15/05/2015
• Definição:
Polímeros de  PM formados por aas ligados entre
sí por ligações peptídicas.
• Composição:
Carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio.
• Fórmula estrutural do aminoácido:
Farmácia – UNIP
Nádia Fátima Gibrim
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
PROTEÍNAS
A Função de uma proteína está diretamente relacionada com sua
arquitetura.
Todas as funções vitais dependem da atividade de proteínas.
Aminoácido: molécula orgânica formada por um grupo amino, um grupo
carboxílico e uma cadeia lateral típica de cada aminoácido.
Principais atividades:
-enzimas
-co-enzimas
-estrutura celular (membrana celular, citoesqueleto, citoplasma)
A conformação da proteína depende do meio em que ela está!
Alterações no meio natural da proteína, como mudança de pH, de
concentração de sais e de temperatura, pode modificar a arquitetura da
proteína inativando-a (desnaturação, PERMANECE APENAS A ESTRUTURA
PRIMÁRIA)
HCOOH
O
H2N
C OH
CH3
ALANINA
H N
CH
CH2OH
SERINA
H2O
O
C
COOH
N CH
H2N CH
CH2OH
CH3
ALANILSERINA
Aminoácidos - seqüência (±100X)
Essenciais:
Lisina
Leucina
Fenilalanina
Valina
Isoleucina
Metionina
Treonina Triptofano
Histidina
• 20 tipos de aminoácidos são
encontrados
em
proteínas
(codificados pelo RNA)
•Todos os 20 aminoácidos são do
tipo -aminoácidos (exceto prolina),
com uma estrutura comum.
5
1
15/05/2015
Propriedades Químicas
Ligação Peptídica
• Característica ácida (presença do grupo carboxila);
• Característica básica (presença do grupo amino);
• Interação intramolecular, originando um "sal interno":
Aminoácido
1
Aminoácido
2
dipeptídeo
• Solúveis em água;
• Insolúveis em solventes orgânicos
• PF e PE altos (características dos sais)
Até 50 aminoácidos  peptídeo
Mais de 50 aminoácidos  proteína
Relação aminoácidos, peptídeos e proteínas.
7
Propriedades Químicas
• Caráter anfótero - reagem tanto em ácidos
quanto em bases, produzindo sais :
Ponto Isoelétrico
• É o pH no qual a molécula do aminoácido
apresenta igual no de cargas positivas e
negativas
• Encontra-se eletricamente neutro
• O cálculo do pI baseia-se nas formas de
dissociação do aminoácido utilizando os pK
anterior e posterior à forma isoelétrica do
aminoácido.
Arquitetura das proteínas
Estrutura Primária: definida pela seqüência de aminoácidos na cadeia polipeptídica
Estrutura Secundária: enrolamento da cadeia resultante da interação de determinados
aminoácidos
Estrutura Terciária: segundo nível de enrolamento. Interação de diferentes partes da
estrutura secundária da cadeia.
Estrutura Quaternária (algumas proteínas): terceiro nível de enrolamento. Interação
entre partes diferentes da estrutura terciária da cadeia
Estrutura Primária
 Ligação peptídica: grupo -carboxila e grupo amino;
 Grupos no radical R: NUNCA participam da ligação
peptídica;
 Número de aminoácidos e ordem que se encontram
caracteriza uma enzima.
2
15/05/2015
Estrutura Secundária
Estrutura Secundária
 -hélice: formada e estabilizada por pontes de
hidrogênio  nitrogênio e oxigênio;
 Ponte de hidrogênio
• Ligação fraca  grande
estabilidade à estrutura.
número
conferem
A -hélice e a folha  são os tipos de estrutura secundária mais comum entre as
proteínas, por que não dependem da composição e sequência de aminoácidos, sendo
estabilizadas apenas por pontes de H dos átomos da ligação peptídica.
Entre os 20 aminoácidos, apenas a prolina não pode fazer nenhuma das duas estruturas,
por formar uma ligação peptídica mais rígida em torno do C.
Existem outros tipos de estruturas secundárias conhecidas, como a dobra  ou “alças”
(domínios) de ligação a íons, como Ca2+ ou Zn2+.
tipo 1
 Folha -pregueada
• Arranjo paralelo de 2 ou
mais
segmentos
de
cadeias peptídicas;
• Pontes de hidrogênio: une
2 segmentos distintos da
cadeia protéica.
Estrutura Terciária
 Conformação tridimensional em solução;
 Explica o dobramento da cadeia  forma geral globular;
 Ligações químicas: formadas entre grupos R dos
aminoácidos;
 Interações hidrofóbicas = dobramento da cadeia
polipeptídica.
tipo 2
A estrutura terciária descreve a forma tridimensional final de uma cadeia
polipeptídica, resultando da associação de partes organizadas da molécula,
chamadas de “domínios” ou “motivos” protéicos.
Dobra 
hélice-dobra-hélice
“Zinc-finger”
aminoácido
Estrutura Quaternária
 Estrutura quartenária da hemoglobina: 4 cadeias
polipeptídicas.
Estrutura primária: é a sequência
dos aminoácidos na cadeia
polipeptídica; mantida por ligações
peptídicas
É o esqueleto covalente (fio do
colar), formado pela seqüência
dos átomos (-N-C-C-)n na
proteína.
x4
Proteínas com estrutura quartenária são compostas de mais de uma cadeia
polipeptídica, que podem estar associadas covalentemente (pontes
dissulfeto) ou não.
Estrutura secundária:
• Enovelamento de partes da
cadeia polipeptídica
• Formada somente pelos
átomos da ligação peptídica,
através de pontes de H.
• Ex: alfa-hélices e folhas
beta.
Estrutura terciária:
• Enovelamento de uma
cadeia polipeptídica como
um todo.
• Ocorrem ligações entre os
átomos dos radicais R de
todos os aminoácidos da
molécula
Estrutura quaternária:
• Associação de mais de
uma cadeia polipeptídica
• No modelo, um tetrâmero
composto de 4 cadeias
polipeptídicas
18
3
15/05/2015
Algumas definições importantes:
Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de
uma proteína ?
- Por serem conceitos didáticos, frequentemente é difícil distinguir em uma proteína os
níveis secundário e terciário de organização estrutural.
- Para evitar tais ambiguidades utiliza-se o termo conformação proteica, que se refere aos
aspectos da estrutura tridimensional de uma proteína acima de sua sequência de
aminoácidos.
- Os termos conformação e configuração não são sinônimos.
 Configuração refere-se à estrutura tridimensional de uma molécula determinada
por ligações covalentes, como por exemplo, as formas L- e D- de um aminoácido.
Proteína
Proteína
NH2
— CH2 — OH ... O — C — CH2 — CH2 —
Ponte de Hidrogênio
—CH2—CH2—NH+
3 O
Ligação Iônica
—CH2
 Conformação refere-se à estrutura tridimensional de uma molécula decorrente da
somatória de ligações fracas, não covalentes.
C —CH2—CH2—
O
CH3
CH3 — CH — CH2 —
Conformação nativa de uma proteína refere-se à estrutura tridimensional em que a
molécula apresenta suas propriedades biológicas naturais.
— CH — CH3 H3C — CH —
Desnaturação refere-se a alterações da conformação nativa de uma proteína, podendo
resultar em perda parcial ou total, reversível ou irreversível, de sua atividade biológica.
Interações hidrofóbicas
e Forças de van der Waals
CH3
Pontes de H
-Aminoácidos polares
Ligações iônicas
- Aminoácidos carregados
CH —CH3
CH3
FORÇAS NÃO COVALENTES
CH3
Interações hidrofóbicas
-Aminoácidos apolares
Forças de Van der Waals
-Qualquer aminoácido
Solubilidade e disponibilidade
Além dos laços não covalentes, uma proteína
pode ter pontes dissulfeto formada a partir
de dois resíduos do aminoácido Cys (cisteína).
Pontes dissulfeto são
covalentes e só podem ser
rompidas por agentes
redutores, como
2-mercapto-etanol.
B
A
O hormônio insulina é composto por duas subunidades, A e B, unidas por duas pontes
dissulfeto intercadeia. Além disso, a cadeia B possui uma ponte dissulfeto intracadeia
– Os aminoácidos básicos são mais polares
• Estão presentes em grande quantidade nas albuminas e
globulinas
– Proteínas do trigo são insolúveis em água
– Todas as proteínas ficam disponíveis na forma de
aminoácidos
– Proteína do ovo
• Uma das melhores proteínas
• Valor biológico de 100
• Utilizada como padrão de análise, Protein Efficiency Ratio
(PER). “egg white” (clara)
Desnaturação
Desnaturação protéica
• DEFINIÇÃO: mudança na estrutura da proteína que não causa
mudança na sequencia de aminoácidos
– Mudança na estrutura da proteína. Não afeta as ligações
peptídicas
– Agentes causadores: Calor , pH, Sais e Efeitos de superfície.
– Usualmente irreversível.
– A faixa de temperatura em que a coagulação e
desnaturação da maioria das proteínas ocorre está
entre 55 e 75C
– A caseína e as gelatinas são tão estáveis que não
desnatura a esta temperatura
– A desnaturação por calor é algumas vezes desejável.
• Proteínas da clara do ovo são desnaturadas por calor ou
interações superficiais quando formam espuma.
• Proteínas da carne são desnaturadas entre 57 e 75C,
causando efeitos na textura, cor e sabor.
– A desnaturação pode levar à floculação de proteínas globulares
e à formação de gel.
4
15/05/2015
Influência do calor em proteínas
A suscetibilidade aos danos provocados pelo calor depende da estrutura da Ptn.
A presença de carboidratos aumenta a susceptibilidade das proteínas ao calor.
(1) Alteração na estrutura terciária
– Requer aquecimento brando;
– Sem efeito nutricional;
– Influencia as propriedades físicas (Ex. Solubilidade)
– Se a proteína for uma enzima pode haver perda da reatividade
(inativação).
– Grande importância na indústria de alimentos.
Influência do calor nas proteínas
– Proteínas globulares terão mudanças:
• Solubilidade
• Viscosidade
• Reatividade química
– As proteínas fibrilares perderão:
• Elasticidade
• Flexibilidade
• Tamanho das fibras
A albumina do ovo se torna insolúvel em água (mas torna-se melhor para o
consumo)
Muitas destas mudanças não alteram o valor nutricional dos alimentos.
Influência do calor nas proteínas
(2) Ciclo de reações de Maillard
– Causa danos às proteínas; muda sua funcionalidade.
– Ocorre entre uma grupo amino da lisina e um CHOS.
– Resultado: A solubilidade da proteína muda; a produção das
melanoidinas causa mudança de cor e sabor.
– A perda do valor nutricional dos alimento é um preço a se
pagar pela reação de Maillard. Mas ela é necessária ao
desenvolvimento de cor e sabor dos alimentos.
– A reação ocorre durante: armazenamento e aquecimento.
– A velocidade da reação é baixa em temperatura ambiente.
A lisina é o aminoácido que inicia a reação de Maillard na proteína do trigo.
Influência do calor nas proteínas
(4) Dano por aquecimento na superf´cie de alimentos
tostados:
– O tostamento resulta da racemização de resíduos de aa nas
proteínas.
Influência do calor nas proteínas
– Em atividade da água em torno de 0,4 a 0,7 e pH entre 810 a velocidade do escurecimento é máxima.
– A velocidade da reação diminui consideravelmente se a
atividade da água for aumentada.
• O leite é muito resistente a esse tipo de reação, mas o leite
em pó não. Isso é indesejável.
• Controle da reação: abaixamento do pH, diminuição ou
aumento de aw, diminiução da temperatura.
• A 180C a velocidade é moderada/alta.
• Acima de 220 C começa a degradação.
– Utilizar açúcares não redutores.
Influência de condições alcalinas
• Proteínas são muitos exposta a pH elevado:
– Causa mudanças estruturais;
– Aquecimento por longo tempo (decomposição dos aa).
– Vantagens: aumento da solubilidade, destruição de
toxinas; melhora no sabor/textura.
– Temperaturas de 180 – 300 C.
– Desvantagens:
• Ocorre em café torado, carne, alguns biscoitos
– Essa reação é responsável pelo desenvolvimento de cores e
aromas característicos.
• Particularmente em altas temperaturas: racemização e
“cross-links”.
5
15/05/2015
Solubilidade
Propriedade físico-química fundamental das proteínas;
Depende de:
– peso molecular e conformação das moléculas;
– Densidade e distribuição das cargas elétricas que por
sua vez é influenciada pelo pH;
– Natureza e concentração de íons ou força iônica;
– Temperatura.
Solubilidade
• A solubilidade é influenciada pelo maior ou
menor afinidade das moléculas de proteínas
pelo solvente, que para alimentos é a ÁGUA.
• A solubilidade das proteínas é particularmente
importante em alimentos.
Hidratação e capacidade de retenção de água (CRA).
Determinadas propriedades são importantes em certos
tipos de produtos alimentícios.
Ex: a solubilidade das proteínas e a capacidade de retenção
de água são muito importantes nas carnes pois dessa
propriedade dependem os atributos de textura, suculência e
maciez dos produtos.
Hidratação e capacidade de retenção de água (CRA)
Envolve uma interação entre a proteína ou alimento
protéico com a água;
> ou < afinidade da proteína com a água também se
relaciona com outras propriedades funcionais como
textura, viscosidade, geleificação e emulsificação.
A atração hidrofílica relaciona-se com:
Grau de hidratação (conteúdo de água/g de proteína);
Habilidade do produto reter água do ambiente (esponjamento);
Quantidade de água que permanece na proteína ou alimento protéico após
exposição a um excesso de água;
Aplicação de uma força de centrifugação ou pressão (capacidade de retenção de
água)
Hidratação e capacidade de retenção de água (CRA):
A desnaturação de proteínas, seja pelo calor, pelo frio ou
por efeito do pH altera, igualmente, os espaços
interfibrilares provocando uma diminuição no CRA pelo
tecido muscular.
A temperatura também exerce influência negativa: pode
provocar o encurtamento das fibras musculares,
diminuindo, novamente os espaços interfibrilares e a
capacidade de retenção de água
6
15/05/2015
Emulsificação
Emulsificação
É uma mistura de dois líquidos imiscíveis, um dos quais é
disperso na forma de glóbulos no outro líquido.
Principal característica de um emulsificante é a de possuir na
mesma molécula partes hidrofílicas e hidrofóbicas.
Dois tipos:
Emulsificantes mais polares são mais úteis na formação e
estabilidade de emulsões do tipo óleo em água; os menos
polares são mais aplicáveis em emulsões de água e óleo (ex.
emulsões cárneas como as salsichas).
Quando a água é contínua (externa) e o óleo ou gordura a fase interna
(descontínua) = emulsão de óleo em água;
Quando a água é a fase interna e o óleo a fase externa = emulsão de
água em óleo.
O que torna uma emulsão estável é a presença de um
agente emulsificante - ↓ a tensão superficial existente
entre duas fases e permite a formação de emulsão com
um nível mais baixo de energia.
Emulsificação
Dois aspectos interessam em uma emulsificação:
A capacidade de emulsificação (a quantidade de lipídios que as
proteínas são capazes de emulsificar);
Estabilidade da emulsão – mede a capacidade que tem as
proteínas de manter a mistura em uma força homogênea –
quando submetida à ação de uma força ou calor.
É um sistema de dispersão grosseira de um sólido (gordura) em um
líquido que constitui a fase contínua, no qual as proteínas da carne
atuam como emulsificante;
Aqui a fase contínua não é simplesmente a água e sim um sistema
coloidal complexo cujas propriedades são determinadas por
macromoléculas de proteínas, além de sais e outras substâncias
dissociadas na fase aquosa.
Emulsificação:
A temperatura, quanto mais alta, diminui a viscosidade do
óleo fazendo com que aumente a área superficial e facilite
a coalencência das partículas de lipídio.
A temperatura ideal para manutenção da emulsão parece
estar em torno de 20oC.
Fatores que afetam a formação e estabilidade de uma
emulsão:
Temperatura, tamanho da partícula de gordura, pH, quantidade e
tipo de proteína e viscosidade da emulsão.
Quanto maior a viscosidade maior mais estável se apresenta a
emulsão.
Capacidade de emulsificação e estabilidade de
emulsões
Consiste na medida da capacidade que tem uma solução de
proteína ou uma suspensão de alimento protéico de formar
uma mistura homogênea e estável com óleo ou gordura líquida.
A capacidade máxima de emulsificação da proteína é
determinada no ponto em que se verifica o colapso ou quebra
da emulsão (saturação).
Pode ser verificada quando:
Visualmente, pela separação de fases;
Por um som deferente produzido como conseqüência da
separação das fases;
Pela queda de condutividade lida por um amperímetro.
Formação de espuma e estabilidade da espuma:
A capacidade de uma proteína formar espuma refere-se à
expansão de volume da dispersão protéica com a incorporação
de ar por batimento, agitação ou aeração.
Depende:
Da natureza da proteína;
Da presença de sais e de outros aditivos utilizados no processamento
dos alimentos.
A estabilidade de espuma diz respeito à retenção do volume
máximo de espuma formada em função do tempo de repouso
sendo geralmente medida pela liberação de fluido da espuma.
7
15/05/2015
O procedimento mais comum para análise de
proteína é através da determinação de um elemento
ou um grupo pertencente à proteína.
• Digestão mais fácil do que para o nitrogênio;
• Menores erros no resultado por causa da maior
quantidade em relação ao nitrogênio;
A conversão para conteúdo de proteína é feito
através de um fator.
• Fator de correção mais constante que para o
Os elementos analisados geralmente são carbono ou
nitrogênio, e os grupos são aminoácidos e ligações
peptídicas.
• Maior dificuldade em separar os carbonos
 E a determinação mais utilizada;
 Considera que as proteínas têm 16% de nitrogênio
em média (vai depender do tipo de proteína);
 Fator geral na transformação de nitrogênio para
proteína é de 6,25.
 % N x FC = % de proteína.
 Ocorrem erros quando o conteúdo em N de um
alimento é muito diferente de 16%. Existem fatores
de conversão específicos para cada alimento:
nitrogênio;
pertencentes à proteína dos carbonos de outros
componentes.
• Determina N orgânico total, isto é, o N
protéico e não protéico orgânico.
• Porém, na maioria dos alimentos, o N não
protéico representa muito pouco no total.
• A razão entre o nitrogênio medido e a
proteína estimada depende do tipo de
amostra e de outros fatores.
• Consiste na transformação do N das substâncias
nitrogenadas, por ebulição com ácido sulfúrico
concentrado (d> 1,84) e catalisadores, em sulfato de
amônio.
Digestor de
proteína
• O sulfato de amônio é tratado com hidróxido de
sódio em excesso, liberando a amônia sob forma de
hidróxido de amônio, destilado e recolhido em ácido
bórico.
• O N é determinado por titulação com ác. clorídrico
valorado, ao vermelho de metila - pH 4,2 - 6,3).
Destilador de
proteínas
Digestor de
proteína
8
15/05/2015
• Falhas: Superestima os valores de N, interpretados como
N protéico.
REAGENTES
Conversão de N em Proteína:
Ácido sulfúrico - H2SO4
• Kjeldahl utilizou albumina de carne bovina (carne moída)
100g de carne = 16g de N;
Fator de conversão de N:
Sulfato de potássio anidro - K2SO4
Sulfato de cobre anidro - CuSO4
Dióxido de titânio - TiO2
Hidróxido de sódio (NaOH), solução a 50% em água;
Indicador de Andersen (50ml de sol. de vermelho de metila - 0,1g em 75 ml
de álcool + e 25ml de sol. de azul de metileno - 0,1g em 80 ml de álcool)
HCl 0,02N.
• Kjeldahl interpretou o fator 6,25 como sendo o fator de
conversão para todas as proteínas alimentares:
EQUIPAMENTOS
Bloco digestor para tubos, com termostato, até 450°C
Aparelho para digestão semi-micro Kjeldahl.
Alimento
Leite e produtos lácteos
Trigo e derivados
Gelatina
Ovos
Arroz
Soja
Cevada, aveia, centeio
Nozes
gN = 100 = 6,25
16
N x 6,25 = Ptn da amostra
Fator de conversão
6,38
5,70
5,55
6,68
5,95
5,71
5,83
5,46.
9