AULA 11 - PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS (1)

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Universidade Estadual do Ceará / Faculdade de Veterinária
Disciplina: Bioquímica Veterinária I 
Responsável: Prof. Dr. Genário Sobreira Santiago
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PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
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1. INTRODUÇÃO
As proteínas atuam como catalisadores (enzimas), transportadores (oxigênio, vitaminas, fármacos, lipídios, ferro, cobre, etc.), armazenamento (caseína do leite), proteção imune (anticorpos), reguladores (insulina, glucagon), movimento (actina e miosina), estruturais (colágeno), transmissão dos impulsos nervosos (neurotransmissores) e o controle do crescimento e diferenciação celular (fatores de crescimento).
Baseado na sua composição, as proteínas são divididas em simples e que consistem somente de cadeias polipeptídicas, e conjugadas que, além das cadeias polipeptídicas também possuem componentes orgânicos e inorgânicos. A porção não-peptídica das proteínas conjugadas é denominada grupo prostético. As mais importantes proteínas conjugadas são: nucleoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas, metaloproteínas, glicoproteínas, hemoproteínas e flavoproteínas.
As proteínas variam amplamente em suas massas moleculares. Algumas atingem valores acima de um milhão de Dáltons. O limite mínimo é mais difícil de definir, mas, em geral, considera-se que uma proteína quando existir pelo menos 40 resíduos de aminoácidos. Isso representa o ponto de demarcação no tamanho entre um polipeptídeo e uma proteína, entretanto deve-se enfatizar que essa é uma definição de conveniência, pois não existem diferenças marcantes nas propriedades dos polipeptídeos grandes e proteínas pequenas. As propriedades fundamentais das proteínas permitem que elas participem de ampla variedade de funções.
A estrutura das proteínas é extraordinariamente complexa e seu estudo requer o conhecimento dos vários níveis de organização. A distinção dos níveis de organização é realizada em termos de natureza das interações necessárias para a sua manutenção. Destingem-se quatro níveis de organização existentes nas proteínas. Os conceitos a seguir destinam-se fundamentalmente a melhor compreensão das estruturas protéicas, pois existem casos de sobreposição entre os diferentes níveis de organização. As quatro estruturas são:
(a) Primária: número, espécie e a seqüência dos aminoácidos unidos por ligações peptídicas. É especificada por informação genética. A estrutura primária da proteína resulta em uma longa cadeia de aminoácidos semelhante a um "colar de contas", com uma extremidade amino terminal e uma extremidade carboxi terminal. A estrutura primária de uma proteína é destruída por hidrólise química ou enzimática das ligações peptídicas, com liberação de peptídeos menores e aminoácidos livres.
(b) Secundária: refere-se ao arranjo espacial dos radicais de aminoácidos que estão pertos uns dos outros na seqüência linear.
Algumas dessas relações estéricas são de um tipo regular, dando origem a uma estrutura periódica. A alfa-hélice e a fita beta são elementos da estrutura secundária. A estrutura supersecundária refere-se aglomerados de estrutura secundária. Por exemplo, uma fita beta separada de uma outra fita beta por uma alfa-hélice é encontrada em muitas proteínas. Tal padrão é chamado de unidade beta-alfa-beta. É válido considerar as estruturas supersecundárias como intermediárias entre estruturas secundária e terciária;
(c) Terciária: pregueamento não periódico da cadeia polipeptídica, formando uma estrutura tridimensional estável;
(d) Quaternária: arranjo espacial de duas ou mais cadeias polipeptídicas (ou subunidades protéicas) com a formação de complexos tridimensionais.
2. LIGAÇÃO PEPTÍDICA
		A ligação peptídica une os aminoácidos para formação dos peptídeos e proteínas como indicado na equação abaixo (figura 1): 
Figura 1
Ligação peptídica
	A ligação peptídica é resultante da remoção de uma molécula de água entre o grupo carboxílico de um aminoácido e o grupo amínico do outro; é uma ligação química covalente, muito estável. Nos peptídeos e proteínas naturais a ligação peptídica se forma entre o grupo α – carboxílico de um aminoácido e o grupo α – amínico do outro. Raramente os grupos carboxílicos de ácido aspártico e glutâmico e o grupo amínico da lisina participam de ligações na cadeia peptídica. Um dos raros exemplos deste último caso é encontrado na glutationa, que é um tripeptídeo de importância biológica (glutationa possui ácido glutâmico em sua molécula e uma das ligações peptídicas se forma entre a δ-carboxila do ácido glutâmico e o grupo α – amino da cisteína.)
	O composto mostrado no segundo membro da equação acima (figura 1) é um peptídeo constituído de dois aminoácidos – é um dipeptídeo. Quando o peptídeo é constituído de 2 a 10 aminoácidos, recebe denominação geral de oligopeptídeo; quando o número de aminoácidos é de 11 a 100 ele é denominado polipeptídeo. Uma proteína é um peptídeo composto de mais de 100 aminoácidos, a que geralmente está associada uma função biológica. Muitas vezes a proteína pode conter outros grupos além dos aminoácidos, por exemplo, açúcares, metais, etc.
	Vê-se pela equação que na formação de uma cadeia peptídica sobram livres em uma extremidade um grupo α – amínico e na outra um grupo α – carboxílico. O aminoácido que possui o grupo α – amínico livre é chamado de aminoácido amino-terminal ou simplesmente aminoácido N-terminal; o que possui o grupo α – carboxílico livre é chamado aminoácido carboxilo-terminal ou C-terminal. No dipeptídeo acima, o aminoácido N-terminal é a glicina e o C-terminal é a alanina. Toda cadeia peptídica deverá apresentar aminoácidos terminais, a não ser que ela seja cíclica. Quando se numeram os aminoácidos de uma cadeia peptídica, convencionalmente, a numeração começa sempre da extremidade N-terminal.
	A ligação peptídica possui um caráter de dupla ligação, pois a nuvem eletrônica do grupo carbonila (C=O) e o par de elétrons que não está envolvido em ligação covalente do nitrogênio podem interagir, como está representado pelas estruturas de ressonância da figura 2. Assim, enquanto as ligações entre o carbono α e os grupos amínico e carboxílico podem girar, como toda ligação covalente simples, a ligação peptídica permanece rígida, como uma ligação dupla. Por isso o grupo carbonila (C=O) e o grupo imínico (N-H) da ligação peptídica estão sempre no mesmo plano.
Figura 2
Caráter da dupla ligação covalente. (a) Estrutura de ressonância da 
glicilalanina
, onde se vê que os elétrons da dupla ligação entre o carbono e o oxigênio podem migrar para o oxigênio e os elétrons do nitrogênio podem formar uma ligação dupla entre este átomo e o átomo de carbono da 
carbonila
. (b) Representação esquemática da dupla ligação “dividid
a” entre a 
carbonila
 e o grupo 
a
mínico
.
	
O nome do peptídeo mostrado na figura 1 permite deduzir a regra de nomenclatura dos peptídeos: indicam-se os aminoácidos que compõem o peptídeo, na ordem em que eles aparecem a partir da extremidade N-terminal, trocando-se por il a terminação dos nomes de todos os aminoácidos que tiverem seus grupos α – carboxila envolvidos na formação de ligação peptídica e conservando-se, sem nenhuma modificação, o nome do aminoácido C-terminal. Alguns peptídeos possuem nomes comuns, por exemplo: glutationa, bradicinina, angiotensina etc.
Para se caracterizar um determinado peptídeo ou proteína não basta que seja fornecida sua composição em aminoácidos; é necessário que seja conhecida a sequência dos aminoácidos na molécula. Assim, por exemplo, com a composição de uma glicina e uma alanina podemos obter os dois dipeptídeos diferentes representados pelas fórmulas da figura 3. No dipeptídeo da esquerda o aminoácido N-terminal é a glicina enquanto que no da direita o N-terminal é a alanina. Nestes dois dipeptídeos, os aminoácidos C-terminais são, respectivamente, para o dipeptídeoda esquerda e da direita, alanina e glicina. 
Figura 3
Dipeptídeos
 de alanina e glicina
	A sequência dos aminoácidos em um peptídeo ou proteína determina diferenças no comportamento químico e físico-químico dos isômeros possíveis, permitindo, por exemplo, a caracterização dos compostos da figura 3 como duas substâncias de fato diferentes. As ligações simples (que não a ligação peptídica) dos peptídeos da figura 3 permitem que estes peptídeos assumam diversas conformações. Muito maior será o número de transformações que poderá assumir um polipeptídeo. Entretanto, as proteínas funcionais encontradas nas células vivas assumem poucas conformações. Essas conformações “nativas” são determinadas pela sequência de aminoácidos e podem ser desdobradas em diversos níveis de organização.
3. ESTRUTURA PRIMÁRIA
	A sequência dos aminoácidos que caracteriza peptídeos e proteínas é conhecida pelo nome de estrutura primária. O termo estrutura implica em organização e toda organização exige uma “força” para sua manutenção. A “força” que mantém a estrutura primária de peptídeos e proteínas é a ligação peptídica. O exemplo seguinte ilustra a importância da estrutura primária: a hemoglobina que existe no sangue de indivíduos normais é composta de 287 aminoácidos; este também é o número de aminoácidos da hemoglobina isolada de indivíduos portadores da doença anemia falciformes. A única diferença entre estas duas hemoglobinas é que uma valina da hemoglobina normal é substituída por um ácido glutâmico na hemoglobina do indivíduo doente. Esta pequena diferença na estrutura primária determina mudanças tão radicais no comportamento físico-químico da molécula que termina por lesar o eritrócito que a contém, determinando sua deformação e sua ruptura, daí a origem do nome.
4. NÍVEIS SUPERIORES DE ORGANIZAÇÃO
4.1. Ligações que mantêm a estrutura espacial
	Quando soluções da maioria das proteínas com um pH em torno da neutralidade são aquecidas a 60C, por exemplo, durante uma hora, verifica-se que a atividade biológica dessas proteínas se perde quase totalmente. Experiências semelhantes a esta sugerem que a atividade biológica das proteínas não depende apenas da estrutura primária uma vez que as condições da experiência acima são reconhecidas como insuficientes para romper a ligação peptídica. Destas experiências, surgiu a idéia de que as proteínas deveriam possuir níveis superiores de organização, além da estrutura primária e que estes níveis superiores de organização deveriam ser mantidos por ligações químicas lábeis, que se romperiam facilmente nas condições brandas da experiência descrita anteriormente.
Os tipos de ligações lábeis que mantêm estes níveis superiores de organização das proteínas são as pontes de hidrogênio, as interações hidrofóbicas e as ligações iônicas. Estas são ligações de baixa energia, variando de 1 a 7 Kcal / mol, enquanto ligações covalentes variam de 50 a 100 Kcal / mol. A vantagem da manutenção da conformação de proteínas por um grande número de ligações fracas reside no fato de que, somando-se todas as interações fracas, a cadeia de proteína torna-se razoavelmente estável em determinada conformação, mas as ligações fracas permitem pequenas mudanças de conformação necessárias à função de diversas proteínas. A seguir são descritas cada uma destas ligações.
Figura 4
Ligações que estabilizam a estrutura terciária das proteínas. (a), (b) e (c) – pontes de hidrogênio; (d) ligação iônica; (e) ligação covalente; (f) ligação hidrófoba.
4.1.1. Pontes de hidrogênio
Formam-se entre um átomo de hidrogênio covalentemente ligado com uma carga parcial positiva (doador) e um átomo com carga parcial negativa (receptor). Por exemplo, o hidrogênio ligado ao nitrogênio do grupo imínico (NH) de uma ligação peptídica pode formar ponte de hidrogênio com o oxigênio do grupo carbonila (CO) de uma outra ligação peptídica (figura 4a). As pontes de hidrogênio podem também se estabelecer entre duas cadeias laterais (figura 4b) ou entre uma cadeia lateral e os grupos CO ou NH da ligação peptídica (figura 4c).
4.1.2. Ligações iônicas
Podem estabelecer-se entre dois grupos que possuem cargas elétricas opostas, por exemplo, entre uma carboxila dissociada da cadeia lateral de ácido glutâmico e o grupo -amínico protonado da cadeia lateral da lisina (figura 4d).
4.1.3. Interações hidrófobas
Numa molécula de proteína em solução aquosa os aminoácidos polares tendem a se situar na superfície da molécula, interagindo desta forma com a água. Os aminoácidos apolares, cujas cadeias sejam hidrófobas, por não possuírem nenhuma afinidade estrutural com a água e por tenderem a interromper a rede de pontos de hidrogênio entre moléculas de água, são excluídos da superfície da molécula de proteína e situam-se no interior da molécula, em regiões mais anidras. Assim, se duas cadeias laterais hidrófobas, sendo excluídas pela água, se encontrarem no interior da molécula numa proximidade adequada, elas interagem, uma vez que possuem afinidade estrutural entre si. As forças que mantêm esta interação são forças de Van der Waals entre os átomos de cadeias laterais hidrófobas (figura 4c).
4.1.4. Pontes dissulfeto
Há ainda outra ligação comum na manutenção da estrutura tridimensional de proteínas: as ligações covalentes entre grupos sulfidrilas (SH) de duas cisteínas. Quando duas cisteínas existem numa proximidade adequada, sua oxidação, isto é, a remoção dos hidrogênios das sulfidrilas, torna possível a formação de uma ligação covalente entre os átomos de enxofre e esta ligação pode eventualmente contribuir para a manutenção da estrutura tridimensional de uma proteína (figura 4f). Estas ligações SS são chamadas pontes de dissulfeto. Observando-se os grupos existentes na cadeia lateral dos aminoácidos verifica-se a possibilidade de formação de outros tipos de ligação covalente, como éster, éter, amida. 
4.2. Estrutura secundária
Define-se período de identidade de uma cadeia peptídica como sendo a distância entre quaisquer dois grupos semelhantes situados do mesmo lado da cadeia, por exemplo: a distância entre duas cadeias laterais de aminoácidos situadas do mesmo lado da cadeia peptídica. Quando um modelo em escala de uma cadeia polipeptídica é construído, pode-e determinar o valor do período de identidade. O valor encontrado para uma cadeia polipeptídica completamente estendida foi de 7,3 Angstrons. Quando o período de identidade foi medido nas proteínas naturais encontraram-se sempre valores menores que 7,3 Angstrons.
Foram tentadas, em modelos, disposições diferentes da cadeia peptídica que pudessem encurtar o período de identidade. Uma destas disposições, compatível com dados obtidos de algumas proteínas naturais, é mostrado na figura 5.
Figura 5
Disposição em folha pregueada da cadeia peptídica.
Neste modelo a cadeia peptídica é disposta de tal forma que os grupos CO e NH de cada ligação peptídica ocupem sempre o mesmo plano; além disto, os carbonos-α se situam sempre na interseção de dois planos que formam um ângulo diedro permitindo às cadeias laterais dos aminoácidos uma localização perpendicular ao eixo longitudinal da cadeia peptídica.
Este modelo pode ser construído facilmente pregueando-se uma tira de papel como na figura 5, e desenhando-se nela, de acordo com as normas fornecidas acima, os vários elementos da cadeia peptídica. Para que uma cadeia peptídica possa ser mantida nesta forma, é necessária a existência de ligações químicas que a “fixem”. Uma inspeção da figura 5 mostra que em toda ligação peptídica existem grupos CO e NH particularmente adequados a formação de pontes de hidrogênio. Desta maneira, se duas cadeia peptídicas semelhantes forem colocadas lado a lado, numa vizinhança adequada, periodicamente ao longo das duas cadeias, grupos CO e NH, de uma das cadeias encontrarão grupos CO e NH da outra numa proximidade determinada, permitindo a formação de uma série de pontes de hidrogênio, o conjunto das quais mantém as duas cadeias fixadasna forma pregueada descrita (figura 6).
Figura 6
Estrutura pregueada da cadeia peptídica.
	
Este tipo de organização das proteínas é denominado estrutura secundária pregueada ou folha β-pregueada. As folhas β-pregueadas são mantidas por pontes de hidrogênio entre regiões distantes da mesma cadeia peptídica. O período de identidade desta estrutura é de 6,5-7,0 Angstrons. A organização das folhas β-pregueadas pode ser paralela ou antiparalela (figura 7). Este tipo de estrutura pode ser encontrado em proteínas estruturais fibrosas, como β-queratina que é a principal proteína da seda, onde as pontes de hidrogênio mantêm duas cadeias diferentes ligadas. A estrutura pregueada também é encontrada em diversas proteínas globulares solúveis, como as imunoglobulinas e a concavalina A que é uma aglutinina encontrada em uma espécie de leguminosa (figura 8).
Figura 8
Estrutura em fita da 
canavalina
 A, uma proteína formada por estruturas pregueadas antiparalelas
.
Figura 7
Organização 
antipararela
 (a) e paralela (b) de estruturas pregueadas. Neste modelo em fita representa-se a estrutura pregueada por uma seta que aponta a extremidade carboxílica da cadeia polipeptídica. 
	Outras proteínas apresentam um período de identidade mais curto que o da estrutura secundária pregueada. Estas proteínas apresentam outro tipo de estrutura secundária, a estrutura secundária em α-hélice. Se uma cadeia peptídica for disposta em torno de um eixo imaginário de maneira a formar uma hélice, periodicamente grupos CO e NH da mesma cadeia se encontrarão numa vizinhança adequada permitindo a formação de pontes de hidrogênio (figura 9).
Figura 9
Representação de uma 
α
-hélice mostrando apenas o esqueleto da cadeia polipeptídica
.
O período de identidade da α-hélice é de 5,44 Angstrons e para cada 3,6 aminoácidos a hélice avança um passo. Haverá sempre uma ponte de hidrogênio entre a carbonila do aminoácido n e o hidrogênio do grupo amina do aminoácido n + 4. Desta forma, todas as pontes de hidrogênio possíveis da cadeia hidrogênio-carbono α carbonila são formadas. As α-queratinas são formadas de cadeias polipeptídicas em α-hélice ligadas entre si por pontes dissulfeto. As α-queratinas são proteínas insolúveis que constituem os cabelos e pelos de mamíferos, as penas de aves e as carapaças de caranguejos. Algumas proteínas globulares são constituídas principalmente de α-hélices, como o citocromo c (figura 10), a hemoglobina e a proteína do vírus do mosaico do tabaco.
F
igura 11
Estrutura em fita da triose 
isomerase
 uma proteína 
α
/
β
.
Figura 10
Estrutura em fita do 
citocromo
 c, uma proteína formada por 
α
-hélices.
 	
As α-hélices e/ou estruturas pregueadas são ligadas umas as outras por voltas das cadeias peptídicas. Estas alças têm estrutura variável e são consideradas um tipo de estrutura secundária. As alças são frequentemente localizadas na superfície de proteínas solúveis, constituindo-se, portanto, principalmente de aminoácidos polares e podem conter prolina e glicina.
A estrutura pregueada e a α-hélice constituem os tipos mais comuns de estrutura secundária. Note-se que não se formam ligações de hidrogênio envolvendo os grupos CO e NH entre cadeias ou entre partes distantes de uma mesma cadeia nas α-hélices , uma vez que todas as pontes de hidrogênio entre estes grupos do esqueleto da proteína estão envolvidas na manutenção da hélice. Algumas proteínas apresentam os dois tipos de estruturas. As proteínas do tipo α/β possuem regiões de estrutura em α-hélice alternadas com regiões em folha β-pregueada, como a triose isomerase (figura 11). Outras proteínas, do tipo α + β possuem uma região exclusivamente de em α-hélice e outra região exclusivamente em folha β-pregueada, como é o caso da lisozima do ovo (figura 12). 
Figura 12
Estrutura em fita da 
lizosima
 do ovo, uma proteína 
α
 + 
β
.
4.3. Estruturas supersecundárias (Domínios)
O nível seguinte de organização das proteínas são os domínios ou estruturas supersecundárias. Domínios são regiões da cadeia polipeptídica de proteínas, constituídas de α-hélices e/ou estruturas β-pregueadas, de estrutura globular compacta que aparentemente se destacam do resto da molécula. Os domínios geralmente têm 150 aminoácidos ou menos e são ligados uns aos outros por regiões relativamente abertas da cadeia polipeptídica (figura 13). A estrutura dos domínios é mantida por interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, ligações iônicas e pontes dissulfeto. Os domínios parecem ser unidades com as quais se constroem as proteínas. A maioria das proteínas 
Figura 13
(a) Cadeia leve da molécula de imunoglobulina em modelo de fita, destacando-se o domínio amino-terminal e 
carboxi
-
terminal
(b) Molécula de imunoglobulina G destacando-se os dois domínios das duas cadeias leves e os quatro domínios das duas cadeias pesadas.
contêm dois a quatro domínios. Acredita-se que a combinação de diversos domínios entre si tenha gerado a grande variedade de proteínas existentes em células eucarióticas.
4.4. Estrutura terciária
Um conjunto de domínios forma a estrutura terciária de uma proteína. A estrutura terciária informa como toda a cadeia da proteína se arranja no espaço, como ela se dobra sobre si mesma. Em algumas enzimas o sítio ativo é formado por regiões distantes da cadeia polipeptídica. Por exemplo, o sítio catalítico da enzima proteolítica quimotripsina é formado pelos aminoácidos 57(histidina), 102(ácido aspártico) e 195(serina) (figura 14). Estes aminoácidos se localizam proximamente no espaço. Caso se destrua a estrutura terciária desta enzima o sítio catalítico será destruído, pois os aminoácidos que o compõem estarão muito distantes um do outro para se ligarem ao substrato. A estrutura terciária das proteínas é mantida por interações hidrofóbicas, pontes de hidrogênio, ligações iônicas e pontes dissulfeto.
Figura 14
Representação do sítio catalítico da 
quimotripsina
, destacando-se a proximidade dos aminoácidos 57, 102 e 195 (a). Após a ligação do substrato, há um rearranjo das pontes de hidrogênio e a 
serina
 195 torna-se ativada, capaz de um ataque 
nucleofílico
 sobre 
carbonilas
 de ligações peptídicas.
4.5. Estrutura quaternária
Finalmente as proteínas possuem, ainda, uma estrutura quaternária. Por exemplo, a molécula de hemoglobina apresenta um peso molecular de aproximadamente 68.000 dáltons e é composta de duas qualidades diferentes de cadeias peptídicas, cada uma com um peso molecular de aproximadamente 17.000 dáltons e denominadas respectivamente de α e β. Cada cadeia peptídica possui suas estruturas primária, secundária e terciária características. A molécula de hemoglobina que existe em solução é composta de duas cadeias α e duas β. A figura 15 é uma esquemática de formação da molécula de hemoglobina a partir das cadeias α e β.
Figura 15
Representação da molécula de 
hemoglobiba
A partícula que existe em solução é composta de quatro partículas menores, cada uma com as suas estruturas primária, secundária e terciária. As partículas menores que compõem a molécula de proteína são chamadas subunidades protéicas.
Estrutura quaternária e a organização da molécula de proteína em termos de subunidades protéicas. As ligações que mantêm a estrutura quaternária são as mesmas que mantêm a estrutura terciária.
As quatro cadeias de hemoglobina são mantidas por interações fracas. As quatro cadeias da imunoglobulina G são mantidas juntas por interações fracas e por pontes dissulfeto.
A estrutura primária de uma proteína está codificada no DNA da célula. A tradução de linguagem do código genético permite que se saiba a sequência de aminoácidos de uma proteína, mas não informa, a primeira vista, sobre os outros níveis de organização. Entretanto, devido à natureza das interações que mantêm os domínios e as estruturas secundárias, terciáriae quaternária, parece claro que a estrutura primária determina a estrutura secundária, que por sua determina a organização dos domínios e as estruturas terciária e quaternária. 
5. COMPORTAMENTO IÔNICO DE PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
O comportamento iônico de peptídeos e proteínas é semelhante aos dos aminoácidos. Numa cadeia peptídica as cargas elétricas são encontradas nos grupos α-amínico e α-carboxílico terminais e em grupos ionizáveis existentes na cadeia lateral dos aminoácidos que compõem a molécula.
A figura 16 representa a molécula de um peptídeo composto de 13 aminoácidos. Estão representados, também, na sua forma protonada todos os grupos ionizáveis existentes na molécula e estes grupos constituem os principais grupos ionizáveis encontrados em peptídeos e proteínas. Verifica-se pela figura que o peptídeo apresenta sete grupos ionizáveis dos quais três são grupos ácidos e quatro são básicos.
Figura 16
Representação de um peptídeo com seus grupos ionizáveis.
O quadro 1 fornece os valores numéricos dos pKs dos principais grupos ionizáveis encontrados nas proteínas.
	Quadro 1. Valores de pK de grupos ionizáveis encontrados em proteínas.
	Grupo
	Posição
	Aminoácido
	pK
	α-carboxílico
	terminal
	Vários
	3,0 – 3,2
	β-carboxílico
	Cadeia lateral
	Ácido aspártico
	3,5 – 4,7
	-carboxílico
	Cadeia lateral
	Ácido glutâmico
	4,0 – 5,5
	β-imidazólico
	Cadeia lateral
	Histidina
	5,6 – 7,0
	α-amínico
	terminal
	Vários
	7,6 – 8,4
	-amínico
	Cadeia lateral
	Lisina
	9,4 – 10,6
	δ-guanidínico
	Cadeia lateral
	Arginina
	11,6 – 13,0
	Fonte: NEVES & VIEIRA (1999)
 
Usando-se s dados do quadro 1 podemos ordenar os vários pKs do polipeptídeo, representado na figura 16.
As oito formas iônicas possíveis do peptídeo poderão ser obtidas a partir da forma totalmente protonada na figura 16, removendo-se os prótons um a um dos vários grupos, obedecendo-se à ordenação de pKs mostrados no quadro 1. Verifica-se que a forma isoelétrica do peptídeo apresenta três cargas elétricas negativas e positivas
Um valor aproximado para o PI do peptídeo poderá ser calculado usando-se a equação empírica para os aminoácidos e tomando-se os valores numéricos do quadro 1 para n = 4.
Foram utilizados no cálculo acima os valores médios dos grupos β-imidazólico e α-amínico.
 
6. SOLUBILIDADE DAS PROTEÍNAS
Toda cadeia peptídica apresenta um caráter hidrófobo apreciável. Desta maneira, a solubilidade dos peptídeos e proteínas em água depende muito das camadas de água de hidratação que envolvem estas moléculas e que resultam da orientação dos dipolos da água pelas cargas elétricas das moléculas.
A figura 17 é uma representação esquemática de uma proteína com a sua água de hidratação. Abaixo do ponto isoelétrico (pI) a partícula apresenta uma predominância de cargas positivas (figura 17.a); acima do pI predominam as cargas negativas (figura 17.c); no pI o número de cargas positivas é igual ao número de cargas negativas (figura 17.b).
Observe-se que no pI a organização da água em torno da partícula é precária, em consequência das distorções produzidas pela ação eletrostática entre os dipolos da água. O pequeno grau de hidratação observado no pH isoelétrico é uma explicação para o fato de que toda proteína e todo peptídeo apresentam um mínimo de solubilidade no seu pI.
Figura 17
Comportamento elétrico de proteína em diferentes 
pHs
: (a) abaixo do PI;
 (b)
 no 
pI
; (c) acima do 
pI
. + e – representam a água.
As proteínas, em geral, são praticamente insolúveis em água pura. Pela adição de pequenas quantidades de sal a solubilidade das proteínas aumenta à medida que a concentração de sal aumenta até um determinado ponto além do qual um aumento na concentração do sal determina uma precipitação da proteína.
A figura 18 ilustra o efeito da adição de sais sobe a solubilidade das proteínas em geral. Salting-in é o aumento da solubilidade das proteínas pela adição de sais e salting-out é a precipitação das proteínas de suas soluções, pela adição de sais.
Figura 18
Efeito de sais sobre a solubilidade de proteínas.
7. LEITURA COMPLEMENTAR
“Aminoácidos e oligopeptídeos biologicamente ativos”
Além da função primária de componentes das proteínas, os aminoácidos têm vários outros papéis biológicos. Muitos α-aminoácidos ou seus derivados atuam como mensageiros químicos entre as células. Por exemplo, glicina, ácido -aminobutírico (GABA – um derivado do glutamato), serotinina e melatonina (derivados do triptofano) são neurotransmissores, substâncias liberadas de uma célula nervosa e que influenciam outras células vizinhas (nervosas ou musculares). A tiroxina (um derivado da tirosina produzida pela glândula tireóide) e ácido indolacético (um derivado do triptofano e encontrado nas plantas) são exemplos de hormônios.
Os aminoácidos são precursores de várias moléculas complexas contendo nitrogênio. Exemplos incluem as bases nitrogenadas componentes dos nucleotídeos e ácidos nucléicos, o heme (grupo orgânico contendo ferro) e clorofila (pigmento de importância crítica na fotossíntese).
Vários aminoácidos-padrão e aminoácidos não-padrão atuam como intermediários metabólicos. Por exemplo, arginina, citrulina e ornitina são aminoácidos componntes do ciclo da uréia. A síntese da uréia – uma molécula formada no fígado – é o principal mecanismo de excreção do excesso de nitrogênio proveniente do catabolismo dos aminoácidos.
Muitos peptídeos encontrados na natureza desempenham funções importantes, atuando como hormônios (encefalinas, oxitocina, vasopressina, glucagon), antibióticos (gramicidina), agentes redutores (glutationa) etc., como mostrado no quadro 2. Peptídeos com aplicação terapêutica são sintetizados em laboratórios industriais; um exemplo é o aspartame, um adoçante artificial com alto poder edulcorante. O aspartame é um dipeptídeo modificado, formado por aspartato e fenilalanina, esterificada a um grupo metila.
	Quadro 2. Peptídeos de importância biológica
	Peptídeo
	Número aminoácidos
	Glândulas/células
produtoras
	Efeitos principais
	Encefalinas
	5
	Hipófise anterior e medula adrenal
	Analgesia
	Oxitocina
	9
	Hipófise posterior
	Contração da musculatura utreina no parto e de glândulas mamárias na lactação
	Vassopressina
	9
	Hipófise posterior
	Aumento da pressão sanguínea e da reabsorção tubular de água pelo rim 
	Glucagon
	29
	Células α do pâncreas
	Aumento da produção de glicose pelo fígado no jejum
	Gramicidina
	10
	Cepas de bacillus brevis
	Antibiótico
	Glutationa
	3
	Maioria das células
	Proteção de grupos SH de proteínas, manutenção do da hemoglobina e dissipação de H2O2.
	Fonte: MARZZOCO & TORRES (2007)
 
A oxitocina é o hormônio produzido peptídico que, quando liberado pela hipófise, induz o trabalho de parto em animais gestantes e controla as contrações do músculo uterino. O hormônio também atua na estimulação do fluxo de leite em uma mãe que amamenta.
o controle
A vasopressina, também sintetizada na hipófise posterior, atua no controle da pressão sanguínea, regulando as contrações do músculo liso; estimula a reabsorção tubular de água, possuindo efeito antidiurético, o que leva a retenção de água no organismo, culminando com aumento da pressão arterial.
(Fonte: Modificado de MARZZOCO & TORRES(2007) e SILVA & SARAIVA(2009))
8. BIBLIOGRAFIA
MARZZOCO, A., TORRES, B. B. Bioquímica Básica. São Paulo: Guanabara Koogan, 2007, 386p.
NEVES, A. G. A., VIEIRA, L. Q. Proteínas. In: VIEIRA, E. C., GAZZINELLI, G., MARES-GUIA, M. Bioquímica celular e biologia molecular. São Paulo: Atheneu, 1999. p.45-76.
SARAIVA, L, F. M., SILVA, A. P. F. S. Bioquímica. Fortaleza: RDS, 2009. 143p.