Proteínas (resumo)

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Pep�íde�� � P�ot�ína�
Pep�íde��
Duas moléculas de aminoácidos podem ser ligadas de
modo covalente por meio de uma ligação amida
substituída, denominada ligação peptídica, afim de
produzir um dipeptídeo.
A ligação peptídica é uma reação de condensação
formada pela remoção de H2O (desidratação) do
grupo alfa-carboxila de um aminoácido e do grupo
alfa-amino do outro.
Quando aminoácidos se ligam a formar 4 a 5
ligações, a estrutura é chamada de oligopeptídeo.
Quando muitos aminoácidos se ligam, o produto é
chamado de polipeptídeo.
Uma unidade de aminoácido em um peptídeo é
frequentemente chamada de resíduo (a parte restante
após a perda de elementos de água – um átomo de
hidrogênio de seu grupo amino e a metade hidroxila
de seu grupo carboxila). Em um peptídeo, o resíduo
de aminoácido na extremidade com um grupo
a-amino livre é chamado de resíduo aminoterminal
(ou N-terminal); o resíduo na outra extremidade, que
tem um grupo carboxila livre, é o resíduo
carboxiterminal (C-terminal).
Com���t��e�t� áci��-bási��
Os peptídeos contêm apenas os grupos N-terminal e
o C-terminal são livres para sofrerem ionização,
porém a constante de ionização dos mesmos se
diferenciam de seu estado como aminoácido livre,
pois o grupo de carga oposta não é mais ligado ao
carbono-alfa, sendo assim os dois não sofrem as
influências de atração sofrida antes.
IMPORTANTE:
❏ Os grupos a-amino e a-carboxila de todos
aminoácidos não terminais são ligados
covalentemente nas ligações peptídicas, portanto
os mesmos não se ionizam nem contribuem para
o comportamento ácido-básico total dos
peptídeos;
❏ As cadeias laterais de alguns aminoácidos têm a
capacidade de se ionizar, contribuindo para o
comportamento ácido-básico total.
Pro��ína�
As conformações possíveis de uma proteína incluem
qualquer estado estrutural que ela possa assumir sem
a quebra de suas ligações covalentes. Proteínas
dobradas, em qualquer uma de suas conformações
funcionais, são chamadas de proteínas nativas.
As conformações estruturais de uma proteína pode
ser divida em 4:
❏
❏
❏ ESTRUTURA PRIMÁRIA
Descrição de todas as ligações covalentes (peptídicas
e dissulfeto) ligando resíduos de aminoácidos em sua
cadeia polipeptídica;
❏ ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Arranjos particularmente estáveis de resíduos de
aminoácidos dando origem a padrões estruturais
recorrentes;
❏ ESTRUTURA TERCIÁRIA
Descreve todos os aspectos do enovelamento
tridimensional de um polipeptídeo
❏ ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Conformação protéica na qual a proteínas tem duas
ou mais subunidades polipeptídicas
Es�a��l��a�� p���e�c�
O termo estabilidade pode ser definido como a
tendência em manter a conformação nativa. Para
todas as proteínas de todos os organismos, as
interações fracas são especialmente importantes para
o enovelamento das cadeias polipeptídicas em suas
estruturas secundárias e terciárias. A associação de
múltiplos polipeptídeos para formar estruturas
quaternárias também tem como base estas
interações fracas.
Uma ligação covalente conectando regiões distintas
de uma única cadeia polipeptídica, é muito mais forte
que uma interação fraca, porém por serem mais
numerosas as lig. fracas predominam como forças
estabilizadoras da estrutura proteicas
Es��ut��� �ri�ári�
A estrutura primária determina como uma proteína se
dobra em sua estrutura tridimensional, e isso, por sua
vez, determina a função da proteína.
Embora a sequência de aminoácidos em algumas
regiões da estrutura primária possa variar
consideravelmente sem afetar a função biológica, a
maior parte das proteínas contém regiões cruciais
que são essenciais para suas funções e cuja
sequência é, portanto, conservada.
O esqueleto de uma ligação peptídica é uma série de
planos rígidos, com planos consecutivos
compartilhando um ponto comum de rotação no
C-alfa. São as ligações peptídicas rígidas que limitam
a variação de conformações possíveis para uma
cadeia polipeptídicas
Es��ut��� �ec���ári�
Se refere a qualquer segmento de uma cadeia
polipeptídica e descreve o arranjo espacial de seus
átomos na cadeia principal, sem considerar a posição
de suas cadeias laterais ou sua relação com outros
segmentos.
A estrutura secundária mais conhecida são as
hélices-alfa e as conformações-beta, outro tipo
comum também é a volta-beta. Quando não há padrão
regular observado, a estrutura secundária é chamada
de indefinida ou espiral aleatória. O curso da maioria
dos esqueletos polipeptídicos em uma proteína típica
não é aleatório; ele é altamente específico e inalterado
na estrutura e na função de uma proteína em
particular.
❏ HÉLICE-ALFA
É uma estrutura helicoidal, onde o esqueleto
polipeptídico é firmemente enrolado em torno de
um eixo imaginário desenhado longitudinalmente
no centro da hélice, e os grupos R dos resíduos de
aminoácidos se projetam para fora do esqueleto
helicoidal.
As alfa-hélice é a conformação mais fácil de ser
formada, devido ao seu uso otimizado das ligações
de hidrogênio internas. A estrutura é estabilizada
por uma ligação de hidrogênio entre o átomo de
hidrogênio ligado ao átomo de nitrogênio
eletronegativo de uma ligação peptídica e o átomo
de oxigênio eletronegativo da carbonila do quarto
aminoácido no lado aminoterminal da ligação
peptídica. Na hélice-A, cada ligação peptídica
(exceto aquelas próximas às extremidades da
hélice-a) participa de tais ligações de hidrogênio.
Cada volta sucessiva da hélice-a é mantida por
voltas adjacentes por três ou quatro ligações de
hidrogênio, conferindo uma significativa
estabilidade à estrutura global.
IMPORTANTE:
- Interações entre cadeias laterais dos
aminoácidos podem estabilizar ou
desestabilizar a estrutura alfa-helicoidal.
Ex:
A alanina apresenta a melhor tendência de
formar hélices-a na maioria da vezes, já o
segmento de glutamato não irá formar uma
hélice-A em ph=7. Os grupos carboxílicos,
carregados negativamente, dos resíduos de
glu adjacente repelem-se mutuamente de
forma tão forte que impedem a formação da
conformação.
Resíduos Lys e Arg, com grupos R carregados
positivamente em pH=7, também se repelem.
O volume e a forma dos resíduos Asn, Ser, Thr
e Cys também podem desestabilizar uma
hélice-A se estiverem muito próximos na
cadeia.
- Mais uma restrição à formação, é a presença
de Prolina e Glicina, que apresentam a menor
propensão em formar A-hélice.
Na pro, o átomo de nitrogênio faz parte de um
anel rígido e a rotação sobre a ligação N-C(a)
não é possível.
Na gly, sua maior flexibilidade conformacional
permite formar estruturas espiraladas bem
diferentes de uma A-hélice
- Um último fator que afeta a estabilidade de
uma hélice-A é a identidade dos resíduos de
aminoácido próximos às extremidades do
segmento A-helicoidal do polipeptídeo.
Fatores que influenciam na estabilidade da
alfa-hélice
1- Tendência intrínseca de um resíduo de
aminoácido de formar uma hélice-A
2- Interações entre os grupos R,
especialmente aqueles espaçados por 3 ou 4
aminoácidos;
3- Volumes de grupos R adjacentes;
4- Ocorrência de resíduos Pro e Gly
5- Interações entre os resíduos de
aminoácidos das extremidades do segmento
helicoidal e o dipolo elétrico inerente da
hélice-A. A tendência de um determinado
segmento de uma cadeia polipeptídica de
formar uma hélice-A depende, portanto, da
identidade e da sequência de resíduos de
aminoácidos do segmento.
❏ CONFORMAÇÃO BETA
Essa é uma conformação mais estendida das
cadeias polipeptídicas, e sua estrutura é de
novamente definida pelos esqueletos dos átomos
arranjados de acordo com grupo característico de
ângulos diedro. Na conformação Beta, o esqueleto
da cadeia polipeptídica está estendido em forma de
zigue-zagie. Esse arranjo de vários segmentos lado
a lado é chamado de folha Beta. Essa estrutura de
zigue-zague dá origem a uma aparência pregueada
da folha em geral.
● As lig. de hidrogênio são formadas entre
segmentos adjacentes da cadeia polipeptídica,
dentro da folha.;
● Os segmentosque formam a folha Beta
normalmente estão próximos na cadeia
polipeptídica, mas também podem estar bem
distantes um dos outros na sequência linear dos
polipeptídeos, podendo até estar em cadeias
polipeptídicas diferentes;
● Os grupos R dos aminoácidos adjacentes se
projetam da estrutura en zigue-zague em direções
opostas, criando um padrão alternado que pode
ser observado na visão lateral da figura abaixo;
● As cadeias polipeptídicas adjacentes em uma folha
Beta podem ser tanto paralelas quanto
antiparalelas, podendo apresentar uma orientação
aminocarboxiterminal igual ou oposta,
respectivamente. respectivamente). As estruturas
são, de alguma forma, semelhantes, apesar de o
período de repetição ser menor na conformação
paralela (6,5 Å, versus 7 Å para a antiparalela) e o
padrão das ligações de hidrogênio ser diferente. As
ligações de hidrogênio intersegmentos são
alinhadas na folha b antiparalela, enquanto elas
são distorcidas ou não alinhadas na variante
paralela. As estruturas ideais exibem os ângulos de
ligação dados na Tabela 4-1; esses valores variam
um pouco nas proteínas verdadeiras, resultando
em uma variação estrutural, conforme visto
anteriormente para as hélices a.
❏ VOLTAS BETA
Em proteínas globulares, que apresentam
estrutura dobrada compacta, alguns resíduos
de aminoácidos estão em voltas ou alças onde
a cadeia polipeptídica inverte sua direção.
Esses são elementos conectores que ligam
estruturas sucessivas de hélices-A e
conformações-B.
As voltas-B são particularmente comuns e conectam
as extremidades de dois segmentos de uma folha-B
antiparalela.
● Sua estrutura é uma volta de 180º que envolve 4
resíduos de aminoácidos, com o oxigênio
carbonílico do primeiro resíduo formando uma
ligação de hidrogênio c/ o hidrogênio do grupo
amino do quarto resíduo;
● Os grupos peptídeos dos dois resíduos centrais
não participam de nenhuma ligação de
hidrogênio inter-resíduos;
● Os resíduos Gly e Pro frequentemente ocorrem
em voltas-B, o primeiro porque é pequeno e
flexível, e o segundo porque as lig. peptídicas
envolvendo o nitrogênio imino da prolina
facilmente assumem configuração cis , forma
particulamente acesssível em uma volta fechada;
● As voltas normalmente são encontradas
próximas à superfície das proteínas, onde os
grupos peptídicos dos dois resíduos de
aminoácidos centrais da alça podem fazer
ligações de hidrogênio com a água.
Es��ut��� �er��ári� � �u���r�ári�
O arranjo tridimensional de todos os átomos de uma
proteína é chamado de estrutura terciária. Enquanto o
termo “estrutura secundária” se refere ao arranjo
espacial dos resíduos de aminoácidos adjacentes em
um segmento polipeptídico, a estrutura terciária inclui
aspectos de alcance mais longo da sequência de
aminoácidos. Aminoácidos que estão bem distantes
na sequência polipeptídica e em diferentes tipos de
estruturas secundárias podem interagir na estrutura
da proteína completamente dobrada.
Já a estrutura quaternária é o arranjo espacial de duas
ou mais cadeias polipeptídicas distintas, chamada de
subunidades, podendo ser idênticas ou diferentes.
❏ PROTEÍNAS FIBROSAS
Proteínas com cadeias polipeptídicas
arranjadas em longos filamentos ou folhas.
No geral são formadas por um único tipo
de estrutura secundária, com estrutura
terciária simples. Estruturas que garantem
suporte, forma e proteção externa aos
vertebrados são feitas de proteínas
fibrosas. Elas compartilham propriedades
que dão força e flexibilidade às estruturas
nas quais ocorrem. Sua unidade estrutural
fundamental é um elemento estrutural da
conformação secundária que se repete.
● Todas as proteínas fibrosas são
insolúveis em água, propriedade
conferida pela alta concentração de
resíduos de aminoácidos hidrofóbicos
tanto no interior quanto na superfície
da proteína. Essas superfícies
hidrofóbicas estão em grande parte
escondidas, visto que muitas cadeias
polipeptídicas similares são reunidas
formando um complexo
supramolecular;
❏ PROTEÍNAS GLOBULARES
Possuem cadeias polipeptídicas dobradas
em forma esférica ou globular. Geralmente
possui diversos tipos de estruturas
secundárias. Enzimas e as proteínas
reguladoras em sua maioria são globulares.
Em uma proteína globular, segmentos
diferentes das cadeias polipeptídicas (ou de
múltiplas cadeias polipeptídicas) se dobram
uns sobre os outros, gerando uma forma
mais compacta do que a observada para as
proteínas fibrosas.
O enovelamento também garante a
diversidade estrutural necessária às
proteínas para realizar um grande leque de
funções biológicas. Proteínas globulares
incluem enzimas, proteínas transportadoras,
proteínas motoras, proteínas reguladoras,
imunoglobulinas e proteínas com muitas
outras funções.