Aula 02 - Proteínas

PROTENAS

1)Formao de peptdeos 2) Classificao e nomenclatura3) Ionizao de peptdeos4) Peptdeos com atividade biolgica

Algumas caractersticas das protenasClassificao das protenasNveis de organizao das protenasEstrutura primriaEstrutura secundriaEstrutura terciriaEstrutura quarternria

Desnaturao e renaturao de protenasPropriedades fsico-qumicas das protenasMtodos de separao e purificao de protenas

Protenas so polmeros de -aminocidos unidos atravs de ligaes peptdicas.

Caractersticas Moleculares de Algumas Protenas

As protenas podem ser classificadas de vrias maneiras:

De acordo com a funo biolgica: em enzimas, protenas transportadoras, contrteis, reguladoras, defesa, etc.

De acordo com a composio: em simples ou conjugadas.

De acordo com a conformao ou forma: em globulares ou fibrosas.

A funo de uma protena depende da sua sequncia de aminocidos.

Funes das protenas

ESTRUTURALFornece as estruturas biolgicas resistncia e proteo Glicoprotenas que formam parte das membranas, As histonas que formam parte dos cromossomos; O colgeno do tecido conjuntivo fibroso.A elastina do tecido conjuntivo elstico A queratina da epiderme

Funes das protenas

ENZIMTICA

So as numerosas e especializadas; atuam como biocatalizadores de reaes qumicas, como digesto, respirao, excreo, etc.

Funes das protenas

REGULATRIASInsulina e glucagonHormnio do crescimentoCalcitonina

Funes das protenas

PROTEO/ DEFESAImunoglobulina (anticorpos)Trombina e fibrinognio (coagulao sangunea)

Funes das protenas

TRANSPORTETransportam molculas e ons.HemoglobinaCitocromos

Funes das protenas

RESERVA / ARMAZENAMENTOPresente em plantas e alimentos. Ovoalbumina da clara o ovoGliadina do gro de trigoLactoalbumina do leite

Funes das protenas

CONTRTEISHabilidade de forma ou movimento. Actina e miosina (msculos),Tulina (clios e flagelos)

Homoprotenas: protenas simples

Heteroprotenas: protenas conjugadas

Protenas Conjugadas(Heteroprotinas)

Poro protica APOPROTENAComposto no protico

Protenas Conjugadas

Glicoprotenas Fosfoprotenas Lipoprotenas Cromoprotenas

Protenas Conjugadas

Globulares: protenas que apresentam uma ou mais cadeias polipeptdicas organizadas em uma forma final aproximadamente esfrica. So geralmente solveis e desempenham vrias funes dinmicas. Estruturalmente costumam conter diversos tipos de estruturas secundrias

Fibrosas: apresentam forma alongada, geralmente insolveis e desempenham um papel basicamente estrutural em sistemas biolgicos. Ao contrrio das protenas globulares, elas estruturalmente costumam conter um nico tipo de estrutura secundria.

Mioglobina - Protena globular

ColgenoO colgeno a classe mais abundante de protenas do organismo humano e representa mais de 30% de sua protena total. Faz parte da composio de rgos de sustentao como a pele, os ossos, tendes e cartilagens.

Queratina

Elastinas

Protena constituda por abundantes aminocidos que forma parte do componente amorfo das fibras elsticas. uma protena de tecido conjuntivo com propriedades elsticas. As fibras de elastina como aquelas encontradas nos pulmes, paredes dos grandes vasos sangneos e ligamentos elsticos podem ser distendidas at vrias vezes seu comprimento normal, mas retornam sua forma original quando a fora de estiramento relaxada.

Fibrona

Nveis de Estrutura nas Protenas

A- Estrutura primria das protenas a seqencia de aminocidos de uma protena, mantida pelas ligaes peptdicas. Esta seqencia codificada pelos genes.

Caractersticas das ligaes peptdicasApresenta carter de dupla ligao. rgida e planar. Apresenta configurao trans.

B- Estrutura secundria das protenasConsiste em um primeiro nvel de enrolamento da protena, graas as interaes geralmente do tipo ligaes de hidrognio entre seus aminocidos, formando estruturas conhecidas como a helces e folha . -Hlice

Conformao ou folha

C- Estrutura Terciria das ProtenasArranjo tridimensional global de todos os tomos em uma protena. Estrutura compacta e assimtrica assumidas por cadeias peptdicas individuais.

Foras que Estabilizam a Estrutura Terciria das Protenas


Interaes hidrofbicas

Aminocidos apolares geralmente so encontrados no interior da molculaAminocidos polares predominam na superfcie da molecularObs. Protenas localizadas em ambiente lipdico exibem arranjo inverso


Ligaes de hidrognio

Cadeias laterais de aminocidos contendo hidrognio ligado a oxignio ou nitrognio podem formar ligaes de hidrognio com tomos mais eletronegativos como o oxignio da carboxila das ligaes peptdicas.


Ligao dissulfeto

Essas ligaes covalentes contribuem para estabilizar a estrutura das protenas e evitar que se desnaturem no meio extracelular


Interao inica Interao entre cadeias laterais com cargas opostas.

D- Estrutura Quaternria de uma Protena a organizao tridimensional de uma protena composta de duas ou mais cadeias polipeptdicas.

Foras que estabilizam a estrutura quaternria

Interaes hidrofbicasLigaes de hidrognioLigaes inicas

As protenas apresentam comportamento inico semelhante aos aminocidos e peptdeos, ou seja, cada protena possui um pH isoeltrico caracterstico.

Em funo do pH sob diversas concentraes de um sal.

Perda da estrutura tridimensional de uma protena, suficiente para causar perda de sua funo.

Agentes desnaturantesCalorSolventes orgnicosAgitao mecnicacidos ou bases fortesDetergentesMetais pesados (chumbo e mercrio)

A desnaturao destri a funo proteca, demonstrando a existncia de uma relao entre estrutura e funo.

O calor pode desnaturar as protenas por afetar as suas interaes fracas.Se a temperatura se eleva lentamente, uma conformao proteca geralmete permanece intacta at que haja uma perda abrupta de estrutura (e funo) em uma faixa estreita de temperatura. Esta alteralo repentina sugere que o desenovelamento um processo cooperativo: a perda de estrutura em uma parte da protena desestabiliza outras partes.

RenaturaoCertas protenas globulares desnaturadas pelo calor, extremos de pH ou reagentes desnaturantes retornaro a sua estrutura nativa e a sua atividade biolgica se forem repostas nas condies m que a conformao nativa seja estvelRenaturao da ribonuclease desenovelada e desnaturada.

HEMOGLOBINA E MIOGLOBINA

Mioglobina e hemoglobina: protenas mais estudadas e mais bem compreendidas;

Primeiras protenas cuja estrutura tridimensional foi determinada;

Elas ilustram todos os aspectos do principal processo bioqumico: a ligao de um ligante a uma protena.

O oxignio pouco solvel em solues aquosas: no pode ser transportado para tecidos em quantidades suficientes se estiver simplesmente dissolvido no plasma sanguneo;

Difuso do oxignio ineficiente;

A evoluo dos animais multicelulares: evoluo de protenas capazes de transportar e armazenar oxignio;

Nenhuma das cadeias laterais das protenas adequada para a ligao reversvel de molculas de oxignio: metais de transio como o ferro e o cobre tendncia pra ligar oxignio;

Ferro livre: formao de espcies de oxignio; radicais hidroxila;

Ligado estruturas q os sequestram e/ou o tornam menos reativo.

Fe incorporado no grupo hemeFe 2+ : liga O2 Fe 3+ : no

Mioglobina

Clulas musculares,funo de armazenar oxignio e facilitar a difuso deste no tecido muscular em contrao rpida;

Cadeia polipeptdica nica com 153 resduos de aminocidos;

8 segmentos de - hlice: mais longa com 23 aminocidos e a mais curta com 7;

75% dos aminocidos nestas regies;

Interior da protena: resduos de aminocidos apolares e dois resduos polares de Histidina interaes com o grupo heme

Hemoglobina

Eritrcitos,funo de transportar o oxignio para os tecidos;

4 cadeias polipeptdicas : 2 e 2

( 141 e 146 aminocidos);

4 grupos heme;

Interface 1 1 : envolve mais de 30 resduos de aminocidos: suficiente forte para mant-las unidas;

Interface 1 2 : envolve mais de 19 resduos de aminocidos;

Tratamento com uria: dmeros.

His proximalHis Distal

Ligao de oxignio hemoglobina: cooperattividade positiva

Cooperattividade positiva

Quando uma molcula de oxignio ligada, fica mais fcil para a prxima molcula se ligar.

Grau de saturao da mioglobina e da hemoglobina com o oxignio com relao presso parcial de oxignioCrescimento da curva at saturao completa e curva se nivelaQualquer presso de oxignio a mioglobina ter maior porcentagem de saturao

Mudanas estruturais nas formas oxigenadas e desoxigenadas

Outros ligantes esto envolvidos nos efeitos cooperativos quando o oxignio se liga hemoglobina;

Tanto H+ quanto o CO2 se ligam a hemoglobina, afetam a afinidade dela pelo oxignio, alterando a estrutura tridimensional de forma sutil, mas importante;

O efeito do pH sobre e da concentrao de CO2 sobre a ligao e liberao do oxignio pela hemoglobina chamado efeito Bohr.

Aumento na concentrao de H+ (reduo do pH) diminui a afinidade da hemoglobina por oxignio.Protonao da His 146 das subunidades , que atrada e estabilizada por uma ponte salina com Asp 94, estabilizao da hemoglobina sob a forma desoxigenada e liberao de oxignio.

Tecido metabolicamente ativo requer oxignio, libera H+ , acidifica o ambiente, a afinidade da hemoglobina pelo oxignio diminui e o oxignio liberado.

HbO2 + H+ + CO2 O2 + Hb

Hemoglobina desoxigenada: maior afinidade pelo H+ que a hemoglobina oxigenadaCO2H+Tecidos Alvolos pulmonares

Resumo do Efeito Bohr Msculo metabolicamente ativo PulmesMenor pH devido produo de H+Maior pH que no tecido metabolicamente ativoHemoglobina libera O2Hemoglobina liga-se ao O2Hemoglobina liga-se ao H+Hemoglobina libera H+

Grandes quantidades de CO2 so produzidas H2CO3;

Pka do H2CO3 6,35 e do sangue 7,4 : 90% do CO2 dissolvido estaro presentes sobre como on bicabornato, HCO3 -, liberando H+ ;

H+: favorece a hemoglobina desogigenada, e portanto a afinidade pelo oxignio reduzida;

HCO3 transportado at os pulmes , se une ao H+ (liberado quando a hemoglobina foi oxigenada) formando H2CO3 , libera CO2 que exalado.

A hemoglobina se liga ao BPG atravs de interaes especficas entre as cargas negativas de BPG e s cargas positivas da protena;

BPG: afinidade pela forma desoxigenada cavidade entre as subunidades maior pra que ela se aloje.

HIS 143 Ser

A anemia falciforme uma doena molecular da hemoglobina

Importncia da sequencia de aminocidos na estrutura e funo das protenas.

HEMCIAS FORMA FOICEANEMIA FALCIFORMEO AMINOCIDO CIDO GLUTMICO SUBSTITUDO POR OUTRO AMINOCIDO VALINA

A troca de aminocidos resulta na formao de regio hidrofbica na superfcie, que causa agregao das molculas em cordes, os quais se alinham formando fibras insolveis.

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