Bioquimica de proteínas

Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas 2013Lorrany AlvesIntrodução

• Peptídeos: proteínas de peso molecular pequeno• Polímeros: proteínas de peso molecular grande

• Instrumentos moleculares por meio dos quais a informação genética é expressa.

• Protos = a primeira ou a mais importante

• Conjunto de 20 aminoácidos, ligados covalentemente em sequências lineares características.

• A partir desses 20 aminoácidos, os diferentes organismos podem sintetizar produtos largamente diferentes entre si, como enzimas, hormônios, anticorpos, transportadores, músculos, proteínas do cristalino do olho, penas de pássaros, teias de aranhas, venenos de fungos e uma miríade de outras susbtâncias, cada uma delas apresentando atividades biológicas características.

• Enzimas são os produtos protéicos de maior variedade e especialização, visto que todas as reações celulares são catalisadas por enzimas.

Aminoácidos

• As proteínas são polímeros resultantes da desidratação de aminoácidos, e cada resíduo de aminoácido (o termo resíduo reflete a perde de água, quando um aminoácido se liga a outro) liga-se a seu vizinho por um tipo específico de ligação covalente.

• As proteínas podem ser hidrolisadas, reduzindo-se aos seus aminoácidos constituintes, por uma variedade de métodos.

• Todos os 20 aminoácidos são denominados α-aminoácidos.

H H2N C COOH

R

APOLAR ALIFÁTICO (hidrofóbico) AROMÁTICOR POLAR NEUTRO (hidrofílico) NEGATIVOS (ácido)

(faz ponte de hidrogênio) POSITIVOS (básico)

Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas 2013Lorrany Alves

• Alifáticos (7) = R são formados por hidrocarbonetos. (Glicina, Valina, Leucina, Isoleucina) Casos especiais: Alanina(H), Metionina (-S-CH3), Prolina (anel pirólico)

• Aromáticos (3) = R possuem anel benzênico. (Fenilalanina, Tirosina, Triptofano)

• Neutro (5) = não têm tendência ácida, nem básica. (Treonina e Glutamina) No grupo R: Amida (Asparagina), Tiol (Cisteína) e Álcool (Serina)

• Negativos (ácidos) (2) = possuem grupo carboxil no grupo R (Aspartato e Glutamato)

• Positivos (bases) (3) = dois deles possuem aminas (Lisina e Arginina) e um possui anel imidazol (Histidina)

• Para todos os aminoácidos primários, exceto a glicina, o carbono α liga-se a quatro grupos substituintes diferentes. Portanto o átomo de carbono α é um centro quiral. Por causa do arranjo tetraédrico das orbitais de ligação ao redor do carbono α dos aminoácidos, os quatro diferentes grupos substituintes podem ocupar duas disposições espaciais distintas, e estas são entre si, imagens especulares não superponíveis (enantiomêros).

• Os aminoácidos nas moléculas protéicas são sempre L-estereoisômeros.• As células podem sintetizar especificamente os isômeros L dos aminoácidos,

porque os sítios ativos das enzimas são assimétricos, o que leva a estereoespecificidade das reações por eles catalisadas.

• Quando um aminoácido é dissolvido em água, ele existe na solução como íon-dipolar ou zwitterion (predomina em pH neutro).

H +H3N C COO-

R

• O zwitterion pode agir como ácido (doador de prótons) ou como básico (receptor de prótons)


• Desprotonação da Glicina

pI (ponto de inflexão) = ½ (pk1+pk2)

PROTEÍNAS

• Estrutura primária: sequências de aminoácidos ligados por ligações peptídicas e dissulfeto;

• Estrutura segundária: enovelamento da estrutura primária, ex: α-hélice;• Estrutura terciária: enovelamento da estrutura secundária (conformação

tridimensional de toda uma cadeia polipeptídica);• Estrutura quaternária: envolve a localização espacial de múltiplas cadeias

polipeptídicas, associadas de maneira estável, ex: hemoglobina (4 grupos heme).

ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL DAS PROTEÍNAS

• 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.• As interações covalentes são as forças mais importantes que estabilizam a

estrutura específica mantida por uma dada proteína.• As proteínas, em qualquer estado de conformação (arranjo espacial dos átomos

constituintes) é denominada proteína nativa.• A conformação de uma proteína é estabilizada (tendo a menor energia livre de

Gibbs) em grande parte por interações fracas, devido ao fato de serem muito numerosas.

• São necessários 200 a 460 kJ/mol para quebrar uma ligação covalente simples, enquanto, para as interações fracas, esse calor cai para uma faixa entre 4 e 30 kJ/mol.

• Em geral, a conformação protéica com menor energia livre é a que possui número máximo de interações fracas.

• As interações hidrofóbicas são, também, importantes para a conformação protéica, visto que há fornecimento de força motora entrópica para o enovelamento, quando há aumento de entropia na solução aquosa circundante como resultado do encobrimento das superfícies hidrofóbicas (característico das moléculas de água).

• As ligações C(do COOH) – N(do NH2) são incapazes de possuir rotação livre, por causa de seu caráter parcial de dupla ligação

Fig: O oxigênio carboxílico possui uma carga parcial negativa, e o nitrogênio amídico, uma carga parcial positiva, gerando um pequeno dipolo elétrico

As rotações são permitidas em torno das ligações N – Cα e Cα – C

• N – Cα o ângulo da ligação é denominado φ (fi) e Cα – C o ângulo de ligação denominado ψ (psi). Ambos podem valer de -180 a +180.

• Gráfico de Ramachandran parte escura = conformações que não envolvem sobreposições

estéricas, sendo assim totalmente permitidas; parte média = conformações permitidas nos limites extremos para os

contatos atômicos desfavoráveis; parte clara = conformações que são permitidas se houver pequena

flexibilidade nos ângulos de ligação.

Quanto maior a parte escura (mais conformações permitidas), menos impedido estericamente é o resíduo de aminoácido em questão).


• Estruturas secundárias estáveis: α-HÉLICE e FOLHA β O arranjo mais simples que uma cadeia polipeptídica pode assumir com

suas ligações peptídicas rígidas (mas com as demais ligações simples livres para rotação) é uma estrutura helicoidal, denominada α-hélice.

A α-hélice é mais comumente formada devido a otimização do uso das ligações de hidrogênio internas. Todas as ligações de hidrogênio combinadas dão estabilidade a estrutura helicoidal.

Os D e L aminoácidos podem formar estrutura helicoidal, porém, somente de suas próprias classes estereoisoméricas.

Nem todos os polipeptídeos podem formar α-hélice estável, uma vez que interações entre cadeias laterais podem desestabilizar ou estabilizar a essa estrutura.

A conformação β organiza as cadeias polipeptídicas em folhas, denominada assim folha β.

Na conformação β, a cadeia polipeptídica estende-se em forma de ziguezague.

As cadeias polipeptídicas em ziguezague podem ser dispostas lado a lado, para formar uma estrutura que se assemelha a uma série de pregas, sendo que nesse arranjo, as ligações de hidrogênio são formadas entre os segmentos adjacentes da cadeia polipeptídica.


• Desnaturação de proteínas• Certas proteínas, quando recolocadas sob as condições em que a conformação

nativa seja estável, podem ser renaturadas.

FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS

• Molécula que se liga reversivelmente á uma proteína é denominada ligante.• Mioglobina e Hemoglobina são os exemplos clássicos de da ligação reversível

entre um ligante e uma proteína.• Mioglobina: armazena oxigênio• Hemoglobina: transporta oxigênio• Um grupo prostético é um composto associado de forma permanente a uma

proteína e que contribui para a função dessa proteína.• O átomo de Fe2+ pode fazer 6 ligações de coordenação


• Mioglobina é encontrada, basicamente, no tecido muscular.• Quase todo o O2 transportado pelo sangue total dos animais é levado pela

hemoglobina dos eritrócitos (glóbulos vermelhos)

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