Proteínas - bioquímica aplicada

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TUTORIA 1 - UC4 Karolina Cabral Machado - P2 2020.1
PROTEÍNAS
fontes:
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/triagem_neonatal_biologica_manual_tecnico.pdf
Lehninger
1-CONHECER AS PROTEÍNAS (estrutura, função, classificação)
As proteínas são macromoléculas formadas por monômeros denominados de
aminoácidos.
Aminoácidos: existem basicamente 20 aminoácidos comuns que quando
combinados, em trincas, podem formar diversas proteínas. Os aminoácidos são moléculas
formadas por um grupamento amina, um grupamento carboxila, um hidrogênio e um radical
(sendo este o diferenciador dos aminoácidos), portanto o carbono central é um quiral, visto
que possui 4 ligantes diferentes, com exceção do aminoácido glicina (possui 2 hidrogênios).
Consideram-se essenciais, ou indispensáveis, aqueles que o nosso organismo não
temos capacidade de sintetizar, logo, a única forma de que dispomos para os obter, é
através da ingestão de determinados alimento, como: metionina, valina, isoleucina,
leucina, fenilalanina, lisina, triptofano, treonina, histidina (essencial apenas em
crianças) e arginina (produção relativamente baixa).
E não essenciais ou naturais àqueles que o nosso organismo tem a capacidade
de produzir a partir do fígado como: alanina, aspargina, ácido aspártico, ácido
glutâmico, cisteína, glicina, glutamina, hidroxiprolina, prolina, serina e tirosina.
Peptídeos: são divididos em dipeptídeos (2 aminoácidos), oligopeptídeos (poucos
aminoácidos) e polipeptídeos (muitos aminoácidos, com massa molecular menor que
10.000). Os aminoácidos se unem por meio das ligações peptídicas, de caráter covalente,
que ocorrem a partir da perda de uma molécula de água e formação de um grupo
funcional amida entre o grupamento amina de um aminoácido e o grupamento carboxila de
outro aminoácido.
Proteínas: muitos aminoácidos juntos, unidos por ligação peptídica e que possuam
uma massa molecular maior que 10 mil. As funções das proteínas dependem da sua
sequência de aminoácidos.
● Funções plásticas, uma vez que são constituintes dos tecidos e células,
nomeadamente do tecido muscular; ex.:miosina e actina
● Estão presentes no nosso material genético;
● São constituintes das hormonas peptídicas e de alguns neurotransmissores; ex.:
insulina, glucagon
● Têm uma função reguladora, pois, todas as enzimas do nosso organismo são
proteínas;
● São estimulantes do sistema imunitário; ex.:anticorpos
● Função transportadora; ex.:hemoglobina
● Função estrutural; ex.:colágeno
Os níveis de estrutura das proteínas são:
● Primárias - linear - aminoácidos unidos por ligações peptídicas.
http://bvsms.saude.gov.br/bvs/publicacoes/triagem_neonatal_biologica_manual_tecnico.pdf
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● Secundárias - arranjos estáveis de resíduos de aminoácidos que podem formar as
pontes de hidrogênio, possibilitando o enrolamento da proteína
● Terciárias - Enovelamento tridimensional de um polipeptídeo, pontes de dissulfeto,
forças de london
● Quaternárias - Uma proteína que tem duas ou mais subunidades polipeptídicas
Classificação
Quanto à estrutura:
● fibrosas - formadas por filamentos, mais alongado, secundária ex.:colágeno
● globosas/globulares - formato esférico, mais compactas. ex.:hemoglobina
Quanto à composição:
● simples - apenas aminoácidos
● conjugadas - aminoácidos + cofatores ou coenzimas
2-COMPREENDER AS ENZIMAS (classificação, estrutura, funções, especificidade, sítio
ativo, substrato, coenzimas, cofatores)
As enzimas são os catalisadores biológicos, possibilitam a existência de diversas
reações, visto que sem as enzimas essas reações seriam muito lentas e não seria possível
existir a vida. Elas diminuem a energia de ativação, que é a necessária para que haja a
efetiva reação, e, assim, aumentam a velocidade da reação, não são
consumidas(catalisadores) e não alteram o equilíbrio químico(não são gastas). Além
disso, possuem alto grau de especificidade e atuam em seus respectivos substratos.
Exceto um pequeno grupo de moléculas de RNA catalíticos, todas as enzimas são
proteínas.
Existem alguns fatores que influenciam na efetividade das enzimas. Um deles é o
PH, cada enzima tem o seu “PH ideal” de funcionamento, se houver mudança nesse valor,
haverá mudança no funcionamento dessa enzima.
Se uma enzima for desnaturada seja por mudança brusca de temperatura, PH, entre
outros fatores sua função é perdida visto que haverá a alteração na estrutura da enzima, o
que caracteriza uma perda de atividade catalítica devido à sua grande especificidade.
Algumas enzimas não necessitam de outros grupos químicos além dos aminoácidos
para funcionarem - as simples - porém outras precisam, as conjugadas. Os cofatores são
componentes químicos adicionais inorgânicos como Mg²+, Zn²+, entre outros,
necessários ao funcionamento de determinadas enzimas. Enquanto que os componentes
químicos adicionais orgânicos são chamados de coenzimas, moléculas orgânicas ou
metalorgânicas complexas. As coenzimas em sua maioria são derivadas de vitaminas ou
nutrientes orgânicos.
As enzimas são classificadas de acordo com a reação em que atuam. O sufixo “ase”
representa a quebra e o restante da palavra explica que tipo de material ela catalisa.
Existem 6 tipos de enzimas, classificadas de acordo com os 6 tipos de reações diferentes,
são elas: oxidorredutases, transferases, hidrolases, liases, isomerases e ligases. A
propriedade característica das reações catalisadas por enzimas é a que a reação ocorre
confinada em um bolsão da enzima denominado de sítio ativo.
● Hidrolases: São aquelas enzimas que se associam às moléculas de água para
promoverem a quebra das ligações covalentes, como a peptidases
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● Ligases: São responsáveis por formar novas moléculas através da união de duas já
pré-existentes, como a sintetases
● Oxidorredutases: São responsáveis por efetuar a transferência de elétrons, o
que podemos definir como oxi-redução. Exemplo: desidrogenases
● Transferases: São enzimas que têm como finalidade realizar a translocação de
grupos funcionais como grupamento amina, carbonila, carboxila, fosfato, de uma
molécula para outra. Podemos citar como exemplo a quinase.
● Lipases: Atuam na remoção de molécula de água, gás carbônico e amônia, a partir
da ruptura de ligações covalentes. Exemplo: descarboxilase
● Isomerases: Responsáveis por mediar a conversão de substâncias isoméricas,
sejam elas geométricas ou ópticas, como a epimerases
As enzimas são reguladas e exercem a função de acordo com a ação de várias
outras moléculas. Existem alguns tipos de moduladores do funcionamento das enzimas,
entre eles estão as moléculas reguladoras, os cofatores, as coenzimas, a inibição retroativa,
por exemplo.
Sítio ativo: parte onde a enzima se liga ao substrato
Sítio regulatório:
Sítio
As moléculas reguladoras podem ser do tipo inibidores (inibindo a ação) ou
ativadores (estimulando a ação) competitivos ou não competitivos. Nos inibidores do
tipo competitivo, há a disputa por quem vai se ligar ao sítio ativo da enzima, sendo ou
o substrato ou o inibidor em questão. Isso acontece com fármacos, como no tratamento do
HIV, o que acontece é que o fármaco funciona como inibidor ocupando o espaço que o
substrato deveria ocupar no sítio ativo e impede, assim, a atividade plena da enzima.
Nos inibidores “não competitivos” a diferença crucial é que este não ocupa o
lugar do substrato no sítio ativo, este se liga a outro sítio da enzima, o alostérico, e,
devido a sua presença, a enzima não consegue funcionar normalmente, devido a uma
mudança na conformação da enzima. Nesse caso, tanto o inibidor quanto o substrato
podem estar ligados à enzima ao mesmo tempo, mas não há atividade normal da enzima.
Em meados de 1894 foi proposta a ideia do modelo chave-fechadura para
representar a interação entre sítio ativo e substrato, na qual haveria total especificidade
entre esses. Entretanto, com o avançar dos estudos, foi percebido que esse modelo pode
ser falho quando se fala sobre as catálises enzimáticas. Asenzimas reais agem de
maneira complementar, se ajustando ao substrato e o substrato se ajustando à enzima.
Esse modelo é chamado de ajuste-induzido.
(pág. 207)
3-DEFINIR HOLOENZIMAS, APOENZIMAS, GRUPO PROSTÉTICO
Muitas proteínas contêm apenas resíduos de aminoácidos e nenhum outro
constituinte químico, são as proteínas simples. Entretanto, algumas proteínas contêm
componentes químicos permanentemente associados, o que as caracteriza como
proteínas conjugadas. A parte “não aminoácido” dessas proteínas é chamada de
grupo prostético. Esse grupo prostético é classificado de acordo com a natureza do seu
componente, lipoproteína, glicoproteína, metaloproteína. Algumas podem ter mais de um
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grupo prostético. Uma enzima completa, cataliticamente ativa, junto com a sua
coenzima e/ou cofator (íon metálico) é chamada de holoenzima. A parte protéica
dessas enzimas é denominada apoenzima, ou seja sem o cofator ou sem a coenzima.
4-CONHECER AS REGULAÇÕES ENZIMÁTICAS
As vias metabólicas possuem diferentes enzimas que são responsáveis pelo seu
funcionamento, nessas reações a ação das enzimas influencia diretamente na velocidade
das reações. Essas enzimas regulatórias são moduladas diretamente de várias maneiras.
Enzimas alostéricas são as que funcionam de acordo com a necessidade do
organismo, possuem mais de um sítio ativo, existem os sítio alostéricos. O melhor
exemplo seria o inibidor não competitivo.
5-DESCREVER OS MECANISMOS BIOQUÍMICOS DOS ERROS INATOS DA
FENILCETONÚRIA, ANEMIA FALCIFORME E DEFICIÊNCIA DA BIOTINA
(págs 53 do manual)
● Fenilcetonúria (a do filho de Célia)
A Fenilcetonúria (PKU) é um dos erros inatos do metabolismo, com padrão de
herança autossômico recessivo. O defeito metabólico gerado, frequentemente
causado pela enzima fenilalanina-hidroxilase (enzima responsável pela metabolização
da fenilalanina, aminoácido não essencial, em tirosina) ou no cofator BH4 (cofator
essencial para a enzima fenilalanina-hidroxilase) levando ao acúmulo do aminoácido
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Fenilalanina (FAL) no sangue e ao aumento da Fenilalanina e da excreção urinária de
Ácido Fenilpirúvico.
Caso não haja diagnóstico precoce e o tratamento, antes dos 3 meses de vida, a
criança afetada pela fenilcetonúria apresenta um quadro clínico clássico, caracterizado por
atraso global do desenvolvimento neuropsicomotor (DNPM), deficiência mental,
comportamento agitado ou padrão autista, convulsões, alterações eletroencefalográficas e
odor característico na urina.
São conhecidas três formas de apresentação metabólica, que são classificadas de
acordo com o percentual de atividade enzimática encontrado:
► Fenilcetonúria Clássica – atividade da enzima fenilalanina hidroxilase
praticamente inexistente, menor que 1% e, consequentemente, níveis de fenilalanina
plasmática superiores a 20 mg/dL;
► Fenilcetonúria Leve – atividade da enzima entre 1% e 3%, resultando em níveis
plasmáticos de fenilalanina entre 10 mg/dL e 20 mg/dL;
► Hiperfenilalaninemia Transitória ou Permanente – atividade enzimática superior a
3%, levando a níveis de fenilalanina entre 4 mg/dL e 10 mg/ dL. Nesse caso, não deve ser
instituída qualquer terapia, pois essa é considerada uma condição benigna que não resulta
em sintomatologia clínica.
O tratamento consiste basicamente em uma dieta com baixo teor de FAL,
mantendo-se os níveis adequados desse aminoácido para permitir o crescimento e
desenvolvimento normais do indivíduo. A dieta utilizada é hipoproteica,
suplementada por uma fórmula de aminoácidos isenta de Fenilalanina (FAL) e
suplementada pelo aminoácido tirosina.
A instituição de uma dieta isenta de FAL causaria um dano ainda maior do que
a fenilcetonúria propriamente dita, ou seja, a Síndrome da Deficiência de Fenilalanina,
que é caracterizada por eczema grave, prostração, ganho de peso insuficiente, desnutrição,
além de deficiência mental e crises convulsivas.
● Doença/Anemia falciforme (a do rapaz)
A Doença Falciforme (DF) é uma modificação (afecção) genética com padrão de
herança autossômico recessivo, causada por um defeito na estrutura da cadeia beta da
hemoglobina, uma metaloproteína responsável pelo transporte de oxigênio no
sistema circulatório, que leva as hemácias a assumirem forma de lua minguante, quando
expostas a determinadas condições, como febre alta, baixa tensão de oxigênio (atividade
física muito intensa), infecções etc. As alterações genéticas, o aminoácido glutamato
(hidrofílico) é substituído por valina (hidrofóbico), nessa proteína (hemoglobina) são
transmitidas de geração em geração (padrão de herança familiar).
Devido a essa condição pode ocorrer atrasos no desenvolvimento neurológico,
insuficiência renal e maior susceptibilidade às infecções. O diagnóstico da DF pela triagem
neonatal (teste do pezinho), antes do aparecimento dos sintomas clínicos, encoraja a
implementação de práticas de cuidados preventivos e orientação aos pais em relação ao
recém-nascido. Permite também uma ação pedagógica sobre a condição genética da
família e risco de recorrência em futuras gestações, por meio de orientação familiar ou
aconselhamento genético. O ideal é que o tratamento seja iniciado antes dos quatro meses
de vida para que a prevenção das infecções e outras complicações que podem levar à
morte da criança seja efetivo.
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● Deficiência de Biotinidase (a de José Inácio)
A Deficiência de Biotinidase (DBT) é uma doença metabólica hereditária na qual
há um defeito no metabolismo da biotina (vitamina B7). Como consequência, ocorre
uma depleção (perda significativa de uma substância que esteja armazenada em um
organismo ou órgão) da biotina endógena devido a uma incapacidade do organismo
fazer a sua reciclagem ou de usar a biotina, uma vitamina que funciona como
coenzima no metabolismo das purinas (bases nitrogenadas adenina e guanina) e dos
carboidratos, ligada à proteína fornecida pela dieta. Assim, como a maioria dos erros
inatos do metabolismo, essa doença apresenta uma herança autossômica recessiva,
com mais de 140 mutações descritas.
Classificação:
► Deficiência profunda de biotinidase: atividade enzimática menor que 10% considerando o
limite inferior de referência para indivíduos não portadores de deficiência de biotinidase;
► Deficiência parcial de biotinidase: atividade enzimática entre 10% e 30%, considerando o
limite inferior de referência para indivíduos não portadores de deficiência de biotinidase;
► Sem deficiência de biotinidase: atividade enzimática acima de 30%, considerando o limite
inferior de referência para indivíduos não portadores
de deficiência de biotinidase.
Clinicamente, manifesta-se a partir da sétima semana de vida, com distúrbios
neurológicos e cutâneos, tais como crises epiléticas, hipotonia, microcefalia, atraso do
desenvolvimento neuropsicomotor, alopécia e dermatite eczematoide. Nos pacientes com
diagnóstico tardio observam-se distúrbios visuais, auditivos, assim como atraso motor e de
linguagem. Pacientes diagnosticados em período sintomático, frequentemente apresentam
atraso do desenvolvimento e risco de desenvolverem sequelas auditiva, visual e de funções
nervosas superiores irreversíveis, ao contrário do que se observou nos pacientes
diagnosticados no período neonatal.
Os pacientes com testes de triagem alterados (parcial ou total), identificados pela
análise da enzima biotina, serão classificados como suspeitos até a confirmação ou
não do diagnóstico, que será estabelecido a partir do teste quantitativo da atividade
de biotinidase, podendo ser complementado com estudo genético-molecular. O
tratamento medicamentoso é muito simples, de baixo custo e consiste na utilização de
biotina em doses diárias, de acordo com a subclassificação da deficiência de biotina,
baseada no teste quantitativo.
6-ENTENDER O TESTE DO PEZINHO E OS ERROS QUE ELE CONSEGUE
IDENTIFICAR
Programa Nacional de Triagem Neonatal – PNTN:
É um programa de rastreamento populacionalque tem como objetivo geral identificar
distúrbios e doenças no recém-nascido, em tempo oportuno, para intervenção adequada,
garantindo tratamento e acompanhamento contínuo às pessoas com diagnóstico positivo,
com vistas a reduzir a morbimortalidade e melhorar a qualidade de vida das pessoas. A
missão é promover, implantar e implementar a triagem neonatal no âmbito do SUS, visando
ao acesso universal, integral e equânime, com foco na prevenção, na intervenção precoce e
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no acompanhamento permanente das pessoas com as doenças do Programa Nacional de
Triagem Neonatal.
A coleta do teste de triagem neonatal biológica, popularmente conhecida no Brasil
por “teste do pezinho”, acontece nos pontos de coleta da Atenção Básica em Saúde.
Em alguns estados, essa coleta também é realizada em maternidades, casas de parto ou
comunidades indígenas. No entanto, em qualquer ponto de atenção à saúde que seja
realizada, essa coleta deve ser documentada e informada no sistema de informação
existente.
Recomenda-se que o período ideal de coleta da primeira amostra esteja
compreendido entre o 3º e o 5º dia de vida do bebê devido às especificidades das
doenças diagnosticadas atualmente. Deve ser considerada como uma condição de exceção
toda coleta realizada após o 28º dia de vida, mesmo que não recomendada, por se tratar de
um exame fora do período neonatal. Consideram-se excepcionalidades as dificuldades de
acesso de algumas aldeias indígenas e populações de campo e da floresta, bem como
questões culturais e casos de negligência.
A escolha do local adequado para a punção é importante, devendo ser numa
das laterais da região plantar do calcanhar, local com pouca possibilidade de atingir o
osso. Segure o pé e o tornozelo da criança, envolvendo com o dedo indicador e o polegar
todo o calcanhar, de forma a imobilizar, mas não prender a circulação. A punção só deverá
ser realizada após a assepsia e secagem completa do álcool.
O Programa Nacional de Triagem Neonatal tem em seu escopo seis doenças:
Fenilcetonúria, Hipotireoidismo Congênito, Doença Falciforme e outras
hemoglobinopatias, Fibrose Cística, Hiperplasia Adrenal Congênita e Deficiência de
Biotinidase (DBT).