Ciências da Natureza e suas Tecnologias - BIOLOGIA Ensino Médio, 1ª Série AS PROTEÍNAS: COMPOSIÇÃO, ESTRUTURA E FUNÇÕES

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).

Imag

em: A

utor

des

conh

ecid

o /

Viru

s in

fluen

za /

Uni

ted

Sta

tes

Pub

lic D

omai

n

Imag

em: P

DB

Dat

abas

e / M

odel

o m

olec

ular

da

enzi

ma

Hel

icob

acte

r P

ylor

i Ure

ase

/ D

ispo

nibi

lizad

o po

r: J

acob

olus

/ P

ublic

Dom

ain

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)



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 .


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).

Imag

em:

Yas

sine

Mra

bet /

For

maç

ão d

a lig

ação

pe

ptíd

ica,

em

12

de a

gost

o de

200

7 /

Pub

lic D

omai

n

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

Imag

em: N

atio

nal I

nstit

utes

of H

ealth

/ P

rote

ína

Alfa

-hél

ice

/ Dis

poni

biliz

ado

por:

G

3pro

/ P

ublic

Dom

ain

Imag

em: V

ossm

an /

Trip

la H

élic

e do

Col

ágen

o / G

NU

F

ree

Doc

umen

tatio

n Li

cens

e(2)

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.


Imag

em: R

ockp

ocke

t / E

stru

tura

terc

iária

de

uma

prot

eína

, em

26

de s

etem

bro

de 2

009

/ Pub

lic

Dom

ain


Estrutura QuartenáriaAlgumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias

polipeptídicas em estrutura tridimensional. (3)

Imag

em: P

arut

akup

iu /

Des

enha

ndo

repr

esen

tand

o a

estr

utur

a qu

ater

nária

de

uma

prot

eína

, em

3 d

e fe

vere

iro

de 2

007

/ C

reat

ive

Com

mon

s A

ttrib

utio

n-S

hare

Alik

e 2.

5 G

ener

ic

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.


– 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.


– 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

Imag

em: S

EE

-PE

, red

esen

hado

a p

artir

de

ilust

raçã

o de

aut

or D

esco

nhec

ido.

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.

Imag

em: [

Hay

nath

art /

Um

síti

o at

ivo

em u

ma

enzi

ma

depe

nden

te d

e N

AP

D+

/ P

ublic

Dom

ain

• 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)

Enzimas

Imag

em: B

enja

h-bm

m27

/ H

emog

lobi

na /

Pub

lic D

omai

n

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.

Imag

em: G

al m

/ G

ráfic

o de

ativ

idad

e en

zim

átic

a re

lativ

a a

tem

pera

tura

, em

16

de o

utub

ro d

e 20

07 /

GN

U F

ree

Doc

umen

tatio

n Li

cens

e

atividade%

temperaturaC°

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

Documents

Ciências da Natureza e suas Tecnologias - BIOLOGIA Ensino Médio, 1ª Série AS PROTEÍNAS: COMPOSIÇÃO, ESTRUTURA E FUNÇÕES