Funções das proteínas - Bioquímica

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FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
As proteínas se ligam a outras moléculas, chamadas ligantes, para exercerem a sua função; sendo essa ligação altamente específica.
As proteínas se ajustam ao sítio ativo dos seus respectivos ligantes, tornando o ajuste ainda mais complementar.
Proteínas ligadoras de Oxigênio
O oxigênio não é solúvel em água, desta forma, não pode se difundir para os tecidos do corpo através do plasma celular.
O Ferro, no estado ferroso, consegue se ligar fortemente à molécula de oxigênio.
GRUPO HEME: 
Formado por um anel porfinírico com um átomo de ferro na sua região central. 
O ferro se prende ao anel por meio de quatro ligações com o nitrogênio da estrutura do anel, uma vez que este possui caráter doador de prótons e mantém o ferro no estado ferroso.
Além das quatro ligações com o anel porfinírico, o ferro ainda se liga à cadeia polipeptídica da proteína que contêm o grupo heme, e ao oxigênio, efetuando, portanto, seis ligações.
Possui muita afinidade pelo CO, que é altamente tóxico ao organismo por impedir que o grupo heme se ligue ao oxigênio novamente devido à força da ligação.
MIOGLOBINA:
Função: reserva de oxigênio
Monomérica, apenas um grupo heme; se liga a uma molécula de O2.
Possui alta saturação pelo O2; possui insensibilidade a mudanças no valor da pO2 entre 100mmHg (pulmões) a 25mmHg (tecidos).
Possui curva hiperbólica de ligação ao O2, e possui queda brusca de afinidade por ele a pO2 abaixo de 15mmHg.
HEMOGLOBINA:
Função: transporte de oxigênio
Oligomérica, quatro grupos heme; liga a até quatro moléculas de O2.
HbA: mais abundante no adulto: duas subunidades alfa e duas betas que interagem entre si, formando os dímeros α1β1 e α2β2, que permitem que a Hb apresente as conformações T(tensa)e R(relaxada), sendo R uma interação mais fraca, que permite mais movimento.
Cooperatividade: capacidade de uma subunidade de uma proteína oligomérica influenciar a conformação das demais subunidades. 
No caso da Hb, a cooperatividade modula a sua afinidade por O2 em situações de variação de pressão, ao passo que quando a primeira subunidade se liga ao O2 ela induz as demais subunidades a alterar sua conformação para o estado R, promovendo o aumento da afinidade pelo O2 e aumentando a captação de O2 do meio.
Possui curva sigmoide sensível a concentração do ligante (O2), assumindo um estado R em situações de alta pO2 e um estado T em situações de baixa pO2, o que permite que o O2 seja liberado em locais que está em baixas concentrações e captado em locais de alta pressão.
Efeito Bohr: a interação com íons H+ e CO2 (situação tecidual) induz que a Hb assuma a conformação T, que possui menos afinidade pelo O2, logo, as subunidades que antes transportavam o oxigênio, antes de mudarem a conformação, agora o liberam para o meio. Esse mecanismo é fisiologicamente importante uma vez que a situação de baixo ph e alta pCO2 sugerem uma demanda metabólica por oxigênio. 
Maior pO2, maior afinidade da Hb por mais O2. 
Induz conformação R.
(cooperatividade)
Maior pCO2 ou [H+], menor a afinidade da Hb por O2.
Induz conformação T.
(Efeito Bohr)
pO2, pCO2 e pH são efetores alostéricos: afetam a ligação de um ligante (O2) em outras regiões da molécula (subunidades de Hb). 
2,3-bifosfoglicerato ou BPG: composto presente nos eritrócitos, com maior produção em momentos específicos, que estabiliza a forma T da Hb, diminuindo sua afinidade por O2. Fundamental na adaptação fisiológica a ambientes de alta altitude, em que o ar é rarefeito com menor pO2, uma vez que assim a Hb vai suprir a escassez tecidual de oxigênio. 
A BPG também é de extrema importância no desenvolvimento fetal, uma vez que a subunidade γ da HbF possui afinidade muito menor ao BPG do que a HbA materna; assim, possui afinidade maior pelo oxigênio. É importante notar que essa diferença de afinidade por oxigênio só existe em ambientes com presença de BPG, ao contrário, tais Hb possuem afinidade muito similares pelo O2.
Hemoglobinopatias
ANEMIA FALCIFORME:
Alteração de um único aminoácido na cadeia β da hemoglobina.
Proteína assume região hidrofóbica, e as moléculas mutantes se atraem e se agregam, formando fibrilas insolúveis.
Hemácia se deforma e assume formato de foice, sendo mais frágeis, e morrem mais precocemente, além de obstruírem pequenos capilares.
Pessoas homozigotas frequentemente morrem na infância caso não sejam tratadas, já as heterozigotas apresentam o traço falciforme, que é uma condição bem menos grave.
Na África, as pessoas heterozigotas foram selecionadas de acordo com a resistência à malária devido à dificuldade do protozoário de completar o ciclo nas hemácias falciformes.
METEMOGLOBINEMIAS:
Oxidação do ferro em estado férrico, que impede a ligação ao O2.
Ocorrem por condições genéticas ou pelo efeito de algumas drogas no organismo.
TALASSEMIAS:
Cadeias α e β não são produzidas pelo organismo na proporção 1:1.
β-talassemia: cadeias betas produzidas em quantidade insuficiente. O excesso de cadeias alfa pode matar as hemácias precocemente. O paciente é gravemente anêmico e dependerá constantemente de transfusões sanguíneas.
OBS.: esses indivíduos nascem com saúde aparentemente perfeita, uma vez que a HbF não possui a subunidade β.
α-talassemia: grau variável. Podem haver portadores silenciosos e até mesmo morte intrauterina, uma vez que as subunidades alfa são necessárias à síntese de HbF.
Colágeno
Proteína mais abundante no organismo.
Essencial no tecido conjuntivo, exercendo função estrutural e possibilitando resistência para suportar diversas tensões.
Formados por três cadeias alfas que se unem por ponte de hidrogênio, formando uma tripla-hélice. 
Glicina, Prolina e Lisina -> principais aminoácidos formadores.
Prolina e Lisina precisam ser hidroxilados na presença de vitamina C.
TIPOS:
Tipo I: Fibras resistentes e espessas que se dispõem paralelamente umas às outras; suportam grandes tensões. (Ossos, tendões e pele)
Tipo II: Presente nas cartilagens.
Tipo III: Presente nos vasos sanguíneos.
Tipo IV: Não forma fibras, se organiza em malha ou rede (Lâmina Basal).
DOENÇAS DO COLÁGENO:
Síndrome de Ehlers-Danlos: Mutações no gene do colágeno III, resultando em problemas vasculares. Também causa danos nas fibrilas de colágeno tipo I, o que faz com que os pacientes apresentem articulações frouxas e pele elástica.
Osteogênese Imperfeita: Defeito na síntese do colágeno que resulta em ossos frágeis, culminando em pacientes com múltiplas fraturas.
OBS.: Escorbuto: Falta de Vitamina C -> afeta a síntese de colágeno, paciente apresenta hemorragias na gengiva, dificuldade de cicatrização e dores nas articulações.
Chaperonas
Especializadas em corrigir erros no dobramento das proteínas.
Utilizam da quebra de ATP para recuperar a estrutura nativa de proteínas desnaturadas.
Possuem, no seu interior, ambiente propício ao dobramento correto da proteína, e já liberam a molécula corrigida para o meio externo.
Actina e Miosina
Filamentos necessários à contração muscular.
Miosina: filamentos grossos.
Actina: filamentos finos.
A actina possui um sítio de ligação para a miosina, e o movimento ocorre a partir do deslizamento dos filamentos. Para isso, é necessário que a miosina solte o filamento de actina e se prenda a uma porção mais à frente dele, com o gasto de ATP.
O sítio de ligação da actina fica bloqueado pela tropomiosina até que ocorra um estímulo nervoso na placa motora. Tal estímulo é feito pelo cálcio, que se liga à subunidade C da troponina que, por sua vez, desencadeia uma mudança na conformação no complexo troponina-tropomiosina, liberando o sítio ativo.
Na falta de ATP, a miosina se liga à actina, mas não é capaz de promover o deslizamento dos filamentos. Assim, os músculos ficam rígidos, mas incapazes de realizar movimento, como no caso do rigor mortis, situação de enrijecimento dos músculos dos vertebrados percebidos após sua morte.
Imunoglobulinas
Os ligantes das imunoglobulinas (anticorpos) são os antígenos, isto é, estruturasquímicas presentes da superfície da membrana de agentes invasores do organismo.
A ligação do complexo antígeno-anticorpo é extremamente forte e específica, e frequentemente a complementaridade é alcançada por meio do ajuste induzido. 
Tais interações possuem valores de Kd muito baixos; sendo que Kd corresponde ao valor da concentração do ligante em que metade dos sítios de ligação se encontram ocupados.
Baixos valores de Kd indicam alta afinidade entre proteína e ligante.