Aula proteínas

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18/11/2015
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PROTEÍNAS
Profa. Dra. Adriana Santi
Rondonópolis, 2015
Universidade Federal de Mato Grosso
Campus Universitário de Rondonópolis
Curso de Medicina
PROTEÍNAS
• Todas as proteínas têm em comum uma característica
estrutural: são polímeros de AMINOÁCIDOS, com cada
resíduo de aminoácido unido ao seu vizinho por um tipo
específico de ligação covalente;
• O termo “resíduo” reflete a perda de H2O quando um AA é
unido a outro;
• 20 AMINOÁCIDOS diferentes são comumente encontrados
nas proteínas;
• Estes AA possuem diferentes combinações e sequências para
originar as mais distintas proteínas, que desempenham
diferentes funções em nosso organismo.
ESTRUTURA GERAL DOS AMINOÁCIDOS 
a
Carboxil
Amino
Exceção é a 
prolina (cíclico)
• Os aminoácidos
presentes nas
proteínas são
isômeros L
– A biologia é canhota
• Glicina não
tem isomeria
óptica
ESTEREOISÔMEROS
Aminoácidos e suas abreviações/símbolos
Alanine Ala A Leucine Leu L
Arginine Arg R Lysine Lys K
Asparagine Asn N Methionine Met M
Aspartic acid Asp D Phenylalanine Phe F
Cysteine Cys C Proline Pro P
Glutamine Gln Q Serine Ser S
Glutamic acid Glu E Threonine Thr T
Glycine Gly G Tryptophan Trp W
Histidine His H Tyrosine Tyr Y
Isoleucine Ile I Valine Val V
Asp/Asn Asx B Glu/Gln Glx Z
Classificação pelo grupo R
• Os AA diferem entre si por suas cadeias laterais ou grupos R 
os quais variam em tamanho, estrutura e carga elétrica e 
influenciam a solubilidade em água.
• Classificados em 5 classes = polaridadeem pH biológico 
(próximo a 7,0).
• Grupos R polares e apolares
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Grupos R apolares, alifáticos
• Glicina – é o AA mais 
simples;
• Alanina, Valina, leucina e 
Isoleucina- tendem a se 
agrupar no interior das 
proteínas estabilizando 
suas estruturas (interações 
hidrofóbicas);
• Metionina- um dos 2 AA 
que contém S no grupo R;
• Prolina- cadeia lateral com 
estrutura cíclica distinta.
Grupos R apolares, aromáticos
• Cadeias lateriais
aromáticas são 
apolares(hidrofóbi
cas).
• Na tirosina o 
grupo OH pode 
formar lig. de H
• Phe é o mais 
apolar do grupo.
Grupos R polares, não carregados
• Grupos funcionais que 
formam lig. de H com a 
H2O (solubilidade 
intermediária)
• Serina e Treonina-
grupos OH;
• Asparagina e Glutamina 
– grupo amida;
• Cisteína- Grupo sulfidril
que reduz a solubilidade 
em H2O.
Oxidação de 2 moléculas de Cisteína forma uma ligação
dissulfeto (S-S). 
Estas ligações estabilizam as estruturas de muitas
proteínas pela formação de ligações covalentes
Grupos R, carregados positivamente (básicos)
– Lisina, segundo grupo 
amino
– Arginina, grupo 
guanidina
– Histidina, grupo 
aromático imidazol
Os grupos R mais 
hidrofílicos são os que 
tem carga, + ou -
Grupos R, carregados negativamente(ácidos)
– Carga negativa em 
pH 7,0
– Aspartato e 
Glutamato : 
possuem segundo 
grupo 
carboxila
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Mioglobina da baleia cachalote
As cadeias laterais de aminoácidos
polares, carregados ou não, voltam-se 
para o meio aquoso e fazem contato
(pontes de H) com as moléculas de 
água do meio.
água
proteína
Aminoácidos apolares voltados 
para o interior da molécula.
Por que a mioglobina é solúvel em água ? Humanos são incapazes de sintetizar metade dos 20 aminoácidos proteicos, e esses aminoácidos essenciais devem 
estar presentes na dieta
Aminoácidos incomuns (raros)
Encontrada na 
miosina
Encontrados no 
colágeno
Encontrada na 
proteína da 
coagulação PT
Criados por 
modificações pós 
síntese
Este AA é 
introduzido 
durante a síntese
Grupo SH subst,. por 
Selênio
Selenoproteínas: 
funções biológicas
Principal classe: 
glutathione peroxidase
enzymes (GPx 1-4).
Enzimas antioxidantes
Cerca de 300 AA adicionais foram encontrados 
nas células
Possuem várias 
funções, mas 
não todos 
constituintes de 
proteínas
Intermediários na síntese de 
arginina e do Ciclo da Ureia
Precursores:
intermediários da
glicólise, do Ciclo do
ácido cítrico ou via das
pentoses-fosfato
BIOSSÍNTESE DOS 
AMINOÁCIDOS
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PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
Polímeros de aminoácidos
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
Nucleophile= an atom or molecule that is electron-rich and seek positive charge
• Reação de 
condensação;
• AA ligados de forma 
covalente (amida).
DNA  RNA  Proteína
indivíduo
• Todas as proteínas são 
sintetizadas de acordo com as 
instruções contidas na 
seqüência nucleotídica de 
DNA que é única para cada 
indivíduo
• LIGAÇÃO PEPTÍDICA
• A reação NUNCA ocorre espontaneamente nos seres vivos. 
• A ligação peptídica é feita no aparato de síntese proteica e ocorre nos 
ribossomos. Nesta reação os aminoácidos sempre estão ligados a um tRNA
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
• Di, tri, tetra, pentapeptídeo... = oligopeptídeo, 
• Polipeptídeos são formados quando muitos AA se ligam;
• Polipeptídeos tem massas moleculares abaixo de 10.000 
enquanto que as proteínas tem massas moleculares 
mais elevadas.
Ser-Gly-Tyr-Ala-Leu ou SGYAL
Pentapeptídeo
• Hormônios, 
• Neurotransmissores,
• Adoçantes
Peptídeos e Polipeptídeos biologicamente 
ativos
Dipeptídeo
Ocitocina (9 AA)
Glutationa (GSH) – um tripeptídeo com ação 
antioxidante
GSH can also react non-
enzymatically with superoxide
(O2•−), nitric oxide (NO), 
hydroxyl radical (•OH), and
peroxynitrite (ONOO−).
GPx requires GSH as 
electron donor to 
react with H2O2
GSH conjugates with various
endogenous and xenobiotic
compounds (X), mediated by
GSH-S-transferase (GST) to
remove X from the cell
Most abundant thiol-containing molecule
Aoyama & Nakaki, 2012
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Polipeptídeo
>Insulina [Homo sapiens] 
MALWMRLLPLLALLALWGPDPAAAFVN
QHLCGSHLVEALYLVCGERGFFYTPKT
RREAEDLQVGQVELGGGPGAGSLQPLA
LEGSLQKRGIVEQCCTSICSLYQLENY
CN
FIGURE 3-24 Amino acid sequence 
of bovine insulin. The two polypeptide 
chains are joined by disulfide cross-
linkages. The A chain is identical in 
human, pig, dog, rabbit, and sperm 
whale insulins. The B chains of the 
cow, pig, dog, goat, and horse are 
identical
Número de resíduos por proteína
•A composição de 
AA também é 
bastante variável 
entre as proteínas;
•Os 20 AA nunca 
ocorrem em 
quantidades iguais 
em uma proteína.
Proteínas com outros grupos químicos
• Adicionados pós-traducionalmente
Níveis estruturais das proteínas
Algumas proteínas 
possuem
Estrutura Primária (Estrutura linear)
• Estrutura Primária = sequência de aminoácidos da proteína. 
Esta estrutura é mantida pela ligação peptídica (covalente) 
entre os resíduos de aminoácidos. A estrutura é determinada 
pelo código genético no DNA. 
Ala – Val – Lys diferente de Lys – Val – Ala 
A estrutura primária da proteína determina sua estrutura 
tridimensional. A estrutura tridimensional determina sua 
FUNÇÃO
Estrutura Secundária 
• Mantida por ligações fracas 
(Pontes de hidrogênio) entre 
átomos da cadeia principal (C e 
N da ligação peptídica)
• Dois tipos principais: 
• - alfa-hélice 
• - folha beta pregueada
• Presente em segmentos da 
proteína
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Enovelamento 3D
Alcance mais longo: AA que estão bem 
distantes na seq. Polipeptídica e em 
diferentes tipos de estrutura 2D 
podem interagir na estrutura da prt
completamente dobrada.
Estrutura Quaternária:
As subunidades podem atuar de forma independente ou
cooperativamente no desempenho da função bioquímica da 
proteína.
Forças que mantem a estrutura quaternária: interações fracas 
e pontes S-S
Hemoglobina
• Proteína tetramérica
(globina) quase 
esférica com 4 grupos 
heme (Fe2+)
– 2 cadeias alfa (141aa)
– 2 cadeias beta(146aa)
• Com a Mioglobina: 
<50% de similaridade 
na cadeia primária
– Estrutura 3D muito 
similar
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Estruturaquaternária da desóxi-hemoglobina (sem O2)
A Hb PASSA POR MUDANÇA ESTRUTURAL 
COM A LIGAÇÃO DO O2
Estado T – sem O2
Estado R – com O2 (maior afinidade)
Forma cooperativa Hb: transição de T para R à 
medida que mais moléculas de O2 vão sendo 
ligadas e altera nas subunidades adjacentes
As proteínas podem ser classificadas quanto à sua 
forma em:
• proteínas globulares: a cadeia polipeptídica 
“enrola-se” sobre si mesma criando uma 
estrutura compacta mais ou menos esférica 
•proteínas fibrosas: as cadeias se enrolam 
entre si criando uma estrutura tipo fibra.
Proteínas fibrosas
• Queratina, colágeno
• Proteínas estruturais: força e 
elasticidade
• Insolúveis em água: aa’s
hidrofóbicos (Ala, Val, Leu, Ile, Met e Phe)
• Alfa queratina: cabelo, pelo, 
unhas, garras, penas, chifres, 
cascos e parte externa da pele
• Pontes dissulfeto estabilizam e 
dão mais resistências às cadeias
Colágeno
• Tecidos conectivos: 
tendões, cartilagens
– Garante resistência
• Existem mais de 30 
variantes do colágeno 
dependendo do tecido e 
da função
Proteínas globulares
• Diversidade estrutural reflete diversidade funcional
– Dobramento gera estrutura compacta
• Teem partes em hélices-a e partes em folhas-B
Proteínas globulares: enzimas, prt transportadoras, 
motoras, reguladoras, Igs
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ENZIMAS
Digestão e absorção
de proteínas 
Digestão: 1
Figure 6.6
Digestão: 2
Figure 6.6
Digestão: 3
Figure 6.6
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Digestão: 4
Figure 6.6
AA absorvidos no I.D são transportados
para o fígado via veia porta;
Catabolismo de aminoácidos
?
•Amino acid pool is limited but has many uses
Protein turnover – the continual degradation and 
synthesizing of protein
Figure 6.7
Músculos
• Os AA são essenciais para a
integridade do músculo
esquelético o qual corresponde a
~ 40 % do peso corporal;
• 2º local de armazenamento de
energia (1º T.A) na forma de
glicogênio e aminoácidos;
• Oxidação de aminoácidos de
cadeia ramificada (AACR) e alguns
outros aminoácidos - 5-15% de
energia durante o exercício
prolongado;
Fontes de aminoácidos no músculo
– pool de aminoácidos livres: originados do plasma 
e do próprio músculo que devido a sua massa
possui ~75% do total de AA livres, porém
contribui com apenas 1% de AA metabolicamente
ativos;
– proteínas contráteis e não contráteis;
– Ainda, fígado pode contribuir para o pool de AA livres
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Aminoácidos Metabolizados no Músculo
– Não podem ser 
metabolizados no 
fígado;
– São oxidados 
Músculo, adiposo, 
rins, cérebro
(extra-hepáticos)
– Aminoácidos de 
cadeia ramificada 
(AACR): pp 
Leucina
– Geram Acetil CoA
ou succinil CoA
Consumo de proteínas e o ganho de 
massa muscular
HIPERTROFIA MUSCULAR
Durante treinamento Degradação proteica
Síntese proteica 
Recuperação
HIPERTROFIA MUSCULAR
1. aumento do diâmetro da fibra 
2. aumento do comprimento da fibra (aumento 
do nº de fibras na área transversa). A inversão da degradação para a síntese 
proteica começa a ocorrer logo após o 
fim do treino e costuma permanecer 
durante 48 horas. 
Pós treinamento 
Substratos energéticos para 
o Músculo esquelético 
durante atividade física
GLICOSE
ÁCIDO GRAXO
AMINOÁCIDOS?
1ª
2ª
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Consumo de Carboidratos também é importante para 
garantir ganho de massa muscular!
• Pré treino: ↑ glicogênio 
muscular;
• Durante o treinamento: 
↑ GLUT4 (músculo), ↑ 
glicose nas células 
musculares, oxidação 
gera energia para a 
ação muscular;
• Pós treino: energia para 
recuperação 
(construção muscular).
X
↑ AA CATABOLISMO
Explosão de 
atividade intensa
Ácidos graxos, 
Corpos Cetônicos, 
glicose sanguínea
Tecido Muscular Esquelético
ADP + Pi ATP
Fosfocreatina
Creatina
Glicogênio Muscular
Lactato
Atividade leve ou 
repouso
CO2
A ingestão diária de proteínas
• Recomendação = 0,8g/Kg por dia de proteínas, ou seja, 12 a 
15% das necessidades calóricas diárias (Recommended
Dietary Allowance- RDA) 
Excesso convertido em glicose ou 
AG e produtos do catabolismo
Suplementos para ganho de massa muscular: 
Benefícios/Malefícios??
BCAA (Branch Chain Amino 
Acids,- aminoácidos de 
cadeia ramificada
“Conheça os benefícios da 
Maltodextrina, a famosa Malto“
Utilizado principalmente para 
aumentar a força durante o 
treinamento e ‘inchar’ o 
músculo.
Proteína do 
soro de leite
Abstract
Emerging technologies allow the high-throughput profiling of metabolic
status from a blood specimen (metabolomics). We investigated whether
metabolite profiles could predict the development of diabetes. Among 2,422
normoglycemic individuals followed for 12 years, 201 developed diabetes.
Amino acids, amines and other polar metabolites were profiled in baseline
specimens by liquid chromatography–tandem mass spectrometry (LC-MS).
Cases and controls were matched for age, body mass index and fasting
glucose. Five branched-chain and aromatic amino acids had highly
significant associations with future diabetes: isoleucine, leucine, valine,
tyrosine and phenylalanine. A combination of three amino acids predicted
future diabetes (with a more than fivefold higher risk for individuals in top
quartile). The results were replicated in an independent, prospective cohort.
These findings underscore the potential key role of amino acid metabolism
early in the pathogenesis of diabetes and suggest that amino acid profiles
could aid in diabetes risk assessment.
Metabolite profiles and the risk of developing diabetes
Whang et al., 2011