Estrutura de Proteínas: Raios-X, Conformação e Composição

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GD – Estrutura de Proteínas 
 
1- Por estudos com raios-X de peptídeos cristalinos, Linus Pauling e Robert Corey encontraram 
que a ligação C – N na ligação peptídica é de tamanho intermediário (0,132nm) entre uma 
ligação C – N simples típica (01,149nm) e uma ligação dupla C=N (0,127nm). Eles também 
encontraram que a ligação peptídica é planar, ou seja, todos os átomos ligados ao grupo C – N 
estão localizados em um único plano e que os dois carbonos α ligados ao C – N são sempre 
trans (isto é, estão em lados opostos da ligação peptídica): 
 
a) O que indica o comprimento da ligação C – N na ligação peptídica a respeito da sua força e 
da sua ordem de ligação, isto é, se ela é simples, dupla ou tripla? 
b) A luz da resposta dada em a, explique a observação de ser o comprimento da ligação C-N 
intermediário entre uma ligação dupla e uma simples. 
c) O que nos dizem as observações de Pauling e Corey a respeito da facilidade de rotação ao 
redor da ligação peptídica C – N? 
 
2- William Astbury descobriu que o padrão de difração dos raios-X da lã mostra uma unidade 
estrutural repetitiva espaçada de aproximadamente 0,54nm ao longo da direção da fibra da lã. 
Quando ele submetia a lã ao vapor d’água e a esticava, o padrão de difração mostrava uma 
nova unidade estrutural repetitiva com espaçamento de 0,70nm. A lã submetida ao vapor 
d’água e deixada encolher mostra um padrão de difração dos raios-X consistente com 
espaçamento original de 0,54nm. Embora estas observações sejam pistas importantes para a 
estrutura molecular da lã. Astbury não conseguiu interpretá-las na época. Dado o 
conhecimento atual sobre a estrutura da lã, interprete as observações de Astbury. 
 
3- A ruptura da conformação em α-hélice de um polipeptídio e seu conseqüente 
desenovelamento em uma conformação enrolada ao acaso é acompanhada por uma grande 
diminuição em uma propriedade chamada de poder rotatório específico, uma medida da 
capacidade da solução de fazer girar a luz plano-polarizada. O ácido poliglutâmico, um 
polipeptídio feito unicamente de resíduos de ácido L-glutâmico, tem conformação em α-hélice 
em pH 3. Entretanto, quando o pH é aumentado para 7 ocorre uma grande diminuição da 
rotação específica da solução. Igualmente, a polilisina (apenas resíduos de L-lisina) é uma α-
hélice em pH 10, mas quando o pH é baixado para 7, a rotação específica também diminui, 
como mostrado no gráfico. 
 
 
Qual é a explicação para o efeito das mudanças de pH sobre as conformações do ácido 
poliglutâmico e da polilisina? Por que a transição ocorre em intervalos de pH tão estreitos? 
 
 
4- Quando os agasalhos ou meias de lã são lavados em água quente e/ou secos em secador 
elétrico eles encolhem. Daquilo que você sabe da estrutura da α-queratina explique este fato. 
A seda, por outro lado, não encolhe nas mesmas condições. Explique. 
 
 
5- A maioria das proteínas globulares sofre desnaturação (desenrolamento da estrutura espacial) 
com perda da atividade biológica quando rapidamente aquecida a 65ºC. Entretanto, as 
proteínas globulares que contêm muitos resíduos de cistina precisam ser aquecidas por tempo 
mais longo e a temperaturas mais altas para serem desnaturadas. Uma destas proteínas é o 
inibidor de tripsina do pâncreas bovino (ITPB), o qual tem 58 resíduos de aminoácidos em uma 
única cadeia e três interligações dissulfeto dadas por resíduos de cistina. Resfriando-se uma 
solução de ITPB a atividade biológica desta proteína é restaurada. Você pode sugerir uma 
base molecular para esta propriedade? 
 
6- No polipeptídeo abaixo, onde podem ocorrer curvas ou voltas? Onde podem ser formadas 
interligações dissulfeto? 
 
 
7- – A bactéria anaeróbica altamente patogênica, Clostridium perfringens, é responsável pela 
gangrena gasosa, uma doença na qual a estrutura dos tecidos é destruída e secreta uma 
enzima que catalisa eficientemente a hidrólise da ligação peptídica indicada na seqüência: 
 
onde X e Y são quaisquer dos 20 aminoácidos naturais. Como a secreção desta enzima 
contribui para o potencial de invasão desta bactéria nos tecidos humanos? Por que esta 
enzima não afeta a própria bactéria? 
 
8- A análise da composição de duas proteínas A e B de mesmo peso molecular (25.0000 daltons) 
é mostrada na Tabela abaixo: 
COMPOSIÇÃO PERCENTUAL DE AMINOÁCIDOS 
 
AMINOÁCIDO % resíduos de aminoácidos 
 Proteína A Proteína B 
Glicina 8 8 
Alanina 6 10 
Valina 10 4 
Leucina 3 6 
Isoleucina 3 5 
Prolina 8 1 
Serina 3 3 
Treonina 2 2 
Tirosina 6 5 
Triptofano 5 7 
Fenilalanina 5 5 
Ácido Glutâmico 10 2 
Ácido aspartico 12 1 
Glutamina 2 4 
Asparagina 3 6 
Histidina 2 7 
Lisina 1 8 
Arginina 2 6 
Metionina 1 7 
Cisteína 7 3 
 
Utilizando os dados da Tabela acima, responder as seguintes questões, justificando sua 
resposta. 
1- Qual das proteínas deve ter maior conteúdo de α - hélice? 
2- Qual deve ter pH do ponto isoelétrico maior que 7 e qual deve ter pH menor que 7? 
3- Qual deve ser mais hidrofóbica? 
4- Qual proteína dever ter maior número de dobras?