Bioquímica
Proteína
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
Carga elétrica:
Somatória das cargas dos radicais dos
aminoácidos (as cargas dependem do pK e do pH da
solução).
pI = Ponto isoelétrico
Valor de pH em que as cargas positivas equivale as
cargas negativas
Não pode ser calculado a partir dos pks das
proteínas
Determinado experimentalmente
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
As características das proteínas refletem a proporção
de aminoácidos ácidos ou básicos
Ex. Pepsina – pH = 1
Mais aminoácidos ácidos (28%) que básicos (2%)
A equivalência de carga ocorrerá quando a maioria
dos aminoácidos ácidos estiverem sem carga
(protonados) e apenas uma porção com carga
(desprotonado) que compensará a carga positiva por
aminoácidos básicos.
Citocromo c – tem o dobro de aminoácidos básicos
pI será igual em pH alcalino (pH- 10,6)
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
pI > 7 – proteínas básicas
pI < 7 – proteínas ácidas
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
pH abaixo do pI
Carga líquida positiva
pH acima do pI
Carga líquida negativa
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
Solubilidade da proteína é influenciada pela
composição do meio aquoso!
Determinada pela estrutura primária
Define relação espacial entre os aminoácidos
Interferência do meio
pH
Concentração de sais
Constante dielétrica do solvente
No valor do pI a molécula tem a menor solubilidade
Carga elétrica e solubilidade de proteínas
Muitas proteínas globulares são insolúveis em água
Ficam mais solúveis com adição de sais (até
certas concentrações/ limites)
“salting in”
Os íons adicionais (positivos ou negativos)
interagem com os grupos carregados das moléculas
de proteína, atenuando a interação entre elas
Alterações estruturais das proteínas
Proteína sintetizada nas células
Estrutura primária dobra-se espontaneamente
Originando secundárias e terciárias
Se haver quaternária se organizara também
Esta será a proteína nativa
Conformação mais estável que a molécula
pode assumir naquela condição
Desnaturação: “destruição” da forma nativa
Proteínas desnaturadas podem precipitar
Desnaturação da Proteína
Desnaturação da Proteína
Desnaturação da Proteína
Agentes desnaturantes
Físicos:
- Alteração de temperatura
- Raio-X
- Ultra som
Químicos:
- Ácidos e bases fortes
- Detergentes
- Ureia
- Mercaptoetanol HS-CH2-CH2-OH
Pontes
de H
Efeito do pH
Desnaturação da Proteína
Detergentes e sabões podem desnaturar as
proteínas
São desnaturantes pela cauda hidrofóbica
Introduz-se na molécula e interage com radicais
apolares rompendo as ligações hidrofóbicas
Frequentemente se utiliza o SDS
Dodecilsulfato de sódio
Desnaturação da Proteína
Proteína resistente a temperatura:
DNA polimerase da bactéria Thermus aquaticus
Taq polimerase
Resiste a temperaturas próximas de 100oC
Mantem-se ativa a 95oC
Nessa temperatura as fitas de DNA separam-se
Alterações das propriedades
proteína desnaturada
- Redução da solubilidade
- Aumento da digestibilidade
- Perda da atividade biológica (enzimas,
hormônios, anticorpos, etc...)
Irreversibilidade
A desnaturação pode ser irreversível!
Algumas proteínas tornam-se insolúveis
Ex. Albumina do ovo
Caseína do leite
Proteínas desnaturadas podem renaturar
- Retorno as condições prévias → renaturação
Renaturação: demonstra que a estrutura espacial da
proteína é consequência de sua estrutura primária
A renaturação in vivo é maior que in vitro
A célula possui eficiente aparato para “assessorar” a
proteína durante a “montagem” de sua estrutura
nativa!
Este aparato é constituído por vários tipos de
proteínas denominadas chaperonas
Chaperonas
- Possibilitam a estabilização de proteínas em
condições desfavoráveis (em alta temperatura,
hipóxia, exposição a radicais livres)
Chaperonas
Chaperonas
Proteínas de choque térmico
Heat-shock proteins - Hsp
Não alteram o
processo final
de
enovelamento
Ligam-se às
cadeias
polipeptídicas no
momento da
síntese nos
ribossomos
Impedem a
agregação
Proteínas
bacterianas
Aumentam a velocidade
do enovelamento por
limitarem o número de vias
não produtivas disponíveis
para o enovelamento do
polipeptídio
Chaperonas
Distúrbios no processo de enovelamento de
cadeias proteicas estão relacionadas com
condições patológicas:
- doença de Alzheimer
- doença de Parkinson
- doenças causadas por prions
- Outras doençass neurodegenativass,
infecções, câncer, etc.
Mutações
Mudanças menos drásticas na proteína podem
deixá-la inativa
Substituição de um aminoácido
Cadeias da β-hemoglobina
Substituição de um resíduo de Glutamato
(radical polar negativo) na superfície externa da
molécula por Valina (com grupo R apolar)
Agregação por interações hidrofóbicas
Formação de um precipitado fibroso
Hemoglobina S (sickle-foice)