Estrutura e Propriedades das Proteínas

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Proteínas
· Proteínas podem ser definidas como polímeros compostos de n unidades monométricas, os aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas.
· Ligações peptídicas: ocorrem entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amina de outro.
· Até 100 aminoácidos: peptídico
· + de 100 aminoácidos: proteína.
· As cadeias laterais dos aminoácidos possuem atividade biológica importante, elas fazem com que as reações sejam aceleradas -> atividade enzimática.
· O Cα é assimétrico, ou seja, 4 ligantes diferentes -> C quiral. Adquirindo a capacidade de se comportar como isômero óptico, desviam o plano de luz polarizada.
· Existem 2 isômeros ópticos do Cα: forma L e D.
· Funciona como um espelho. Maior parte dos aminoácidos nos humanos, são os de forma L.
ISOMERIA ÓPTICA
· Substâncias opticamente ativas (possuem C quirais), interagem com a luz polarizada, girando o plano de luz para os dois:
1. a esquerda (L:Levógiro) 
2. a direita (D:Dextrógiros).
· Se pegar as moléculas e colocar no polarímetro, em uma solução aquosa, se olhar verá o plano da luz sendo desviado.
AMINOÁCIDOS PROTEICOS
· São determinados geneticamente 
· Sequências de inserção de aminoácidos na cadeia polipeptídica ocorre de forma altamente seletiva, seguindo as informações vindas do mRNA.Aminoácidos proteicos são classificados de acordo com as propriedades das cadeias laterais deles.
· Aminoácidos especiais: caracterizados intermediários entre os apolares e polares.
1. Cisteína: único que pode fazer ligações covalentes, assim contribui para a estrutura da proteína.
2. Prolina: é um iminoácido, uma vez que seu Cα e seu Nα fazem parte de um anel heterocíclico da molécula.
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL
· Quando os aminoácidos vão se ligando, vai formando a estrutura tridimensional no espaço.
· Proteínas está no meio de uma bicamada lipídica, que é uma membrana plasmática que possui uma dupla camada lipídica.
1. Na matriz possui muita água
2. No espaço intermembranar é água 
3. Bicamada lipídica é apolar -> possui aminoácidos apolares.
· Se uma mutação fizesse com que o ribossomo na hora de sintetizar, substituísse o aminoácido polar pelo apolar no espaço intermolecular, ele sairia, pois não interage com a água, indo para o meio apolar.
· Ele não fará com facilidade, pois está de “mão dada” com outro aminoácido, acaba distorcendo a região da proteína, fazendo com que ela perca sua função e o organismo morra.
· Acontece um evento raro, que a troca de aminoácidos irá distorcer, porém ela ficará mais turbinada, fazendo com que o organismo evolua, sendo melhor adaptado ao meio.
· A mioglobina, é uma proteína armazenadora de O2 nos músculos mamíferos. Ela possui forma globular, de 153 aminoácidos, contendo um grupo protético heme.
1. A proteína é bastante solúvel em meio aquoso. Interior da molécula é forrado com cadeias laterais de aminoácidos, formando um ambiente hidrofóbico. 
2. A mioglobina é solúvel em água porque o meio externo possui aminoácidos polares interagindo por ligações de hidrogênio com a água.
· Seres humanos também possuem mioglobinas, a da baleia cachalote é parecida. 
· A forma molecular dela é fundamental para o desempenho da função de armazenamento e transporte de O2.
· Mutações nas globinas que levam a trocas de aminoácidos no bolsão da heme por outros mais polares podem ser letais, já que afetam a interação da proteína com O2.
· Em meio aquoso, Fe se liga com O2, de forma irreversível, formando óxido de ferro.
· Em meio apolar, Fe se liga com O2, de forma reversível, não ocorrendo a oxidação do Fe.
CAMADA DE SOLVATAÇÃO
· Proteínas organizam moléculas de água em torno de si, formando uma camada de solvatação, garantindo a solubilidade em meio aquoso.
1. Composto aniônico -> ex: cloro tende a atrair água quando dissociado
2. Composto catiônico -> ex: o sódio dissociado também tende a atrair água.
ESTRUTURA 3D DE PROTEÍNAS
· Para entender a estrutura 3D, organizamos 
em níveis organizacionais.
CARACTERÍSTICAS FÍSICO-QUÍMICAS
· Ligação peptídica: determinam como o esqueleto covalente de uma proteína irá se enovelar. (folding)
· Cadeias laterais de aminoácidos: determinam os tipos de forças covalentes e não covalentes, que irão estabilizar a estrutura tridimensional de uma proteína.
· As proteínas possuem torção, favorecendo o “estica e puxa” das ligações, alcançando outras estruturas.
· O estado de ionização e a carga elétrica depende do pH do meio.
· O laço covalente que liga os aminoácidos no esqueleto covalente de uma proteína é a ligação peptídica.
· As distâncias interatômicas na ligação peptídica são menores que as de uma ligação amida comum. 
· Em alguns momentos a ligação se quebra, saí do oxigênio e vai para o nitrogênio.
· Esse fato evidencia a ressonância magnética.
Estrutura e função 
das proteínas
· Algumas proteínas possuem a capacidade de acelerar reações.
FUNÇÕES
· Estrutural: estruturação das células e dos tecidos do corpo. Ex: colágeno e a elastina.
· Hormonal: atuam no metabolismo como mensageiros químicos. Ex: insulina e glucagon.
· Contração: proteínas atuam como catalizadoras, como é o caso das enzimas, ajudando na contração muscular.
· Defesa: defendem o organismo contra invasão. Ex: imunoglobinas ou anticorpos.
· Transporte: de gases (oxigênio e CO2) pelo corpo. Ex: mioglobina e hemoglobina.
· Regulação da atividade gênica: fatores de transcrição, agentes reguladores e enhancers.
· Catálise: acelerar reações que demoram séculos para ocorrer. Ex: proteases
HIPÓTESE TERMODINÂMICA DE ANFINSEN 
· A sequência de aminoácidos determina a estrutura tridimensional.
· A troca de aminoácidos não muda tanto a estrutura, porém ela pode perder sua função ou adquirir uma função melhor, tudo depende da evolução.
· Anfinsen disse sobre a conformação de menor energia que as proteínas tentam alcançar
FOLDING E ENOVELAMENTO
· É o momento no qual a proteína começa a se enovelar. É decorrente do contato da proteína com o meio aquoso, dando o formato a ela.
· Quando começa a sair do ribossomo, entra no meio aquoso e dá início a contorção (apolares para dentro e polares do lado de fora da proteína), ficando com uma forma nativa.
· Proteína experimenta várias conformações até chegar na forma nativa.
· Funil de enovelamento: ‘mostra’ o caminho da proteína até chegar em sua conformação nativa
1. Como se fosse uma bolinha caindo em um funil cheio de obstáculos.
2. Entropia diminui ao longo dele, a energia máxima também e a proteína vai buscando uma estrutura de estado nativo.
3. Existem regiões neste funil que se a proteína cair, talvez não consiga voltar para alcançar a forma nativa, perdendo sua função.
· Existem proteínas que ajudam outras a chegarem na sua forma nativa -> chaperonas
· Milhares proteínas se enovelam ao mesmo tempo.
· Efeito Crowding: superpopulação de proteínas dentro da célula aumenta a chance de uma esbarrar na outra e atrapalhar o folding. Porém, com o auxílio das chaperonas é muito difícil ocorrer.
SISTEMA GROEL-GROES
· Esse sistema age cataliticamente para acelerar o enovelamento.
· Se algo deu errado com as chaperonas, esse sistema recupera os estados parcialmente enovelados ou enovelados incorretamente.
· Cavidade interna é hidrofóbica e tende a ligar substratos desnovelados ou mal enovelados. 
· No ciclo operacional ocorre o gasto de ATP
DOGMA CENTRAL DO COMPORTAMENTO BIOMOLECULAR 
· Estrutura -> Mecanismo -> Função
· Forças intermoleculares + temperatura geram flutuações, elas não ficam paradas, pois de acordo com a 3º lei da termodinâmica é impossível alcançar o 0 absoluto.
PROTEÍNAS SÃO MARGINALMENTE ESTÁVEIS
· Para estarem estáveis, precisam estar na forma nativa. 
· A energia livre de enovelamento é a soma de termos entalpicos e entrópicos, resultando em uma variação de energia livre pequena.
FORMA
· Fibrosas: função estrutural. Ex: colágeno e elastina.
· Globulares: funções mais elaboradas. Ex: enzimas, hemoglobinas e imunoglobinas.
ESTRUTURA PRIMÁRIA
· Ela quem define a função da proteína.
· Se relaciona a número e ordem em que os aminoácidos que formam aproteína estão ligados.
· Ela não mostra a forma da proteína, apenas dá uma “ideia” de como é constituída.
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
· É um arranjo local, repetitivo e organizado, possui visão tridimensional, mas é um pedaço de proteína.
· Alfa-Hélice: é a mais comum.
1. Mantida por pontes de hidrogênio entre o N=H e o C=O das ligações peptídicas.
2. Cadeias laterais se projetam para fora da hélice, tendo grupos polares que formam pontes de H com a água, dentro da hélice são os apolares.
· Folha Beta-Pregueada: bem comum.
1. Mantidas por pontes de H
2. Se apresentam quase totalmente estendidas 
3. Cadeias laterais ficam acima e abaixo do plano das pontes de H.
ESTRUTURA TERCIÁRIA
· É a forma geral da proteína. 
· Resultado do enovelamento dos vários segmentos polipeptídicos. Mantida por forças intermoleculares -> efeito hidrofóbico, pontes de H, interações iônicas e pontes dissulfeto.
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
· Presente em somente algumas proteínas. 
· É uma interação de outras estruturas terciárias
· As subunidades são mantidas ligadas por ligações não-covalente, principalmente efeito hidrofóbico
· Ex: hemoglobina
PROTEÍNAS CONJUGADAS
· Algumas proteínas apresentam grupos não protéicos covalentemente ligados à sua cadeia polipeptídica -> prostéticos.
· Quando o grupo prostético é um carboidrato -> glicoproteína.
· Quando o grupo prostético é um lipídio -> lipoproteína.
FLUTUAÇÕES E TRANSIÇÕES MOLECULARES
· Dependem de forças intermoleculares, variações de temperatura, assim, tendem a experimentar um maior número do alterações conformacionais. 
· Cada numeração indica uma flutuação, suas transições, sendo 10.
· O estado conformacional que a proteína fica maior tempo é na L e K
· L=4; K=4; J= 2.
· São conformações infinitas, elas sempre irão se alterar entre elas. 
· A conformação de menor energia/mais estável é K e L.
· A conformação mais energética é J.