Bioquímica - Proteínas e peptídeos

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Proteinas e peptideos
Definição 
· Polímeros de AA.
· Moléculas de AA se unem por ligação peptídica.
· Reação com o grupo carboxila de um AA com grupo amino do outro. 
 
· Poucos aminoácidos: oligopeptídeo.
· Número maior de aa: polipeptídeo (massas moleculares abaixo de 10.000).
· Proteína: muitos aa, massa molecular maior de 10.000 No peptídeo, o resíduo de AA na extremidade do grupo amino livre é aminoterminal, e na do grupo carboxila é resíduo caboxiterminal
· Os peptídeos, diferentes das proteínas, se ionizam como os aa livres.
· Os grupos R dos aa podem se ionizar contribuindo pra propriedades acidobásicas total dos peptídeos.
· O valor do pKa de um grupo R ionizável pode se alterar um pouco quando um aa passa a compor o peptídeo.
Peptideos
· Variam no comprimento de dois a muitos milhares de resíduos de aa.
· Mesmo os pequenos podem ter função biológica importante.
· Ocitocina são 9 resíduos de aa, ou seja, peptídeo pequeno que funciona em baixa concentração.
Proteina 
· Algumas proteínas têm somente uma cadeia polipeptídica, e outras têm dois ou mais polipeptídios associados covalentemente.
 Proteínas de multisubunidade.
· Proteína Oligomérica: pelo menos duas cadeias polipeptídicas idênticas (protômeros).
· Hemoglobina tem quatro subunidades polipeptídicas: 
 2 cadeias α idênticas 2 cadeias β idênticas.
 Tetrâmero de 4 subunidades ou Dímero de protômeros α β
 
 Lipo, Glico e
 Metaloproteínas
 P. conjugadas
Proteínas com AA
+ outros grupos
 
 Grupo prostético
Estrutura primária 
= Todas as lig. covalentes (ligações peptídicas e ligação dissulfeto) ligando resíduos de aa em uma cadeia polipeptídica.
· Cada proteína tem um número e uma sequência de resíduos de aa diferentes. 
· A estrutura primária determina como ela se enovela em sua estrutura 3D, estrutura essa que define a sua função.
· A maior parte das proteínas contém sequências cruciais que devem ter a estrutura primária mantida para manter sua função.
· Certas sequências de aa são como sinais que determinam a localização celular, e também a modificação química e a meia-vida de uma proteína.
Estrutura secundária
· Arranjo espacial dos átomos na cadeia principal, sem considerar a posição das cadeias laterais ou a relação com outros segmentos.
· Existem alguns tipos que são particularmente estáveis: α-hélice e β-folha.
α-hélice: 
· Arranjo mais simples que a cadeia polipeptídica pode assumir.
· Maximiza o uso de ligações de hidrogênio internas.
· Ângulos diedros. 
· Cada volta hélice: 3,6 resíduos de aa.
· α-hélice voltada para a direita é a forma mais comum (voltadas para a esquerda são menos estáveis).
· Cerca de um quarto de todos os resíduos de aa das proteínas é encontrado em α-hélice.
· A estrutura é estabilizada por uma ligação de hidrogênio entre o átomo de H ligado ao átomo de N eletronegativo de uma ligação peptídica e o átomo de O eletronegativo da carbonila do quarto aa no lado aminoterminal de ligação peptídica.
· Cada ligação peptídica (exceto próximo as extremidades) participa das ligações de hidrogênio.
*A posição de um resíduo de aa em relação a seus vizinhos também é importante.
 Interações entre cadeias laterais dos AA podem estabilizar ou desestabilizar a estrutura α –hélice.
Restriçoes estruturais que afetam a α-helice
· Repulsão x atração eletrostática entre R de aa carregados; 
· Volume de grupos R adjacentes;
· Interações entre os grupos R dos 3 ou 4 aa adjacentes; 
· Ocorrência de prolina (anel rígido) e glicina (flexibilidade); 
· Formação de dipolo elétrico e interação entre as extremidades da hélice.
β-folha: 
· Conformação mais estendida das cadeias polipeptídicas.
· Ângulos diedros.
· Forma de zigue-zague.
· Segmentos lado a lado.
· As ligações de hidrogênio são formadas entre segmentos adjacentes de cadeia polipeptídica, dentro da folha.
· Os grupos R dos AA adjacentes se projetam da estrutura em zigue-zague em direções opostas, criando um padrão alternado.
Restriçoes da β-folha
· Grupos R devem ser relativamente pequenos (Gly, Ala).
· Grupos R volumosos tendem a desestabilizar a estrutura β.
· A estrutura β é predominante nas β-queratinas, fibroína da seda e fibroína de teias de aranha. 
Estrutura terciária e quaternária
· Arranjo 3D total de todos os átomos de uma proteína. 
· Aspectos de longo alcance da sequência de aa que estão bem distantes na sequência polipeptídica e em diferentes tipos de estruturas secundárias podem interagir na estrutura da proteína completamente enovelada.
· Segmentos da cadeia polipeptídica que interagem entre si são mantidos em suas posições terciarias características por diferentes tipos de interações fracas (algumas vezes por ligação de hidrogênio e ligação dissulfeto).
· Algumas proteínas contêm duas ou mais cadeias polipeptídicas distintas, ou subunidades, que podem ser idênticas ou diferentes.
· As proteínas fibrosas são formadas por um único tipo de estrutura secundária e sua estrutura terciária é relativamente simples.
· As proteínas globulares normalmente contêm vários tipos de estruturas secundárias.
· Estruturas que garantem suporte, forma e proteção externa são feitas de proteínas fibrosas.
· Enzimas e proteínas reguladores são globulares.
· As proteínas fibrosas compartilham propriedades que dão força e flexibilidade às estruturas das quais elas fazem parte.
· Toda proteína fibrosa é insolúvel em água (alta concentração de resíduos de aa hidrofóbicos).
· A proteína fibrosa tem simplicidade estrutural.
· A resistência das proteínas fibrosas é aumentada pelas ligações covalentes entre as cadeias polipeptídicas.
 Exemplo: α-queratina; colágeno; fibroína.
Proteinas fibrosas
· Cadeias polipeptídicas arranjadas em longas fitas ou folhas.
· Desempenham importante papel estrutural (suporte, proteção e forma).
· Predominância de um único tipo de estrutura secundária.
· Insolúveis em água.
· Utilizadas principalmente para funções estruturais.
· Formadas por elementos de estrutura secundária que se repetem.
Proteinas globulares 
· Cadeias polipeptídicas empacotadas em forma esférica.
· Estruturalmente complexas.
· Vários tipos de estruturas secundárias.
· Papeis biológicos variados.
· Podem ser analisadas pela observação dos padrões de enovelamento (motivos).
· As milhares estruturas proteicas conhecidas geralmente são formadas por um repertório de apenas poucas centenas de motivos. 
· Os domínios são regiões de uma cadeia polipeptídica que podem se envolver de forma estável e independente.
Desnaturação e enovelamento 
Proteostase: Manutenção permanente em um conjunto de proteínas necessárias para a célula em um determinado conjunto de condições.
· À medida que as proteínas são sintetizadas pelos ribossomos elas tem que se enovelar para sua forma ativa (forma funcional).
· Proteínas mal enoveladas expões superfícies hidrofóbicas que as tornam pegajosas, conduzindo para a formação de agregados inativos.
· Essas agregações podem levar a perda da função, mas não são inertes.
· Causas de doenças como diabetes, Doença de Parkinson e Alzheimer.
Desnaturação 
· “Falha” na estrutura 3D que faz a proteína perder sua função.
· Na maioria dos casos a proteína desnaturada existe como um conjunto de estados parcialmente enovelados.
· A maioria das proteínas podem ser desnaturadas pelo calor – efeito nas ligações de hidrogênio e outras interações fracas. 
· O desenovelamento é um processo cooperativo: a perda de uma estrutura em uma parte da proteína desestabiliza as outras partes.
· pH extremos também podem desnaturar – repulsão eletrostática e desfaz ligações de hidrogênio.
· A desnaturação leva a precipitação da proteína pela formação dos agregados proteicos pela exposição hidrofóbica que se associam, esses agregados costumam ser desordenados.
 Ex: precipitado proteico visto ao ferver o ovo. 
· Solventes orgânicos miscíveis, como álcool eacetona desnaturam solutos com ureia e hidrocloreto de guanidina.
*Algumas proteínas se colocadas em condições nas quais a conformação dela é nativa, ela pode RENATURAR (ocorre renaturação)
Estado nativo (cataliticamente ativo) 
estado não dobrado inativo (ligações dissulfeto transversais reduzidas gerando resíduos Cys) estado nativo (ligações dissulfeto transversais corretamente refeitas).