Função proteica- resumo Lehninger

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função proteica
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· As funções de muitas prot. envolvem uma lig. reversível com outras moléculas;
· Ligante- uma molécula que interage de modo reversível com uma prot. (ele pode ser qualquer outro tipo de molécula, inclusive outra prot.);
· A natureza transitória das interações proteína-ligante é fundamental para a vida, pois permite que um organismo responda de maneira rápida e reversível a mudanças no ambiente e nas condições metabólicas;
· Sítio de ligação: região em que o lig. interage com a prot.- é complementar ao ligante em tamanho, forma, carga e caráter hidrofílico ou hidrofóbico e a interação é específica;
· A prot. pode ter sítios de lig. separados p/ vários tipos de lig.;
· Encaixe induzido: adaptação estrutural entre o lig. e a prot.;
· Substrato: as moléculas as quais as enzimas exercem seus efeitos/ o sítio de ligação é chamado de sítio catalítico ou ativo;
Interação reversível de uma prot. com 1 ligante: prot. de lig. ao oxigênio
O oxigênio liga-se ao grupo prostético heme
· O oxigênio é pouco solúvel em soluções aquosas e não pode ser transportado para os tecidos se estiver simplesmente dissolvido no plasma sanguíneo e a difusão de o2 pelos tecidos também não é muito eficiente em certas distancias;
· A evolução dos animais maiores e multicelulares dependeu do desenvolvimento de proteínas capazes de transportar e armazenar oxigênio, mas nenhuma cadeia lateral dos aa das prot. é adaptado p/ lig. reversível com moléculas de o2, que é exercida por determinados metais em transição (ex: ferro e o cobre);
· O ferro livre promove a formação de espécies de oxigênio altamente reativas, como as hidroxilas, que podem danificar o DNA e outras macromoléculas, logo, o ferro usado nas células está ligado a formas que o sequestram e/ou o tornam - reativo;
· O ferro é frequentemente incorporado em um grupo prostético ligado a prot.- heme- uma complexa estrutura orgânica em anel- protoporfirina- que se liga a um único átomo de ferro (no estado ferroso) - que tem 6 lig., de coordenação, 4 com N que fazem parte do sist. plano do anel de porfirina (e ajudam a evitar a conversão do ferro do heme p/ o estado férrico- que não liga oxigênio) e 2 perpendiculares a porfirina;
· Algumas moléculas pequenas, como o monóxido de carbono (CO) e o óxido nítrico (NO), coordenam com o ferro do heme com maior afinidade do que o O2. Quando uma molécula de CO está ligada ao heme, o O2 é excluído, e, por isso, o CO é altamente tóxico para os organismos aeróbicos;
As globinas são uma família de proteínas de ligação ao oxigênio 
· Globinas- formam uma ampla família de prot. com estrutura primaria e terc. semelhantes. A + atua no armazenamento ou transporte de o2;
· Mioglobina monomérica- facilita a difusão de O no tecido muscular;
A mioglobina tem um único sítio de lig. ao O
· Mioglobina- 1 único polipeptídeo de 153 resíduos de aa com 1 molécula de heme;
· Um resíduo de aminoácido é nomeado pela posição na sequência de aminoácidos ou por sua localização na sequência de um segmento de α-hélice específico;
As interações proteína-ligante podem ser descritas quantitativamente
· A função da mioglobina depende da capacidade da prot.: ligar O e liberá-lo quando necessário;
A estrutura da prot. afeta a forma pela qual o ligante é ligado
· A especificidade com a qual o heme interage com os vários ligantes é alterada quando o mesmo está fazendo parte da mioglobina;
· O monóxido de C liga-se a moléculas de heme livre mais de 20000v melhor que o O2, mas, quando estiver fazendo parte da mioglobina, a lig. é apenas 40v melhor;
· A mudança na afinidade relativa para CO e O2 do heme quando ele está ligado à mioglobina é mediada pela estrutura da globina;
· Quando o heme está ligado a mioglobina, a sua afinidade por O2 aumenta seletivamente devido a presença de His distal;
· Esse aumento seletivo da afinidade por o2 nas globinas é fisiologicamente importante p/ evitar o envenenamento por CO2 gerado pelo catabolismo do heme e por outros fatores;
A hemoglobina transporta O2 no sangue
· Eritócito- principal função é carregar hemoglobina dissolvida no citosol em concentração muito alta;
· A mioglobina, com sua curva hiperbólica de ligação ao oxigênio, é relativamente insensível a pequenas alterações na concentração do oxigênio dissolvido e, por isso, funciona bem como proteína de armazenamento de oxigênio;
· A hemoglobina, com suas várias subunidades e sítios de lig. p/ o O2, é mais adequada p/ o transporte do oxigênio;
As subunidades da hemoglobina têm estrutura semelhante a mioglobina
· A hemoglobina (Mr 64.500; abreviada Hb) é aproximadamente esférica, com diâmetro ao redor de 5,5 nm. Ela é uma proteína tetramérica que contém quatro grupos prostéticos heme, cada um associado a uma cadeia polipeptídica;
· A Hb do adulto contem 2 tipos de globina- duas cadeias alfa e duas beta e a estrutura tridimensional deles é muito semelhante;
· A estrutura 4º da Hb apresenta interações fortes entre as subunidades diferentes;
A hemoglobina sofre função estrutural quando se liga ao O
· 2 conformações principais da Hb: o estado R e o estado T, o O se liga a Hb nos 2 estados, mas, tem + afinidade pela Hb no estado R;
· Experimentalmente, quando o oxigênio não está presente, o estado T é mais estável, e, assim, é a conformação predominante da desoxi-hemoglobina;
A Hb liga-se ao oxigênio de forma cooperativa
· Uma proteína que se ligue ao O2 com alta afinidade capta oxigênio de maneira eficiente nos pulmões, mas não o libera muito nos tecidos. Por sua vez, se a proteína se liga ao oxigênio com afinidade suficientemente baixa para liberá-lo nos tecidos, ela não o capta muito nos pulmões;
· A hemoglobina resolve o problema passando por uma transição de um estado de baixa afinidade (o estado T) para um de alta afinidade (o estado R) à medida que mais moléculas de O2 vão sendo ligadas;
· Como resultado, a Hb tem uma curva de lig. ao O híbrida em forma de S ou sigmoide;
· Prot. com 1 única cadeia polipeptídica com 1 único sitio de lig. não geram curva de lig. sigmoide –mesmo se a lig. produzir uma mudança na conformação- porque cada molécula do lig. interage de modo independente e não afeta a lig. com outra molécula;
· Prot. alostérica: é aquela em que a interação com 1 lig. em 1 sítio afeta as propriedades de lig. de outro sitio da mesma prot./ são as que tem ‘outras formas’, ou conformações induzidas pela interação com lig. denominados –moduladores (a mudança conformacional induzida pelo modulador converte formas + ativas em menos ativas da prot. e vice versa);
· Homotrópica- interação quando o ligante e o modulador são idênticos;
· Heterotrópica- quando o modulador é uma molécula diferente do lig. normal;
· Algumas prot. podem participar de interações homotrópicas e heterotrópicas por possuírem dois ou mais moduladores;
A interação cooperativa do lig. pode ser descrita em termos quantitativos
Dois modelos que propõem mecanismos para a lig. cooperativa
· Modelo MWC ou modelo combinado: supõe que as subunidades de uma prot. de lig. cooperativa são funcionalmente idênticas, que cada subunidade pode existir em pelo menos duas conformações e que todas as subunidades sofrem transição de uma conformação para outra simultaneamente;
· Modelo sequencial: a interação com o ligante pode induzir uma mudança de conformação em uma subunidade individual, que provoca uma alteração similar em uma subunidade adjacente, sendo mais provável a lig. de uma segunda molécula do ligante;
A hemoglobina também transporta H+ e CO2 
· Dos tecidos p/ os pulmões e para os rins, onde são excretados;
· A lig. de O2 pela Hb é profundamente influenciada pelo ph e pela concentração de co2, de forma que a conversão desse gás em bicarbonato é fundamental na regulação da lig. do O e sua liberação no sangue;
· No ph baixo e na alta concentração de de co2 dos tecidos periféricos, a afinidade da Hb pelo oxigênio diminui quando o H+ e o co2 se ligam e o O2 é liberado para os tecidos;
· Nos capilares do pulmão, ao contrário, quando o co2 é excretado e o ph do sangue consequentemente aumenta, a afinidadeda Hb pelo oxigênio aumenta, e a prot. liga mais o2 para transportar p/ os tecidos periféricos;
· Esse efeito do ph e da concentração de co2 sobre a lig. e a liberação de oxigênio pela Hb- EFEITO BOHR- e a principal contribuição p/ isso é dada pela His HC3 das subunidades beta;
· A Hb se liga tanto ao o2 quanto ao H+, mas com afinidade inversa e eles não se ligam ao mesmo sítio na Hb, o o2 se liga ao átomo de ferro do heme, enquanto o H+ se liga a algum entre vários dos resíduos de aa na prot;
A ligação do oxigênio com a hemoglobina é regulada por 2,3-bifosfoglicerato
· A interação do 2,3-bifosfoglicerato (BPG) com a Hb aprimora a função desta e serve de exemplo de modulação alostérica heterotípica;
· O BCG reduz muito a afinidade da Hb pelo O;
A anemia falciforme é uma doença molecular da Hb
· Ela ocorre em indivíduos que herdaram o alelo para a Hb falciforme de ambos os pais, os eritrócitos desses indivíduos são normais e em número menos;
· Quando a Hb das células falciformes (Hb S) é desoxigenada, ela torna-se insolúvel e forma polímeros que se agregam em fibras tubulares, já a Hb normal, permanece solúvel quando desoxigenada;
· Ela é dolorosa e fatal;
· O conteúdo de Hb do sangue dessas pessoas é somente a metade do valor normal, uma vez que as células falciforme são muito frágeis e se rompem facilmente, o que resulta em anemia (falta de sangue);
· É causada pela substituição de 1 único aa (Glu6 por Val6) nas cadeias beta da Hb;
Interações complementares entre proteínas e ligantes: o sistema imune e as imunoglobulinas
· Todos os vertebrados tem um sist. imune capaz de fazer a distinção molecular entre ‘próprio’ e ‘não próprio’ (que é destruído, quando identificado);
· Resposta Imune: é formada por um conjunto intricado e coordenado de interações entre muitas classes de proteínas, moléculas e tipos celulares. Pode ser desenvolvido a partir de interações reversíveis entre ligantes e proteínas;
A resposta imune inclui um conjunto de células e proteínas especializadas
· A imunidade é realizada por meio de uma grande variedade de leucócitos (células brancas do sangue), incluindo os macrófagos e os linfócitos- todos desenvolvidos na medula óssea a partir de células tronco não diferenciadas;
· Resposta imune: 2 sist. complementares- humoral (alvo- infecções bacterianas e vírus extracelulares e também pode responder a prot. estranhas) e celular (que destrói células hospedeiras infectadas por vírus, além de destruir alguns parasitas e tecidos estranhos);
· Humoral: prot. solúveis- anticorpos/imunoglobulinas Ig- que se ligam a bactérias, vírus ou moléculas grandes estanhos e os levam p/ a destruição. Produzidas pelos linfócitos B, ou células B;
· Celular: os efetores desse centro de resposta são uma classe de linfócitos T, ou células T, conhecidas como células T citotóxicas (células Tc). Reconhecimento de células infectadas: prot. receptores de células T, que reconhecem e interagem com ligantes extracelulares, desencadeando mudanças no interior da célula. Células T/ Th auxiliares: produzem prot. sinalizadoras solúveis, citocinas (ex: interleucinas), elas interagem com macrófagos e participam indiretamente na destruição de células infectadas e de patógenos ao estimulares a proliferação seletiva das células Tc das células B que pode se ligar a antígenos específicos- processo denominado- seleção clonal (aumenta o nº de células do sist. imune que podem responder a um patógeno especifico);
· As células Th são o alvo primário da infecção por HIV, e a eliminação dessas células incapacita de maneira progressiva o sistema imune;
· Antígeno: qualquer molécula ou patógeno capaz de induzir resposta imune- quando complexo, pode interagir com vários anticorpos diferentes –moléculas com mm menor que 5000 não são reconhecidas como tal;
· Um determinado anticorpo ou um receptor de célula T se liga somente a uma estrutura molecular específica dentro do antígeno, chamada de determinante antigênico ou epítopo;
· Haptenos- moléculas pequenas usadas p/ induzir uma resposta imune (geralmente em laboratório);
Os anticorpos tem 2 sítios idênticos de ligação ao antígeno
· A IgG é a principal classe de molécula de anticorpo e uma das prot. + abundantes no soro sanguíneo;
· A IgG é formada por 4 cadeias peptídicas – 2 leves e 2 pesadas- forma de Y;
· A lgG é o principal anticorpo sec. na resposta imune que é iniciada por uma classe de células B- de memória;
· A IgE tem um papel importante na resposta alérgica, interagindo com basófilos (leucócitos fagocíticos) no sangue e com células secretoras de histamina, chamadas de mastócitos, altamente distribuídas nos tecidos, ela serve como um receptor para o antígeno;
Os anticorpos ligam-se ao antígeno de modo firme e específico
· A especificidade de lig. de um anticorpo é determinado pelos resíduos de aa presentes nos domínios variáveis das cadeias leves e pesadas;
· Em muitos casos, a complementaridade é obtida de modo interativo, uma vez que as estruturas do antígeno e do sítio de ligação sofrem influência uma da outra à medida que se aproximam;
A interação antígeno-anticorpo é a base para uma grande variedade de procedimentos analíticos importantes
· Anticorpos policlonais: são produzidos por muitos linfócitos B diferentes em resposta a um antígeno, as células de linfócitos B produzem anticorpos que se ligam a epítopos diferentes e específicos no antígeno- basicamente contém uma mistura que reconhecem diferentes partes da prot.;
· Anticorpos monoclonais: são sintetizados por uma população de células B idênticas, eles são homogêneos, todos reconhecendo o mesmo epítopo;
· Os seres humanos têm cinco classes de imunoglobulinas, cada uma com funções biológicas distintas. A IgG é a classe mais abundante, sendo uma proteína em formato de Y com duas cadeias pesadas e duas cadeias leves. Os domínios próximos da extremidade superior do Y são hipervariáveis no conjunto da vasta população das IgG e formam dois sítios de ligação ao antígeno;
Interações proteicas moduladas por energia química: actina, miosina e motores moleculares
· A maioria dos movimentos no organismos deve-se a atividade de uma classe fascinante de motores musculares proteicos;
A actina e a miosina são as principais células do músculo
· A força contrátil do músculo é gerada pela interação dessas prot;
· Elas são organizadas em filamentos submetidos a interações transitórias que deslizam uns sobre os outros para realizar a contração;
· Miosina: tem 6 subunidades, 2 cadeias pesadas (cada 1 tem nas extremidades aminoterminais, um domínio globular grande contendo o sítio onde o ATP é hidrolisado) e 4 leves. Nas células musculares, essas moléculas agregam-se e formam os filamentos grossos;
· Actina: é abundante em quase todas as células eucarióticas. No musculo, as unidades de actina monomérica -actina G- associam-se e formam um polímero longo- actina. Filamento fino- actina F com as prot. troponina e tropomiosina. A hidrólise do ATP pela actina funciona somente na montagem dos filamentos; ela não contribui de maneira direta para a energia gasta na contração muscular;
· A miosina consiste em duas cadeias pesadas e quatro cadeias leves, formando um domínio espiralado enrolado fibroso (cauda) e um domínio globular (cabeça). As moléculas de miosina são organizadas em filamentos grossos que deslizam sobre os filamentos finos, compostos principalmente por actina. A hidrólise do ATP na miosina é acoplada a uma série de mudanças conformacionais na cabeça da miosina, levando a que se dissocie de uma subunidade da actina F e se associe com outra, mais distante ao longo do filamento fino. Assim, a miosina desliza ao longo dos filamentos de actina.
· A contração muscular é estimulada pela liberação de Ca21 do retículo sarcoplasmático. O Ca21 liga-se à proteína troponina, provocando uma mudança na conformação do complexo troponina-tropomiosina que desencadeia o ciclo de interações actina-miosina;
· Mioglobina- armazena O no músculo;
· Rabidomilose: degradação do músculo, liberação de mioglobina;
· Efeito alostéricos na lig. e liberação deO pela Hb;
· Heme prot. (Hb e Mb): contem grupo heme- longa cadeia de aa ligados com aa e uma parte que não é aa (grupo prostético) que é um anel pirrólico que contém um átomo de ferro no meio;
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