Aula_Proteinas_2014_2

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Assunto: Aminoácidos e Proteínas 
Prof (a). Mirian Ribeiro Moreira Carrijo 
Disciplina: Bioquímica I 
1 
ALGUMAS PROTEINAS IMPORTANTES EM ALIMENTOS 
 
a) Proteínas da carne: miosina; actina; colágeno. 
b) Proteínas do leite: caseína; lactoalbumina; lactoglobulina 
c) Proteína do ovo: clara (ovalbumina (50%); canalbumina; 
glicoproteina; avidina/biotina, transferrina e lisozima). gema 
(lipovitelina, fosfovitina, livitina). 
d) proteínas do trigo: prolamina (gliadina); glutelina (glutenina). 
Formam com água uma substância elástica e aderente 
insolúvel em água. 
GLÚTEN: utilizada para dar textura em massas e pães. (o 
glúten tem uma proteína denominada gliadina, que é muito rica 
em prolina) 2 
As composições vitamínicas da clara e da gema diferem em quantidade e qualidade. A clara, 
composta essencialmente por albúmen, é pobre em vitaminas, contendo apenas aquelas do 
complexo B. Em contraste, a gema é farta no conteúdo de vitaminas, tanto as lipossolúveis 
quanto as hidrossolúveis, com a notória ausência do ácido ascórbico (vitamina C). 3 
4 
2 
5 
6 
Valor biológico x proteínas 
Proteína de alto valor biológico (VB): proteína completa porque 
apresenta os aminoácidos em teores necessários a manutenção da 
vida e crescimento dos novos tecidos. 
 
Proteína de baixo valor biológico; Não tem os aminoácidos em teores 
adequados. Ex.: frutas e hortaliças 
 
Proteínas parcialmente completas: apresenta um ou mais aminoácidos 
limitante. EX: cereais (deficientes em lisina, triptofano e treonina) e 
leguminosa (deficiente em metionina). 
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Resíduos de 
aminoácidos 
 - hélice Cadeia 
polipeptídica 
Subunidades 
montadas 
Estrutura 
Primária 
Estrutura 
Secundária 
Estrutura 
Terciária 
Estrutura 
quarternária 
Níveis de organização estrutural das 
proteínas 
8 
3 
A organização tridimensional das proteínas 
desde a sequência de aminoácidos, passando 
pelo enovelamento da cadeia polipeptídica até 
a associação de várias cadeias, pode ser 
descrita em níveis estruturais de 
complexidade crescente: 
 Primário 
 Secundário 
 Terciário 
 Quaternário. 
Níveis de organização 
estrutural das proteínas 
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9 
Estrutura Primária 
 É a seqüência de aminoácidos existente na molécula de uma proteína. 
 É o nível de estrutura mais simples a partir do qual todos os outros derivam. 
Figura: biologia_ano1_epatv.blogs.sapo.pt/ 10 
11 
12 
4 
Estrutura Secundária 
 É a disposição espacial que adquire a espinha dorsal da 
cadeia polipeptídica. 
13 
Estrutura Secundária 
 
A espinha dorsal possui grupos polares (amina e carbonil): grande potencial 
para formação de pontes de H. (Padrões regulares de dobramento, como as 
hélices, as folhas pregueadas e as voltas). 
Tendência de formação de pontes de H na 
mesma cadeia ou em cadeias adjacentes 
 
Estrutura 2a – apenas interações entre 
 a cadeia principal; não envolve grupo R 
(cadeias laterais) 
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Estrutura Secundária 
 A  - hélice é mantida pelas pontes de hidrogênio que 
se formam entre os átomos de duas ligações peptídicas 
próximas. 
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Estrutura secundária Alfa hélice: 
- hélice vista a partir 
da extremidade superior 
16 
5 
Estrutura Secundária 
 A folha β pregueada é mantida pelas pontes de 
hidrogênio que se dispõem perpendicularmente à espinha 
dorsal (cadeias diferentes). 
17 
Estrutura da folha β pregueada 
Espinha dorsal 
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Resulta de dobras na estrutura da proteína 
estabilizada, para interações entre os radicais 
dos aminoácidos. Pro; Thr, Ser e Gly. 
Estruturas Terciária ou conformação 
tridimensional 
Pontes dissulfeto 
Ligações de Hidrogênio 
Pontes salinas 
Interações Hidrofóbicas 
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Ligações que mantém a Estrutura Terciária 
Ligações iônicas ou salinas 
Ligações hidrofóbicas 
Pontes de hidrogênio 
Ligações covalentes 
Forças de Van der Waals 
Estrutura Terciária 
Refere-se ao arranjo final dos 
domínios de uma proteína 
Domínios: 
 refere-se a unidades de enovelamento estáveis 
Regiões compactas semi-independentes com núcleo hidrofóbico e 
porção externa polar conectados por segmentos de cadeia 
polipeptídica sem estrutura secundária regular. Contém tipicamente 
de 100 a 150 aa 20 
6 
Processo de enovelamento das proteínas 
A estrutura secundária uma vez fixada, a cadeia polipeptídica tende a se enrolar no 
espaço. Tanto em torno de si mesma quanto com outras cadeias semelhantes, para 
ganhar mais estabilidade e/ou ocupar menos volume. 
Essa conformação pode originar proteínas de formas mais ou menos esféricas, 
chamadas globulares, e as formas cilíndricas, chamadas fibrosas. 
Proteína Vilina 
Via de enovelamento simulada 
Pg.151 
Lehninger 
21 
Os resíduos tanto polares quanto não polares, 
que estão na superfície da estrutura secundária, 
tem a possibilidade de estabelecer posteriores 
interações de caráter permanente ou transitório 
com outras cadeias polipeptídicas. Essas novas 
interações dão origem à estrutura 
quaternária 
Proteínas diméricas, 
Triméricas ou multiméricas 
Hemoglobina - tetramérica 
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Classificação das Proteínas 
De acordo com a conformação: 
 
 Globulares: cadeias polipeptídicas 
enoveladas em forma esféricas ou globulares. 
 
 Fibrosas: Cadeias polipeptídica em arranjos 
de folhas ou feixes. Função protetora, 
conectiva ou e suporte nos organismos vivos 
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Proteínas Globulares 
 Forma de esfera 
 Relativamente solúveis em água 
 Vários papéis funcionais 
- Catalisadores (enzimas) 
- Proteínas de transporte 
- Imunoglobulinas 
-Proteínas regulatórias 
Hemoglobina 
24 
7 
Proteínas Fibrosas 
 Forma de fibra (cilíndrica) 
 Baixa solubilidade em água (insolúveis – devida a elevada 
concentração de resíduos de aminoácidos hidrofóbicos tanto no 
interior da proteína como em sua superfície). 
 
 
 Funções principalmente estruturais 
- Colágeno (-helice) cartilagens, 
tendões e outros 
- Queratinas 
- Miosina 
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
SIMPLES: São aquelas que por hidrólise nos fornecem aa como 
únicos produtos: 
Albuminas- altamente solúvel em água: clara do ovo; leite; ervilha 
Globulinas- insolúveis em água 
Glutelinas- somente em vegetais: trigo; arroz 
Prolaminas- somente em vegetais: trigo, centeio, milho,cevada 
Protaminas- produtos de peixes 
Histonas- ácidos nucléicos 
Escleroproteínas- queratina, colágeno 
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Corrente sanguínea 
 Albumina sérica – níveis normais 
3,5-5 g/dL 
Secretada pelo fígado 
Maior proteína do plasma humano 
Corresponde a 60% da proteína 
plasmática 
Função transportar compostos 
hidrofóbicos no sangue como ácidos 
graxos, esteróides. 
Proteínas Simples: 
Albumina sérica 
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Proteínas Simples:  - Queratina 
Duas fitas  -hélices em forma de espiral 
orientadas paralelamente. 
– superenovelamento – Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe 
 Queratina 
 Proteínas insolúveis 
 Principal componente da epiderme, do cabelo e das unhas. 
A ondulação permanente em cabelos é uma engenharia bioquímica 
Cliva as ligações 
dissulfetos formando 
resíduos de Cys. 
Calor úmido rompe as 
ligações de hidrogênio 
(tioglicolato de amônio) 
Agente oxidante é 
adicionado para 
formar novas 
ligações dissulfeto. 
(ondulação 
permanente) 
28 
8 
CONJUGADAS: Proteínas combinadas com substâncias 
nãoprotéicas, chamada grupo prostético 
 
Lipoproteína: lecitina e colesterol 
Nucleoproteínas: ácidos nucléicos, bases nitrogenadas 
Glicoproteínas: carboidratos 
Fosfoproteínas 
Metaloproteínas: 
Proteínas Conjugadas 
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Exemplos de glicoproteínas 
Colágeno 
 
 Proteína fibrosa, rígida, que contém 35% de glicina,11% 
de alanina e 21,6% de prolina e hidroxiprolina 
 Possui resíduos de hidroxilisina que podem conter 
glicose ou galactose 
 O peso seco dos tendões contém 80% de colágeno 
30 
Proteínas conjugadas 
Metaloproteínas 
 
 Proteínas cujo grupo prostético contém um metal 
ligado diretamente aos aminoácidos. 
31 
Propriedades físicas e químicas: 
Desnaturação protéica. 
Fisícos: 
Alterações de temperatura 
(Afeta as interações fracas – Pontes 
de hidrogênio) 
Raio X 
Ultra-som 
Químicos: 
Ácidos e bases fortes 
Detergentes 
Uréia 
Mercaptoetanol Temperatura: Processo de esterilização – autoclave 
Solvente orgânicos: Álcool a 50 a 70% 
32 
9 
A desnaturação ocorre nas seguintes condições: 
 
1. Ácidos e bases fortes. Modificações no pH resultam em alterações no estado iônico de cadeias 
laterais dos aminoácidos presentes nas proteínas, que modificam as pontes de hidrogênio e as pontes 
salinas (associação de grupos iônicos de proteínas de carga oposta). Muitas proteínas tornam-se 
insolúveis e precipitam na solução. 
 
2. Solventes orgânicos. Solventes orgânicos solúveis em água como o etanol, interferem com as 
interações hidrofóbicas por sua interação com os grupos R não−polares e forma pontes de 
hidrogênio com a água e grupos protéicos polares. Os solventes não-polares também rompem 
interações hidrofóbicas. 
 
3. Detergentes. As moléculas anfipáticas interferem com as interações hidrofóbicas e podem 
desenrolar as cadeias polipeptídicas. 
 
4. Agentes redutores. Em presença de reagentes como a uréia e β−mercaptoetanol ocorre a 
conversão das pontes dissulfeto em grupos sulfidrílicos. A uréia rompe pontes de hidrogênio e 
interações hidrofóbicas. 
 
5. Concentração de sais. A ligação de íons salinos a grupos ionizáveis das proteínas enfraquecem as 
interações entre grupos de cargas opostas da molécula protéica. As moléculas de água solvatam os 
grupos protéicos. Com a adição de grandes quantidades de sal às proteínas em solução, formam-se 
precipitados. As moléculas de água competem pelo sal adicionado tornando a quantidade de solvente 
muito pequena e, com isso, promovendo a agregação de moléculas protéicas e a sua precipitação. Esse 
efeito é chamado salting out. 
Fonte: MOTTA • Bioquímica • Laboratorio Autolab Ltda. 
33 
A desnaturação ocorre nas seguintes condições: 
 
6. Íons de metais pesados. Metais pesados como o mercúrio (Hg2+) e chumbo (Pb2+) afetam 
a estrutura protéica de várias formas. Podem romper as pontes salinas pela formação de 
ligações iônicas com grupos carregados negativamente. Os metais pesados também se ligam com 
grupos sulfidrílicos, um processo que pode resultar em profundas alterações das estruturas e 
funções protéicas. 
 
Por exemplo, o chumbo liga-se aos grupos sulfidrílicos de duas enzimas da via sintética da 
hemoglobina causando anemia severa (na anemia o número de eritrócitos ou da concentração 
de hemoglobina no sangue estão abaixo dos valores de referência). 
 
7. Alterações na temperatura. Com o aumento da temperatura, a velocidade de vibração 
molecular aumenta. Eventualmente, interações fracas como as pontes de hidrogênio são 
rompidas promovendo alterações na conformação das proteínas. 
 
8. Estresse mecânico. Agitação e trituração rompem o delicado equilíbrio de forças que 
mantém a estrutura protéica. Por exemplo, a espuma formada quando a clara do ovo é batida 
vigorosamente contém proteína desnaturada. 
Fonte: MOTTA • Bioquímica • Laboratorio Autolab Ltda. 
34 
35 
Desnaturação de proteínas por alteração do pH 
do meio 
Alterações das propriedades de uma proteína desnaturada 
 Redução da solubilidade 
 Perda da atividade biológica (enzimas, hormônios, anticorpos, etc.) 
 
Valores de pH menores ou maiores que o ponto isoelétrico, a proteína apresenta carga 
positiva ou negativa, e as moléculas de água podem interagir com essas cargas, solubilizando a 
proteína. pI – igual números de cargas positivas e negativas, a proteína não apresenta uma 
carga resultante e portanto deixa de existir o efeito repulsão, e dessa forma as proteínas 
tendem a formar precipitados. (Poucas interações com a água) 
36 
10 
 A solubilidade das proteínas, depende de vários fatores. 
 
Presença das cargas elétricas ao longo da molécula. A existência de uma carga positiva ou 
negativa determina a interação com o meio aquoso, além de estabelecer um estado de 
repulsão entre as próprias moléculas de proteína, aumentando a interação com o solvente e, 
conseqüentemente, favorecendo a solubilidade . 
 
Ponto isoelétrico existe um equilíbrio entre o número de cargas positivas e negativas, o que 
gera uma situação em que as forças de repulsão entre as moléculas de proteína e as forças de 
interação com o solvente são mínimas. Assim, as proteínas vão formando aglomerados que, 
cada vez maiores, tendem a precipitar. 
 
É importante destacar que essa diminuição de solubilidade varia de proteína para proteína. 
 
37 
Depende da quantidade de pontes de H que formam com a água 
 hidrofílica solubilidade 
  hidrofóbica solubilidade 
38 
 
Em baixas concentrações de sais (baixa força iônica), a 
solubilidade em geral aumenta, pois os íons salinos tendem 
a se associar às proteínas contribuindo para uma hidratação 
e/ou repulsão entre as moléculas, aumentando a 
solubilidade “salting in”. (Sais neutros) 39 
Em elevadas concentrações salinas, os íons competem com a 
proteína pela água, ocasionando perda de água de hidratação, 
atração mútua entre as moléculas e formação de precipitado 
“salting out”. (Sais neutros) 
 
Os íons adicionados blindam as várias cargas da proteína, enfraquecendo 
as forças de atração entre as moléculas individuais de proteína 40 
11 
Diálise 
Separação com base no tamanho 
Membrana semipermeável – nitrocelulose 
Solução tampão diluída 
41 
Curva ilustrativa da solubilidade de uma proteína em função da força 
iônica e diferentes tipos de sais 
Solubilidade 
Força iônica 
NaCl 
KCl 
MgSO4 
(NH4)2SO4 
Efeitos de concentrações salinas: 
42 
 
Purificação de Proteínas 
Cromatografia 
Foi descoberto em 1903 por Mikhail Tswett, que separou pigmentos de 
plantas solubilizados em adsorventes sólidos. 
43 
Elementos padrão de uma cromatografia 
Diferentes 
interações com o 
material da matriz 
44 
12 
Purificação e caracterização 
de proteínas 
Cromatografia de filtração em gel: 
Separação das proteínas de acordo 
com seu tamanho (peneira molecular). 
Matriz da coluna: polímero que contem 
ligações cruzadas com poros de um 
determinado tamanho (Ex. dextranas, 
agarose ou poliacrilamida) 
(polimero inerte). 
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Matriz da coluna polímero sintético 
carregados 
 Trocadores catiônicos e trocadores 
aniônicos 
 
 
TROCADOR CATIONICO 
 Fase móvel: Solução tampão 
 
A afinidade da proteína pelos grupos 
carregados na coluna é afetada pelo pH 
Coluna com DEAE - Celulose 
Proteína de interesse (IgG): 
Tampão Fosfato 0.02mol/L, pH: 7.5 
Demais Proteínas : Tampão Fosfato 
0.02mol/L contendo NaCl: 1.0mol/L 
Cromatografia de troca iônica: 
Grande carga liquida positivas 
carga liquida positivas 
carga liquida negativa 
Grande carga liquida negativa 
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Cromatografia de afinidade 
As proteínasretidas na coluna são aquelas 
que se ligam especificamente a um ligante 
que, por sua vez, está ligado às esferas. Após a 
eliminação por lavagem das proteínas que não 
se ligaram a matriz, a proteína de interesse é 
eliminada da coluna por uma solução. 
A Aflatoxina, ocratoxina A e 
zearalenona são toxinas produzidas por 
fungos de ocorrência natural. O 
Aflatoxina é um carcinógeno do Grupo 
1, comprovadamente causador de 
câncer em seres humanos, enquanto 
Ocratoxina A e Zearalenona são 
conhecidas por causar doenças em 
seres humanos e animais. 
47 
Eletroforese em gel de 
poliacrilamida 
 (SDS-PAGE) 
O movimento de partículas carregadas 
eletricamente sob a ação de um 
campo elétrico é denominado 
eletroforese 
Função: separação de uma ampla variedade de moléculas carregadas, que inclui aminoácidos, 
polipeptídios, proteínas e DNA. 
Relação carga/massa de cada proteína 48 
13 
Gel de poliacrilamida (Laemmli) 
49 
Eletroforese em gel de 
poliacrilamida 
 (SDS-PAGE) 
SDS: possui a finalidade dissociar todas as 
proteínas em suas subunidades 
polipeptídicas 
 mercaptoetanol: agente capaz de 
reduzir pontes S-S. 
50 
1. LEHNINGER, Albert Lester. Princípios de bioquímica. [Traduzido do original: Lehninger principles of 
biochemistry]. Arnaldo Antônio Simões (Trad.); Wilson Roberto Naveha Lodi (Trad.). 3 ed São Paulo: Sarvier, 
2002. 975 p. Fonte: Lehninger. Principles of Biochemistry. Disponível em 
http://bcs.whfreeman.com/lehninger/default.asp 
 
1. GARRET, R.H.; GRISHAM, D.M. Biochemistry. Saunders College Publishing, 1995. 
 
2. DEVLIN, Thomas M., Textbook of Biochemistry with Clinical Correlations; Publisher - John Wiley & 
Sons, 1997. 
 
3. BERG, Jeremy; TYMOCZKO, John L.; STRYER, Lubert. Bioquímica. [Traduzido do original: 
BIOCHEMISTRY]. Antônio José Magalhães da Silva Moreira (Trad.). 5 ed Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2004. 
 
4. VOET, Donald & VOET, Judith; Biochemistry, Hardcover, 2000. 
 
5. KOOLMAN, Jan & KLAUS-HEINRICH, Rohm; Color Atlas of Biochemistry.2nd edition. 2005. 
 
6. ATKINS, Peter e JONES, Loretta; Princípios de Química: Questionando a vida moderna e o meio 
ambiente. 2ª Edição. Bookman, 2001. 
Todas as figuras contidas ao longo dos slides foram retiradas do site: 
http://images.google.com.br/images... 
O professor se exime de qualquer autoria das figuras. 
Bibliografias 
51