Bioquímica (Patrícia) - Aula 2/P1: Proteínas

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BIOQUÍMICA – P1 
Prof
a
: Patrícia Damasceno 
 
Aula 2: Proteínas 
 
Alguns aas são capazes de se ligar e formar proteínas. Então, os aas padrão ou aas proteicos vão se ligar e 
formar proteínas. 
Função das proteínas: estrutural (queratina, colágeno, histonas), enzimática (DNA polimerase, etc. As 
enzimas são os catalizadores biológicos: acelera a reação química, ou seja, aumenta a velocidade e diminui a 
energia de ativação de maneira que o catalizador não interfira no produto formado), defesa (imunoglobulina), 
transporte (na membrana tem receptores, transportadores, canais iônicos, canais de K, albumina que está envolvida 
no transporte de ácidos graxos, hemoglobina – todos estes receptores são proteínas), movimento (actina, miosina), 
regulação e sinalização (hormônios peptídicos como a insulina). 
Algumas doenças ou síndromes podem ter uma proteína afetada. Portanto, podemos ver que as proteínas 
tem um papel central no metabolismo do organismo. 
 
1. Qual a função das proteínas? 
Estrutura, enzimática, defesa, transporte, movimento, regulação e sinalização. 
 
Os aas se unem e formam proteínas. Dependendo do número de aas que vão se unir, podemos dar nomes 
diferentes para estas proteínas. Quando poucos aas se ligam, temos o peptídeo. O polipeptídeo é quando temos 
muitos aas ligados. Polieptídeos são chamamos, normalmente, de proteína propriamente dita. Alguns autores falam 
dos oligopeptídeos que contém um número intermediário de aas. Chamamos de resíduos de aas, porque quando 
ligamos um aa no outro temos que tirar uma molécula de água, por isso o que sobra chamamos de resíduo. Alguns 
autores falam que até 25 aa temos um peptídeo, acima disto temos uma proteína, mas esses números são variáveis. 
 
Estes aas vão se unir e formar os peptídeos através da ligação peptídica (que é uma ligação covalente). O 
grupamento amino está do lado esquerdo porque está na configuração L. Apenas os aas na configuração L são 
capazes de se unir por ligação peptídica in vivo (in vitro é possível...). 
 
Quais são os grupamentos que vão fazer parte desta ligação peptídica? 
A carboxila C=OOH do primeiro aa com o grupamento amino NH2 do segundo aa. Para que haja a formação 
da ligação peptídica ocorre a liberação de uma molécula de água. A carboxila vai perder a hidroxila (OH) e o 
grupamento amino vai perder o H, portanto OH + H = H2O que vai ser liberada. A ligação pepitídica é o que sobra do 
processo de desidratação: da carboxila sobrou C=OO e do grupamento amino sobrou NH que forma o grupamento 
funcional amida C=OONH. Então, a ligação peptídica é uma amida. Se hidratar, pode-se refazer a ligação. Isto, se 
for no tubo de ensaio, pois no organismo isto seria uma tragédia. 
Um pepitídeo formado por 2 aa chama-se dipepitídeo, e assim em diante. 
Ex: este aa aqui tem 4 ligações pépticas com 5 aa, logo, este é um pentapeptídeo. 
 
O primeiro aa, como é o primeiro aa e todo aa está na configuração L, ou seja, grupamento amino no lado 
esquerdo, o primeiro aa vai se chamar amino terminal ou N-terminal da proteína. Pela mesma analogia, o ultimo aa, 
como são todos da configuração L, vai ter sempre a carboxila livre e vai se chamar de carboxi-terminal ou C-terminal 
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da proteína. Saber isto é importante porque muitos fármacos e muitos distúrbios são causados pela perda destes 
resíduos ou pela modificação destes resíduos. 
Cada aa pode ser representado por 3 ou 1 letra. 
 
Número de resíduos por proteína. Temos apenas 21 aa proteicos e temos vários peptídeos e proteínas, isto 
ocorre porque dependendo do aa que compõe a proteína, dependendo do número que vamos utilizar, dependendo 
da ordem que vamos colocar estes aas, vamos formar proteínas diferentes. 
Cada proteína possui um número de cadeias polipeptídicas diferentes. Isto significa que alguns proteínas são 
constituídas só por uma cadeia polipeptídica, como se fosse uma proteíinha só. Já outras são formadas por mais de 
uma cadeia polipeptídica, como se fosse uma proteína formada por várias pequenininhas unidas, por exemplo, a 
hemoglobina que está envolvida no transporte de gases. A hemoglobina possui 4 cadeias, então no caso destas 
proteínas nós falamos que há uma proteína só que é a hemoglobina, mas que é constituída por 4 cadeias 
polipeptídicas. 
Então estas proteínas desempenham diferentes funções no nosso organismo, só que para estas proteínas 
desempenharem determinada função, ela tem que estar com os aa direitinho, porque aí ela vai se dobrar de uma 
maneira adequada e na estrutura final, chamada de tridimensional, ela vai desempenhar sua função. Se alguma 
coisa no meio do caminho der errado, ela não vai conseguir se enovelar de maneira adequada e não vai conseguir 
desempenhar sua função de maneira adequada e daí vêm as doenças. 
Para entendermos didaticamente de que maneira esta proteína vai se enrolando, dividimos em níveis 
estruturais da proteína. 
 
Quais os níveis estruturais das proteínas? 
Estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. 
 
Estrutura primária: é a sequência linear de aas que forma uma proteína. 
 
Qual é o tipo de ligação química que mantém a estrutura primária? A ligação peptídica. 
 
Só que vamos considerar, esquecendo o radical por enquanto, apenas a estrutura que vamos chamar de 
esqueleto da proteína. Além da ligação peptídica, este esqueleto proporciona outros tipos de ligações. Quais seriam 
estas outras ligações possíveis dentro daquele esqueleto proteico? Ponte de hidrogênio e as ligações do tipo dipolo-
dipolo (ou wander-walls). 
 
Quando a gente considera as ligações possíveis daquela estrutura da proteína, desconsiderando os radicais, 
vamos ver que estes aas aqui que estão em sequência, eles podem se dobrar desta maneira e com isso formar uma 
estrutura secundária que vamos chamar de alfa-hélice. 
Portanto, considerando as ligações daquela estrutura principal, vamos formar as estruturas secundárias que 
podem ser, por exemplo, a alfa-hélice. 
 
Quais são os tipos de ligações envolvidas? 
Quando a gente considera só isto aqui, vimos que é possível fazer, por exemplo, ponte de hidrogênio ou 
pode fazer ligação do tipo dipolo-dipolo, isto vai depender da sequência de aas que formam a proteína. Então, 
dependendo da sequência, a proteína pode se enrolar na forma de hélice, que vamos chamar de alfa hélice ou 
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dependendo desta sequência também mantida por pontes de hidrogênio e dipolo-dipolo, ele pode se enrolar assim, e 
aí vou chamar de folha beta ou beta preguiada. De uns anos para cá, uma terceira tem sido considerada, que são as 
voltas. São pequenas voltas meio que aleatórias. 
 
Defina estrutura secundária 
É o arcabouço da proteína, onde não levo em consideração os radicais. O radical vamos ver na terceira 
etapa. 
 
 Quais são as ligações químicas responsáveis pela manutenção da estrutura secundária? 
Ponte de hidrogênio e dipolo-dipolo. 
 
E quais são os tipos? 
Alfa-hélice em que cada volta contém cerca de 3,6 aas em cada volta. A folha beta ou beta preguiada e as 
voltas. 
 
Hélice de mão direita e hélice de mão esquerda 
Quando falamos de hélice é a posição que a gente faz girando a mão esquerda ou a mão esquerda. 
 
Quando falamos de estrutura secundária, falamos de alfa hélice que são hélices de mão direita. 
E as folhas beta podem ser de 2 tipos: a folha beta antiparalela e a folha beta paralela (os aas são unidos 
com a carboxila do primeiro com o grupo amino do segundo, quando vai dobrando, as extremidade sempre vai ter um 
amino ou uma carboxila. Quando todos os grupamento amino deum lado e todas as carboxilas do outro, vamos 
chamar de folha beta paralela, mas dependendo da sequência de aa: na primeira vamos ter umamino de um lado e a 
carboxila do outro e na segunda prega vai ter: carboxila de um lado e grupamento amino de outro e vai alternando, aí 
vamos chamar de antiparalela. 
 
Estas estruturas secundárias tanto as hélices quanto as betas preguiadas podem se combinar e vai formar o 
que chamamos de estrutura supersecundárias. 
 
Quando vimos a estrutura geral do aa, vimos que existem radicais que são neutros, radicais que podem ser 
carregados (positivamente ou negativamente), vimos que existem radicais polares e apolares. Imagina tudo isso 
embolado formando uma proteína... quando considero todas as ligações possíveis realizadas por uma proteína tanto 
o arcabouço quanto os radicais, a proteína vai se enovelar toda e vai formar o que chamamos de estrutura terciária. 
 
Estrutura terciária: é a estrutura tridimensional da proteína, quando levamos em consideração todas as 
ligações químicas possíveis da proteína em questão, onde levamos em consideração as ligações feitas pelos radicais 
dos aas. Aí ela vai se dobrar por inteiro e a estrutura terciária é muito importante para a proteína. Pois o que 
determina a estrutura terciária (a estrutura tridimensional) é a sua atividade, ou seja, a sua função. Então quando 
falamos de estrutura terciária estamos falando de função da proteína. Se acontecer alguma coisa com esta estrutura, 
ou seja, se a proteína é se desnatura, ela perde a sua estrutura terciária e consequentemente também perde a sua 
função. 
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Por isto não podemos deixar a temperatura ficar muito alta, ou extremos de pH, pois pode fazer com que 
haja a desnaturação da proteína. Desnaturando a proteína, ou seja, perdendo a sua estrutura tridimensional, 
consequentemente, ela vai perder a função. 
 
 Quais são os tipos de ligação que são capazes de manter a estrutura terciária? 
 Ponte dissulfeto (é a ligação de S-S), apesar da metionina também ter enxofre, mas a ponte de dissulfeto 
ocorre entre cisteína-cisteína que na cadeia lateral deste aa tem o grupo tiol ou sulfidrila (SH). 
 A queratina encontrado, por exemplo, no cabelo é uma proteína com muitos resíduos de cisteína e que são 
responsáveis pelo cacheado. A chapinha rompe as ligações, as pontes dissulfeto. Ao fazer escova inteligente, 
também há interação com essas pontes dissulfeto de maneira que elas não possam se ligar e fazer as voltinhas do 
cabelo. 
Além da ponte dissulfeto a estrutura terciária pode ser mantida 
Para que haja o dobramento desta proteína, precisamos de ponte dissulfeto que ocorre entre resíduos de 
cisteína e pontes de hidrogênio também é um tipo de interação que mantém este dobramento. 
Ligações iônicas que são mantidos pelos grupamentos carregados. Se o grupamento amino tiver fazendo 4 
ligações, ele vai ter carga. Há proteína com aas carregados positivamente como a histidina e na mesma proteína 
podemos ter os aas que podem ser carregado negativamente como por exemplo (dependendo do pH pode se ionizar 
e ficar negativo) o grupamento carboxila que quando está ionizado está na forma de C=OO- 
Temos também a interação hidrofóbica. 
 
Ponte dissulfeto, ponte de hidrogênio, ligação iônica e interação hidrofóbica são responsáveis pela 
manutenção da estrutura terciária. Se colocarmos uma condição desnaturante, esta proteína pode se desfazer e 
provavelmente vai perder sua função. 
 
Algumas proteínas, mas nem todas, 
Toda proteína tem estrutura primária, secundária e terciária? 
E a estrutura quaternária? Não. 
 
Estrutura quaternária: só tem aquelas proteínas formadas por 2 ou mais subunidades, ou seja, estrutura 
quaternária só existe nas proteínas formadas por 2 ou mais cadeias polipeptídicas. 
Ex: hemoglobina é formada por 4 cadeias polipeptídicas. 
 
Essa sequência de aas é capaz de se enrolar e de formar a proteína. Entretanto, nesta de ir dobrando a 
proteína, estamos formando ângulos, ou seja, rotação. Quando falamos de alfa hélice, cada volta que a alfa hélice 
dá, ocorre uma rotação desta minha estrutura. E cada parte que dobra, forma-se ângulo. 
A ligação peptídica estão no mesmo plano. Nunca vamos pegar ligações peptídicas em plano diferentes, ela 
é planada e os ângulos que podemos observar são estes 2 ângulos aqui: letra fi e psi. Eles têm uma rotação livre. 
Este psi é o ângulo de rotação entre o carbono alfa e o carbono. Carbono alfa é aquele assimétrico, carbono quiral. O 
fi é entre o carbono alfa e os nitrogênios. 
Falamos que é uma rotação livre, mas na verdade existe umas certas limitações. São estas limitações que 
conseguimos ver no diagrama Ramachandram. Neste diagrama diz quais as sequências podem estar próximas de 
determinado nível de rotação. 
 
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Grau de homologia de proteínas: são proteínas que diferem apenas em alguns resíduos, por exemplo em 
um proteína tem uma valina e na outra proteína na mesma posição tem a leucina. Estas duas proteínas são 
homólogas, pois são parecidas, ou seja elas tem uma grau de homologia, digamos, 90%, o que significa que 
provavelmente elas vão desempenhar funções muito parecidas ou até mesmo iguais no nosso organismo. 
 
Isso é importante, porque às vezes temos defeito em uma proteína, mas uma outra bem parecida chamada 
de Isoforma está funcional, o que pode compensar o mal funcionamento de uma proteína com outra. 
 
As proteínas são formadas por aas proteicos, vão se enovelando. Quem mantém a estrutura quaternária? As 
mesmas ligações que mantém a estrutura terciária. 
 
As proteínas são classificadas: 
Proteína simples: proteína formada somente por apenas aa. 
Proteína conjugada: Glicoproteína ligada a carboidrato (açúcar) que pode ser de vários tipos. Para a proteína 
desempenhar sua função, ela não está sozinha, ela precisa estar ligada a uma outra molécula que não seja proteica. 
Nucleoproteona: proteínas ligadas a nucleotídeos (ACGTU) 
Glicoproteínas: proteínas ligadas a carboidratos. 
Metaloproteínas: proteínas ligadas a metais, hemoglobina. 
Lipoproteínas: proteínas ligadas a lipídeos. 
 
As proteínas podem ser simples quando formadas apenas por aas ou podem ser conjugadas quando a 
proteína está ligada a uma parte não proteica. 
 
As proteínas também podem ser classificadas quanto a sua forma, existem algumas proteínas que são 
solúveis, normalmente estão envolvidoas em reações de catálise, de defesa e que tem uma forma (estrutura 
tridimensional) arredondanda, o que chamamos de proteína globular. 
Porém existe outro grupo de proteínas que são mais alongadas na forma defibras, são insulúveis e 
normalmente estão envolvidas na parte de movimento, na parte de sustentação da célula, então são chamadas de 
fibrosas, por exemplo o colágeno. 
 
Como são classificadas as proteínas de acordo com sua forma? 
Podem ser globular ou fibrosa. 
Cada uma delas possuem características específicas além da forma, podem variar quanto à solubilidade e 
geralmente grupos de proteínas são específicas. Como por exemplo as enzimas sempre serão globulares. As 
envolvidas na manutenção de estruturas sempre serão fibrosas. 
 
Digestão de proteínas da dieta. 
Locais envolvidos: estômago e intestino delgado. 
Alimento que contém proteína: ovo, carne, etc. 
 
A presença de alimento no estomago estimula a secreção de ácido clorídrico secretadas pelas células 
parietais do estômago. O ácido clorídrico é responsável tanto pela desnaturação de proteínas (abre a estrutura da 
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proteína expondo as ligações) quanto ativa algumas enzimas. Com a secreção de ácido clorídrico vai haver uma 
diminuição do pH que ativa o pepsinogênio (forma inativa, não funcional) e se transforma em pepsina (forma ativa). 
Esras enzimas envolvidas no processo de digestão estão sempre armazenadas na sua forma inativa, 
chamadas de zimogênio.O que é zimogênio? 
É a forma na qual as enzimas digestivas estão armazenadas na forma inativa. Ao chegar o estímulo, um 
pedaço desta proteína é clivada e retirada e o que sobra é a proteína, é a enzima na sua forma ativa, funcional. 
A pepsina vai degradar proteína e a própria presença da pepsina faz retroativação, ou seja, é capaz de ativar 
outras enzimas. 
A pepsina não é a única a ser secretada, existem outras como tripsina, quimiotripsina... grupo geral: 
carboxipeptidases (degradam a carboxila da proteína), aminopeptidases (degradam o amino). Cada enzima vai atuar 
numa parte diferente da proteína, porque elas são específicas (especificidade). 
Ao chegar no intestino, o bolo alimentar vai estimular a secreção de bicarbonato o que proporciona a 
neutralização do ácido clorídrico. O pH no intestino fica próximo ao neutro. E é no intestino que todos estes 
zimogênio ditos acima, vão ser ativados. Primeiro a digestão das proteínas vai começar no estômago com ácido 
clorídrico e pepsina. Logo depois vai para o intestino onde todos os outros zimogênios são também ativados. No final 
da história, vamos ter os aas que vão passar pela mucosa intestinal e cair na corrente sanguínea e vão ser utilizados 
nas vias anabólicas ou vias catabólicas. As vias anabólicas são vias de síntese e aqueles componentes que formam 
o aa, especialmente o nitrogênio, vai ser direcionado para onde seja necessário. 
 
 
 
 
 
 
 
Daniele