RESUMO PROTEÍNAS

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BIOQUÍMICA 
 
Ser vivo: alto grau de complexidade química e organização microscópica; existência de sistemas que extraem, transformam e utilizam energia 
do ambiente; capacidade de autor replicação; mecanismos que sentem alterações no ambiente e respondem a estas alterações; cada um dos 
componentes possui uma função definida além de interagirem entre si de maneira regulada. 
 
ORIGEM DA VIDA NA TERRA 
 Logo após ter sido formada, a Terra era um ambiente extremamente inóspito, com temperaturas elevadas, altos índices de radiação 
ultravioleta (devido a ausência de O3) e uma atmosfera com gases tóxicos (CH4, CO, NH3, H2S, etc.). 
 Vida na Terra surgiu há 3,5 bilhões de anos com o aparecimento das primeiras bactérias, provavelmente nos oceanos. Isso ocorreu 
devido as resfriamento do planeta e ao aparecimento das primeiras moléculas orgânicas de importância bioquímica. 
 
TEORIA DA “SOPA” PRIMORDIAL 
 Presença dos gases: NH3, H2S CO, CO2 CH4, N2, H2 e H2O (ambiente bastante redutor) 
 Conjunção de fatores como altas temperaturas, grandes quantidades de radiação UV e elevada incidência de descargas elétricas 
provenientes de relâmpagos. 
 Experimento Urey-Miller: Reações entre moléculas simples levam à formação de bases nitrogenadas. Os aminoácidos são produzidos 
muitos mais facilmente que os nucleotídeos. 
o Formaldeído  Carboidratos 
o HCN  Adenina 
o Glicina 
o Alanina 
o Ácido Glutâmico 
o Leucina 
Obs: Aminoácidos podem ter sidos usados para a síntese de bases nitrogenadas. A polimerização abiótica de carboidratos e nucleotídeos 
também ocorre, mas menos facilmente. 
 
TEORIA DO MUNDO DO RNA 
 RNAs podem ter atividade catalítica 
o Em 1860 criou-se uma hipótese de um “mundo de RNA” 
habitado por formas de vida primitivas dependentes de RNA 
para exercer todos os papéis principais em um organismo 
como herança, armazenamento de informação e catálise de 
reações específicas envolvidas na síntese de biomoléculas e 
no metabolismo energético. 
o O surgimento de uma forma de RNA capas de codificar sua 
própria replicação foi o principal evento na origem da vida. 
Este sistema deve ter evoluído para a síntese de 
catalisadores mais eficientes (proteínas). O DNA então teria 
assumido o papel de material genético principal enquanto o 
RNA passou a ter um papel intermediário. 
o Importância da compartimentalização com o uso de 
membranas: Durantes a evolução, quantidades suficientes de lipídeos devem ter se acumulado formando vesículas que 
aprisionaram ácidos nucléicos, formando estruturas semelhantes a célula. A vantagem da compartimentalização é que os 
produtos de reações enzimáticas não se difundem para o ambiente, podendo ser usado pela célula. Isto ocorre também 
devido ao fato de a maioria das biomoléculas serem carregadas e não se difundirem pela membrana. 
 
TEORIA DO IMPACTO: Moléculas orgânicas vieram do espaço, trazidas por uma espécie de meteoro. Há presença de aminoácidos e bases 
nitrogenadas. 
 
TEORIA DAS FENDAS SUBMARINAS: água superaquecida rica em íons de metais de transição e H2S. Locais de grande atividade biológica, 
independente da luz solar. A redução de CO2 por FeS geraria moléculas orgânicas mais complexas. 
 
TEORIA DA ARGILA: Moléculas orgânicas surgiram inicialmente em reações catalisadas por silicatos. 
 
A QUÍMICA DOS ORGANISMOS VIVOS 
 É baseada no carbono 
 Importância da água em sistemas bioquímicos: 
o A água representa 70% ou mais do peso da maioria dos organismos. 
o São essenciais as forças atrativas entre moléculas de água (pontes de hidrogênio) e a tendência da água em se ionizar ( que 
influenciam a estrutura e as propriedades dos diversos componentes celulares), ainda muito fracamente. Possibilitam a 
existência dos sistemas tampões. 
o Diferenças de eletronegatividade entre o H e O conferem um momento dipolo à água. Este momento dipolo e a presença 
de pares de elétrons não compartilhados no O é responsável pela formação de pontos de hidrogênio entre moléculas de 
água. Os orbitais da molécula de água, incluindo os orbitais não-ligantes do oxigênio, possuem um arranjo 
aproximadamente tetraédrico. 
o Pontes de hidrogênio: biomoléculas polares se dissolvem na água devido ao fato de poderem trocar interações água-água 
por interações água-soluto, que são energeticamente mais favoráveis; biomoléculas não polares conseguem formar 
interações água-soluto e por isso, são muito pouco solúveis em água. Pontes de hidrogênio são mais fortes quando 
orientadas de maneira a permitir interação eletrostática máxima, o que ocorre 
quando os átimos envolvidos na ponte de H estão em linha reta. 
o Água como solvente: A polaridade da água faz com que esta dissolva 
facilmente substâncias polares (hidrofílicas). Substâncias apolares, por outro 
lado, não são solúveis em água (hidrofóbicas). 
OBS: Quanto maior a constante dielétrica menor a força que une as duas cargas, ou seja, a 
constante dielétrica de um solvente é uma medida de sua capacidade de manter cargas opostas 
separadas. A água é um dos solventes com maior constante dielétrica. 
OBS2: Partículas carregas são solvatadas pela água. 
o Gases apolares são insolúveis em água. Isso tem implicações importantes no transporte de O2 dos pulmões para os tecido e 
de CO2 dos tecidos para os pulmões. O oxigênio é transportado através de proteínas carreadoras (hemoglobina). O 
transporte de CO2 é feito principalmente sob a forma de HCO3
-
, bastante solúvel em água. 
o Interações hidrofóbicas: Força que mantem as regiões apolares de moléculas diferente juntas. Resultam de uma maior 
estabilidade termodinâmica através da minimização de interações com a água. Membranas biológicas são estabilizadas por 
interações hidrofóbicas. Essas interações entre aminoácidos apolares são importante na estabilização de proteínas. 
o A importância das interações fracas em sistemas biológicos: são importantes na manutenção da estrutura de biomoléculas. 
Para separar a enzima de seu substrato é necessário romper as interações simultaneamente, o que é muito difícil. 
 
SISTEMA TAMPÃO E SISTEMAS BIOLÓGICOS 
 Importância de medidas e do controle do pH em Bioquímica 
o Alterações de pH alteram, por exemplo, a estrutura e a atividade de enzimas por alterarem a ionização de grupos 
carregados em aminoácidos. Alteram também a estrutura do DNA. Medidas de pH do sangue e da urina são usadas em 
diagnósticos. 
 Células e organismos mantem um pH próximo de 7,0 o que ajuda a manter as biomoléculas em seu estado iônico normal. Em 
organismos multicelulares o pH de fluidos também é rigorosamente controlado. 
 Sistemas tampão são soluções aquosas que resistem a mudanças de pH quando pequenas quantidade de um ácido ou uma base são 
adicionados. 
 Tampão biológico – CITOPLASMA: 
o Íons fosfato são abundantes nas células na forma inorgânica ou como grupo funcional de moléculas orgânicas mais 
complexas como ATP ou de precursores metabólicos. Proteínas também contribuem para mante o pH celular. 
o Tampão fosfato: pKa = 6,86 
H2PO4
-
  H+ + HPO4
2-
 
o Proteínas: Aminoácidos histidina: pKa = 6,04 para histidina livre, mas aprox. 7 em peptídeos e proteínas. 
 Tampão biológico – SANGUE 
o Tampão bicarbonato: regula o pH sanguíneo ao redor de 7,4. 
o O CO2 proveniente da respiração celular nos tecidos está em equilíbrio com CO2 dissolvido e forma o tampão bicarbonato 
CO2 (g)  CO2 (d) 
CO2 (d) + H2O  H2CO3 
H2CO3  H
+
 + HCO3
-
 
o Constitui um sistema aberto, em que o CO2 tampona perdas de ácido carbônico. A presença de CO2 gasoso nos alvéolos a 
uma pressão parcial de 40 mm de Hg é responsável por manter a concentração de CO2 dissolvido, que restitui o H2CO3. 
AMINOÁCIDOS E LIGAÇÃO PEPTÍDICA 
 Proteínas: 
o São as macromoléculas mais abundantes; caracterizadas por uma grande diversidade de tamanhos, formase funções. 
o São os instrumentos pelos quais a informação genética é expressa. 
o Fórmula geral de um aminoácido: 
 
o Alguns aminoácidos incomuns: Colágeno, miosina, protrombina, elastina – estes aminoácidos são obtidos por 
modificações pós-tradução nas proteínas em que foram inseridos; 
o Alguns aminoácidos incomuns não encontrados em proteínas: ornitina e citrulina – intermediários na biossíntese de 
arginina e no ciclo da uréia. 
 Ponto isoelétrico (pI) de um aminoácido: 
o É o valor de pH em que o aminoácido apresenta carga nula. 
o É a média aritmética dos valores de pk de um aminoácido. pI=(pKa1+ pKa2)/2 
o Para aminoácidos com cadeia lateral carregada, considera-se os valore de pKa dos grupos com carga de mesmo sinal. 
LEMBRETE: o nome de um peptídeo começa com a extremidade amino terminal 
 
ESTRUTURA DE PROTEÍNAS 
 
 Estrutura primária: sequência de aminoácidos ligados por ligações peptídicas. 
o Configuração trans; 
o Rígida e planar: os ângulos de rotação têm valores restritos, devido à fatores estéricos, o que restringe o número de 
conformações espaciais que podem ser adotadas por uma cadeia polipeptídica. 
o Característica de dupla ligação; 
o Polar. 
 Estrutura secundária: Como a sequência de aminoácidos se dobra para formar estruturas do tipo α-hélice e folha β; resulta de 
interações como pontes de hidrogênio. 
 
o α-hélice: se forma mais facilmente que qualquer outra conformação, devido à otimização na formação de pontes de 
hidrogênio. Todas as ligações pépticas de uma α-hélice (exceto aquelas próximas às extremidades da estrutura) formam 
pontes de hidrogênio intracadeia. Cada volta da hélice é formada por 3,6 aas. 
- As cadeias laterais dos aminoácidos ficam para fora da α-hélice. Aminoácidos L podem formar α-hélices voltadas à 
esquerda ou à direita, mas apenas α-hélices à direita são observadas em proteínas. 
- A sequência de aminoácidos afeta a estabilidade de α-hélice: 
a) Glu-Glu-Glu-Glu ou Glu-Ala-His-Glu-Ala-Met-Glu: não formam α-hélice estável devido à repulsão dos grupos carboxil 
com carga negativa. O mesmo se verifica para Asp, Lys e Arg. 
b) Aminoácidos volumosos como Asn, Ser, Thr e Cys também desestabilizam a α-hélice se estiverem muitos próximos. 
c) Pro e 4H-Pro raramente são observados em α-hélice devido ao fato de o átomo de N ser parte do anel, o que 
impossibilita a rotação N-C. Além disso, o N não possui H ligado para formar ponte de H Exceção: colágeno. 
d) Gly também desestabiliza a α-hélice devido à flexibilidade conformacional excessiva; 
Parâmetros de uma hélice: 
P – passo da hélice 
N – número de aas por volta 
D – elevação da hélice por unidade 
peptídica de repetição (p/n) 
 
e) Estabilização da α-hélice: interações eletrostáticas entre resíduos de aas de cargas complementares (Glu-Ala-Met-Arg); 
Interações hidrofóbicas entre aminoácidos aromáticos (Phe- Ala-Met-Phe) 
o Folha β-pregueada: é mantida por pontes de hidrogênio intercadeias que se dispõem perpendicularmente ao eixo da 
proteína. Sua estrutura é em zig-zag e há folhas (a) paralelas e (b) antiparalelas. 
 
- quando duas folhas β formam camadas próximas na estrutura de uma proteína, os grupos R dos aminoácidos devem ser 
pequenos. Β-queratias como fribroína e teias de aranha possuem alto conteúdo de Gly e Ala. 
o Voltas reversas (voltas β): constituem um dos tipos de ligação entre outras estruturas secundárias como α-hélices e folhas 
β-pregueadas. Ligam estruturas secundárias em que as cadeias peptídicas apresentam mudança de direção. 
- Gly é comum devido ao seu tamanho reduzido e flexibilidade. Pro é comum devido à sua ligação peptídica ser cis ao invés 
de trans, o que favorece a curvatura de uma volta reversa. 
- normalmente encontradas na superfície de proteínas e podem ser de vários tipos sendo o tipo I mais comum. 
 
 Estrutura terciária: Interação ou dobramento entre as estruturas secundárias para formar uma proteína; pode ser estabilizada por 
pontes dissulfeto (ligação covalente). 
o Organização tridimensional. 
o Resulta de dobras na estrutura da proteína estabilizadas por interações entre os radicais dos aminoácidos. 
 
 Estrutura quaternária: montagem de subunidade de diferentes polipeptídios para formar uma estrutura funcional; agregação de 
cadeias de polipeptídios separadas em uma proteína funcional. É mantida principalmente por ligações iônicas, pontes de hidrogênio 
e interações hidrofóbicas. Pontes de dissulfeto também podem estar presentes. 
 Estruturas super-secundárias: 
 
o Motivos proteicos: são estruturas super-secundárias de repetição. Referem-se ao dobramento proteico apenas, não sendo 
possível prever a função da proteína, pois proteínas com diferentes funções podem ter alguns motivos iguais. 
- estruturas super-secundárias do tipo meandro β podem formar proteínas com estrutura terciária na forma de barril 
chamadas barril β. 
o Domínios proteicos: unidades de uma cadeia polipeptídica que se dobram de maneira independente um do outro. Muitas 
vezes sua estrutura é mantida mesmo após retirada do outro domínio. 
- diferentes domínios normalmente têm diferentes funções como ligação de pequenas moléculas ou interação com outras 
proteínas. Domínios com conformações similares geralmente estão associados à mesma função, como é o caso de 
domínios de ligação ao DNA, presentes em fatores de transcrição. 
 
CLASSIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS 
 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
 Apresentam repetições de elementos de estruturas secundárias. 
 Insolúvel em água devido ao alto conteúdo de aminoácidos hidrofóbicos 
 Papel estrutural (suporte, forma e forma) 
 Ex: colágeno; α-queratina; elastina; fibroína. 
o α-queratina: 
- cabelo, penas e unhas; 
- α-hélice direita 
- duas α-hélices se enrolam uma sobre a outra formando um “coiled coil” o que aumenta a resistência da estrutura. Esta se 
organiza posteriormente em protofilamentos, protofibrilas e filamentos intermediários. 
- os pontos de contato entre as duas α-hélices de um “coiled coil” são formados por aminoácidos hidrofóbicos. α-
queratinas são ricas em Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe. 
- Rigidez é aumentada por pontes de dissulfeto intercadeias. 
o Colágeno: 
- rico em Pro e Gly 
- alta resistência a tensão. 
- componentes de pele, tecido conectivo, parede de vasos sanguíneos, córnea, tendões, cartilagem e osso. 
- α-hélice à esquerda forma uma tripla hélice à direita. 
- unidades repetitivas de Gly-X-Y, sendo X geralmente Pro e Y geralmente 4-Hyp. 
o Elastina: 
- fibra elástica com propriedades semelhantes à borracha. 
- proteína própria de tecidos conectivos. 
o Firbroína: 
- proteína da seda, produzida por insetos e aranhas. 
- folha β, rica em Ala e Gly. 
- não extensível, devido à estrutura já estendida da conformação β, mas flexível devido às interações fracas que unem as 
cadeias polipeptídicas. 
PROTEÍNAS GLOBULARES 
 Diferentes segmentos da cadeia polipeptídica (ou diferentes cadeias) dobram-se uma sobre a outra. 
 Solúveis em água 
 Funções de transporte, regulação, proteínas motoras, imunoglobulinas e catálise enzimática. 
 Mioglobina: 
o Função: armazenamento e difusão facilitada de O2 
o Especialmente abundante em músculos de mamíferos que mergulham em grandes profundidades. 
o O alto grau de empacotamento torna interações de Van der Waals mais importantes na estabilização da proteína. 
o Formada por 8 segmentos de α-hélice separada por voltas β. 
o Cadeia punica de 153 aminoácidos e um grupo heme 
 Grupo Heme: Presente em mioglobina, hemoglobina e citocromo; o átomo de ferro se encontra coordenado a 4 átomos de 
nitrogênio do anel porfirínico. Das duas posições de coordenação livre, uma é ocupada pelo N de uma histidina e outra peloO2. 
 
PROTEÍNAS MEMBRANARES 
 Têm pelo menos uma porção solúvel em água. 
 São muito importantes na comunicação entre as células 
 Constituem canais que permitem a passagem de átomos ou pequenas moléculas para o interior da célula. 
 
DESNATURAÇÃO DAS PROTEÍNAS: É a alteração da estrutura da proteína sem ruptura das ligações peptídicas. A maior parte das proteínas 
pode ser renaturada quando o agente desnaturante é retirado. 
 Agente desnaturantes: 
o Físico: Alterações de temperatura; raios-X; Ultrassom. 
o Químicos: ácidos e bases fortes; detergentes; uréia; mercaptoetanol. 
 Alterações das propriedades de uma proteínas desnaturada: 
o Redução da solubilidade (precipitação em solução) 
o Aumento da digestibilidade por proteases ou agente químicos (ácidos ou bases, por exemplo) 
o Perda da atividade biológica (enzimas, hormônios, anticorpos, etc.) 
 
 
FOLDING (DOBRAMENTO) DE PROTEÍNAS RECÉM-SINTETIZADAS 
 Não ocorre por acaso nem por tentativa e erro. Supõe-se que estruturas secundárias locais se formam primeiro guiados pelas 
preferências devidas à sequência de aminoácidos. Após isto são estabelecidas interações de curta distância para estabelecer 
estruturas super-secundárias. O processo continua até a formação de domínios completos e do “folding” da proteína inteira. 
 Folding assistido: chaperonas 
o Dois tipos de chaperonas: Hsp 70 (análogo de DnaK em bactérias) e chaperoninas. 
o O dobramento de algumas proteínas necessita de chaperonas. 
o Chaperonas DnaJ e DnaK: Não promovem ativamente o dobramento, mas previnem a agregação de proteínas às quais 
estão ligadas. 
 
 Folding assistido: chaperoninas 
o Exercem papel ativo no dobramento de proteínas; 
 
 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS 
1) Função estrutural – participam da estrutura dos tecidos 
 Muitas proteínas 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 couro é quase que colágeno puro. 
Os ligamentos contêm elastina, uma proteína estrutural capaz de distender-se em duas dimensões. 
o Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e tendões. 
o Actina e Miosina: proteínas contráteis, abundantes nos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular. 
o Queratina: proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas, Evita a dessecação, o que contribuiu 
para a adaptação à vida terrestre. 
o Albumina: proteína mais abundante do sangue, relacionada com a regulação osmótica e com a viscosidade do plasma 
(porção líquida do sangue). 
2) Função enzimática 
 As enzimas compõem o grupo de proteínas mais variado e mais especializado, formadas por componentes que exibem atividade 
catalítica – As enzimas têm eficiência catalítica muito maior que aquela dos catalisadores sintéticos. 
 Quase todas as reações químicas em sistemas biológicos são catalisadas por enzimas. As enzimas são fundamentais como moléculas 
reguladoras das reações biológicas. Dentre as proteínas com função enzimática pode citar as lipases que transformam os lipídios em 
suas unidades constituintes: ácidos graxos e glicerol; e as DNA polimerases. 
3) Função contrátil e de movimento 
 Actina e miosina funcionam no sistema contrátil do músculo esquelético. A contração muscular é realizada pelo deslizamento dos 
dois tipos de filamentos protéicos constituídos por estas proteínas. 
 A tubulina é a proteína com a qual os microtúbulos são construídos. Os microtúbulos agem de forma coordenada com a proteína 
dineína nos cílios e flagelos para propelir as células. 
 O movimento coordenado dos cromossomos na mitose é produzido por montagens contráteis de microtúbulos. 
Obs: Além de actina e miosina, também são essenciais à contração muscular as proteínas troponina e tropomiosina, que são responsáveis pela 
regulação da contração muscular. A tropomiosina liga-se ao filamento fino bloqueando a ligação das cabeças de miosina. A troponina, uma 
proteína que liga Ca
2+
, interage com a tropomiosina. Essa interação é alterada quando impulsos nervosos causam liberação de Ca
2+
 do retículo 
sarcoplasmático, o que expõe a região de interação com a miosina. 
4) Função hormonal 
 Muitos hormônios são proteínas. Hormônios são sintetizados pelas glândulas endócrinas e lançados no sangue a fim de estimular ou 
inibir a atividade de certos órgãos. É o caso da insulina produzido no pâncreas responsável pela manutenção da glicemia (taxa de 
glicose no sangue). 
 
5) Função nutritiva 
 Proteínas servem como fontes de aminoácidos. Esses 
aminoácidos podem ainda ser oxidados como fonte de 
energia. Nos ovos de muitos animais (como os das aves) 
o vitelo é particularmente rico em proteínas. 
 
6) Função de defesa 
 Existem células no organismo capazes de "reconhecer" 
proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. 
Na presença dos antígenos o organismo produz 
proteínas de defesa, denominado anticorpo. O 
anticorpo combina-se, quimicamente, com o antígeno, 
de maneira a neutralizar seu efeito. A reação antígeno-
anticorpo é altamente específica, o que significa que um 
determinado anticorpo neutraliza apenas o antígeno 
responsável pela sua formação. 
 
7) Coagulação sanguínea 
 Vários são os fatores de coagulação que possuem natureza proteica, como por exemplo: fibrinogênio, protrombina, globulina anti-
hemofílica, etc. 
 
8) Transporte 
 Pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue e a transferrina, 
responsável pelo transporte de rro na corrente sanguínea. 
Mioglobina e Hemoglobina (Armazenamento e Transporte de oxigênio) 
Diferença entre mioglobina e hemoglobina: A mioglobina é uma proteína de baixo peso molecular, encontrada nas musculaturas esquelética e 
cardíaca. É uma proteína ligadora de oxigênio, atuando como reserva de oxigênio, o que facilita a sua movimentação dentro das células 
musculares. Já a hemoglobina é a proteína que contém ferro e transporta oxigênio através dos glóbulos vermelhos pelo organismo. 
1) Hemoglobina 
 Função: transporte de O2 
 Característica: 4 cadeias sendo duas cadeias α, com 141 aminoácidos cada e duas cadeias β, com 146 aminoácidos cada. Cada cadeia 
polipeptídica possui um grupo heme ligado. 
 
o Descrição matemática para interação proteína-ligante 
 
Onde 
ϴ = fração de sítios proteicos ocupados por O2 (grau de saturação). 
Kd = constante de constante de dissociação do complexo proteína-O2. 
P50 = pressão parcial de oxigênio em que 50% dos sítios estão ocupados. 
 
Esta equação descreve uma hipérbole, que descreve a variação do número 
de sítios ocupados/ número total de sítios de ligação de O2 na mioglobina em 
função da pressão parcial do oxigênio. Já no caso da hemoglobina, essa curva 
se desvia do comportamento esperado, não descrevendo uma hipérbole, 
mas um sigmoide. Isso acontece devido cooperatividade entre as cadeias 
polipeptídicas da hemoglobina. 
 
- A ligação da primeira molécula de O2 favorece a ligação da segunda, que facilita a 3º e assim por diante. A ligação da 
quarta molécula de oxigênio é 300 vezes mais eficiente que a primeira. Esse efeito se deve a mudanças conformacionais em 
uma subunidade da hemoglobina que se ligou O2. Isto induz alterações conformacionais nas demais subunidades da 
hemoglobina 
 
o Alterações conformacionais na hemoglobina ligada a O2 
Esta é uma característica de proteínas alostéricas: a ligação em uma região da proteína afeta a afinidade pelo ligante em 
outra região da proteína. 
 
 A hemoglobina também carrega H
+
 e CO2 : Efeito de Bohro Oxigenação e Desoxigenação da hemoglobina: O CO2, produzido pelo metabolismo dos tecidos, se difunde para os capilares 
sanguíneos. Não sendo muito solúvel o CO2 é transformado em HCO3
-
 (bicarbonato) pela anidrase carbônica, enzima 
abundante na hemácia. O íon H
+
 formado é captado pela hemoglobina ao mesmo tempo em que esta libera o O2 para as 
necessidades dos tecidos. A reação inversa ocorre nos capilares pulmonares, levando à captação de O2 e liberação de CO2. 
o A afinidade da hemoglobina pelo O2 diminui com o aumento da pressão de CO2 e consequente baixa do pH nos tecidos 
metabolicamente ativos que têm maior necessidade de O2. Por exemplo, em tecidos musculares ativos há formação de 
ácido lático que abaixa o pH para 7,2. Neste pH a hemoglobina libera 10% mais O2, aumentando o suprimento de O2 para o 
músculo. 
o A conversão de oxi-Hb e Desoxi-Hb é acompanhada por captação de prótons, e sua oxigenação pela liberação de prótons. 
o A Hemoglobina, então, exerce um papel fundamental na manutenção do pH plasmático, juntamente com o tampão 
bicarbonato sanguíneo. 
 Regulação da afinidade da hemoglobina por O2 pelo 2,3-bifosfoglicerato (BPG) 
 
A afinidade da hemoblobina pelo O2 é reduzida pela ligação ao 2,3-difosfoglicerato. Sem BPG, a afinidade da hemoglobina pelo O2 
seria muito maior e, assim, pouco O2 seria liberado nos capilares. O BPG tem um papel importante na adaptação do organismo 
humano a grandes altitudes. Isto ocorre pelo aumento da [BPG] no sangue, o que diminui a afinidade da hemoglobina pelo O2 
resultando num aumento na quantidade de O2 liberada nos capilares, o que compensa a falta de oxigênio em grandes altitudes. 
 
 Anemia Falciforme 
o É causada por uma mutação na qual há substituição de um Glu por uma Val na 
cadeia β da hemoglobina, levando à formação da hemoglobina S, anormal. Ocorre 
apenas em indivíduos homozigotos para esta mutação. 
o Esta mutação provoca uma alteração na estrutura da hemoglobina uma vez que o 
glutamato é polar enquanto a valina é apolar. Esta substituição provoca a 
associação anormal das hemoglobinas (por interações hidrofóbicas na parte 
externa na molécula), o que leva à formação de agregados fibrosos característicos. 
Isso leva à deformação da célula dos glóbulos vermelhos, ficando estes com forma 
de foice. 
o As crises na anemia falciforme são desencadeadas por exercício físico e se 
caracterizam por fraqueza, tontura, falta de fôlego e aumento da pulsação. O 
conteúdo de hemoglobina no sangue é de aproximadamente metade do valor 
normal de 15-16 g/100 mL, devido à fragilidade das hemácias em forma de foice 
que se rompem facilmente. Os capilares podem ser obstruídos pelas células 
alongadas causando dores e mal funcionamento de órgãos. 
ENZIMAS 
1) Características 
 Velocidades de reação muito maiores; 
 Condições de reação (pH, temperatura, pressão) muito mais brandas; 
 Alta especificidade de substratos e produtos (não formam produtos secundários); 
o O sítio de ligação ao substrato consiste em geral de uma cavidade na superfície da proteína 
que é geometricamente complementar ao substrato. Os aminoácidos do sítio ativo se 
organizam de maneira a interagirem com o substrato. 
o Enzimas interagem com seus substratos através de interações fracas: pontes de H, interações 
eletrostáticas, hidrofóbicas e de van der Waals. Geralmente, após a ligação ao substrato, 
ocorre ainda um ajuste induzido no sítio ativo da enzima. 
o Especificidade geométrica: As enzimas apresentam, em geral, especificidade geométrica (ajuste 
ao sítio ativo). Este grau de especificidade pode variar. Poucas enzimas são específicas para um 
único substrato. A maioria catalisa reações de substratos correlatos, mas com eficiências 
diferentes. Algumas enzimas como as digestivas, são mais permissivas aceitando vários tipos 
de substratos, mas a eficiência da reação enzimática pode variar de acordo com o substrato. 
o Estereoespecificidade: As enzimas são altamente estereoespecíficas nas reações que catalisam. As enzimas são quirais por 
natureza (formadas apenas por L-aminoácidos) e, por isso, seus sítios ativos são assimétricos. A tripsina, por exemplo, 
hidrolisa polipeptídeos formados por L-aminoácidos, mas não tem efeito sobre aqueles formados por D-aminoácidos. 
 Capacidade de regulação: atividade varia em resposta às concentrações de substratos e produtos. A regulação pode ser feita por 
controle alostérico, modificações covalentes e variações na síntese das enzimas. 
o Controle da disponibilidade de enzima: velocidade de síntese x velocidade de degradação. 
o Controle da atividade enzimática em enzimas regulatórias: controle da afinidade da enzima pelo substrato 
- Associação de ligantes a enzimas alostéricas: por exemplo, O2, CO2, H
+
 e BPG na hemoglobina 
- Modificações covalentes: por exemplo, fosforilação. 
 Maior parte das enzimas são proteínas; 
 A atividade catalítica depende da integridade da conformação nativa; 
 Enzimas apresentam uma variedade muito grande de tamanho. 
 Algumas enzimas necessitam de cofatores (íons metálicos) ou coenzimas (moléculas orgânicas complexas); 
o Coenzimas: atuam como carreadores transientes de grupos funcionais específicos, a maioria é derivada de vitaminas. 
 Cofator ou coenzima que são fortemente ligados a uma enzima são chamados de grupos prostéticos; 
 Enzima + cofator ou coenzima  holoenzima. A parte proteica é chamada de apoenzima ou apoproteína. 
 
1) Enzimas regulatórias 
 Controlam a velocidade de uma via metabólica. Em vias metabólicas, o produto de uma enzima torna-se o substrato da via seguinte. 
Isto permite o uso eficiente dos recursos da célula, para aumentar a produção de energia apenas quando isto se faz necessário. 
 Ajustes na velocidade de reações catalisadas por enzimas regulatórias fazem com que a célula se adapte às suas necessidades 
energéticas e de biomoléculas. Na maior parte das vias metabólicas multienzimáticas, a primeira enzima da via é uma regulatória. 
2) Enzimas alostéricas 
 Tem sua atividade regulada por moduladores alostéricos, geralmente metabólitos pequenos 
ou cofatores enzimáticos. Outras enzimas tem sua atividade regulada por modificações 
covalentes. Ambas possuem normalmente várias subunidades. Em alguns casos, o sítio 
regulatório e o sitio ativo estão em subunidades diferentes. Há ainda enzimas que são 
reguladas por clivagem proteolítica e aquelas em que a atividade é estimulada ou inibida 
quando estão ligadas a diferentes proteínas regulatórias. 
 Passam por alterações conformacionais induzidas pela ligação de moduladores que podem 
ser estimulatórios ou inibitórios.eles afetam a atividade de outros sítios da proteína. A 
ligação do modulador é não covalente e reversível. 
 Muitas vezes o modulador pode ser o próprio substrato (enzimas homotrópicas) ou diferente 
do substrato (enzima heterotrópica). 
o Enzimas alostéricas-inibição por “feedback”: em alguns sistemas multienzimáticos, a enzimas regulatória é inibida pelo 
produto final da via sempre que a concentração deste produto excede as necessidades da célula. Quando a enzima 
regulatória é inibida, todas as outras enzimas que catalisam etapas subsequentes são inibidas, devido à menor 
disponibilidade de seus substratos. 
 
 
 
 
 
 
 
NOMENCLATURA DE ENZIMAS 
 As enzimas são classificadas de acordo com as reações que catalisam. 
 Muitas são denominadas pela adição do sufixo –ase ao nome do substrato ou a uma frase que descreva sua atividade (como uréase). 
 Outras são denominadas por nomes ligados a sua descoberta antes que a reação catalisada fosse conhecida (como pepsina). 
MECANISMOS DE REAÇÕES ENZIMÁTICAS 
1) Catálise ácido-base: utiliza íons H
+
 ou OH
-
 presentes na água, ouainda cadeias laterais de aminoácidos. 
2) Catálise covalente: uma ligação covalente transiente é formada entre enzima e substrato. Envolve a participação de nucleófilos. 
3) Catálise dependente de íon metálico: pode estar ligado à enzima ou ser obtido da solução juntamente com o substrato. Interações 
iônicas entre metal ligado à enzima e o substrato podem ajudar a orientar o substrato ou estabilizar cargas no estado de transição. 
Metais podem também mediar reações reversíveis de oxirredução. 
Obs: a maioria das enzimas utiliza mais de um mecanismo catalítico. 
 
CINÉTICA ENZIMÁTICA 
É a determinação da velocidade da reação catalisada pela enzima e como esta se 
altera em resposta a pH, concentração de substrato, etc. é o mais importante na 
caracterização de uma enzima. 
 Concentração do substrato: medir a velocidade inicial quando a 
concentração de [S] é muito maior que a de enzima [E]. 
o Em uma reação enzimática, uma enzima pode estar presente em uma concentração de ordem nanomolar, enquanto o [S] é 
em geral, 10
5
 ou 10
6
 vezes maior. 
o Se apenas o inicio da reação é monitorado, as mudanças em [S] podem ser pequenas o suficiente para [S] ser considerada 
constante. Assim, mudanças na velocidade inicial podem ser investigadas como função de [S], ajustada experimentalmente. 
 
1) Considerações cinéticas 
 Uma enzima liga-se primeiro a seu substrato, de maneira reversível, para formar um complexo enzima-substrato. 
 O complexo ES então se desfaz liberando enzima e produto 
 
 
 
 
 A segunda etapa é a etapa limitante da velocidade, então a velocidade da reação global depende de [ES]. 
 Em baixa [S], a maior parte da enzima se encontra na forma não ligada ao substrato E. neste caso, a velocidade inicial da reação é 
dependente de [S] já que E é constante. 
 A velocidade máxima ocorre quando a enzima se encontra saturada pelo substrato, ou seja, praticamente toda enzima está na forma 
ES. Nesta condição, aumentos adicionais de [S] não tem efeito sobre à velocidade inicial da reação. Esta saturação é característica de 
reações catalisadas por enzimas. 
 
o Equação de Michaelis-Menten 
- no inicio da reação, a concentração de produto é negligenciável e a 
reação P S pode ser ignorada. Desta maneira, a reação global se torna: 
 
 
 
- Todas as enzimas que possuem uma curva hiperbólica de Vo em relação à [S] seguem a cinética de 
Michaelis-Menten. No entanto, enzimas regulatórias não seguem a cinética de Michaelis-Menten. 
Muitas enzimas que seguem a cinética de Michaelis-Menten tem mecanismos mais complexos que o de 
duas etapas inicialmente proposto por Michaelis-Menten, com várias etapas intermediárias. Apesar de 
a relação Km=[S] quando Vo=Vmáx/2, ser verdadeira para muitas enzimas, o significado real de Km e Vmáx 
pode diferir entre diferentes enzimas. 
 
o Equação de Lineweaver-Burk 
- A determinação experimental de Km e Vmáx pode ser feita de maneira mais precisa pelo gráfico de Lineweaver-Burk. 
 
 
 
 
 
 
 
 
-Para uma reação em duas etapas:uhuauhuhuhhhhhhhhhhhsuuSSe a etapa 2 é a limitante da velocidade, k2<< k1 Assim,
 
 
 
 
 
 
 
 
 Número de renovação enzimática kcat 
 
E + S  ES 
k
1
 
k-
1
 
Rápida ES  E +P 
K
2
 
k-
2
 
Lenta 
O Km pode representar a afinidade da enzima 
pelo substrato, mas isto não é sempre verdade. 
Neste caso, Km é uma medida da afinidade da enzima pelo 
substrato. Quanto menor o Km, maior a afinidade da enzima 
pelo substrato. No entanto, isto não é verdade para muitas 
enzimas. Se k2>>k-1 
 
Em outros casos, K2 e K-1 são comparáveis e Km 
é uma função mais complexa de três 
constantes de velocidade. Nestes casos, a 
equação de Michaelis-Menten e a curva de 
saturação pelo substrato ainda são 
verdadeiras, mas Km não pode ser considerado 
uma medida da afinidade da enzima pelo 
substrato. 
kcat indica o número de moléculas de 
substrato convertidas a produto por uma 
enzima por unidade de tempo quando a 
enzima se encontra saturada pelo substrato. 
 Eficiência catalítica de uma enzima (kcat/Km) 
- é calculado através da constante de especificidade kcat/km (M
-1
s
-1
) 
 
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA 
 Inibidores enzimáticos são espécies que interferem com o processo de catálise, diminuindo a velocidade da reação ou impedindo 
este processo.Os inibidores enzimáticos são divididos em duas classes: reversíveis e irreversíveis. 
o Reversível: A ligação do inibidor à enzima é reversível, ou seja, um aumento na concentração do substrato desloca a ligação 
do inibidor à enzima. Pode ser dividia em 3 classes: 1) competitiva,2) não-competitiva e 3) mista. 
1) 2) 3) 
 Competitiva: O inibidor compete com o substrato pela ligação ao sítio ativo. Os inibidores desta classe geralmente são 
compostos que se parecem estruturalmente com o substrato, ligando-se à enzima para formar um complexo EI que 
não leva à catálise. (a inibição pode ser revertida com a adição de mais substrato) 
 
 
 Não-competitiva: o inibidor não compete com o substrato pela ligação à enzima, ligando-se a um sítio diferente do 
sítio ativo. O inibidor se liga apenas a ES, mas não à enzima livre. 
 
 
 Mista: O inibidor também se liga a um sítio diferente do sítio ativo, mas liga-se tanto a E quanto a ES.Afeta Km e 
Vmáx.Na prática, tanto a inibição acompetitiva quanto a mista são observadas apenas para enzimas com dois ou mais 
substratos. 
 
 
o Irreversível: ligam-se covalentemente ou destroem um grupo funcional da enzima que é essencial à atividade enzimática. 
-Mecanismo de ação da aspririna: A aspirina inibe a reação catalisada pela cicloxigenase que produz prostaglandinas, 
responsáveis pelo mecanismo de inflamação e dor. 
ANTIMETABÓLITOS (VENENOS) 
 Constituem análogos estruturais de substratos enzimáticos que, ao contrário dos inibidores competitivos, geram produtos. Os 
produtos são obviamente diferentes dos obtidos a partir dos substratos e não servem de substrato para as enzimas seguintes em vias 
metabólicas. A conseqüência é a interrupção da via metabólica. 
 Muitos são de ocorrência natural e constituem mecanismos de defesa de vegetais contra a ingestão de folhas, sementes ou frutos 
por pássaros, insetos e mamíferos. Muitos são análogos de aminoácidos que são incorporados em proteínas e resultam em formas 
inativas. 
 Fluoroacetato é um antimetabólito presente em algumas plantas e que constitui um análogo de acetato. Forma fluoroacetil- 
coenzima A, inibindo o ciclo de Krebs. (presente em veneno para ratos) 
 
TÉCNICAS DE PURIFICAÇÃO E CARACTERIZAÇÃO DE PROTEÍNAS 
 Tem como objetivo determinar caracteristicas fisicas como peso molecular, ponto isoelétrico e número de subunidades, bem como a 
natureza do aminoácidos constituintes e sua sequência. 
 
1) Purificação de Proteínas: 
o Planejamento de um processo de purificação de proteína: 
o 
 
 
 
 
 
 
 “Salting in” e “Salting out”: a solubilidade de proteínas é afetada pela concentração de sal de duas maneiras 
o Em concentrações baixas de sal, a solubilidade de uma proteína aumenta com a [sal] (“salting in”) 
o Em concentrações mais altas de sal, a solubilidade de uma proteína diminui com o auemnto da [sal]. Quando a 
concentração de sal é suficientemente elevada, a proteína deve estar quase completamente precipiitada (“salting out”) 
- devido ao fato de a solubilidade de diferentes proteínas em alta concentração de sal variar bastante, a técnica de “salting 
out” é bastante usada nas etapas iniciais de purificação de proteínas. 
- o sal mais usado para estafinalidade é o (NH4)2SO4. 
2) Métodos utilizados na lise de tecidos e células: 
o Liquidificador (quebra tecido conjuntivo e também as células, também pode romper organelas) 
o Homogeneizador tipo Potter (rompe as células, mas deixa as organelas intactas) 
o Sonicação 
Escolha do material de partida Lise das células Precipitação de proteínas 
contaminantes com (NH4)2SO4 
Diálise para retirada de sal 
1ª etapa cromatográfica 2ª etapa cromatográfica Proteínas puras 
o Ciclos de congelamento/descongelamento 
o Detergentes 
 
3) Métodos de separação de proteínas 
o Cromatografia 
- Definições: fase estacionária (matriz sólida porosa); fase móvel (tampãoo, solvente, gás) 
- Tipos: Coluna; Camada fina; Papel. 
- Equipamentos: HPLC (High Pressure Liquid Chromatography) – amostras líquidas; FPLC (Fast Protein Liquid 
Chromatography) – proteínas em solução; CG (Cromatógrafo a Gás) – amostras volatilizáveis. 
 
 
 
 
 
o Eletroforese 
- Separação baseada na migração de proteínas carregadas submetidas a um campo elétrico. 
- No caso de proteínas, utiliza géis de poliacrilamida com ligações cruzadas que funcionam como peneiras moleculares 
diminuindo a migração das proteínas. Proteínas com relação carga/massa têm um maior atraso na migração. 
- SDS-PAGE: caso especial em que utiliza o detergente dodecil sulfato de sódio, que se liga a todas proteínas da amostra 
conferindo uma carga negativa bastante alta a estas. A carga intrínseca das proteínas passa a ser irrelevante. Como a SDS 
desnatura as protéinas, todas passam a ter uma forma parecida e a separação ocorre, neste caso ,quase que 
exclusivamente pela massa da proteína. 
 
 
 
DETERMINAÇÃO DA COMPOSIÇÃO DE AMINOÁCIDOS POR HPLC 
 
Para a detecção dos aminoácidos por HPLC, estes são derivatizados com um 
composto fluorescente (OPA, o-ftalaldeído). A identificação dos picos de cada 
aminoácido se dá pela comparação com padrões. Um pico com o mesmo tempo 
de retenção de um padrão identifica aquele aminoácido. 
 
 
 Clivagem de uma proteína com Tripsina: tripisina cliva proteínas após resíduos de Arg ou Lys 
 Clivagem de uma proteína com Quimiotripsina: quimiotripsina cliva proteínas após resíduos de aminoácidos aromáticos. 
 Clivagem de uma proteína com brometo de cianogênio: brometo de cianogênio cliva proteínas em resíduos de metionina. 
 
 
 
SEQUENCIAMENTO DE PEPTÍDEOS ATRAVÉS DA DEGRADAÇÃ DE EDMAN