 
 
 
 
 Os grupos R variam em estrutura, tamanho e carga elétrica e influenci-
am a solubilidade dos AAs em água. 
 Todos estes grupos estão ligados a um átomo de carbono, que é cha-
mado de carbono alfa (α-C) por ser o adjacente ao grupamento carboxi-
la (ácido). A figura abaixo representa a estrutura de um AA. 
 
 Comportamento Químico. Em dissolução aquosa, os AAs mostram um 
comportamento anfótero 
 Isto é, dependendo do pH, podem ionizar-se: 
o Como um ácido liberando prótons formando radicais –COO– 
o Ou como base, os grupos –NH2 aceitam prótons, formando –NH3
+
, 
o Ou podem aparecer como ácido e base ao mesmo tempo. Neste caso, 
os AAs se ionizam duplamente formando uma forma dipolar iônica 
chamada zwitterion (íon híbrido) em vez de moléculas não ionizadas. 
 Substâncias com esta dualidade são 
chamadas de anfotéricas ou anfólitos 
(eletrólitos anfotéricos) 
Forma não 
iônica 
Forma 
zwitteriônica 
 O arranjo tetraédrico dos 4 diferentes grupamentos em torno do α-C 
confere atividade ótica aos AAs. As duas formas em imagem especular 
são chamadas de isômero L (levógiro) e isômero D (dextrógiro) 
 Só os L aminoácidos são constituintes das proteínas, devido à especi-
ficidade da enzima peptidiltransferase, que só faz a ligação peptídica se 
a cadeia lateral do aminoácido estiver para a esquerda. 
 D-AAs foram encontrados apenas em pequenos peptídeos da parede de 
células bacterianas e em alguns peptídeos com função de antibióticos. 
Símbolos dos Aminoácidos 
A Ala Alanina M Met Metionina 
B Asx Asparagina ou Aspartato N Asn Asparagina 
C Cys Cisteína P Pro Prolina 
D Asp Aspartato, Ácido aspártico Q Gln Glutamina, Glutamida 
E Glu Glutamato, Ácido glutâmico R Arg Arginina 
F Phe Fenilalanina S Ser Serina 
G Gly Glicina T Thr Treonina 
H His Histidina V Val Valina 
I Ile Isoleucina W Trp Triptofano 
K Lys Lisina Y Tyr Tirosina 
L Leu Leucina 
Classificação dos Aminoácidos 
 Podem ser agrupados de acordo com as propriedades do grupo R, par-
ticularmente sua polaridade ou tendência a interagir com água ao pH 
biológico ( pH 7,0). 
 A polaridade do grupo R varia de totalmente apolares ou hidrofóbicos 
(não solúveis em H2O) a altamente polares ou hidrofílicos (solúveis em 
H2O). 
 AAs apolares (alifáticos): Os grupos R destes AAs são apolares e hi-
drofóbicos. 
 Os grupos R de alanina (Ala, A), valina (Val, V), leucina (Leu, L) e iso-
leucina (Ile, I) tendem a agrupar-se dentro da proteína estabilizando 
sua estrutura através de interações hidrofóbicas 
 Glicina (Gly, G) tem a estrutura mais simples. Realmente não contri-
bui para as interações hidrofóbicas 
 Metionina (Met, M) é um dos 2 AAs que contem S, tem um grupo tio-
éster na sua ramificação 
 
AAs aromáticos: fenilalanina (Phe, F), tirosina (Tyr, Y) e triptofano (Trp, W) 
são relativamente apolares (hidrofóbicos) e podem participar em inte-
rações hidrofóbicas. 
 Na Tyr, o grupo OH pode formar pontes de H. É um grupo funcional 
importante em algumas enzimas 
 Tyr e Trp são significativamente mais polares que Phe devido ao OH 
em Tyr e o N do indol em Trp 
 Tyr e Trp, e em menor grau Phe, absorvem luz ultravioleta (280 nm). 
Esta propriedade pode ser utilizada para caracterizar proteínas 
AAs polares, grupo R não carregado. 
 São mais hidrofílicos, portanto, mais solúveis em água porque con-
têm grupos funcionais que forma pontes de H com água. 
 A polaridade da serina (Ser, S) e treonina (Thr, T) is devida ao grupo 
OH 
 A polaridade da cisteína (Cys, C) é dada pelo grupo sulfidril (–SH). 
o O sulfidril pode ser oxidado para formar cistina um dímero de Cys 
covalentemente ligadas em bissulfeto (S–S) 
o As Cys ligadas são fortemente hidrofóbicas (apolares) 
o Ligações de bissulfetos têm papel importante na estrutura de mui-
tas proteínas 
 Forma ligações covalentes entre partes diferentes da proteína 
ou entre cadeias diferentes da proteína 
 A polaridade da asparagina (Asn, N) e glutamina (Gln, Q) é dada pelo 
grupo amida. Asn e Gln são as amidas de aspartato e glutamato 
 Prolina (Pro, P) é moderadamente polar devido a sua estrutura cícli-
ca. O grupo imino da Pro está ligado numa conformação rígida que 
reduz a flexibilidade estrutural dos polipeptídios que a contêm 
AAs carregados positivamente (básicos): Os grupos R que são positiva ou 
negativamente carregados são os mais hidrofílicos. 
 Lisina (Lys, K), arginina (Arg, R) e histidina (His, H) têm cargas posi-
tivas a pH 7 
 Lys devido ao grupo amino na posição  
 Arg tem um grupo guanidino 
 His tem um grupo imidazole. 
o His é o único AA que tem uma cadeia ionizável com um pKa perto 
da neutralidade 
o Em muitas reações catalisadas por enzimas, His facilita a reação 
porque serve como doador/aceptor de prótons. 
AAs carregados negativamente (acídicos): Aspartato (Asp, D) e glutamato 
(Glu, E) têm o grupo R carregado negativamente a pH 7. Cada um tem 
um segundo grupo carboxílico 
Titulação de Aminoácidos 
 Curvas de titulação ácido – base consistem na adição ou remoção de 
prótons 
 Curva de titulação da Gly 
o A pH baixo a espécie prédomi-
nante tem carga positiva 
o A pK1= pH= 2,34 há concentra-
ções equimolares das 2 espé-
cies: o doador e a espécie que 
aceita prótons. 
o pI= pH= 5,97 a remoção do pró-
ton do doador esta completa 
o pK2= pH= 9,60 concentrações 
equimolares dos grupos 
NH 3

e 
NH 2
. 
o A pH alto a espécie prédomi-
nante tem carga negativa 
 pKa é uma medida da tendênciade 
um grupo a doar um próton. Essa 
tendência diminui 10X quando o pKa 
aumenta 1X. 
Informações: 
 Medida quantitativa do pKa dos grupos ionizantes: 
o 2,34= –COOH e 9,60= –
NH 3

 
 Há duas regiões tampão. 
 O pI (ponto isoelétrico)= ao pH no qual as cargas líquidas são zero é 
5,97. Para Gly o cálculo do pI= (pk1 + pK2) / 2 
o pH > pI a carga líquida é – vai para o anodo (eletrodo positivo) 
o pH < pI a carga líquida é + vai para o catodo (eletrodo negativo) 
 Generalizações sobre o comportamento básico-ácidico dos AA 
 Todos os AAs com um α-amino ou α-carboxilo e um grupo R que não 
se ioniza têm curvas de titulação parecidas à da Gly 
 AAs com grupos R ionizáveis têm curvas de titulação mais comple-
xas. Exemplo: 3 estágios correspondentes a 3 possíveis ionizações, 
portanto, 3 diferentes pKas 
 O pI do Glu é 3,22 devido a presença de 2 –COOH 
 O pI da His é 7,59 devido a presença de 2 grupos NH3 carregados 
positivamente 
 Somente His tem um grupo R (pKa = 6,0) que proporciona suficiente 
poder tampão próximo do pH celular (7,0) 
 
Peptídeos e Polipeptídeos 
 Um peptídeo é formado por 2 ou mais AAs covalentemente ligados por 
ligações peptídicas entre um grupo carboxílico de um AA à um grupo 
amina de outro. 
 Um PP é formado por uma longa cadeia peptídica (tipicamente com 
massa molecular <10.000) 
 
A Ligação Peptídica 
 Nas proteínas, a carboxila alfa de um AA une-se à amina alfa de outro, 
por uma ligação denominada peptídica ou amídica 
 A ligação peptídica é um enlace covalente que une 2 AAs resultando na 
formação de um dipeptídeo com a perda de uma molécula de água. 
 
 
 
 
 
 
 
 A ligação peptídica tem um comportamento similar ao de uma ligação 
dupla, isto é, apresenta certa rigidez que imobiliza em um plano os á-
tomos que o formam. 
 Os carbonos α de AAs adjacentes estão separados por três ligações 
covalentes arranjadas como Cα–C–N–Cα 
 A ligação C–N num peptídeo é menor que a ligação C–N numa amina 
simples 
 Os átomos associados com a ligação peptídica são coplanares 
 Existe uma ressonância (compartilhamento parcial de 2 e– entre o O 
do carboxil e o N da amida formando um dipolo 
 Os 6 átomos do grupo peptídico estão no mesmo plano com o O do 
carboxil e o H do nitrogênio na forma trans 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Portanto, a ligação peptídica C–N não vira livremente devido a seu 
caráter de ligação dupla parcial. 
 A rotação é permitida entre as ligações N–Cα () e Cα–C () 
 A espinha de um PP pode ser vista como uma série de planos rígidos 
compartilhando um ponto comum de rotação: o Cα 
 Portanto, a rigidez da ligação peptídica limita o número de conforma-
ções que podem ser assumidas pela cadeia do PP 
 
 
 
 
 
 
 
 A cadeia polipeptídica possui um sentido determinado. Como os AAs 
que constituem a cadeia possuem terminações diferentes, por con-
venção 
 A ponta amínica (grupamento α-amina – direita) é considerada co-
mo sendo o início de uma cadeia peptídica e, 
 A ponta carboxi (grupamento α-carboxila – esquerda) o fim. 
 Uma cadeia peptídica é constituída de uma parte que se repete regu-
larmente, chamada de cadeia principal, e uma parte variável, que cor-
responde às distintas cadeias laterais. 
O oxigênio do carbonil tem uma carga parcial negativa e 
o nitrogênio da amida uma carga parcial positiva, for-
mando um pequeno dipolo elétrico. 
Virtualmente todas as ligações peptídicas nas proteínas 
ocorrem nesta configuração trans. 
 
Amino 
terminal 
Carboxi 
terminal 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ionização de Peptídeos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Apesar da hidrólise de uma ligação 
peptídica ser exergônica, ocorre 
lentamente devido a sua elevada 
energia de ativação. 
 Uma ligação peptídica de uma proteína tem uma t1/2 de 7 anos. 
 Generalizações da função biológica de peptídeos em relação ao seu PM 
não devem ser feitas, já que, pequenos peptídeos podem ter uma fun-
ção biológica importante, como mostram os seguintes exemplos: 
o Aspartame (NutraSweet) 
Amino 
terminal 
Carboxi 
terminal 
Ser–Gly–Tyr–Ala–Leu 
Os peptídeos contêm um terminal -amino 
e um terminal -carboxil livres que se ioni-
zam de forma semelhantes a AAs. 
Os outros grupos passíveis da ionização são 
os grupos R, que contribuem para o com-
portamento ácido-base do peptídeo. 
Portanto, os peptídeos têm curvas de titu-
lação e pI característicos. 
Propriedades utilizadas em técnicas de se-
paração de peptídeos e proteínas 
No peptídeo o pKa dos AAs muda 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
o Oxitocina: 9 AA; secretada pela pituitária; estimula contrações uteri-
nas (parto) e promove a liberação de leite (lactação) 
o Vasopressina: antidiurético, aumenta a absorção de água nos rins e 
constrição de vasos sanguíneos; aumenta a pressão sanguínea. 
o Bradiquinina: 9 AA; inibe a inflamação de tecidos 
o Fator de Liberação da Tirotropina: 3 AA; formada no hipotálamo; es-
timula a liberação da Tirotropina da pituitária. 
o Insulina; oligopeptídeo com 2 cadeias de 30 e 21 AAs. Diabetes 
o Glucagon; 29 AAs; efeito oposto ao da insulina. 
o Corticotropina; 39 AAs; hormônio que estimula o córtex adrenal 
o Algumas proteínas consistem de uma cadeia individual de polipeptí-
deos, outras com várias subunidades (multisubunidades) têm 2 ou 
mais cadeias ligadas covalentemente. 
 As cadeias podem ser iguais ou diferentes. 
 Proteínas com pelo menos 2 cadeias idênticas: oligomérica 
 Cadeias idênticas: protômeros. 
 Exemplo: hemoglobina: 2 cadeias idênticas  e 2 cadeias idênti-
cas . As cadeias  se ligam às  por interações não covalentes, 
portanto: 
 Hemoglobina: Um tetrâmero de 4 subunidades de polipeptídeos 
ou 
 Um dímero de  protômeros 
Oxitocina humana Vasopressina humana 
(hormônio antidiurético) 
 
 Algumas proteínas contêm 2 ou mais cadeias ligadas covalentemente. 
São consideradas como cadeias não subunidades. 
 O número de AAs de uma proteína pode ser calculado dividido o peso 
molecular por 110. 
 Os polipeptídeos têm uma composição característica de AAs e algumas 
contêm grupos químicos diferentes aos AAs 
 Além da ligação peptídica, outras ligações podem ser importantes para 
a determinação da estrutura protéica como: 
Pontes Dissulfeto 
 Algumas proteínas possuem pontes dissulfeto, que são interligações 
entre cadeias ou entre partes de uma cadeia formadas pela oxidação de 
radicais de Cys. Proteínas intracelulares geralmente não possuem pon-
tes dissulfeto, enquanto que as extracelulares freqüentemente as con-
têm. 
 Interligações sem enxofre derivadas de cadeias laterais de lisina estão 
presentes em algumas proteínas, como nas fibras de colágeno no teci-
do conjuntivo. 
Pontes ou Ligações de Hidrogênio 
 Todas as interações moleculares reversíveis em sistemas biológicos 
são feitas por 3 tipos de forças: ligações eletrostáticas, pontes de hi-
drogênio e ligações de Van der Waals. As ligações de H entre os gru-
pamentos NH e CO, funcionam na formação de α-hélices, folhas-β e ca-
bos de colágeno. 
 
 As cadeias laterais de 11 dos 20 aminoácidos fundamentais podem par-
ticipar da formação de pontes de H. Agrupando esses AAs de acordo 
com sua capacidade de formação destas ligações temos: 
 As cadeias laterais de Trp e Arg podem servir apenas como doadoras 
de pontes de hidrogênio. 
 As cadeias laterais de Asx, Glu, Ser e Thr podem servir como doadoras e 
aceptoras de pontes de hidrogênio. 
 A capacidade de formação destas pontes por Lys, Asp, Glu, Tyr e His 
variam com o pH. Esses grupamentos podem servir tanto como doa-
dores ou aceptores dentrode certas faixas de pH. 
Interações hidrofóbicas 
 Estabilizam a proteína. O interior de uma proteína está densamente 
empacotado com AAs hidrofóbicos. Se houver AAs polares ou carre-
gados estes deverão ter parceiros para formar pontes de hidrogênio ou 
interações iônicas 
 Em geral, a conformação da proteína com a menor G (a conformação 
mais estável) é aquela que tem o maior número de interações fracas 
Exemplo de formação de interações hidrofóbicas nos lipídeos, muito simi-
lar ao que ocorre com proteínas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Grupo 
 hidrofílico 
Dispersão de li-
pídeos em água 
Cada molécula 
de lipídeo força 
as moléculas de 
água ao redor a 
se ordenar. 
Agrupamento de 
moléculas de lipí-
deos 
Somente os lipí-
deos nas bordas do 
agrupamento força 
a ordenação da á-
gua. Poucas molé-
culas de H2O são 
ordenadas e a en-
tropia aumenta 
Micelas 
Todos os gru-
pos hidrofóbi-
cos estão sem 
contato com a 
água. Uma ca-
mada ordenada 
de moléculas 
de H2O é mí-
nima, e a en-
tropia aumenta. 
Moléculas de H2O altamente ordenadas for-
mam “caixas” ao redor cadeias de alquilas 
hidrofóbicas. 
Agrupamentos de molécu-
las de H2O. 
Quatro tipos de interações não-covalentes (fracas) 
entre biomoléculas em solvente aquoso 
O CÓDIGO GENÉTICO 
Em 1953, a dedução da dupla hélice do DNA e a proposta das bases estru-
turais para a sua replicação (Watson & Crick), junto com a determinação 
da seqüência de aminoácidos da insulina por Frederick Sanger foram mar-
cos na bioquímica. A determinação da seqüência da insulina mostrou pela 
primeira vez que uma proteína tem uma seqüência de aminoácidos preci-
samente definida. Isto estimulou outros cientistas a fazerem estudos de 
seqüência de uma ampla variedade de proteínas. Hoje, mais de 4.000 de 
proteínas já foram seqüenciadas. 
Tabela do Código Genético 
Primeiro Segundo Terceiro 
 T C A G 
T 
F Phe S Ser Y Tyr C Cys T 
F Phe S Ser Y Tyr C Cys C 
L Leu S Ser Ter Ter A 
L Leu S Ser Ter W Trp G 
C 
L Leu P Pro H His R Arg T 
L Leu P Pro H His R Arg C 
L Leu P Pro Q Gln R Arg A 
L Leu P Pro Q Gln R Arg G 
A 
I Ile T Thr N Asn S Ser T 
I Ile T Thr N Asn S Ser C 
I Ile T Thr K Lys R Arg A 
M Met T Thr K Lys R Arg G 
G 
V Val A Ala D Asp G Gly T 
V Val A Ala D Asp G Gly C 
V Val A Ala E Glu G Gly A 
V Val A Ala E Glu G Gly G 
 
Entenda a Tabela 
S Ser O produto da tradução é um aminoácido 
L Leu Códon de iniciação ou terminação da tradução 
 
 Uma série de estudos marcantes revelou que as seqüências de AAs 
das proteínas são geneticamente determinadas. A seqüência de nucle-
otídeos no DNA especifica uma seqüência complementar de nucleotí-
deos no RNA que, por sua vez, especifica a seqüência de AAs de uma 
proteína. Cada um dos 20 AAs é codificado por uma ou mais seqüên-
cias específicas de três nucleotídeos. 
 A seqüência de AAs é o elo entre a mensagem genética no DNA e a es-
trutura tridimensional que executa a função biológica de uma proteína. 
A seqüência de uma proteína revela muito de sua história evolutiva. As 
proteínas só se assemelham umas às outras, em seqüência de AAs, se 
tiverem um ancestral comum. Conseqüentemente, a paleontologia mo-
lecular é uma área florescente de pesquisa. 
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS 
 O que nós sabemos sobre a modelagem de proteínas? Cerca de 4000 
estruturas, conhecidas através de cristalografia de raios-X e análise de 
ressonância magnética nuclear, podem ser encontradas no principal 
banco de dados de proteínas, o Protein Data Bank - PDB. As estruturas 
protéicas são, geralmente, estáveis e relativamente rígidas. 
 Proteínas e peptídeos são biopolímeros compostos de resíduos de AAs 
interligados por ligações peptídicas. Suas estruturas podem ser discu-
tidas em 4 níveis definidos como: 
 
 Estrutura primária: descrição de todas as ligações covalentes (peptídi-
cas e dissulfetos) unindo os AA numa cadeia de polipeptídeos. A se-
qüência de aminoácidos 
 
 Estrutura secundária: O arranjo dos AAs num determinado padrão 
 Estrutura terciária: Descreve todos os aspectos do dobramento tridi-
mensional do polipeptídeo 
 Estrutura quaternária: Arranjo espacial das subunidades 
 Proteínas e peptídeos são moléculas empacotadas que adotam, na 
maioria dos casos, conformações globulares. Embora a seqüência de 
AAs determine a estrutura da proteína, ainda não é possível predizer 
com precisão a conformação adotada por uma determinada proteína, 
apenas definindo sua seqüência. 
 Proteínas com funções similares geralmente apresentam estruturas 
similares; porém várias exceções a esta regra podem ser encontradas. 
Importância da seqüência de aminoácidos: 
 O conhecimento da seqüência de uma proteína é muito útil para a eluci-
dação de seu mecanismo de ação (função), 
 Análise da seqüência e estrutura de proteínas revela as regras que co-
mandam o enovelamento das cadeias polipeptídicas (estrutura terciária) 
 Determinação da seqüência faz parte da patologia molecular. Alterações 
na seqüência dos AAs podem produzir funções anormais e doenças 
 A seqüência de uma proteína revela muito sobre sua história evolutiva. 
Estrutura Primária 
 É dada pela sequência de AAs e ligações peptídicas do esqueleto cova-
lente da molécula e a localização de dissulfetos, se houver. É uma des-
crição completa das conexões covalentes de uma PR. 
 Este é o nível estrutural mais simples e mais importante, pois dele deri-
va todo o arranjo espacial da molécula. 
 
 
 A estrutura primária pode variar em 3 aspectos, definidos pela informa-
ção genética da célula: 1. Número de AAs; 2. Seqüência de AAs; 3. Na-
tureza dos AAs. 
 A estrutura primária da PR resulta em uma longa cadeia de AAs seme-
lhante a um colar de contas, com uma extremidade amino-terminal e 
uma extremidade carboxi-terminal. 
 A estrutura primária de uma PR é destruída por hidrólise química ou 
enzimática das ligações peptídicas, com liberação de PPs menores e 
AAs livres. 
Estrutura Secundária 
 Refere-se ao arranjo espacial dos radicais de AAs que estão perto uns 
dos outros na seqüência linear, conformação local de algumas partes 
do PP. Algumas dessas relações estéricas são de um tipo regular, dan-
do origem a uma estrutura periódica. 
 O mais simples arranjo que o PP pode assumir com suas ligações pep-
tídicas rígidas (porem outras ligações simples livres para virar) é uma 
estrutura em hélice: -hélice. Alfa-hélice e a fita-β são elementos da es-
trutura secundária. 
Alfa-Hélice 
 É uma estrutura semelhante a um bastão, onde a cadeia peptídica prin-
cipal firmemente helicoizada forma a parte interna do bastão, e as ca-
deias laterais se projetam para fora em uma disposição helicoidal. 
 Esta estrutura se forma ao enrolar-se a estrutura primária helicoidal-
mente sobre si mesma. Deve-se à formação de enlaces de H entre o –
C=O de um AA e o –NH do quarto AA que lhe segue. 
 A estrutura é estabilizada por pontes de H entre os grupos NH e CO da 
cadeia principal. O grupo CO de cada AA forma uma ponte de H com o 
NH do AA que está situado a quatro unidades adiante na seqüência li-
near, sendo que todos os grupos NH e CO formam pontes de H. 
 
 Cada volta de uma α-hélice é formada por 3,6 radicais de AAs, portanto, 
AAs a 3 ou 4 unidades de distância estão espacialmente bem próximos, 
enquanto que AAs à distância de 2 unidades na seqüência linear estão 
situados em lados opostos da hélice, sendo então, improvável que fa-
çam contato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 O sentido de giro de uma α-hélice pode ser para a direita 
(hélice dextrorsa) oupara a esquerda (hélice sinistrorsa). 
As α-hélices encontradas em proteínas são dextrorsas. 
 Duas ou mais α-hélices podem se entrelaçar, formando es-
truturas muito estáveis, que podem ter um comprimento de 
1000oA ou mais, sendo denominadas super-hélices de α-
hélices. Cerca de ¼ dos AAs num PP estão arranjados em 
-hélice. A quantidade exata depende de cada PP 
Estabilidade da -hélice 
 Não todos os PP formam -hélice. Interações entre os AAs podem esta-
bilizar o desestabilizar a estrutura 
 Um bloco de Glu num PP a pH 7 está negativamente carregado e suas 
COO– se repelem, não formando -hélice 
 Um bloco de Lys ou Arg num PP a pH 7 esta positivamente carrega-
do. Suas NH2
+ se repelem. Esse segmento também não formará -
hélice 
 O tamanho e a forma de Asn, Ser, Thr e Leu podem desestabilizar a -
hélice se estão próximos 
 A volta da -hélice assegura que interações críticas ocorram entre um 
AA e outro posicionado 3 (ou 4) resíduos distante. 
 AA+ geralmente estão 3-4 resíduos distantes de um AA– permitindo a 
formação de uma ligação iônica 
 2 AAs aromáticos estão geralmente distanciados de forma 
similar, resultando numa interação hidrofóbica 
 Uma barreira na formação da -hélice é Pro (dobras) e Gly 
 Em Pro o N é parte do anel rígido e rotação ao redor da li-
gação N–C não é possível. Além do mais, o N da Pro não 
tem H para participar em ligações tipo pontes de H 
 Gly tem maior flexibilidade conformacional que os outros 
AAs e tende a ter outras estruturas, diferentes à -hélice 
 Os AAs terminais da proteína afetam a estabilidade da -
hélice 
 O dipolo elétrico formado por cada AA está conectado, a-
través do pontes de H na hélice resultando num dipolo es-
tendendo-se de um a extremidade à outra. 
 As cargas parciais + ou – do dipolo na hélice residem nos 
grupos NH2 (na extremidade amino) e COOH (na extremidade carbo-
xil) da -hélice, respectivamente. 
 Os limitantes que afetam a estabilidade da -hélice são: 
1) Repulsão (ou atração) eletrostática 
2) O tamanho de AAs adjacentes 
3) As interações entre AAs separados 3-4 resíduos aparte 
4) A ocorrência de Pro ou Gly 
5) A interação entre AAs no final da cadeia 
 Portanto, a -hélice depende da seqüência de AAs 
Fita β, Conformação  ou folhas  pregueadas 
 Outra estrutura secundária muito conhecida é a folha beta pregueada. 
Uma cadeia peptídica em uma folha β pregueada é denominada de fita β 
e é quase totalmente distendida. 
 A distância axial entre AAs adjacentes na folha β é de 3,5 oA. A folha β 
é estabilizada por pontes de H entre grupamentos NH e CO em fitas 
peptídicas diferentes, ao contrário da α-hélice cujas pontes de H estão 
entre grupos do mesmo filamento. 
 Nesta conformação a espinha da cadeia de AAs se estende em zig-zag 
em vez de em hélice. 
 Os PPs podem ser arranjados juntos em forma de dobras 
 Nestas pregas pontes de H são formados entre cadeias adjacentes que 
podem estar perto ou longe na seqüência linear do PP 
 Os grupos R de AAs adjacentes protrudem da estrutura em zig-zag em 
direções opostas criando padrões alternativos 
 
 Cadeias adjacentes em uma folha β podem se estender em um mesmo 
sentido (folha β paralela) ou em sentidos opostos (folha β antiparalela). 
 Tais regiões de folhas- β são um tema recorrente em muitas proteínas, 
sendo especialmente comuns às unidades estruturais constituídas de 2 
a 5 fitas β paralelas ou antiparalelas. Apresenta esta estrutura secundá-
ria a queratina da seda ou fibroína. 
 A estrutura supersecundária refere-se a aglomerados de estrutura se-
cundária. Por exemplo, uma fita β separada de outra fita β por uma α-
hélice é encontrada em muitas proteínas. Tal padrão é chamado de u-
nidade β – α – β. É válido considerar as estruturas supersecundárias 
como intermediárias entre estruturas secundária e terciária 
Estrutura Terciária 
 Refere-se ao arranjo espacial de AAs que estão bem longe na seqüên-
cia linear. A linha divisória entre a estrutura secundária e a terciária é 
tênue 
 A estrutura terciária informa sobre a disposição da estrutura secundá-
ria de um PP ao dobrar-se sobre si mesmo originando uma conforma-
ção globular. 
 É a estrutura primária a que determina qual será a secundária e, por 
tanto, a terciária. Esta conformação globular facilita a solubilidade em 
água e assim realizar funções de transporte, enzimáticas, hormonais, 
etc. 
 As proteínas que contêm mais de uma cadeia polipeptídica exibem 
mais de um nível de organização estrutural. Cada cadeia polipeptídica 
em tal proteína é chamada de uma subunidade. 
 Esta conformação globular se mantém estável graças à existência de 
enlaces entre os radicais R dos AAs. Aparecem vários tipos de enlaces: 
1. Ponte de dissulfeto entre os radicais de aminoácidos que têm enxo-
fre. Interações covalentes requerem entre 200 a 460 kJ/mol para se-
rem quebradas. Interações fracas podem ser quebradas com 4 a 30 
kJ/mol, contudo são as interações fracas as que predominam man-
tendo a estabilidade das proteínas 
2. Pontes de hidrogênio 
3. Pontes elétricas ou interações iônicas 
4. Interações hidrofóbicas Intera-
ções hidrofóbicas estabilizam a 
proteína. Seu interior está den-
samente empacotado com AAs 
hidrofóbicos. Se houver AAs po-
lares ou carregados estes deve-
rão ter parceiros para formar 
pontes de hidrogênio ou intera-
ções iônicas dentro do novelo. 
 Uma proteína típica contém centenas de AAs unidos covalentemente. 
Devido a que rotação livre pode ocorrer ao redor destas ligações, a 
proteína pode assumir um número ilimitado de conformações. 
Glicina 
Quimiotripsina 
 No entanto, cada proteína tem uma estrutura química ou funcional es-
pecífica, sugerindo que cada uma tem uma estrutura tridimensional ú-
nica. 
 Portanto, o arranjo espacial dos átomos de uma proteína é chamado de 
conformação que inclui qualquer estado estrutural que pode ser alcan-
çado sem quebrar a ligação covalente. 
 Mudanças em conformação podem ocorrer pela rotação ao redor de 
uma simples ligação. Contudo, dos milhares de conformações possí-
veis somente a mais termodinamicamente estável, dadas as condições 
prevalentes, será a que existirá. (A menor G) 
 Proteínas na sua conformação funcional, dobrada = Nativas. 
 
Estrutura Quaternária 
 As proteínas que contêm mais de uma cadeia polipeptídica exibem um 
nível adicional de organização estrutural. Cada cadeia polipeptídica em 
tal proteína é chamada subunidade. 
 A estrutura quaternária refere-se ao arranjo espacial de subunidades e 
à natureza de seus contatos. 
 Esta estrutura informa da união, mediante enlaces fracos (não covalen-
tes) de várias cadeias polipeptídicas com estrutura terciária, para for-
mar um complexo protéico. 
 Cada uma destas cadeias polipeptídicas recebe o nome de protômero. 
As cadeias que constituem uma proteína com várias subunidades (pro-
tômeros) podem ser idênticas ou diferentes. Por exemplo, o numero de 
protômeros varia desde 2 como na hexoquinase, 4 come na hemoglo-
bina em que as interfaces das subunidades participam na transmissão 
de informação entre os centros de ligação para O2, CO2 e H
+
. 
 Ou muitos como na cápsula do vírus da poliomielite que tem 60 protô-
meros. Nas moléculas de anticorpos o centro de combinação ao antí-
geno é formado de segmentos de dois tipos diferentes de cadeias. 
 
PROPRIEDADES DAS PROTEINAS 
Especificidade. 
 A especificidade se refere a sua função; cada proteína tem uma deter-
minada função e a realiza porque tem uma determinada estrutura pri-
mária y uma conformação espacial própria; portanto, uma mudança na 
estrutura da proteína pode significar a perda da função. 
 Alem do mais, não todas as proteínas são iguais em todos os organis-
mos, cada individuo possuiproteínas específicas próprias que se mani-
festam nos processos de rechaço de órgãos transplantados, por exem-
plo. As semelhanças entre proteínas são um grau de parentesco entre 
indivíduos, por tanto serve para construção de árvores filogenéticas. 
Desnaturação. 
 Consiste na perda da estrutura terciária, por romperem-se as pontes 
que formam esta estrutura. Todas as proteínas desnaturadas têm a 
mesma conformação, muito aberta e com uma interação máxima com o 
dissolvente, por isso que uma proteína solúvel em água quando se 
desnatura fica insolúvel e precipita. 
 A desnaturação pode ser realizada por mudanças de temperatura (ovo 
cosido ou frito), variações de pH, concentração de sais no meio. Em al-
guns casos, se as condições se restabelecem, uma proteína desnatu-
rada pode voltar ao seu anterior dobramento ou conformação, proces-
so denominado renaturação. 
CLASIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
1. HOLOPROTEÍNAS, HOMOPROTEÍNAS ou PROTEÍNAS SIMPLES For-
madas somente por AAs. Isto é, fornecem exclusivamente uma mistura 
de AAs por hidrólise. Pode-se mencionar como exemplo: 
 As Albuminas São as de menor peso molecular, encontradas nos a-
nimais e vegetais. São solúveis na água. Exemplos: albumina do 
plasma sangüíneo e da clara do ovo. 
 As Globulinas Possuem um peso molecular um pouco mais elevado. 
São encontradas nos animais e vegetais. São solúveis em água sal-
gada. Exemplos: anticorpos e fibrinogênio. 
 As Escleroproteínas ou proteínas fibrosas Possuem PM muito eleva-
do. São exclusivas dos animais. São insolúveis na maioria dos sol-
ventes orgânicos. Exemplos: colágeno, elastina e queratina. 
HOLOPROTEÍNAS 
Globulares 
 Prolaminas: Zeína (milho), gliadina (trigo), hordeína (cevada) 
 Gluteninas: Glutenina (trigo), orizanina (arroz) 
 Albuminas: Soroalbumina (sangue), ovoalbumina (ovo), lacto-
albumina (leite) 
 Hormônios: Insulina, hormônio do crescimento, prolactina, ti-
rotropina 
 Enzimas: Hidrolases, Oxidases, Ligases, Liases, Transferases 
Fibrosas 
 Colágenos: em tecidos conjuntivos, cartilaginosos 
 Queratinas: Em formações epidérmicas: pêlos, unhas, penas, 
couros 
 Elastinas: Em tendões e vasos sanguíneos 
 Fibroínas: Em fios de seda, (aranhas, insetos) 
2. HETEROPROTEÍNAS ou PROTEÍNAS CONJUGADAS Formadas por uma 
fração protéica e por um grupo não protéico, que se denomina “grupo 
prostético”. Dependendo do grupo prostético, tem-se: 
HETEROPROTEÍNAS ou PROTEINAS CONJUGADAS 
Glicoproteínas 
 Ribonuclease 
 Mucoproteínas 
 Anticorpos 
 Hormônio luteinizante 
Lipoproteínas 
 De alta, baixa e muito baixa densidade, que transportam 
lipídeos no sangue. 
Nucleoproteínas 
 Nucleossomos da cromatina 
 Ribossomos 
Cromoproteínas 
 Hemoglobina, hemocianina, mioglobina, que transportam 
oxigênio. 
 Citocromos, que transportam elétrons 
 
Proteínas conjugadas Grupo prostético Exemplo 
Glicoproteínas Carboidrato Mucina (muco) 
Lipoproteínas Lipídio 
Encontradas na membrana 
celular e no vitelo dos ovos 
Nucleoproteínas Ácido nucléico 
Ribonucleoproteínas e deso-
xirribonucleoproteínas 
Cromoproteínas Pigmento 
Hemoglobina, hemocianina e 
citocromos. 
Fosfoproteínas Ácido fosfórico Caseína (leite) 
3. PROTEÍNAS DERIVADAS As proteínas derivadas formam-se a partir de 
outras por desnaturação ou hidrólise. Podem-se citar como exemplos 
desse tipo de proteínas as proteoses e as peptonas, formadas durante 
a digestão. 
Observação: na ordem crescente de grandeza molecular tem-se: 
Proteoses Peptonas Polipeptídeos 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS 
 As proteínas exercem papéis cruciais em todos os processos biológi-
cos. Sua importância e notável gama de atividade são exemplificadas 
nas seguintes funções. 
Catálise Enzimática 
 O grupo de proteínas mais variado e mais especializado é aquele cujos 
componentes exibem atividade catalítica - as enzimas. 
 Quase todas as reações químicas em sistemas biológicos são catalisa-
das por enzimas. Elas têm eficiência catalítica extraordinária, em geral, 
muito maior que aquela dos catalisadores sintéticos, aumentando a ve-
locidade de reações pelo menos um milhão de vezes. 
β-DNApolimerase 1 
 
 As enzimas são uma das chaves para o entendimento de como as célu-
las sobrevivem e proliferam. Agindo em seqüências organizadas catali-
sam as centenas de reações que ocorrem nas vias metabólicas, através 
das quais as moléculas e nutrientes são degradadas, a energia química 
conservada e transformada e as macromoléculas biológicas sintetiza-
das. Milhares de enzimas diferentes, cada uma capaz de catalisar um 
tipo de reação química, foram descobertos em diferentes organismos. 
Transporte e Armazenamento 
 Muitas moléculas e íons pequenos são transportados por PRs específi-
cas. Por exemplo, a hemoglobina dos eritrócitos liga-se ao O à medida 
que o sangue atravessa os pulmões, transporta-o até os tecidos perifé-
ricos e libera-o para que possa participar da oxidação dos nutrientes. 
 A mioglobina, uma proteína desta mesma família, transporta O no mús-
culo. 
 O plasma sangüíneo também contém lipoproteínas que transportam li-
pídeos do fígado para outros órgãos. 
 O ferro é transportado no plasma sangüíneo pela transferrina, e arma-
zenado no fígado complexado com a ferritina, outra proteína. 
 Outros tipos de PRs de transporte estão presentes nas membranas 
plasmática e intracelulares de todos os organismos; elas estão aptas a 
ligaram-se, por exemplo, a glicose, a AAs ou outras substâncias e 
transportá-las através dessas membranas. 
 
Hemoglobina 
Movimento Coordenado 
 Algumas PRs habilitam células e organismos com a capacidade de 
contraírem-se, de mudarem de forma, ou de se deslocarem no meio 
ambiente. A actina e a miosina funcionam no sistema contrátil do mús-
culo esquelético e a contração muscular é conseguida pelo movimento 
de deslizamento dos dois tipos de filamentos protéicos constituídos 
por estas PRs 
 
 A tubulina é a PR com a qual os microtúbulos são construídos. Os mi-
crotúbulos agem de forma concentrada com a PR dineína nos cílios e 
flagelos para propelir as células. O movimento coordenado dos cro-
mossomos na mitose é produzido por montagens contráteis constituí-
das de PRs 
 
Sustentação Mecânica 
 Muitas PRs servem como filamentos de suporte para fornecer proteção 
ou resistência a estruturas biológicas. A alta força de tensão da pele o 
do osso é devida à presença do colágeno, uma proteína fibrosa. O cou-
ro é quase que colágeno puro. Os ligamentos contêm elastina, uma 
proteína estrutural capaz de distender-se em duas dimensões. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
O cabelo, as unhas e as penas consistem principalmente da proteína resistente 
e insolúvel denominada queratina. A forma de um fio de cabelo é determinada 
 
 
em parte pelo padrão de pontes dissulfeto na queratina. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fio de Cabelo – Queratina 
 
 
O maior componente das fibras da seda e da teia das aranhas é a fibroína. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Os ligamentos "em dobradiça" das asas de certos insetos são feitos de 
resilina, uma proteína que tem propriedades elásticas próximas da per-
feição. 
Proteção Imunitária 
 As imunoglobulinas são PRs altamente específicas sintetizadas pelos 
linfócitos dos vertebrados, que podem reconhecer e precipitar, ou neu-
tralizar invasores como vírus, bactérias, células de outros organismos 
e PRs estranhas, levando à ativação do sistema do complemento e/ou 
de células do sistema imunológico. 
 
Geração e Transmissão de Impulsos Nervosos 
 A resposta de células nervosas a estímulos específicos é intermediada 
por proteínas receptoras. Por exemplo, a rodopsina é a proteína recep-
tora nos bastonetesda retina. A figura abaixo ilustra o que acontece 
com a rodopsina quando a luz incide sobre a retina. 
 
 PRs receptoras que podem ser acionadas por moléculas pequenas es-
pecíficas, como a acetilcolina, são responsáveis pela transmissão dos 
impulsos nervosos nas sinapses, isto é, junções entre células nervo-
sas. 
Controle do Metabolismo, do Crescimento e da Diferenciação celular. 
 Algumas proteínas ajudam a regular a atividade celular ou fisiológica. 
Entre elas estão muitos hormônios. Um exemplo é a insulina, a qual re-
gula o metabolismo dos açúcares e o hormônio de crescimento da hi-
pófise. 
 A resposta celular a muitos sinais hormonais é freqüentemente regula-
da por uma classe de proteínas que se ligam ao GTP e são chamadas 
proteínas G (o GTP é estreitamente relacionado ao ATP com a guanina 
substituindo a adenina). 
 A expressão seqüencial controlada da informação genética é essencial 
para o crescimento e a diferenciação ordenados das células. Só se ex-
pressa uma pequena fração do genoma de uma célula em cada momen-
to. Nas bactérias, as proteínas repressoras são elementos controlado-
res importantes que silenciam segmentos específicos do DNA de uma 
célula. 
 Em organismos superiores, o crescimento e a diferenciação são con-
trolados pelos fatores protéicos de crescimento. Por exemplo, o fator 
de crescimento de nervos guia a formação de redes neurais. De fato, as 
proteínas servem em todas as células como sensores que controlam o 
fluxo de energia e de matéria. 
FUNÇÕES E EXEMPLOS DE PROTEÍNAS 
Estruturais 
 Como as glucoproteínas que formam parte das membranas. 
 As histonas que formam parte dos cromossomos 
 O colágeno, do tecido conjuntivo fibroso. 
 A elastina, do tecido conjuntivo elástico. 
 A queratina da epiderme. 
Enzimático 
 São as mais numerosas e especializadas. Atuam como bioca-
talizadores de reações químicas. 
Hormonal 
 Insulina e glucagon 
 Hormônio do crescimento 
 Calcitonina 
 Hormônios tropas 
Defensiva 
 Imunoglobulina 
 Trombina e fibrinogênio 
Transporte 
 Hemoglobina 
 Hemocianina 
 Citocromos 
Reserva 
 Ovoalbumina, da clara de ovo. 
 Gliadina, do grau de trigo. 
 Lactoalbumina, do leite. 
 
 
 
 
Exercícios 
Teste seus conhecimentos respondendo as perguntas 
1. São funções biológicas DIRETAS das proteínas, exceto: 
a) Catalisadores biológicos 
b) Defesa do organismo 
c) Moléculas estruturais 
d) Efeito tamponante 
2. Podem ser classificados como aminoácidos de cadeias laterais alifáti-
cas, exceto: 
a) Glicina 
b) Lisina 
c) Alanina 
d) Valina 
3. Quais destes aminoácidos podem formar pontes de hidrogênio ? 
a) Triptofano, como doador 
b) Glutamina, como doador e aceptor 
c) Arginina, como aceptor 
d) Treonina, como doador e aceptor 
4. São variações das cadeias laterais dos aminoácidos, exceto: 
a) Tamanho 
b) Forma 
c) Sua ligação ao carbono alfa 
d) Reatividade Química 
5. Estão corretas as relações entre o aminoácido, sua abreviação e seu 
símbolo, exceto: 
a) Alanina Ala A 
b) Glutamina Gln G 
c) Leucina Leu L 
d) Triptofano Trp W 
6. Marque F para as alternativas falsas e V para as verdadeiras: 
a) As proteínas possuem várias funções biológicas, entre elas a de ge-
ração e transmissão de impulsos nervosos. V F 
b) Os aminoácidos possuem duas imagens especulares chamadas isô-
meros L e D, mas apenas o D são constituintes de proteínas. V F 
c) Os aminoácidos são unidos por pontes de hidrogênio formando ca-
deias polipeptídicas. V F 
d) A determinação da seqüência de aminoácidos da insulina, em 1980, 
realizada por Frederick Sanger, foi um marco na bioquímica. V F 
e) Os aminoácidos podem ser modificados após a síntese de uma ca-
deia polipeptídica. V F 
f) Proteínas são ricas em potencialidade de formação de pontes de hi-
drogênio. V F 
g) Em meio aquoso, o enovelamento de proteínas é comandado pela 
forte tendência dos radicais hidrofílicos em ser excluídos da água.vV 
F 
h) A estrutura secundária de uma proteína refere-se ao arranjo espacial 
de aminoácidos que estão bem longe da seqüência linear. V F 
i) A glicina é um radical de aminoácido muito conservado na evolução 
das proteínas, pois tem cadeia maior do que qualquer outro. V F 
j) A forma de um cabelo é determinada em parte pelo padrão de pontes 
dissulfeto na queratina, sua principal proteína. V F 
7. Todas as afirmativas abaixo sobre a importância da seqüência de ami-
noácidos de uma proteína são verdadeiras, exceto: 
a) Alterações na sequência de aminoácidos de uma proteína podem 
causar funções anormais e doenças. 
b) O conhecimento da sequência de uma proteína é muito útil para a e-
lucidação de seu mecanismo de ação. 
c) O peso molecular de uma proteína depende diretamente da sequên-
cia em que os aminoácidos estão ligados. 
d) A seqüência de uma proteína revela muito sobre sua história evoluti-
va.