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Ciências da Natureza e suas Tecnologias - BIOLOGIA
Ensino Médio, 1ª Série AS PROTEÍNAS: COMPOSIÇÃO, ESTRUTURA
E FUNÇÕES
BIOLOGIA , 1º ANOAs proteínas: composição, estrutura e funções
Um pouco de história... Entre os objetos de estudo dos cientistas no início do século XIX (...) Estava:
Albúmen – clara de ovo [albus = branco];Tinha átomos de C, H, N, O e S;Tinha estranha propriedade de coagular ao ser submetido a aquecimento;Verificaram que outras substâncias presentes no leite e no sangue também coagulavam quando aquecidas;Então decidiram chamar esses componentes de substâncias albuminoides [semelhantes ao albúmen].
Estudos mais tarde acabaram por concluir que essas substâncias estão presentes em todos os seres vivos.
Em 1838, Gerardus Mulder chama essas substâncias de PROTEÍNAS [do grego Proteios = primeiro, primitivo].
Um pouco de história...
Imagem: Amamentando uma criança / Fotografia: Ken Hammond / Source: USDA / Public Domain
Qual a importância das proteínas?
• São fundamentais para qualquer ser vivo [e até vírus].
• Toda manifestação genética é dada por meio de proteínas.
• Grande parte dos processos orgânicos são mediados por proteínas [enzimas].
• Sem proteínas, não existiríamos e nenhum outro ser vivo existiria.
• *Coacervatos (primeiros compostos proteicos).
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Aminoácidos: os monômeros proteicos
• O que são monômeros?São as unidades fundamentais dos polímeros.
• Proteínas são polímeros. Seus monômeros são chamados de AMINOÁCIDOS.
• Um aminoácido é uma molécula orgânica formada por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
• Alguns aminoácidos também podem conter enxofre.
• Os aminoácidos são divididos em quatro partes: o grupo amina (NH2), grupo ácido carboxílico (COOH), hidrogênio, carbono alfa (todos os diferentes grupos se ligam a ele) e um substituinte característico de cada aminoácido (radical).
(1)
Aminoácidos: os monômeros proteicos
Aminoácidos: os monômeros proteicos
Esquema da estrutura química básica de um aminoácido
Imagem: YassineMrabet / Estrutura geral de um aminoácido, em 12 de agosto de 2007 / Public Domain
Nome Símbolo
Glicina Gly, Gli
Alanina Ala
Leucina Leu
Valina Val
Isoleucina Ile
Prolina Pro
Fenilalanina Phe ou Fen
Serina Ser
Treonina Thr, The
Cisteina Cys, Cis
Tirosina Tyr, Tir
Asparagina Asn
Glutamina Gln
Aspartato ou Ácido aspártico Asp
Glutamato ou Ácido glutâmico Glu
Arginina Arg
Lisina Lys, Lis
Histidina His
Triptofano Trp, Tri
Metionina Met
Existem 20 tipos de aminoácidos. Observe na tabela ao lado:
• Quanto à produção de aminoácidos no organismo, são classificados em:
Não essenciais ou naturais: são os aminoácidos produzidos pelo organismo.
Essenciais: são os aminoácidos que não são produzidos pelo organismo. Eles são obtidos unicamente pela dieta (alimentação).
Obs.: Precisamos de todos os aminoácidos para os processos de produção de proteínas .
Aminoácidos: os monômeros proteicos
Glicina Gly, Gli
Alanina Ala
Leucina Leu
Valina Val
Isoleucina Ile
Prolina Pro
Fenilalanina Phe ou Fen
Serina Ser
Treonina Thr, The
Cisteina Cys, Cis
Tirosina Tyr, Tir
Asparagina Asn
Glutamina Gln
Aspartato ou Ácido aspártico Asp
Glutamato ou Ácido glutâmicoGlu
Arginina Arg
Lisina Lys, Lis
Histidina His
Triptofano Trp, Tri
Metionina Met
Aminoácidos essenciais
Aminoácidos não essenciais ou
naturais
Ligação peptídicaLigação feita entre aminoácidos (aa) para formar peptídeos
(2 a 5 aa), polipeptídeos (+5 aa) e proteínas (+50 aa).
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Ligação Péptica
Aminoácido 2Aminoácido 1
Duplo Peptídeo
Água
Estruturas das proteínasEstrutura PrimáriaDada pela sequência de aminoácidos e ligações peptídicas da molécula. Forma um arranjo linear, semelhante a um “colar de contas”.
Imagem: National Human Genome Research Institute / A estrutura primária da proteína é uma cadeia de aminoácidos / Source: http://www.genome.gov/Pages/Hyperion//DIR/VIP/Glossary/Illustration/amino_acid.shtml / Public Domain(2)
Estrutura SecundáriaÉ dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si na sequência primária da proteína. Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos alfa dos aminoácidos e os seus grupos amina e carboxila.
Estruturas das proteínas
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Estrutura TerciáriaResulta do enrolamento da hélice, sendo estabilizada por
pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto. É literalmente um dobramento da proteína, adquirindo uma estrutura tridimensional.
Estruturas das proteínas
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Estruturas das proteínas
Estrutura QuartenáriaAlgumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias
polipeptídicas em estrutura tridimensional. (3)
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Desnaturação proteica• A forma espacial das proteínas
pode ser afetada pela temperatura, pH, polaridade, salinidade, solventes, radiações, etc.
• As proteínas perdem o arranjo [desenrolam-se, perdem as ligações].
Ovo; Leite, coalhada, queijos; Sangue.
Imagem: Ovo frito, em 22 de julho de 2009 / Fotografia: cyclonebill / Source Vagtel-spejlæg / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Funções das proteínas
• Sem as proteínas, a vida na Terra não brotaria. Elas desempenham diversas funções nos mais variados ambientes vivos.
– Catalítica: acelera as reações. Ex.: amilase (hidrolisa o amido).
– Transportadora: transporta diversos componentes. Ex.: Lipoproteínas (transportam colesterol) e hemoglobina (transporta O2) pelo sangue.
Funções das proteínas
– Reserva: guardam e contêm aminoácidos essenciais para o desenvolvimento dos animais.Ex.: caseína (leite de vaca) e albumina (ovos de aves).
– Contração: promovem os movimentos de estruturas celulares, músculos.Ex.: actina e miosina.
– Reguladora/ hormonal: atuam como mensageiras químicas.Ex.: insulina (“guarda a glicose”), adrenalina.
Funções das proteínas
– Estrutural: participam na composição de várias estruturas do organismo, sustentando e promovendo rigidez.Ex.: colágeno, elastina.
– Defesa e proteção: promovem a defesa do organismo contra microrganismos e substâncias estranhas.Ex.: imunoglobulinas (anticorpos).
– Genética: atuam se envolvendo com os ácidos nucleicos para dar conformação.Ex.: nucleoproteínas.
• São proteínas catalisadoras, ou seja, proteínas que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global.
• Função: Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. (4)
Obs.: Nem todas as enzimas têm natureza proteica. Existe um grupo de enzimas formado por RNA, chamadas de ribozimas.
Enzimas
Componentes da reação enzimática
E + S [ES] E + P
Enzima: proteína catalisadora;Substrato: objeto que irá ser modificado;Produto
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Enzimas
As enzimas possuem um sítio ativo que corresponde, geralmente, a uma cavidade na molécula de enzima, com um ambiente químico muito próprio. O substrato entra no sítio ativo e liga-se à enzima.
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• Co-fatores e co-enzimas são moléculas não proteicas, respectivamente, inorgânicas [íons metálicos] e orgânicas [vitaminas], que são indispensáveis para o funcionamento de várias enzimas.
Ex.: hemoglobina (Fe)
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Enzimas
Para operar, as enzimas necessitam de um ambiente favorável [pH, temperatura, quantidade de substrato], considerado ótimo. Caso contrário, ela é inibida.
Inibidor é qualquer fator que possa reduzir ou cessar (pela desnaturação) a reação enzimática.
A inibição pode ser:
Reversível (presença de substâncias);Irreversível (aquecimento excessivo).
Gráfico da atividade enzimática. Neste caso, a inibição é causada pelo aumento da temperatura.
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Machado, Sídio. Biologia: de olho no mundo do trabalho. 1ª edição. São Paulo: Scipione, 2003.Uzunian, Armênio.; Birner, Ernesto. Biologia volume único. 3ª ed. São Paulo: Harbra, 2008.Machado, Sídio. Biologia: ciência e tecnologia. 1ª edição. São Paulo: Scipione, 2009.Lopes, Sônia.; Rosso, Sérgio. Biologia volume único. 1ª edição. São Paulo: Saraiva, 2005.Amabis, José Mariano. Martho, Gilberto Rodrigues. Biologia – Biologia das células. 2ª edição. São Paulo: Moderna, 2004.Amabis, José Mariano. Martho, Gilberto Rodrigues. Biologia – Biologia das células. 3ª edição. São Paulo: Moderna, 2010.
Referências
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso
3 Amamentando uma criança / Fotografia: Ken
Hammond / Source: USDA / Public Domainhttp://commons.wikimedia.org/wiki/File:Breastfeeding_infant.jpg
23/03/2012
4 Autor desconhecido / Virus influenza / United States Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Influenza_virus.jpg
23/03/2012
4 PDB Database / Modelo molecular da enzima Helicobacter Pylori Urease / Disponibilizado por: Jacobolus / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Helicobacter_Pylori_Urease.png
23/03/2012
7 YassineMrabet / Estrutura geral de um aminoácido, em 12 de agosto de 2007 / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AminoAcidball.svg
26/03/2012
11 YassineMrabet / Formação da ligação peptídica, em 12 de agosto de 2007 / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Peptidformationball.svg
26/03/2012
12 National Human Genome Research Institute / A estrutura primária da proteína é uma cadeia de aminoácidos / Source: http://www.genome.gov/Pages/Hyperion//DIR/VIP/Glossary/Illustration/amino_acid.shtml / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Protein_primary_structure.svg
26/03/2012
13a National Institutes of Health / Proteína Alfa-hélice / Disponibilizado por: G3pro / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:AlphaHelixProtein.jpg
26/03/2012
13b Vossman / Tripla Hélice do Colágeno / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Collagentriplehelix.png
26/03/2012
Tabela de Imagens
Slide Autoria / Licença Link da Fonte Data do Acesso
14 Rockpocket / Estrutura terciária de uma
proteína, em 26 de setembro de 2009 / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:MupwithSBT.jpg
27/03/2012
15 Parutakupiu / Desenhando representando a estrutura quaternária de uma proteína, em 3 de fevereiro de 2007 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Calcineurin.png
27/03/2012
16 Ovo frito, em 22 de julho de 2009 / Fotografia: cyclonebill / Source Vagtel-spejlæg / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Flickr_-_cyclonebill_-_Vagtel-spejl%C3%A6g_(1).jpg
27/03/2012
21 SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de Autor Desconhecido.
Acervo SEE-PE. 29/03/2012
22 [Haynathart / Um sítio ativo em uma enzima dependente de NAPD+ / Public Domain
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Porcine_Mitochondrial_IDH_surface_with_greenpocket.jpg
27/03/2012
23 Benjah-bmm27 / Hemoglobina / Public Domain http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Haemoglobin-3D-ribbons.png
27/03/2012
25 Gal m / Gráfico de atividade enzimática relativa a temperatura, em 16 de outubro de 2007 / GNU Free Documentation License
http://commons.wikimedia.org/wiki/File:Enzyme-temperature.png
27/03/2012
Tabela de Imagens
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