Resumo Proteínas MEDUFF

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Rafaella Andreão MEDUFF 119B 
BIOQUÍMICA P1 
PROTEÍNAS 
As proteínas são biomoléculas formadas por aminoácidos e 
representam uma das estruturas mais importantes da nossa 
biologia. Os resíduos de aminoácidos são unidos através de 
uma ligação conhecida como peptídica, teoricamente 
obtida por exclusão de uma molécula de água. Uma das 
propriedades da ligação peptídica é impor restrições ao 
dobramento do polímero formado. Na verdade, essa ligação 
possui caráter parcial de dupla ligação o que impede a 
possibilidade de rotação em torno desta. Os quatro átomos 
dos grupamentos que participam da ligação peptídica ficam 
dispostos em um plano rígido constituindo o que 
chamamos de unidade peptídica. 
 
Todavia, existem pontos de dobramento entre essas 
unidades peptídicas, graças à possibilidade de rotação em 
torno das ligações com o carbono alfa. Dessa forma, as 
cadeias laterais dos aminoácidos podem estar posicionadas 
de diferentes maneiras no plano espacial. 
 
LIGAÇÃO PEPTÍDICA 
É a junção de um grupo alfa-carboxílico de um AA ligado 
covalentemente a um grupo alfa-amino de outro AA com 
eliminação de uma molécula de água. 
Obs: a configuração trans é a mais estável. 
 
As proteínas possuem níveis de organização espacial 
diferente. São elas: 
-Estrutura primária: é a sequência resíduos de aminoácidos 
da cadeia polipeptídica- resíduos, visto que a ligação 
peptídica gera saída de uma água na junção dos AAs-, 
determinada geneticamente e específica para cada 
proteína. Por uma questão convencional, a estrutura 
primária é escrita na direção amino terminal-carboxi 
terminal. 
-Estrutura secundária: Disposição espacial que adquire a 
espinha dorsal da cadeia polipeptídica. Descreve as 
estruturas tridimensionais regulares, formadas por 
segmentos da cadeia polipeptídica. Duas são 
particularmente estáveis: o enrolamento da cadeia ao redor 
de um eixo e a interação lateral de segmentos de uma 
cadeia polipeptídica ou de cadeias diferentes denominadas 
respectivamente alfa hélice e folha beta pregueada. Essas 
duas estruturas se estabilizam por ligações de hidrogênio. 
ALFA HÉLICE: as ligações de hidrogênio são formadas entre 
uma unidade peptídica e a quarta unidade peptídica 
subsequente. Ela apresenta 3,6 resíduos de aminoácidos 
por volta. As cadeias laterais desses aminoácidos estão 
projetadas para fora da hélice. 
 
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FOLHAS BETA (β): as ligações são estabelecidas entre as 
cadeias polipeptídicas diferentes ou entre segmentos 
distantes de uma mesma cadeia. Nesse caso, as cadeias 
laterais dos aminoácidos são projetadas para cima e para 
baixo do plano da folha pregueada. Pontes de hidrogênio 
dispostas perpendicularmente. 
 
-Estrutura terciária: descreve o dobramento final da cadeia 
polipeptídica por interação de regiões com estrutura 
regular (alfa hélice ou folha beta pregueada) ou de regiões 
sem estruturas definidas. Nesse nível de organização, 
segmentos distantes da estrutura primária podem se 
aproximar e interagir por intermédio de ligações não 
covalentes como as ligações de hidrogênio, interações 
hidrofóbicas, ligações iônicas e forças de London. Além das 
ligações não covalentes, a estrutura proteica pode ser 
estabilizada por uma ligação covalente, a ponte dissulfeto 
formada entre dois resíduos de cisteína. 
A estrutura terciária pode apresentar padrões de elementos 
estruturais, que se repetem em proteínas diferentes 
chamados de domínios e motivos. 
Os DOMÍNIOS são regiões diferenciadas da molécula 
proteica, com organização espacial compacta. Cada domínio 
é um conjunto estrutural definido, formado por 
dobramentos da cadeia polipeptídica. Os domínios 
frequentemente apresentam ações específicas: em 
inúmeras reações do metabolismo o substrato liga-se a um 
dos domínios da enzima e a coenzima em outro. Proteínas 
diferentes podem apresentar domínios com a mesma 
função o que nos permite prever a atividade de uma 
proteína ainda desconhecida, por exemplo etc. 
Os MOTIVOS são diferentes formas de organização de 
elementos da estrutura secundária. Em outras palavras são 
certas combinações de elementos de estrutura secundária 
que se repetem com grande frequência nas proteínas. 
Também são conhecidas como estruturas supra 
secundárias. Esses motivos podem ser constituídos de 
arranjos de alfa-hélice, folhas betas ou combinações das 
duas. Por exemplo: Vários receptores de membrana são 
compostos por sete alfa hélices que atravessam a 
membrana plasmática como, por exemplo, o receptor do 
hormônio glucagon. Outro motivo complexo, chamado de 
beta barril, que é resultado da associação de numerosos 
segmentos e folha beta pregueada. Esse modelo é 
encontrado frequentemente na família de porinas que 
forma canais na membrana externa de bactérias gram 
negativas e de mitocôndrias destinados ao transporte de 
íons e moléculas pequenas. 
BARRIL-BETA 
-Estrutura quaternária: descreve a associação de duas ou 
mais cadeias polipeptídicas para compor uma proteína 
funcional. Essa estrutura é estabilizada pelas mesmas 
ligações não covalentes observadas na estrutura terciária. 
Um exemplo é a molécula de hemoglobina. 
 
HEMOGLOBINA (em vermelho tem-se o grupo prostético heme) 
ENOVELAMENTO 
O enovelamento de proteínas é um processo químico em 
que a estrutura de uma proteína assume a sua configuração 
funcional. Ao dobrar e enrolar-se para tomar uma forma 
tridimensional específica (ESTRUTURA TERCIÁRIA), as 
proteínas são capazes de realizar a sua função biológica. 
ROTAS DE ENOVELAMENTO 
 O enovelamento parece ser um processo cooperativo, 
com elementos pequenos da estrutura acelerando a 
formação de estruturas adicionais. 
 A proteína que está se dobrando progride de um estado 
de alta energia e entropia para um estado de baixa 
energia e entropia. 
 
 
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Os estados desenovelados são caracterizados por uma alta 
entropia e energia livre. De acordo com o avanço do 
enovelamento há um afunilamento, diminuindo o número 
de espécies conformacionais presentes. As pequenas 
depressões caracterizam os estados intermediários de 
enovelamento. 
CHAPERONES 
As proteínas chaperones foram descobertas como proteínas 
de choque térmico (hsps), uma família de proteínas cuja 
síntese aumenta em temperaturas elevadas. As chaperones 
não alteram o resultado final do processo de dobramento, 
mas impedem a agregação de proteínas antes que o 
dobramento se complete e impedem a formação de 
produtos finais metastáveis ou de intermediários não 
produtivos. As chaperones da família de hsp70-kDa ligam-se 
a polipeptídios à medida que são sintetizadas nos 
ribossomos, bloqueando as superfícies hidrofóbicas que 
que estariam normalmente expostas ao solvente. Isso 
protege a proteína de agregação ate que a cadeia inteira 
tenha sido sintetizada e o dobramento possa ocorrer. 
Algumas proteínas, no entanto, não podem completar seu 
processo de dobramento enquanto estão em presença de 
chaperones hsp70 e são entregues à família hsp60 de 
proteínas chaperones, também chamadas chaperoninas. As 
chaperoninas são estruturas longas, cilíndricas, com 
múltiplas subunidades, que ligam polipeptídios não 
dobrados em seu estado de glóbulo fundido dentro de sua 
cavidade central hidrofóbica. As chaperoninas têm 
atividade de ATPase e hidrolisam ATP enquanto facilitam o 
dobramento. 
As proteínas chaperones são também necessárias para o 
redobramento de proteínas após atravessarem membranas 
celulares. Um sistema de chaperones facilita o transporte 
de proteínaspara dentro das mitocôndrias, bem como para 
dentro e através do reticulo endoplasmático. Proteinas 
atravessam a bicamada lipídica das membranas 
mitocondriais e do reticulo em uma conformação não 
dobrada, e chaperones locais são geralmente necessárias 
para facilitar seu dobramento dentro da organela 
intracelular. 
 
ENOVELAMENTO INCORRETO: causa doenças degenerativas 
e amiloides. 
Existem diversas doenças humanas relacionadas a 
alterações proteicas e estas doenças podem ser divididas 
em duas classes: 
 1) As mutacionais, onde há alteração no código 
genético que codifica a proteína envolvida na patologia 
em questão; 
2) As conformacionais, em que proteínas presentes 
normalmente no nosso organismo apresentam alterações 
na sua conformação nativa. Dentro do grupo das 
doenças conformacionais, podemos encontrar um grupo 
particular de doenças conhecidas como doenças 
amiloidogênicas ou amiloidoses. Estas patologias, embora 
apresentem características diversas, estão todas 
associadas ao depósito extra e intracelular de 
agregados altamente organizados, conhecidos como 
fibras amiloides (Sipe, 1992; Sipe e Choen 2000; Sipe e 
Choen 2000; Aguzzi & Hass 2003). 
DESNATURAÇÃO 
O processo contrário ao enovelamento chama-se 
desnaturação, em que uma proteína original é forçada a 
perder a sua configuração funcional, tornando-se uma 
cadeia amorfa e não funcional de aminoácidos. As proteínas 
desnaturadas podem perder a sua solubilidade e precipitar 
em sólidos insolúveis. Em alguns casos, a desnaturação é 
reversível e as proteínas podem voltar a enovelar-se. No 
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entanto, a desnaturação é, na maioria dos casos, um 
processo irreversível. Uma proteína completamente 
desnaturada não possui estruturas quaternárias, terciárias e 
secundárias, mas sua estrutura primária se mantém intacta. 
A desnaturação pode ser desencadeada por diversos 
fatores. Os detergentes, por exemplo, são considerados 
agentes desnaturantes por provocarem o rompimento das 
interações hidrofóbicas que estabilizam as proteínas. 
A afirmativa de que a quebra de uma única ligação não-
covalente pode causar desnaturação aparentemente 
conflita com a observação de que uma sequência de AAs 
pode frequentemente ser bastante variada sem perda da 
estrutura da proteína. A chave para a resolução desse 
conflito esta na palavra “essencial”. Muitas interações não 
covalentes não são essenciais para a estabilidade estrutural 
da conformação nativa de uma proteína. Entretanto, 
substituição ou modificação de um aminoácido essencial 
que estabelece uma interação não covalente critica sem 
uma interação compensatória estabilizadora afeta 
dramaticamente a estabilização da conformação nativa da 
proteína. 
Agentes desnaturantes 
FÍSICOS: alterações de temperatura, Raio X, ultrassom 
QUÍMICOS: ácidos e bases fortes, detergentes, ureia, 
mercaptoetanol 
 
Alterações das propriedades 
 
Redução da solubilidade, aumento da 
digestabilidade(clivagem)-carne mal passada= ruim de 
digerir-, perda da atividade biológica (enzimas, hormônios, 
anticorpos etc) 
 
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS 
 
 
PROTEÍNAS FIBROSAS 
As proteínas fibrosas têm forma alongada e diferentemente 
das globulares, como a hemoglobina, são formadas pela 
associação de módulos repetitivos, possibilitando a 
construção de grandes estruturas. O componente 
fundamental das proteínas fibrosas são as cadeias 
polipeptídicas muito longas com estruturas secundárias 
regulares: alfa-hélice nas alfas queratinas, folha beta 
pregueada nas betas queratinas e uma hélice característica 
no colágeno. As alfas queratinas: duas ou três cadeias em 
alfa hélice associam-se lateralmente formando longos cabos 
helicoidais, que reunidos, formam fibras. As alfas queratinas 
são o componente principal da pele dos vertebrados e de 
estruturas correlatas como: cabelo, unha, lã, chifre, cascos, 
bico e penas. 
alfa queratina 
Nessas proteínas são frequentes as pontes dissulfeto (entre 
resíduos de cisteína de cadeias polipeptídicas ou fibrilas 
adjacentes). São essas ligações que conferem grande 
resistência às fibras formadas. 
 
As betas queratinas as fibras são formadas por folhas beta 
pregueadas. 
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No caso do colágeno, as cadeias polipeptídicas apresentam 
uma conformação helicoidal típica, derivada da sua 
composição peculiar em aminoácidos: alto conteúdo de 
glicina, prolina e de hidroxiprolina (um aminoácido derivado 
de prolina) e da grande regularidade na estrutura primária, 
sendo muito frequente a sequência glicina-prolina-
hidroxiprolina. São essas características que permitem a 
associação íntima de três cadeias formando uma hélice 
tripla denominada tropocolágeno. 
 
São essas estruturas que formam os módulos básicos, 
formando as fibrilas de colágeno. Essa estrutura é 
estabilizada por ligações covalentes entre as cadeias 
componentes do tropocolágeno e adjacentes. O colágeno é 
a proteína mais abundante dos vertebrados. Possuem 
funções como sustentação do tecido conjuntivo que se 
distribui por cartilagens, tendões, matriz óssea. 
PROTEÍNAS GLOBULARES 
Apesar de proteínas fibrosas terem só um tipo de estrutura 
secundária, as proteínas globulares podem ter diversos 
tipos de estrutura secundária em uma mesma molécula. As 
proteínas globulares incluem: enzimas, proteínas de 
transporte, alguns hormônios peptídicos e imunoglobulinas. 
São estruturas muito mais compactas que as conformações 
alfa e beta. 
 
A CARGA ELÉTRICA E SUA 
SOLUBILIDADE 
Os aminoácidos possuem grupos ionizáveis que contribuem 
para a carga final do aminoácido dependendo do pH onde 
estes estão presentes. Quando esses compõem as 
proteínas, basicamente essa propriedade está relacionada 
com sua cadeia lateral. Lembrando que nem todo 
aminoácido possui cadeia lateral com grupos ionizáveis. 
Essa característica elétrica nos proporciona que tipo de 
interação aquele aminoácido pode fazer com outras 
moléculas, inclusive com outros aminoácidos. Dessa forma, 
se uma proteína possui vários resíduos de aminoácidos em 
sua estrutura, sua carga elétrica final será o somatório de 
todas as cargas elétricas dos aminoácidos que a compõe. 
pI ou ponto isoelétrico: será o pH onde o somatório das 
cargas de todos os aminoácidos presentes na biomolécula 
será zero. 
A solubilidade das proteínas também está ligada aos 
aminoácidos que as compõe. Na verdade, a solubilidade de 
uma proteína está diretamente relacionada com o tipo de 
aminoácido e o meio onde a mesma está inserida. Assim, 
pH, sais e a constante dielétrica influenciam na sua 
solubilidade. 
-Etanol e a acetona, ambos solventes orgânicos, diminuem 
a solubilidade da proteína pois apresentam valores baixos 
da constante dielétrica. 
A solubilidade também está relacionada com a presença de 
sais na solução: 
SALTING IN: Alguns sais se dissociam em íons na solução, 
que interagem com as regiões carregadas da proteína, 
estabilizando as interações entre esses grupos. AUMENTA 
SOLUBILIDADE 
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SALTING OUT: A presença de sais pode aumentar também a 
camada de solvatação das proteínas, que corresponde a 
organização de moléculas de água em torno dos grupos 
ionizáveis da superfície. Por outro lado, quando os sais 
atingem concentrações muito elevadas, os íons originados 
destes podem competir pela água e alterar a solvatação das 
proteínas, que precipitam. Esse é o fenômeno do salting 
out. DIMINUI SOLUBILIDADE 
Um ponto importante, é que cada proteínaprecipita em 
uma concentração salina característica. Assim alguns 
métodos químicos com o objetivo de identificar e separar 
proteínas pode utilizar essas soluções para obter essas 
biomoléculas. 
Um exemplo de método químico muito utilizado para 
identificação de proteínas é a eletroforese. 
 A eletroforese é uma técnica simples e rápida usada para a 
separação, visualização e para a purificação de fragmentos 
de DNA de diferentes tamanhos ou para análise de RNA. As 
amostras de DNA ou RNA são aplicadas em um gel de 
agarose ou de poliacrilamida e submetidas a um campo 
elétrico. Devido a seus grupamentos fosfatos ionizados, o 
DNA em solução aquosa é uma molécula com carga elétrica 
negativa e na presença de um campo elétrico migra em 
direção ao ânodo. 
 A visualização dos fragmentos de DNA ou RNA é feita de 
forma indireta com compostos que se intercalam na dupla 
fita de DNA ou na estrutura de RNA, que emitem 
fluorescência quando submetido à luz ultravioleta. 
 
 
 
Referências do resumo: Biologia Total- Prof Jubilut, Devlin, 
Lehninger.