Proteínas

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Peptídeos e Proteínas 
Peptídeos e proteínas são polímeros de aminoácidos. 
❖ 
Dois aminoácidos se ligam covalentemente por uma ligação amida substituída 
chamada ligação peptídica, que forma um dipeptídeo. Esta é uma ligação que funciona 
por desidratação, ou seja, há a remoção de moléculas de água de um grupo α-carboxila de 
um aminoácido e de um grupo α-amino de outro. 
Três aminoácidos podem se ligar formando um tripeptídeo, da mesma forma que 
podem formar um tetra ou um pentapeptídeo, A ligação de um grupo de aminoácidos é 
chamada de oligopeptídeo e a ligação de vários aminoácidos é chamada de polipeptídeo. 
 
 
As unidades de aminoácidos de um peptídeo geralmente são chamadas de resíduos 
(porque cada um deles perdeu um átomo de hidrogênio de seu grupo amino e a parte 
hidroxila do grupo carboxila). Em um peptídeo, o resíduo de aminoácido presente na 
extremidade que exibe um grupo α-amino é o resíduo aminoterminal – N-terminal – e o 
resíduo da outra extremidade que exibe um grupo α-carboxila é o resíduo 
carboxiterminal – C-terminal. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
As proteínas podem ter milhares de unidades de aminoácidos. 
 
❖ 
As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes nas células, elas são 
macromoléculas de alto peso molecular. Nas moléculas proteicas os aminoácidos se ligam 
covalentemente, formando longas cadeias não ramificadas, através de ligações peptídicas 
como foi citado acima. 
 
 
 
 
 
Muitas proteínas contêm apenas resíduos de aminoácidos e nenhum outro grupo 
químico, estas são chamadas de proteínas simples. Entretanto, algumas proteínas contêm 
componentes químicos permanentemente associados além dos aminoácidos, estas são 
chamadas de proteínas conjugadas. A porção não-aminoácida desta proteína é chamada 
de grupo prostético. Proteínas conjugadas são classificadas de acordo com a natureza 
química de seus grupos prostéticos, por exemplo, as lipoproteínas contêm lipídios, as 
glicoproteínas contêm carboidratos. Algumas proteínas podem apresentar mais de um 
grupo prostético. Este grupo geralmente é muito importante na função biológica das 
proteínas. 
 
➢ 
• Estrutura Primária – O elemento 
mais importante da estrutura primária 
é a sequência de resíduos de 
aminoácidos. 
 
• Estrutura Secundária – Refere-se 
aos arranjos particularmente estáveis 
dos resíduos de aminoácidos, dando 
origem a padrões estruturais 
recorrentes. 
• Estrutura Terciária – Descreve 
todos os aspectos do dobramento 
tridimensional de um polipeptídeo. 
 
 
• Estrutura Quaternária – Quando 
uma proteína possui duas ou mais 
subunidades polipeptídicas. 
 
 
Para ocorrer a quebra de uma proteína, deve ocorrer o processo de 
hidrólise. Ocorrer a adição da molécula de água, permitindo a separação dos 
aminoácidos. A hidrólise ocorre no processo digestivo, uma vez que o corpo 
absorve aminoácidos, para que possa manter suas proteínas necessárias. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
➢ 
A proteína pode assumir um número ilimitado de conformações, por conta das 
rotações livres em torno das centenas de ligações individuais que a proteína tem. As 
proteínas possuem função química ou estrutural diferente uma das outras, portanto 
sugere-se que cada uma possui uma estrutura tridimensional singular. 
Conformação é a denominação dada ao arranjo espacial dos átomos de uma 
proteína. As possíveis conformações de uma proteína incluem qualquer estado estrutural 
que possa ser atingido sem romper as ligações covalentes. Geralmente, a conformação 
existente sob um determinado conjunto de condições é a termodinamicamente mais 
estável, tendo a menor Energia Livre de Gibs (G). 
 
Diz respeito à sequência de aminoácidos, dada pela sequência de nucleotídeos da 
molécula de DNA responsável por sua síntese. A estrutura primária de peptídeos e 
proteínas refere-se ao número linear e a ordem dos aminoácidos presentes. A convenção 
para a designação da ordem dos aminoácidos é de que o N-terminal, ou seja, a 
extremidade com o resíduo com o grupo α-amino livre, é para a esquerda – é a do 
primeiro aminoácido – e do C-terminal, ou seja, a extremidade com o resíduo que contém 
um grupo α-carboxila livre, é para a direita. Nesta estrutura são encontradas ligações 
peptídicas e, dependendo da proteína, podem ser encontradas ainda as pontes de 
dissulfeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Esta sequência deve ser mantida, sob o peso de a proteína perder sua função, como 
é o caso da presença de valina ao invés de glutamato no sexto aminoácido da cadeia 
polipeptídica da hemoglobina, que a doença genética denominada anemia falciforme. A 
ausência ou o acréscimo de aminoácidos à estrutura primária das proteínas, também pode 
ser responsável pela modificação em sua eficácia funcional. 
 
Refere-se à conformação local de alguma porção de um polipeptídeo. Alguns tipos 
de estrutura secundária são particularmente estáveis e frequentemente encontrados nas 
proteínas. Os mais proeminentes são a α-hélice e as conformações folha -pregueada. 
A conformação em α-hélice é conferida através do ângulo de torção que os 
resíduos de aminoácidos apresentam na ligação peptídica, estabilizada por pontes de 
hidrogênio entre o oxigênio do grupamento carboxila de um Cα e o H do grupamento 
amino do outro aminoácido. A folha -pregueada é possível graças a pontes de hidrogênio 
que ocorrem entre duas partes das cadeias polipeptídicas dentro da molécula proteica. 
Uma proteína pode apresentar os dois tipos de organização secundária dentro de sua 
molécula. 
 
Forma α-hélice de uma proteína Forma folha -pregueada de uma proteína 
➢ α
O arranjo mais simples que uma cadeia polipeptídica pode assumir com suas 
ligações peptídicas rígidas – porém com as demais ligações livres para rotação – é uma 
estrutura helicoidal, a α-hélice. Nessa estrutura a cadeia polipeptídica é muito retorcida 
em torno de um eixo imaginário longitudinal que passa pelo centro da hélice, com os 
grupos R dos resíduos de aminoácidos projetando-se para a face externa da hélice. A 
hélice é sempre orientada para a direita em todas as proteínas. 
A α-hélice é facilmente se forma mais facilmente do que as outras conformações, 
pelo fato de que ela otimiza o uso das ligações de hidrogênio internas. A estrutura é 
estabilizada por ligações de hidrogênio entre o átomo de hidrogênio ligado ao átomo de 
nitrogênio eletronegativo do grupo carbonila do quarto aminoácido na extremidade 
aminoterminal dessa ligação peptídica. Na α-hélice, todas as ligações peptídicas – menos 
as que são próximas de cada uma das extremidades da hélice – participam dessas ligações 
de hidrogênio. Todas as ligações de hidrogênio combinadas fornecem uma estabilidade à 
estrutura helicoidal. 
Uma α-hélice pode se formar em polipeptídeos que consistem de L ou D-
aminoácidos. Mas, todos os resíduos devem ser de uma única série estereoisomérica; um 
D-aminoácido irá interromper uma série regular que insista de L-aminoácidos, e vice-
versa. 
 
➢ α
Nem todos os polipeptídeos podem formar uma α-hélice estável. As interações 
entre cadeias laterais de aminoácidos podem estabilizar ou desestabilizar essa estrutura. 
Por exemplo, se uma cadeia polipeptídica possuir um grande bloco de resíduos de Glu, 
esse segmento da cadeia não irá formar uma α-hélice em pH 7. 
A estrutura de uma α-hélice faz com que as interações críticas ocorram entre uma 
cadeia lateral de um aminoácido e uma cadeia lateral do terceiro (e, às vezes, do quarto) 
resíduo de aminoácido a partir daquele, tanto em uma direção quanto em outra. 
Aminoácidos positivamente carregados frequentemente se encontram afastados de 
aminoácidos negativamente carregados por três resíduos, permitindo a formação de um 
par iônico. Dois resíduos de aminoácidos aromáticos aparecem, com frequência, 
espaçados de modos semelhantes, resultando em uma interação hidrofóbica. 
Um impedimento para a formação de uma α-hélice é a presençade resíduos de 
Pro ou Gly. Na prolina, o átomo de Nitrogênio faz de parte de um anel rígido, e a rotação 
em torno da ligação N – Cα não é possível. Assim, um resíduo de Pro introduz uma dobra 
desestabilizadora em uma α-hélice. Além disso, o átomo de nitrogênio de um resíduo de 
Pro em uma ligação peptídica não possui nenhum hidrogênio substituinte que possa 
participar de ligações de hidrogênio com outros resíduos. Por esses motivos, a prolina é 
raramente encontrada em α-hélice. A glicina ocorre com pouca frequência em α -hélices 
por uma razão diferente: possui uma flexibilidade conformacional maior do que a dos 
demais resíduos de aminoácidos. Os polímeros de glicina tendem a assumir estruturas 
enoveladas bem distintas de uma α-hélice. 
 
➢ 
Na conformação , a cadeia polipeptídica estende-se em uma estrutura de 
ziguezague ao invés de helicoidal. As cadeias polipeptídicas em ziguezague podem ser 
dispostas lado a lado, para formar uma estrutura que se assemelha a uma série de pregas. 
Nesse arranjo, denominado folha , as ligações de hidrogênio são formadas entre os 
segmentos adjacentes da cadeia polipeptídica. 
Os seguimentos individuais que formam uma folha  geralmente estão próximos 
entre si na cadeia polipeptídica, mas podem também estar bem distantes uns dos outros na 
sequência linear do polipeptídeo; podem até mesmo ser segmentos em cadeias 
polipeptídicas distintas. 
 
Corresponde às relações da cadeia polipeptídica no sentido de estabilizar a 
conformação tridimensional. Muitos tipos de interações químicas podem ocorrer dentro 
de uma molécula proteica para garantir a estabilidade das cadeias polipeptídicas. 
As mais fortes são as ligações covalentes, como a que ocorre entre dois 
aminoácidos cisteína que se unem através de pontes dissulfeto entre seus grupamentos 
S formando o complexo cistina. 
Há ainda a formação de pontes de hidrogênio, interações eletrostáticas e 
interações fracas de van der Walls entre os grupamentos R. 
➢ 
• Pontes de Hidrogênio: Grande 
número de pontes de H são formadas 
no interior e na superfície das 
proteínas. Além de formar pontes de 
H entre si, os grupos polares das 
cadeias laterais dos aminoácidos 
podem interagir com a água ou com o 
esqueleto polipeptídico. As pontes de 
H contribuem moderadamente para 
direcionar o enovelamento. 
 
• Interações Hidrofóbicas: São as 
forças não covalentes mais 
importantes para a estabilidade da 
estrutura enovelada. Ocorrem entre 
aminoácidos de cadeia lateral 
hidrofóbica, excluindo e afastando as 
moléculas de água no momento de 
ligação. 
 
• Interações Eletrostáticas (ligações 
iônicas): Ocorrem entre aminoácidos 
que possuem carga positiva ou 
negativa na cadeia lateral. 
 
• Forças de van der Waals: É uma 
força de atração inespecífica que 
ocorre quando dois átomos quaisquer 
estão próximos. Apesar dessas forças 
serem comparativamente fracas em 
relação as demais, o efeito cumulativo 
de numerosas interações tem 
substancial influência para a 
estabilidade da estrutura enovelada. 
 
Esta estrutura terciária é comum a todas as proteínas. Algumas proteínas contêm 
apenas uma cadeia polipeptídica enquanto outras são compostas por mais de um tipo 
iguais ou diferentes entre si (proteínas oligoméricas), como é o caso da hemoglobina. 
 
É o arranjo espacial entre cadeias peptídicas das proteínas oligoméricas, definida 
por interações não covalentes entre as cadeias peptídicas e outros compostos de origem 
não proteica que, frequentemente, fazem parte da proteína. A estrutura quaternária, então, 
diz respeito ao arranjo não covalente formado por várias cadeias polipeptídicas como é o 
caso da hemoglobina. 
A configuração espacial final das proteínas – estrutura terciária ou quaternária – é 
constante e determinante das funções biológicas por elas exercidas. 
 
• Proteínas globulares: são esferas 
compactas e irregulares resultantes do 
enovelamento da cadeia 
polipeptídica. São bastante solúveis 
em água e possuem funções 
diversificadas. A mioglobina e a 
hemoglobina são exemplos. 
 
• Proteínas fibrosas: são proteínas de 
formato cilíndrico, apresentam baixa 
solubilidade em água e possuem 
funções estruturais (ex: colágeno e 
queratina). O colágeno é pouco 
solúvel em água, apresenta uma tripla 
hélice estabilizada por pontes de 
hidrogênio. Com uma sequência 
repetida de glicina, prolina e 
hidroxiprolina. Possuindo também 
ligações cruzadas covalentes de 
alisinas que aumentam a sua 
resistência tensional. A formação de 
hidroxiprolina e hidroxilisina requer 
vitamina C. 
 
 
 
 
 
 
 
 
➢ 
A perda da estrutura tridimensional de uma proteína causa a perda da função dela, 
isso se chamada desnaturação proteica. Esse estado não necessariamente corresponde a 
um desenovelamento completo da proteína. 
A maioria das proteínas pode ser desnaturada por conta do calor, que afeta as 
interações fracas em uma proteína – principalmente as ligações de hidrogênio – de forma 
complexa. Se a temperatura aumenta de forma lenta, uma conformação proteica 
geralmente parece intacta até que de repente há uma perda na estrutura, e função, em uma 
faixa estreita de temperaturas. Essa alteração repentina sugere que o desenovelamento é 
um processo cooperativo, ou seja, a perda de estrutura em uma parte da proteína 
desestabiliza outras partes. 
As proteínas podem ser desnaturadas não apenas pelo calor, mas também por 
agentes desnaturantes como extremos de pH, solventes orgânicos – como álcool e 
acetona – substâncias caotrópicas – como ureia, cloreto de guanidina, perclorato de sódio 
etc – ou detergentes. Cada um desses agentes representa um tratamento relativamente 
moderado no sentido de que nenhuma ligação covalente na cadeia polipeptídica é rompida. 
 
• Detergentes: A porção hidrofóbica 
do detergente interage com as cadeias 
laterais hidrofóbicas da proteína, 
enquanto a parte polar da molécula 
estabelece forte interação com o 
solvente e os grupos polares da 
proteína. Estas duas forças tendem a 
abrir e desordenar a estrutura da 
proteína. 
• Extremos de pH: alteram a carga das 
cadeias laterais dos resíduos de 
aminoácidos da proteína, provocando 
rompimento de algumas ligações de 
hidrogênio. 
• Substâncias caotrópicas: Em altas 
concentrações, pode haver uma 
desestabilização das pontes de 
hidrogênio com consequente 
mudança na conformação nativa da 
proteína. 
• Solventes orgânicos: Sua ação vai 
depender do grau de polaridade do 
solvente e, portanto, da sua 
capacidade de interagir com certos 
grupos laterais da proteína. O efeito 
desnaturante desses solventes pode 
diminuir se utilizados em baixas 
temperaturas, o que favorece a 
insolubilidade da proteína.
 
Os estados desnaturados obtidos por esses diversos tratamentos não são 
necessariamente equivalentes. 
 
 
 
➢ 
Para que haja a renaturação da proteína é fundamental que a sua estrutura primária 
não tenha sido alterada, portanto quando o agente desnaturador for removido, a proteína 
dobra-se novamente em sua estrutura original, ocorrendo a renaturação dela. Então, a esse 
fator, diz-se que a desnaturação é reversível. 
 
Muitas vezes a desnaturação é irreversível, por exemplo quando a proteína ocorre 
por elevações extremas de temperatura ou de alterações muito intensas de pH. Um 
exemplo de desnaturação irreversível é a desnaturação da proteína predominante do ovo, 
a albumina, quando ele é frito ou cozido. Isso ocorre porque o ovo está exposto à uma 
temperatura extremamente alta, o que faz com que a estrutura seja destruída ou alterada. 
Então, quando aquecido ocorre a aglutinação e a precipitação da albumina, por isso ela se 
torna branca. O mesmo acontece quando o leite é fervido, o calor desnatura a proteína do 
leite, que se junta com a gordura e forma uma película, a nata. 
 
➢ 
Para entender como acontece a anemia falciforme, primeiro temosque entender 
sobre a hemoglobina. 
A hemoglobina é uma proteína que possui como principal função transportar o 
oxigênio dos pulmões para todos os tecidos do corpo. Ao mesmo tempo, também 
transporta parte do dióxido de carbono dos tecidos para os pulmões. É a hemoglobina que 
dá a cor vermelha às hemácias – células vermelhas do sangue, formadas pelas 
hemoglobinas e globulinas. 
A hemoglobina é uma proteína de estrutura quaternária. Ela é composta por 
quatro cadeias de globina (parte proteica) e um grupo heme (grupo prostético) ligado 
a cada uma delas. Em adultos, as cadeias de globina são de dois tipos: duas do tipo α e 
duas do tipo . O grupo heme contém um átomo de ferro central em seu interior, mantido 
no estado ferroso. O ferro é o responsável pela captação do oxigênio, uma vez que o 
mineral se liga ao oxigênio com facilidade. 
A hemoglobina anormal mais conhecida é a HbS – sickle (em português significa 
foice, devido ao seu formato), ela é a responsável pela anemia falciforme. 
A anemia falciforme é uma doença hereditária que causa deformação nos glóbulos 
vermelhos, deixando-os em forma de foices. Com isso, as membranas dessas células são 
alteradas e podem se romper com facilidade. Além disso, a forma diferenciada das células 
também dificulta a passagem do sangue pelos vasos mais finos, dificultando a oxigenação 
dos tecidos. 
 
 
 
 
 
 
 
Resumo 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Proteínas: são macromoléculas contendo um número elevado de aminoácidos (aa) 
 
Aminoácidos: existem 20 aa diferentes tendo uma parte central comum e 
cadeias laterais (R) diferentes que lhes conferem especificidade. 
 
Estruturas proteicas: numa proteína os aa estão ligados linearmente 
(estrutura primária) e por estabelecimento de ligações extras mais fracas entre as 
cadeias laterais, nomeadamente através de ligações iônicas, ligações de hidrogênio e 
interações de van der Waals originam estruturas secundárias e terciárias. As 
propriedades e funções das proteínas são determinadas pelo número e tipo de aa e 
pela sua estrutura tridimensional. 
 
Proteínas fibrosas: 
estruturas com forma de “zig-
zag” ou forma de hélice. 
 
Proteínas globulares: 
formas quase esféricas 
resultantes de um 
enovelamento 
 
Desnaturação: estas estruturas são mantidas por interações fracas, por isso são 
facilmente quebradas quando expostas a agentes desnaturantes como calor, pH, 
detergentes ou solventes orgânicos.