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BIOQUÍMICA – Professora Maria Izabel Pereira Medicina ESTUDO DIRIGIDO: AMINOÁCIDOS, PROTEÍNAS e ENZIMAS Maria Fernanda R. Camargo – TXIX 01 AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS 1. Desenhe o dipeptídeo Cys-Tyr. (dica: desenhar os aminoácidos cisteína e o aminoácido tirosina e fazer uma ligação peptídica entre os dois) 2. Diferencie dipeptídeo, tripeptídeo, tetrapeptídeo, peptídeo ou oligopeptídeo e polipeptídeo ou proteína. 3. Quais as principais diferenças entre proteínas fibrosas e globulares? Dê exemplos. 4. As proteínas têm muitas funções biológicas diferentes. Cite 4 funções que as proteínas podem desempenhar exemplificando cada uma delas. 5. Em que consiste a desnaturação protéica? Cite 2 fatores que atuam como agentes desnaturantes. 6. Retirado o agente desnaturante, todas as proteínas desnaturadas poderiam espontaneamente se renaturar? Justifique. 7. Defina proteína simples, conjugada e grupo prostético. Dê exemplos. 8. Explique estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. 9. Diferencie α-hélice de folha β-pregueada. 10. O que são pontes dissulfeto? 11. A informação correta para o dobramento correto de uma proteína está contido___________________________________________ . ENZIMA 12. Defina enzima, sítio ativo ou catalítico e substrato. 13. Explique cofator e coenzimas. Dê exemplos de cofatores inorgânicos e orgânicos (coenzimas). 14. Quais são os principais fatores que influenciam na cinética enzimática? Explique resumidamente cada um deles. 15. Diferencie inibição reversível competitiva, reversível não competitiva e irreversível. 16. Defina Km (constante de Michaelis-Menten) e mostre a relação entre o seu valor e a afinidade da enzima pelo seu substrato. 17. Como as enzimas podem ser reguladas? Explique cada uma delas. 18. Explique o que são isoenzimas. 1) 2) Dipeptídeo: Duas moléculas de aminoácidos conectadas pela ligação peptídica, que é formada pela desidratação do grupo alfa-carboxila de um aminoácido e do grupo alfa-amino de outro. Tripeptídeo: 3 moléculas de aminoácidos conectadas pela ligação peptídica. Tetrapeptídeo: 4 moléculas de aminoácidos conectadas pela ligação peptídica. Peptídeo ou oligopeptídeo: cadeia curta de aminoácidos. Polipeptídeo ou proteína: Produto de muitos aminoácidos ligados pela ligação peptídica. 3) Proteínas globulares: Cadeias polipeptídicas quaternárias dobradas em forma esférica ou globular, associadas a atividades de regulação e solúveis em água. Ex: mioglobina, imunoglobulinas. Proteínas fibrosas: Cadeias polipeptídicas quaternárias arranjadas em longos filamentos ou folhas, associadas a atividades estruturais e pouco solúveis em água. Ex: alfa-queratina. 4) Estrutural: As proteínas podem desempenhar papel estrutural no corpo de seres vivos, como por exemplo a queratina (composição de cabelos, unhas) e a elastina (estrutura da pele). Transportadora: Proteínas com função de realizar transporte de algumas moléculas, por exemplo: hemoglobina (proteína transportadora de O2 no sangue). De defesa: Proteínas com função de proteção no sistema imunológico, por exemplo: as imunoglobulinas (anticorpos). Catalisadoras: Enzimas (tipo de proteína) usadas para acelerar e facilitar reações no interior de células. 5) As proteínas podem possuir 4 tipos de estruturas: primário, secundário, terciário e quaternário; a desnaturação consiste na regressão de estrutura por algum agente externo, por exemplo, sair de estrutura quaternária para terciária. Alguns agentes desnaturantes são o pH (cada proteína possui seu pH específico de atuação, colocando-a em um pH extremo, ela será desnaturada) e a temperatura (as proteínas possuem temperaturas específicas de atuação, expondo-as a temperaturas extremas, elas serão desnaturadas, como ocorre no processo de alisamento de cabelo por calor, a queratina perde sua estrutura quaternária). 6) Nem todas as proteínas poderiam sofrer processo de renaturação, depende de cada tipo. Um exemplo de proteína que volta a atividade e a sua estrutura final é a ribonuclease A, que, ao ser exposta a um agente desnaturalizante, rompendo totalmente as ligações dissulfeto, após um tempo, essas ligações começam a ser formadas novamente espontaneamente e se dobra em sua estrutura final, voltando à atividade. Isso prova que a sequência de aminoácidos presentes numa cadeia peptídica contém as informações requisitadas para o enovelamento da estrutura em forma tridimensional. 7) Proteínas simples: compostas apenas por aminoácidos em sua estrutura. Ex: ribonuclease A Proteínas conjugadas: possuem em sua estrutura aminoácidos e radicais chamados grupos prostéticos. Ex: lipoproteínas – proteínas com grupo prostético de lipídios, gliproteínas – proteínas com grupos de açúcares. Grupo prostético: Radical associado a uma proteína, podendo ser uma outra macromolécula. 8) A proteína, em sua formação, pode ser de 4 tipos estruturais: Primária: Conexão dos fragmentos de aminoácidos de forma linear com as ligações dissulfeto e peptídicas. O elemento mais importante é a sequência dos aminoácidos. Secundária: Arranjos estáveis de resíduos de aminoácidos dando origem a padrões estruturais recorrentes. Terciária: Essa estrutura já possui aspectos do enovelamento tridimensional do peptídeo. Quaternária: A proteína já possui duas ou mais subunidades polipeptídicas em arranjo tridimensional. 9) α-hélice: Forma de organização da cadeia peptídica da estrutura secundária, em que a cadeia principal helicoizada forma uma parte interna de um bastão e duas cadeias laterais helicoidais. Essa estrutura é estabilizada por pontes de hidrogênio entre os grupamentos NH e CO da cadeia principal. Folha β-pregueada: Outra forma de organização da estrutura secundária, é quase totalmente distendida, é estabilizada por pontes de hidrogênio entre NH e CO em fitas peptídicas diferentes, ao contrário da alfa-hélice cujas pontes de hidrogênio estão entre grupamentos diferentes. Folha beta-paralela: Cadeias adjacentes estendidas no mesmo sentido. Folha beta-antiparalela: Cadeias adjacentes estendidas em sentidos opostos. 10) São ligações que se formam após algumas proteínas se dobrarem e juntarem resíduos de cisteína presentes na mesma cadeia ou cadeias diferentes. Essas pontes ajudam a proteger a conformação nativa da proteína e da desnaturação. 11) Sequência de aminoácidos ou estrutura primária, pois é ela que define a estrutura tridimensional da proteína. 12) Uma enzima é um tipo de proteína fabricada pelo organismo com a finalidade de catalisar reações químicas, um exemplo de atuação delas é na digestão, cada órgão do sistema digestivo possui enzimas específicas para quebrar determinados tipos de moléculas, como a amilase salivar que inicia o processo de clivagem de amido e glicogênio. Em cada enzima existe um local chamado de sítio ativo, que é onde o substrato (molécula específica que vai se fundir na enzima para gerar um produto característico daquela proteína) irá se ligar para formar o produto final e assim gerar uma resposta. 13) Assim como existem enzimas que funcionam apenas com os resíduos de aminoácidos respectivos, outras precisam de mais “peças” na sua formação, como íons inorgânicos: ferro, magnésio, zinco, (cofatores) e/ou alguma molécula orgânica/metalorgânica complexa: NAD e FAD (coenzimas). 14) A concentração de substrato: Concentração de substrato e velocidade da reação são variáveis diretamente proporcionais, entretanto, somente até um certo ponto; existe um momento em que mesmo com o constante aumento da quantidade de substrato a velocidade da reação permanece inalterada, ou seja, existe uma concentração ótima para o melhor desempenho da reação, ultrapassando esse valor, não ocorrem mais mudanças. A temperatura: Cada reação enzimática tem sua respectiva temperatura de atuação, também segue uma proporção direta, em que se a temperaturaaumenta a velocidade, também. Assim como a quantidade de substrato tem seu ponto ótimo, a temperatura, igualmente, portanto, a velocidade só cresce até certo momento da temperatura. O pH: Mais uma característica respectiva de cada reação enzimática, também tem seu ponto ótimo e, a partir disso, a velocidade da reação permanece constante. 15) Inibição reversível: Algo que acontece com a enzima inibindo-a mas que permite que ela volte a sua atuação. Competitiva: Existe um sítio ativo na enzima em que tanto o fator inibidor quanto o substrato se ligam (ambos possuem estruturas químicas semelhantes), tendo que competir para ver quem vai se ligar ali e determinar a resposta da enzima. Não competitiva ou mista: A enzima possui, além do sítio ativo (SA), um sítio de regulação (SR). No SA se liga o substrato e no SR se liga o inibidor, portanto, como cada um possui seu respectivo lugar, não há competição. Pode ocorrer do substrato se ligar e a enzima gerar produto ou o inibidor se ligar e parar a atividade enzimática (o inibidor também pode se ligar quando o substrato estiver ligado). 16) A constante de Michaelis-Menten (Km) é baseada nas constantes de formação do conjunto enzima-substrato (ES) - k1, formação do produto -k2 e quebra do complexo ES - k-1 e na hipótese do estado estacionário, na qual a velocidade de formação de ES (V0) é igual à velocidade de quebra de ES (Vmáx); a Km é dada por: Km=(k2 + k-1)/k1. É considerado que no início da reação existe uma quantidade muito maior de substrato do que de enzima, para que a ligação entre os dois ocorra de forma mais fácil – seguindo o princípio da cinética enzimática. 17) Regulação de enzimas: É um processo natural, fisiológico; as enzimas são reguladas de acordo com a atividade celular. Regulação alostérica: As enzimas alostéricas possuem um sítio de regulação, onde pode se ligar um modulador positivo (aumenta a atividade enzimática) ou negativo (diminui a atividade enzimática); faz uso da inibição por feedback negativo, podendo ser de dois tipos: - Inibição pelo produto imediato da via: o próprio produto gerado pelo complexo ES vai ao sítio regulatório e inibe a enzima. - Inibição pelo produto final da via: o produto final gerado após uma reação envolvendo mais de uma enzima vai se ligar ao sítio regulatório e inibir a enzima. Regulação covalente: Baseada, principalmente, na fosforilação-defosforilação de enzimas, para torna-las ativas ou inativas. A enzima para ser ativada (ou inativada) vai ser fosforilada pela enzima quinase, ocorrendo ligação covalente com o grupo fosfato; posteriormente, vai ser defosforilada, perdendo o grupo fosfato, por outra enzima chamada fosfatase. 18) Isoenzimas: Duas ou mais enzimas que catalisam a mesma reação, mas são codificadas por genes diferentes. Ex: hexocinase IV.
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