Aminoácidos e Proteínas: estruturas e funções

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Aminoácidos e Proteínas: estruturas e função
Proteína estrutural: colágeno
As proteínas são importantes biomoléculas presente no nosso organismo que apresenta uma grande biodiversidade estrutural e consequente pode exercer diferentes funções. Elas são constituídas por apenas 20 tipos de aminoácidos que podem se combinar de forma diferente produzindo inúmeras proteínas. 
Basicamente as proteínas exerce funções estruturas e dinâmicas.
Nossa informação genética é que determina a função qualitativa e quantitativa de uma proteína.
Os aminoácidos correspondem as unidades estruturais que compõem uma proteína e quimicamente possui sua estrutura geral um grupamento amino e um grupamento ácido do tipo carboxila, além disso possuem uma cadeia lateral ou grupo R que é diferente para cada um aminoácido.
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS EM RELAÇÃO AO GRUPO R (CLASSIFICAÇÃO QUIMICA)
1. Aminoácidos alifáticos e não polares: a cadeia lateral desses aminoácidos é hidrofóbica, volumosa e se localizam no interior da estrutura proteica. EX.: leucina, alanina.
2. Aminoácidos aromáticos: possuem sua cadeira lateral o anel aromático que por ser hidrofóbico permite interações apolares. O anel aromático possui a propriedade de absorção de luz UV. EX.: tirosina, fenilalanina, triptofano.
3. Aminoácidos não carregados e polares: embora esses aminoácidos não tenham carga, eles apresentam polaridade sendo mais hidrofílicos e por tanto localizam-se na parte externa da proteína. Um aminoácido importante é a cisteína que pode se ligar a outra cisteína próxima, formando a cistina e isso é importante no processo enovelamento da proteína.
4. Aminoácidos carregados positivamente: atuam como base e possuem geralmente outro grupamento amino na cadeia lateral, tendem a ser solúveis a água. EX.: histidina, lisina.
5. Aminoácidos carregados negativamente: são normalmente aminoácidos que possuem outra carboxila na cadeia lateral atuando como ácidos. EX.: glutamato, aspartato.
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS QUANTO A NECESSIDADE NA DIETA
1. Aminoácidos essencial: não é produzido no organismo, devendo está presente na dieta. EX.: Leucina
2. Aminoácidos não essencial: é sintetizado pelo organismo. EX.: alanina.
3. Aminoácidos condicionalmente essencial: em certas situações a quantidade demandada é maior que produzida. EX.: tirosina, glutamina.
LIGAÇÃO PEPTÍDICA: é do tipo covalente (forte) como caráter de dupla ligação onde a carboxila de um aminoácido reage com o grupo amino do aminoácido seguinte liberando uma molécula de água, portanto, é uma reação de desidratação. Existe uma técnica analítica que permite detectar e quantificar proteínas de uma amostra através da pesquisa da ligação peptídica, essa técnica é chamada de prova do Biureto, é utilizado uma solução básica de sulfato de cobre (azul) que em contato com uma proteína integra permite a complexação de cobre na ligação peptídica, desenvolvendo uma cor roxa.
 
NIVÉIS DE ESTRUTURAS PROTEÍNAS
1. - Estrutura Primaria: corresponde ao conjunto de aminoácidos pertencentes a uma proteína unidas numa sequência linear que é determinada pela informação genética e essa união dos aminoácidos se dá principalmente através das ligações peptídicas.
2. - Estrutura Segundaria: corresponde aos arranjos estáveis dos aminoácidos dando origem a padrões estruturais do tipo - hélice ou - pregruada 
- essas estruturas podem ser formadas quando os aminoácidos distantes entre si estabelecem ligações do tipo ponte de hidrogênio.
3. - Estrutura terciária: corresponde ao dobramento tridimensional da proteína necessária para sua função biológica. Podem estar em ligação hidrofóbicas entre aminoácidos próximos.
4. - Estrutura quaternária: só acontece quando a proteína possui duas ou mais cadeias proteicas que precisem se associar para garantir o arranjo necessário para a função biológica. EX.: Hemoglobina.
CLASSIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS
GLOBULARES: que apresentam um arranjo tridimensional esférico, sendo solúveis em ambientes aquosas, e possuem papel dinâmico – catalisador. EX.: Mioglobina (função de metabolismo)
FIBROSA: apresentam arranjos tridimensional, alongados (fibras), sendo insolúveis e com papel estrutural. EX.: colágeno. (sustentação)
- Desnaturação Proteica: podem ocorrer alterações nessa estrutura que acarretam na perda da função e isso é chamada de desnaturação que pode ser classificada em reversível e irreversível.
· Na reversível a proteína volta a adquirir sua conformação nativa quando é retirada do meio o agente desnaturante. EX.: claras em neves.
· Na irreversível mesmo se retirando o agente desnaturante a proteína não volta mais a possuir sua conformação nativa. EX.: ovo cozido.
Quando a hemoglobina possui 4 oxigênios ligados é chamada de oxihemoglobina e é dita saturada.
Quando está livre é chamada de desoxihemoglobina ou hemoglobina.
Cooperatividade: é a hemoglobina apresenta baixa afinidade pelo O2, e, portanto, se torna saturada quando a concentração de O2 é alta, portanto, isso acontece nos pulmões.
Mioglobina hiperbólica – alta afinidade por O2 portanto satura-se quando baixa O2
Hemoglobina segmoidal – pois apresenta baixa afinidade pelo O2, tornando-se saturada quando as concentrações de O2 são altas (pulmão)
Curva de saturação serve para medir a afinidade das proteínas pelo O2.
FATORES QUE INTERFEREM – BFG, TEMPERATURA E pH
BFG – é um composto intermediário da via glicolitica que atua diminuindo a afinidade da hemoglobina pelo O2, permitindo uma melhor liberação em tecidos periféricos (baixa pressão de O2 ). Importante para altas altitudes, problemas cardíacos e respiratórios.
TEMPERATURA – o aumento do metabolismo celular seja por exemplo o caso de febre ou atividade física intensa, exige uma maior quantidade de O2 nos tecidos, com o aumento da temperatura nessas situações há diminuição da afinidade liberando mais oxigênio.
pH – a queda de pH nos tecidos decorrente da produção de substâncias ácidas pelo metabolismo reduz à afinidade da hemoglobina pelo O2.
Digestão de proteínas da dieta: pâncreas, estômago e intestino delgado.
As proteínas são estruturas muito grandes e para serem absorvidas são digeridas por enzimas proteolíticas liberando aminoácidos livres que são absorvidos.
DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS
Ao chegar no estomago as proteínas presentes nos alimentos são desnaturados pelo ácido clorídrico e isso é muito importante pois permite uma maior área de superfície de contato das proteínas com as enzimas digestivas. Além disso o pepsinogenio liberado no estomago é ativado pelo ácido clorídrico formando pepsina. Essa enzima ativa atua sobre as proteínas da dieta liberando fragmentos peptídicos e alguns aminoácidos livres. Quando as proteínas atingem o intestino delgado ocorre a liberação do suco pancreático que é rico em 4 zimógenos + bicarbonato. A liberação do conteúdo pancreático é controlada por dois hormônios = colescitocinina e secretina.
As células intestinas produzem uma enzima chamada enteropeptidase que inicia o processo de transformação das enzimas proteolíticas inativas em ativas. A enterro peptidase transforma o tripsinogênio em tripsina e essa por sua vez converte quimiotripsinogenio em quimotripsina.
Essas enzimas então atuam em pontos específicos dos peptídeos quebrando as ligações peptídicas e liberando consequentemente todos os aminoácidos em sua forma livre.
CICLO DA URÉIA – inicia-se na mitocôndria com a chegada da amônia no fígado que reage com o íon bicarbonato e ATP formando carbamoil fosfato pela ação de uma enzima marca passo chamada carbamoil fosfato sintetase em seguida esse carbamoil fosfato reage com um aminoácido chamado Ornitina e produz citruina que deixa a mitocôndria através de um transportador de membrana e chega no citosol, ai a citrulina reage com os aspartato recebendo outro grupamento amino e forma arginino-succinato esse composto perde parte do seus carbonos na forma de fumarato que pode deixar o ciclo da ureia e inicia o ciclo de Krebs quando convertido em malato forma-se também arginina que leva ação da arginase que existe só no fígado quelibera ureia, essa ureia atinge o sangue, chega nos rins e é excretado na ureia a ornidina regenerada volta para mitocôndria e pode iniciar o ciclo da ureia.
Os aminoácidos conforme os produtos gerados no seu catabolismo podem ser divididos em dois tipos:
1. Aminoácidos glicogênicos – quando degradados formam piruvato ou algum intermediário do ciclo de Krebs e são utilizados na neoglicogênese para obter glicose. EX.: Alanina, tirosina.
2. Aminoácidos citogênicos: quando degradados formam acetil-CoA ou acetoacetato. EX.: lisina e leucina.
FENILCETONÚRIA
- Doença metabólica que resulta da deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase hepática, que converte o aminoácido fenilalanina em tirosina, a qual é precursora da dopamina e da noradrenalina.
-Herança autossômica recessiva
- Diagnostico: teste do pezinho
- Tratamento: Dieta com teor controlado de PHE
ENZIMAS – Propriedade
Sítio Ativo – compreende uma região especifica da molécula da enzima que apresenta o formado de um bolso ou fenda na qual ocorre uma interação complementar com o substrato, essa região é formada pelas cadeias laterais dos seus aminoácidos.
Eficiência catalítica – as reações realizadas na presença de uma enzima são pelo menos 1000 vezes mais rápidas que as ocorridas sem enzimas, cada enzima apresenta um número de renovação que corresponde há um número de moléculas de substrato convertidas por uma molécula de enzima em um determinado tempo, normalmente em segundos.
C – Especificidade
· Interação com um ou alguns substratos
· Um tipo de reação química
D- Cofatores
· - cadeia polipeptídicas (aa)
· - cadeia polipeptídicas (aa) + COFATOR
Inibição Enzimática
· substância que diminui velocidade de uma reação catalisada por enzima = inibidor
· Inibidores : constituintes normais das células (ação dependente da [ ]) ou estranhos ao organismo (acidental ou intencional)
· Aplicações farmacológicas : sulfonamidas
· Uso amplo como inseticidas
 Inibição enzimática reversível:
· - Inibição enzimática reversível competitiva
· - Inibição enzimática reversível não-competitiva 
Inibição enzimática irreversível
· 	* Produção de fármacos
Inibição enzimática irreversível
· inibidores reagem quimicamente com as enzimas, levando à sua inativação
· Organofosforados – ligações covalentes com grupo OH de serina
· Iodoacetamida – grupos SH de cisteína
· Alta toxicidade = irreversibilidade da ação + inespecificidade
· Aspirina (AAS) – transfere acetil para grupo OH de serina da ciclooxigenase – não há prostaglandinas – não há inflamação.
Inibição enzimática reversível competitiva
· inibidor competitivo (IC) liga-se reversivelmente ao mesmo sítio ocupado pelo substrato
1- efeito sobre Vmax: revertido pelo aumento da [S]
2- efeito sobre Km: aumento do seu valor para um dado S – na presença do IC, mais S é necessário para atingir 1/2Vmax.
3- curva de Lineweaver-Burke : curvas da reação inibida e não-inibida interceptam no mesmo ponto do eixo y (Vmax inalterada) e pontos diferentes no eixo x (Km maior na presença do IC)
Inibição enzimática reversível não-competitiva
· inibidor não-competitivo (INC) não apresentam semelhança estrutural com o substrato
· ligação do S e INC em sítios diferentes
1- efeito sobre Vmax: não- revertido pelo aumento da [S], portanto, INC diminui a Vmax.
2- efeito sobre Km: não interferem no seu valor
3- curva de Lineweaver-Burke : Vmax diminui e Km inalterado na presença de INC
Regulação Covalente
· Ocorre modificação covalente da enzima com conversão entre forma ativa/inativa.
· Adição ou remoção de grupos fosfato – proteína-quinase 
(-cinase)