04M - Proteínas

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05/10/2017
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PROTEÍNAS
Universidade Federal do Pará – Instituto de Ciências Biológicas
Prof. Barbarella Macchi
PROTEÍNAS: polímeros compostos de n unidades monoméricas, os 
aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas
A ligação peptídica ocorre entre o grupo a-
carboxila de um aminoácido e o grupo a-
amino de outro aminoácido. 
Até 100 aminoácidos (10 kDa) peptídeo
Mais de 100 aminoácidos proteína
aminoácido
COO
C — H
R
H3N —
+
a
Fórmula geral de um a aminoácido:
os grupos amino e carboxila estão no 
carbono a.
R – a cadeia lateral R diferencia os 
aminoácidos entre si
(monômero)
Proteína (polímero)
um dipeptídeo
Aminoácido 1 Aminoácido 2
Proteínas → união de aminoácidos...
Mas diferem...
a) quantidade de AA da cadeia polipeptídica
b) tipos de AA presentes na cadeia
c) sequência em que os AA estão unidos
∗ Existem aproximadamente 200 mil tipos diferentes de 
proteínas
Composição de aminoácidos de duas proteínas
Proteínas:
- macromoléculas mais abundantes;
- grande variedade (pequenos
peptídeos a grandes polímeros);
- diversidade funcional;
- instrumento molecular (expressão da
informação genética).
Algumas funções das proteínas
Luciferina + ATP
luciferase
Hemoglobina 
transportadora de 
gases
Queratina forma o 
chifre dos 
rinocerontes
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- Proteínas simples
- Proteínas conjugadas
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
A Citocromo C oxidase é uma
proteína integral da membrana 
interna de mitocôndrias
A Lipase gástrica é uma 
proteína solúvel em meio 
aquoso.
Proteínas são moléculas tridimensionais.
A forma da molécula é determinante de sua função. 
IMPORTANTE!
A função de uma proteína depende da sua 
sequência de aminoácidos
A sequência de AA determina a 
estrutura terciária da proteína
Diferenças na função resultam de diferenças 
na composição dos AA
Arquitetura das proteínas
Estrutura primária.
A α-hélice e a folha β são os tipos de estrutura secundária mais comum entre as 
proteínas, por que não dependem da composição e sequência de aminoácidos, sendo 
estabilizadas apenas por pontes de H dos átomos da ligação peptídica. 
Estrutura secundária.
Estrutura secundária e propriedade de algumas proteínas fibrosas
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Estrutura do cabelo
Estrutura do colágeno
A estrutura terciária descreve a forma tridimensional final de uma cadeia polipeptídica, 
resultando da associação de partes organizadas da molécula, chamadas de “domínios” ou 
“motivos” proteicos.
Estrutura terciária.
Mioglobina de Cachalote
Proteínas com estrutura quartenária são composta de mais de uma cadeia 
polipeptídica, que podem estar associadas covalentemente (pontes dissulfeto) ou não. 
Estrutura quaternária.
Dados moleculares de algumas proteínas
Conformação protéica - resumo
Entendendo a relação estrutura versus função de uma proteína
Mioglobina, proteína armazenadora de O2 nos músculos dos mamíferos.
A mioglobina da baleia cachalote é uma proteína de forma globular, de 153 aminoácidos, contendo um 
grupo prostético heme. A proteína é bastante solúvel em meio aquoso. 
O interior da molécula é forrado com cadeias laterais de aminoácidos apolares, formando um ambiente 
hidrofóbico. 
Modelo simplificado Modelo com cadeias laterais dos aminoácidos
(somente o “esqueleto” -N-C-C- da proteína) 
grupo heme
grupo heme
Mioglobina da baleia cachalote
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Forma globular da mioglobina: bolsão hidrofóbico em torno do heme -
fundamental para o desempenho da função de armazenamento de O2.
Heme
O O2 liga-se ao átomo de Fe do heme. 
No meio apolar proporcionado pela mioglobina, a 
ligação do Fe2+ ao O2 é reversível e não envolve 
oxidação do Fe.
Fe2+ + O2 Fe
2+.O2
apolar
Fe2+ + O2 (Fe3+)2O3
polar
X
Em um meio aquoso, o Fe2+ combina-se com O2 de 
maneira irreversível, com oxidação do Fe2+ a Fe3+, 
formando óxido de ferro.
Mutações nas globinas que levam a trocas de 
aminoácidos no bolsão do heme por outros 
mais polares podem ser letais, pois afetam a 
interação da proteína com o O2.
Heme
O O2 liga-se ao átomo de Fe do heme. 
Mioglobina da baleia cachalote
Por que a mioglobina é solúvel em água ? 
As cadeias laterais de aminoácidos 
polares, carregados ou não, voltam-se 
para o meio aquoso e fazem contacto 
(pontes de H) com as moléculas de água 
do meio.
água
proteína
Aminoácidos apolares voltados para 
o interior da molécula.
Alguns tipos de pontes de H entre 
aminoácidos e a água
Ponte de H formada entre 
duas moléculas de água
(+)
(=)
(+)(=)
(+) (+)
A água é um dipolo 
permanente, devido à 
diferença de 
eletronegatividade de 
seus átomos.
As cadeias laterais de aminoácidos polares podem fazer pontes de H entre si 
e com moléculas de água do meio, solubilizando proteínas.
Ligação de H ou ponte de H: ambos os termos 
têm o mesmo significado
A Citocromo C oxidase é uma proteína de membrana.
Proteínas de membrana possuem uma região de aminoácidos hidrofóbicos apolares, cujas
cadeias laterais projetam-se para “fora” e interagem com a porção lipídica de membrana
celulares. Outras regiões dessas proteínas ricas em aminoácidos hidrofílicos polares
projetam-se para os meios aquosos extra- ou intracelular, e podem formar “canais”
hidrofílicos que atravessam a membrana, interconectando os meios separados por ela.
Corte 
transversal da 
membrana 
interna da 
mitocôndria
Aminoácidos 
apolares
Aminoácidos
polares
Como as proteínas assumem uma forma 
tridimensional a partir de suas estruturas lineares?
Que tipo de forças físicas mantêm a estrutura 
tridimensional das proteínas? 
. 
Estrutura primária: é a sequência dos 
aminoácidos na cadeia polipeptídica; mantida 
por ligações peptídicas
aminoácido
É o esqueleto covalente (fio do colar), 
formado pela seqüência dos átomos (-
N-C-Ca-)n na proteína. 
Entendendo a estrutura 3D das proteínas: níveis organizacionais 
Estrutura quaternária:
• Associação de mais de uma 
cadeia polipeptídica 
• No modelo, um tetrâmero 
composto de 4 cadeias 
polipeptídicas
x 4
Estrutura terciária:
• Enovelamento de uma cadeia 
polipeptídica como um todo.
• Ocorrem ligações entre os 
átomos dos radicais R de todos 
os aminoácidos da molécula
Estrutura secundária:
• Enovelamento de partes da cadeia 
polipeptídica
• Formada somente pelos átomos 
da ligação peptídica, através de 
pontes de H.
• Ex: alfa-hélices e folhas beta.
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As características físico-químicas 
• da ligação peptídica 
• das cadeias laterais dos aminoácidos 
determinam como o esqueleto covalente de uma proteína vai se enovelar 
determinam os tipos de forças, covalentes e não covalentes, que irão 
estabilizar a estrutura tridimensional de uma proteína.
A ligação peptídica ocorre entre o grupo a-
carboxila de um aminoácido e o grupo a-
amino de outro aminoácido. 
um dipeptídeo
Aminoácido 1 Aminoácido 2
O laço covalente que liga os aminoácidos no esqueleto covalente de uma 
proteína é a ligação peptídica.
FORÇAS NÃO COVALENTES
Pontes de H
-Aminoácidos polares
Ligações iônicas
- Aminoácidos carregados
Interações hidrofóbicas
-Aminoácidos apolares
Forças de Van der Waals
-Qualquer aminoácido
ProteínaProteína
NH
— CH2 — OH ... O — C — CH2 — CH2 —
2
ProteínaProteína
O
—CH
Ponte de Hidrogênio
Interações hidrofóbicas
e Forças de van der Waals 
2
CH—CH3
CH3 CH3
CH3 — CH — CH2 —
— CH — CH3 H3C — CH —
CH3 CH3
++—CH2—CH2—NH3 O
C —CH2—CH2—Ligação Iônica 
Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma 
proteína ?
O hormônio insulina é composto por duas subunidades, A e B, unidas por duas pontes dissulfeto 
intercadeia. Além disso, a cadeia B possui uma ponte dissulfeto intracadeia
A
B
Além dos laços não covelentes, uma proteína pode 
ter pontes dissulfeto formada a partir de dois 
resíduos do aminoácido Cys (cisteína).
Pontes dissulfeto são 
covalentes e só podem ser 
rompidas por agentes 
redutores, como 
2-mercapto-etanol. 
Quais são os tipos de forças que mantéma estrutura tridimensional de uma 
proteína ?
Conformação nativa de uma proteína refere-se à estrutura tridimensional em 
que a molécula apresenta suas propriedades biológicas naturais. 
Desnaturação refere-se a alterações da conformação nativa de uma proteína, 
podendo resultar em perda parcial ou total, reversível ou irreversível, de sua 
atividade biológica. 
O pesquisador sueco Cristian Anfisen foi um pioneiro 
no estudo da estrutura 3D de proteínas, e recebeu o 
Prêmio Nobel (1972) por suas descobertas.
Anfisen estudou a Ribunuclease (14.000d), proteína com 8 
cisteínas formando 4 pontes dissulfeto.
Ele demonstrou que era possível fazer uma 
desnaturação reversível da proteína, adicionando uréia e 2-
mercaptoetanol para abrir as suas 4 pontes dissulfeto. Ao 
retirar lentamente (por diálise), esses reagentes, a proteína 
volta a ter atividade biológica, mostrando que voltou à sua 
conformação nativa.
Esse fato é surpreendente pois as 8 cisteínas, 
combinadas 2 a 2, dariam 28 = 256 possibilidades, de 
formar diferentes pontes dissulfeto, mas apenas o arranjo 
original de pontes se forma. 
A conclusão de Anfisen foi a de que a sequência dos 
aminoácidos (não alterada na desnaturação) é o que 
determina a estrutura 3D das proteínas.
Por que diferentes moléculas de uma proteína apresentam sempre a mesma estrutura 3D ? 
De onde vem a informação para a estrutura tridimensional de uma proteína ?
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FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS