2 - Aminoácidos, Proteínas e Enzimas

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Aminoácidos 
As proteínas são as moléculas 
biológicas mais abundantes, 
ocorrendo em todas as células dos 
organismos vivos e em todas as 
partes das células. 
OBS: TODA PROTEÍNA É 
FORMADA POR AMINOÁCIDOS; 
OBS2: TODOS AS PROTEÍNAS 
SÃO FORMADAS PELO MESMO 
GRUPO DE 20 AMINOÁCIDOS 
LIGADOS POR LIGAÇÕES 
COVALENTES. 
Aminoácidos são as menores 
unidades (monômeros) dos 
peptídeos, proteínas e enzimas. A 
união entre vários aminoácidos 
forma uma cadeia polipeptídica. 
Estrutura dos 
Aminoácidos 
Todos os 20 aminoácidos (AA) 
comuns que formam as proteínas 
são alfa-aminoácidos. 
• Possui 1 átomo de Carbono, 
chamado de carbono alfa, 
que possui ligação com um 
grupo carboxila ou ácido 
carboxílico COOH (ácido) e 
um grupo amino NH2 (básico) 
• Possui 1 átomo de 
Hidrogênio e uma cadeia 
lateral ou grupos R. 
 
• Todos os aminoácidos 
possuem também um 
carbono quiral, com exceção 
da glicina, sendo o único 
aminoácido comum que 
não tem carbono quiral, 
tendo 2 hidrogênios. 
 
 
 
 
OBS: Os aminoácidos diferem 
uns dos outros em suas cadeias 
laterais ou grupo R, que variam 
em estrutura, tamanho e carga e 
que também influenciam a 
solubilidade dos aminoácidos em 
água. 
OBS: EXISTEM DIVERSOS 
AMINOÁCIDOS ALÉM DOS 20 
JÁ FALADOS, MAS NÃO SÃO 
CONSTITUINTES DE 
PROTEINAS. 
OBS: PARA TODOS OS 
AMINOÁCIDOS COMUNS, 
EXCETO A GLICINA, O 
CARBONO ALFA É O QUIRAL, 
POSSUINDO 4 GRUPOS 
DIFERENTES, 
POSSIBILITANDO 
ESTEREOISÔMEROS 
CHAMADOS DE 
ENANTIÔMEROS. 
CONFIGURAÇÃO ABSOLUTA: 
D / L 
Para identificar os enântiomeros: 
Definimos como L-aminoácidos 
todos aqueles que a H2N 
(amina) está a esquerda. 
Definimos como D-aminoácidos 
todos aqueles que a H2N 
(amina) está à direita. 
 
OBS: Os aminoácidos em 
proteínas são exclusivamente 
estereoisomeros L, porque os 
sítios ativos são assimétricos e 
catalisam reações 
estêreoespecíficas. Essa 
formação ajuda a ter cadeias 
estáveis e formações repetitivas 
das proteínas. 
 
 
 
 
 
 
Classificação quanto 
ao grupo R 
 
Os 20 aminoácidos comuns 
podem ser agrupados em 5 
classes principais com base 
nas propriedades dos seus 
grupos R, dessa forma o 
grupamento pode ser: 
1. Apolar alifático 
2. Aromático 
3. Polar (não carregado) 
4. Polar carregado 
positivamente (básico) 
5. Polar carregado 
negativamente (ácido) 
 
 
 
1. GRUPOS R 
APOLARES 
ALIFÁTICO 
 
• Leucina 
• Glicina mais simples 
dentre esses (com apenas H 
na cadeia R); 
• Alanina possui uma 
metila apenas na cadeia R; 
• Prolina cadeia lateral R 
com estrutura cíclica, 
configuração mais rígida. 
• Valina 
• Isoleucina 
• Metionina presença do 
enxofre (S) na cadeia, na 
forma de tioéter; 
 
 Cadeia 
de hidrocarbonetos, ou 
seja, alifática, portante 
apolares, avessos a água. 
 
 
Tendem a ser mais estáveis 
por causa da interação 
hidrofóbica dentro das 
proteínas. 
 
 
2. GRUPO R 
AROMÁTICO 
 
 
 
 
• Fenilalanina mais apolar 
• Tirosina 
• Triptofano menos apolar 
 
Presença de pelo menos um 
anel aromático ou benzênico. 
São relativamente apolares. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
3. GRUPO R POLAR 
NÃO CARREGADO 
(NEUTRO) 
 
 
 
• Serina 
• Treonina 
• Cisteína 
• Asparagina 
• Glutamina 
 
OBS: O aminoácido cisteína são 
prontamente oxidado formando um 
outro aminoácido 
chamado Cistina unido por 
PONTES DISSULFETO (S-S). As 
pontes dissulfeto são 
especialmente importantes para a 
estabilização de diversas proteínas, 
por exemplo, a insulina bovina. 
 
 
 
 
 
4. GRUPO R POLAR 
CARREGADO 
POSITIVAMENTE 
(BÁSICOS) 
 
 
 
 
 
• Lisina 
• Arginina 
• Histidina 
 
OBS: Todos possuem uma 
amina adicional que age 
como base. 
 
 
 
5. GRUPOS R POLAR 
CARREGADO 
NEGATIVAMENTE 
(ÁCIDOS) 
 
 
 
• Aspartato 
• Glutamato 
 
OBS: em PH 7, eles possuem carga 
negativa na cadeia lateral devido a 
presença de mais um ácido 
carboxílico na cadeia lateral. 
Aminoácidos 
Incomuns 
 
Além dos 20 AA usuais, as 
proteínas podem conter 
aminoácidos modificados. Mais de 
300 AA adicionais já foram 
encontrados nas células com 
funções diversas, mas nem todos 
são constituintes de proteínas. 
 
 
 
Propriedades dos 
Aminoácidos 
 
São anfóteros ou anfólita: quando 
em solução aquosa, podem atuar 
como ácido e base ao mesmo 
tempo. 
Quando em PH 
básico, ele se 
comporta como ácido, 
então será doador de 
prótons, ficando com 
carga negativa e se 
apresentando como 
ânion. 
Quando está em PH 
ácido, ele age como 
uma base e tende a 
ganhar prótons H+ do 
meio. (amina recebe 
prótons do meio 
formando H3N). 
 
 
 
Proteínas 
 
O que são proteínas? 
• São polímeros longos 
formados pela combinação 
de milhares de resíduos de 
alfa-aminoácidos com 
propriedades distintas. 
• Esses aminoácidos se ligam 
por meio de ligações 
peptídicas e formam o 
polímero proteína; 
• A ligação peptídica é uma 
ligação covalente, forte, entre 
aminoácidos. A ligação se dá 
quando o ácido carboxílico 
de um se junta ao grupo 
amina de outro, formando 
uma molécula de água. 
 
 
 
 Reação de condensação 
por desidratação. 
 
 CLASSIFICAÇÃO 
 
1. Oligopeptídeos – 
poucos aminoácidos 
ligados uns aos 
outros, formando uma 
cadeia. 
 
 
2. Polipeptideos – muitos 
aminoácidos ligados 
uns aos outros, 
formando uma cadeia 
grande. 
 
 
3. Proteinas – MUITAS 
cadeias de 
polipeptídios ligadas 
umas as outras, 
gerando milhares de 
aminoácidos ligados. 
A grande diferença é o 
peso molecular muito 
alto, mais de 10k. 
 
 
 
4. De acordo com a 
natureza, ácido ou 
básico, será dito de 
acordo com a cadeia 
R. 
 
 
 
 
PROTEÍNAS CONJUGADAS 
 
Pode ter outros componentes 
conjugadas nessas proteínas, tais 
como: 
• Glicoproteínas – que tem 
carboidratos na sua 
estrutura. 
• Metaloproteinas – que tem 
presença de metais 
• Lipoproteínas – que tem 
presença lipídios 
• Fosfoproteinas – que tem 
presença de fosfatos 
• Flavoproteinas – que tem 
presença de nucleotídeos de 
flavina 
• Hemeproteinas 
 
 
 
Estrutura primária 
É a sequencia de resíduos de 
aminoácidos na cadeia polipeptídica 
da proteína e é mantida por ligações 
peptídicas. 
 
 
• A estrutura primária 
determina o perfil que terá a 
proteína: estrutura 
tridimensional, função, 
localização celular das 
proteínas. 
 
 
Estrutura secundária 
É o enovelamento de partes da 
cadeia de polipeptídios, ou seja, o 
arranjo espacial dos átomos da 
cadeia principal em uma 
determinada parte da cadeia de 
polipeptídios. 
 
• Conformação helicoidal, em 
folha ou em voltas. 
 
 
 
 
Estrutura terciária 
É o dobramento tridimensional total 
final de todos os átomos dos 
aminoácidos da cadeia 
polipeptídica; 
• Muito relacionado com a 
função que a proteína vai ter. 
 
 
 
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Estrutura quaternária 
Estrutura formada pela ligação de 
duas ou mais cadeias 
polipeptídicas, formando uma 
proteína multisubunidade. 
• Só existe se tiver uma 
proteína multisubunidade, 
com mais de uma cadeia 
polipeptídica. 
 
PODE SE APRESENTAR DE 
FORMA: 
 
1. GLOBULAR 
2. FIBROSA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dobramento das 
proteínas 
• Proteínas normalmente são 
sintetizadas nos ribossomos, 
porém algumas tem 
dificuldades as vezes. 
• As chaperonas ajudam as 
proteínas que tem dificuldade 
de fazer esse dobramento. 
• Dobramento facilidado 
chaperonas com gasto de 
ATP. Após isso, sai com a 
conformação nativa, essa 
conformação é estabilizada 
por interações fracas 
como: interações 
hidrofóbicas, pontes de 
hidrogênio e ligações 
dissulfeto; 
 
• Interações hidrofóbicas: 
cadeias laterais ou grupos R 
apolares(alanina, isoleucina, 
leucina, fenilamina) tendem a 
ficar no interior das proteínas. 
 
• Pontes de Hidrogênio 
 
• Ligações dissulfeto: ligações 
covalentes entre átomos de S 
de resíduos de cisteína em 
proteínas extracelulares 
(ambiente menos redutor) 
 
 
Desnaturação de 
Proteínas 
É a perda da estrutura 
tridimensional ou conformação 
nativa, causada pela quebra das 
ligações fracas (forças 
estabilizadoras) e promovendo a 
perda de função da proteína; 
 
 
 
 
• Perde a conformação 
terciária e quaternária se 
tiver. 
• Pode acontecer a 
renaturação das proteínas, é 
difícil mas pode acontecer. 
 
FATORES QUE CAUSAM 
DESNATURAÇÃO: 
 
• Altas temperaturas; 
• PH extremo de acordo com o 
que estão acostumadas em 
seu local de origem; 
• Solventes orgânicos : álcool 
e acetona; 
• Solutos : ureia e cloreto de 
guanidina; 
• Detergentes; 
 
 
 
 
Funções proteicas 
 
• Estrutural: Sustentação e/ou 
proteção. (colágeno e 
queratina); 
• Transporte: (Hemoglobina e 
mioglobina) 
• Regulação: controle de 
funções orgânicas 
(hormônios) 
• Proteção: defesa 
(anticorpos- antígenos) 
• Contração: movimento do 
musculo (actina e miosina) 
• Armazenamento de 
nutrientes: sementes e ovo. 
 
 
 
Enzimas 
São proteínas que agem como 
catalizador biológico, ou seja, 
aceleram a velocidade de uma 
reação química sem ser consumida 
no processo. 
 
• Todas as enzimas são 
proteínas, com exceção de 
RNA catalíticos – ribozimas. 
• Aceleram reações químicas 
em condições suaves de TOC 
e Ph; 
• Altamente especializadas e 
com alto grau de 
especificidade para seus 
substratos. 
• Sua função depende da 
integridade de suas 
conformações nativas ou 
estrutura tridimensional; 
 
 
 
Propriedades das 
Enzimas 
 
As funções das enzimas envolvem 
uma ligação reversível de um 
substrato em uma região chamada 
de sítio ativo, que é complementar 
e seletivo a essa molécula 
(tamanho, carga, caráter hidrofóbico 
ou hidrofílico). 
 
 
 
 
1. CHAVE-FECHADURA 
Formulada por Linnus Pauling, onde 
o substrato tem exatamente o 
formato (conformação) do sitio ativo 
da enzima. 
 
 
 
 
 
 
 
 
2. AJUSTE INDUZIDO 
Formulada por Daniel Koshland, 
nesse sistema, a enzima se liga ao 
substrato alterando ligeiramente sua 
conformação (do substrato), para se 
ligar a enzima. 
 
 
 
 
COMO FUNCIONAM AS 
ENZIMAS: 
 
 
OBS: As enzimas, através do 
bolsão do sítio ativo, criam uma 
interação especifica com o 
substrato, por meio de interações 
fracas que reduzem a energia de 
ativação. 
 
OBS: Catalisadores como as 
enzimas diminuem a energia de 
ativação (∆G) da reação, 
aumentando a velocidade sem 
afetar o equilíbrio da reação. 
 
 
 
 
 
Tipos de Enzimas 
 
Existem 2 tipos básicos de enzimas: 
• Enzimas compostas apenas 
de aminoácidos (RNAse e 
tripsina) 
• Enzimas com cofator/ 
coenzima, grupo prostético. 
 
 
OBS: O COFATOR/ 
COENZIMA SE LIGA 
MOMENTANEAMENTE A 
ENZIMA PARA REALIZAR A 
REAÇÃO, JÁ O GRUPO 
PROSTÉTICO SE LIGA 
PERMAMENTEMENTE A 
ENZIMA. 
 
OBS: Apoenzima é só a parte 
proteica da enzima, inativa. 
 
Classificação 
internacional das 
Enzimas 
 
 
 
 
 
FATORES QUE AFETAM A 
VELOCIDADE ENZIMÁTICA: 
 
• Concentração dos substratos 
• Temperatura 
• Ph 
• Presença de inibidores 
 
 
1. CONCENTRAÇÃO DE 
SUBSTRATOS [S] 
 
 
 
2. TEMPERATURA 
 
 
 
3. PH 
 
 
 
 
 
4. PRESENÇA DE INIBIDORES 
As enzimas podem ter sua função 
atrapalhada por Inibidores 
enzimáticos que são moléculas que 
se ligam as enzimas interferindo na 
reação catalítica, diminuindo OU 
interrompendo a reação catalítica 
que a enzima estava executando. 
 
Existem duas classes de inibidores: 
reversíveis e irreversíveis. 
 
REVERSÍVEIS 
 
Os inibidores reversíveis se ligam 
temporariamente e podem ser de 3 
tipos. 
 
• INIBIDOR COMPETITIVO: a 
molécula inibidora compete 
com o substrato pelo sítio 
ativo da enzima. Quando o 
inibidor se liga 
temporariamente ao sítio 
ativo, ele impede que o 
substrato se ligue à enzima e 
a reação catalítica aconteça. 
Esse inibidor possui estrutura 
parecida com a estrutura do 
substrato. 
 
• INIBIDOR INCOMPETITIVO: 
o inibidor se liga aos 
complexo ES em um sítio 
(local) na enzima diferente do 
sítio ativo do substrato, 
diminuindo ou interrompendo 
a reação que a enzima 
realiza. Nesse tipo de 
inibição existem dois sítios 
ativos na enzima: um 
destinado ao substrato e 
outro destinado ao inibidor, 
que se fixa de modo 
reversível a enzima. 
 
INIBIDOR MISTO: nesta o inibidor 
pode se ligar a Enzima ou ao 
complexo ENZIMA/SUBSTRATO 
formando um complexo enzima-
substrato-inibidor ESI que diminui 
ou paralisa a reação 
enzimática. Nesse tipo de inibição 
existem dois sítios ativos na enzima: 
um destinado ao substrato e outro 
destinado ao inibidor, que se fixa de 
modo reversível a enzima. 
 
 
IRREVERSÍVEL 
 
Os inibidores irreversíveis são 
geralmente análogos aos substratos 
e geralmente 
se ligam de forma permanente ou 
destroem um grupo funcional da 
enzima que é 
essencial a realização da reação de 
catálise. Como exemplo temos os 
Antibióticos β-lactâmicos 
(Penicilina) que inibem de forma 
irreversível enzimas da 
parede celular bacteriana impedindo 
a mesma de se reproduzir. 
 
 
 
 
 
Um outro exemplo é a ação da 
aspirina que inibe irreversivelmente 
a enzima 
ciclooxigenase (COX), envolvida 
na síntese das prostaglandinas, 
substâncias que 
causam dor, febre e inflamação no 
organismo. 
 
 
 
 
Enzimas regulatórias 
 
Organismo vivos regulam as 
atividades catalíticas das suas 
enzimas para que ele 
possa coordenar seus processos 
metabólicos, responder às 
mudanças no meio, crescer e 
diferenciar-se de forma ordenada. 
 
Há duas maneiras de regulação: 
 
• Controle da 
disponibilidade da enzima 
• Controle da atividade da 
enzima. 
 
A atividade das enzimas 
regulatórias é modulada de várias 
maneiras. As enzimas alostéricas 
são aquelas que podem ser 
reguladas por outras 
moléculas que aumentam ou 
reduzem sua atividade. 
 Na regulação alostérica, a molécula 
reguladora ou modulador (ativador 
ou inibidor) se liga reversivelmente 
de forma não covalente a enzima 
em algum lugar diferente do sítio 
ativo, chamado de sítio 
alostérico. Muitas vezes o 
modulador alostérico é o próprio 
substrato (homotrópicas) ou 
diferentes moléculas como 
metabólitos pequenos ou cofatores 
(heterotrópicas). 
 
Os inibidores alostéricos ligam-se a 
enzima no sitio ativo alostérico e 
alteram ligeiramente os sítios ativos 
nas subunidades proteicas de forma 
que não funcionem tão 
bem. Já os ativadores alostéricos 
ligam-se a enzima no sítio 
alostérico, causando um 
aumento na função do sítio ativo da 
enzima. 
 
Em muitos sistemas 
multienzimáticos, as enzimas 
alostéricas são inibidas pelo 
produto final da via metabólica 
sempre que a concentração desse 
produto exceder as 
necessidades celulares, resultando 
na inibição da primeira enzima e 
consequentemente diminuição da 
velocidade da via metabólica. Este 
tipo de regulação é chamado de 
inibição por retroalimentação. 
 
Enzimas alostéricas possuem 
propriedades estruturais diferentes 
das não regulatórias. 
Elas são maiores, possuem muitos 
sítios regulatórias ou alostérico 
específico para cada modulador e 
possuem mudança conformacional 
entre as formas inativas e ativas 
quando da ligação dos seus 
moduladores. 
 
Outras enzimas são reguladas por 
modificações covalentes reversíveis 
de grupos 
funcionais específicos e necessários 
a atividade, ou por fosforilação de 
resíduos de 
aminoácidos. Uma outra forma de 
regulação ocorre em enzimas 
proteolíticas que são 
sintetizadas como precursores 
(iniciadores) inativos que são 
ativados pela hidrólise de alguns 
pequenos fragmentos peptídicos.