Estrutura e Classificação de Proteínas

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3 aula	Proteínas – Estrutura e classificação 
· PEPTÍDEOS
Oligopeptídeos: poucos aminoácidos reunidos
Polipeptídeos: muitos aminoácidos reunidos
· Polipeptídeos 
Peso molecular abaixo de 10000.
Menos de 100 aminoácidos
· Proteínas
Peso molecular acima de 10000.
Mais de 100 aminoácidos
· Atividade Biológica
· Oligopeptídeos 
Ocitocina: nove aminoácidos (contração uterina)
Bradicinina: nove aminoácidos (inibe inflamação; vasodilatador).
Insulina: 51 aminoácidos (regulação do metabolismo de glicose)
Glucagon: 29 aminoácidos (regulação do metabolismo de glicose)
Corticotropina: 39 aminoácidos (estimula córtex adrenal)
· Polipeptídeos
· PROTEÍNAS
São polímeros formados por 20 tipos de aminoácidos ligados por ligação peptídica 
 As proteínas são formadas por 100 ou mais aminoácidos
 As proteínas podem ser formadas por uma ou mais cadeia polipeptídica ou subunidade
 A função da proteína depende da sua estrutura
· Características da composição de algumas proteínas
· Papel Biológico das Proteínas
Enzimas (catalisador)
Transporte (no sangue ou membrana) 
Estrutural (sustentação e/ou proteção)
Regulatória (hormônios protéicos)
Contrátil (movimento)
Defesa (anticorpos e coagulação sanguínea)
Receptor de membrana (sinalização)
Armazenamento (de nutrientes como ferro)
· Conformação das Proteínas
Arranjo espacial dos átomos de uma proteína
 Qualquer estado estrutural sem romper ligações covalentes
 Proteínas nativas: proteínas em quaisquer de suas conformações enoveladas funcionais
Quatro níveis de organização: estrutura primária, secundária, terciária e quaternária.
· Níveis de Organização de uma Proteína
A estrutura tridimensional de uma proteína é determinada por sua sequência de aminoácidos
 A função de uma proteína depende de sua estrutura
 Uma proteína isolada tem uma estrutura singular ou quase singular 
· Os Quatro Níveis de Organização de uma Proteína
· Níveis de organização das Proteínas
Estrutura Primária sequência de aminoácidos na cadeia polipeptídica
É determinada por um gene (trinca de bases do DNA)
Determina todos os outros níveis de organização
É o “RG” da proteína
Seqüência de Aminoácidos da Cadeia A e Cadeia B da Insulina
Estrutura Secundária arranjo regular e repetitivo da cadeia polipeptídica, presença de um padrão de repetição.
Existem dois tipos mais comuns de estrutura secundária: a -hélice e a conformação ou folha pregueada
· -Hélice
A -hélice é mantida por pontes de hidrogênio que ocorrem entre a primeira e a quarta ligação peptídica subseqüente, e assim por diante (intracadeia), conferindo grande estabilidade
 A distância entre as hélices é de 0,54 nm (3,6 aminoácidos por volta)
As cadeias laterais dos aminoácidos estão projetadas para fora
· Conformação ou Folha pregueada
Estrutura mantida por pontes de hidrogênio entre as cadeias polipepitídicas (intercadeia)
As cadeias polipepitídicas se dispõem lado a lado (paralelas)
As cadeias laterais dos aminoácidos são projetadas para cima ou para baixo
Aminoácidos mais comuns: Gly e Ala
↓
Suas cadeias laterais pequenas acomodam-se bem no espaço, que é estreito devido à proximidade das cadeias polipeptídicas.
· Presença das estruturas secundárias 
-Hélice e Conformação nas proteínas
Cada proteína tem seu próprio conteúdo de -Hélice e Conformação determinado pela estrutura primária
A -Hélice está presente em 100% das -Queratinas (proteínas presentes nos cabelos, unhas, chifres, cascos, penas, etc.)
A -Hélice aparece em cerca de 80% da estrutura da mioglobina 
· Estrutura da -Queratina do Cabelo e Unhas 
· Presença da -Hélice na estrutura da Mioglobina 
· Presença das estruturas secundárias 
 Hélice e Conformação nas proteínas
A conformação aparece em 100% das -Queratinas (presentes no fio de seda e teia de aranha)
A conformação está presente na maior parte estrutura da concavalina (sistema imune) 
 Muitas proteínas exibem os dois tipos de estrutura secundária 
· Porcentagem de -Hélice e Conformação na Estrutura terciária das Proteínas
· Estrutura Terciária
Descreve o enovelamento ou “dobras” da cadeia polipepitídica 
Contém trechos de estrutura regular (-Hélice e Conformação ) e trechos sem estrutura definida (arranjos irregulares) 
É estabilizada por ligações fracas (pontes de H, interação iônica e hidrofóbicas) 
· Estrutura Quaternária
Descreve a associação entre duas ou mais cadeias polipepitídicas ou subunidades para compor uma proteína funcional
As subunidades podem ser iguais ou diferentes
É estabilizada por ligações fracas entre as subunidades, mas pode conter pontes dissulfeto 
· Estrutura Quaternária da Hemoglobina
 
· Manutenção da Estrutura
A conformação nativa das proteínas é estabilizada por:
 Ligações Dissulfeto (-S-S-)
 Interações fracas (não-covalentes) – ligações de hidrogênio, interações hidrofóbicas e iônicas 
↓
Mais numerosas 
 Resíduos hidrofóbicos mantidos dentro da molécula 
· PEPTÍDEOS?
Outro tipo de ligação covalente que pode ocorrer nas proteínas e peptídios 
 Ocorre entre o radical de duas cisteínas, formando uma cistina
A metionina, embora tenha enxofre no radical, não faz ponte dissulfeto 
 Duas cisteínas Cistina
· VALOR BIOLÓGICO
As proteínas que contêm todos os aminoácidos essenciais são proteínas de alto valor biológico
 Os alimentos de origem animal (carnes, peixes, aves, leite e derivados, e ovos), contêm proteínas de alto valor biológico
A soja é uma exceção entre os alimentos de origem vegetal
· Conceito de proteína Simples e Conjugada
As proteínas conjugadas apresentam outras substâncias (orgânicas ou inorgânicas) associadas à sua estrutura
Denominamos estas substâncias de grupos prostéticos
As proteínas simples apresentam apenas aminoácidos
· Proteínas Conjugadas
· Estrutura do grupo Heme 
(Ferro-Porfirina)
· Conceito de Proteína Globular e Fibrosa
Globular forma esférica, geralmente solúvel, desempenha funções dinâmicas
(enzimas, transportadores, proteínas motoras e regulatórias, imunoglobulinas, etc) 
· Conceito de Proteína Globular e Fibrosa
Fibrosa forma alongada, são em geral insolúveis, desempenham papel estrutural: resistência e/ou flexibilidade 
(-queratinas, -queratinas, colágeno)
· Hemoglobina
Transporte de oxigênio (O2) pelo sangue para todas as células do organismo.
 Estrutura quaternária é o maior nível de organização, pois existe interação entre 4 cadeias enoveladas.
Grupo heme é o seu grupo prostético – proteína conjugada
 
· Albumina
Principal proteína presente no sangue
Transporte
Equilíbrio osmótico
Marcador nutricional 
· Colágeno
Proteína encontrada em todos animais multicelulares, secretada pelas células do tecido conjuntivo, componente da matriz extracelular 
Pele, matriz orgânica dos ossos, tendões, cartilagens, córnea dos olhos
Nos mamíferos, esta proteína compõe 25% da massa protéica do organismo
· Estrutura tridimensional do colágeno
Colágeno possui uma sequência única de aminoácidos
 Gly - X - Pro 
 X pode ser qualquer aminoácido 
 Ala é o aminoácido que aparece com mais frequência
Colágeno é formado por três cadeias polipeptídicas enroladas umas nas outras, para formar uma hélice tripla (tipo de corda retorcida) também chamada super hélice
Tripla hélice = Super hélice = Tropocolágeno 
Fornece uma força tensional maior do que a de um fio de aço de mesma secção transversal
↓
As moléculas de tropocolágeno se associam de diversas maneiras para fornecer diferentes graus de força tensional, formando as fibrilas de colágeno
(As fibrilas são unidas por tipos de ligações cruzadas envolvendo resíduos de Lys, HyLys ou His)
 
· Colágeno
Aumento da rigidez e a inelasticidade do tecido conjuntivo
Envelhecimento
Acúmulo de ligações covalentes cruzadas nas fibrilas
Gelatina – derivada do colágeno
Apresenta pequeno valor nutricional como proteína, pois o colágeno é pobre em diversos aminoácidos essenciais para a dieta humana
· Desnaturação de Proteínas
Perda da estrutura tridimensional suficiente para causarperda da função
É decorrente do rompimento das ligações fracas que estabilizam a estrutura tridimensional das proteínas
Não necessariamente ocorre um desenovelamento completo da proteína
Agentes que causam a desnaturação 
Aumento de temperatura 
Alteração de pH 
Detergentes
Solventes orgânicos (álcool ou acetona)
· Renaturação
A renaturação é possível quando para algumas proteínas quando o agente causador da desnaturação for removido
A estrutura primária da proteína não pode ter sido afetada para que haja renaturação 
Algumas proteína depois de desnaturadas não sofrem renaturação (albumina da clara do ovo)