PROTEÍNAS
Definição
Proteínas são polímeros de aminoácidos
Os aminoácidos estão unidos entre si por ligações
peptídicas
Proteínas naturais são polímeros de L-aminoácidos
Nomenclatura
Peptídio – poucos aminoácidos (2 a 30) (resíduos)
Polipeptídio - de 30 a 50 aminoácidos
Proteínas - > 50 aminoácidos
Ligação peptídica
É uma ligação carbono-nitrogênio que se forma pela reação entre o
grupo carboxila (COO--) de um aminoácido e o grupo amino (NH3 +)
do aminoácido seguinte.
Nota: grupos carboxila e amino ligados ao Carbono alfa.
Formação da ligação peptídica
A reação acima JAMAIS ocorre espontaneamente num ser
vivo. A ligação peptídica é feita no aparato de síntese proteica
e ocorre nos ribossomos.
Nesta reação os aminoácidos sempre estão ligados a um tRNA
(ver nas aulas do módulo de Biologia Molecular)
Características da ligação peptídica
(ligação amida, covalente)
AA1
O
C
AA2
N
H
Os 4 átomos ficam no
mesmo plano
CARBOXILA
AMINA
Cadeia polipeptídica
a1
a2
a3
ax
ay
az
Amino terminal
1. Sentido da Cadeia Polipeptídica: grupo amino-terminal livre do aminoácido
1 e grupo carboxi-terminal livre do aminoácido z.
2. Grupos R dos aminoácidos estão livres.
Carboxi
terminal
Estrutura Primária (Estrutura linear)
Estrutura Primária = sequência de aminoácidos da proteína. Esta
estrutura é mantida pela ligação peptídica (covalente) entre os resíduos
de aminoácidos. A estrutura é determinada pelo código genético no DNA.
Ala – Val – Lys
diferente de
Lys – Val – Ala
NOTA:
A estrutura primária da proteína determina sua estrutura
tridimensional. A estrutura tridimensional determina sua FUNÇÃO
As proteínas podem ser classificadas quanto à sua forma
em:
•proteínas globulares: a cadeia polipeptídica “enrola-se” sobre si mesma
criando uma estrutura compacta mais ou menos esférica
•proteínas fibrosas: as cadeias se enrolam entre si criando uma estrutura
tipo fibra.
proteínas globulares
proteínas fibrosas
Representação da estrutura de algumas Proteínas Globulares
Níveis de organização estrutural de uma proteína
Toda a proteína possui uma:
Estrutura primária
Regiões de estrutura secundária
Estrutura Terciária
Algumas proteínas possuem estrutura quaternária
Níveis de organização estrutural de uma
proteína
Nota: nem todas
as proteínas
Estrutura Secundária
Mantida por ligações fracas (Pontes de hidrogênio) entre átomos da
cadeia principal (C e N da ligação peptídica)
Dois tipos principais:
- alfa-hélice
- folha beta pregueada
Presente em segmentos da proteína
Folha beta pregueada
Alfa-hélice
Estrutura Secundária
Pontes de hidrogênio entre átomos da cadeia principal
O
C
N
H
R
O
C
C
H
O
C
N
H
N
H
R
O
C
C
H
N
H
Pontes de H = 1 a 7 kcal/Mol
Estrutura Secundária
Proteína com elevado conteúdo de folhas beta
pregueadas
Regiões sem estrutura definida
Estrutura terciária
Conformação tridimensional
final da proteína
Dobramento final da cadeia
polipeptídica por interações
com regiões com estrutura
definida ( alfa-hélice e folha
beta pregueada) e regiões sem
estrutura definida.
Estrutura terciária mantida por:
Interações fracas e fortes (pontes S-S) entre átomos da cadeia
lateral (grupo R)
Estrutura terciária
Interações fracas (não covalentes) entre átomos da cadeia lateral (grupo R)
de um aminoácido com átomos da cadeia lateral de outro aminoácido.
Lembrar
Grupos R
Interações na estrutura terciária
Pontes de H – entre AA polares com e sem
carga
Interações hidrofóbicas entre AA apolares
Interações iônicas (eletrostáticas) entre AA
polares
Ponte dissulfeto (entre cisteínas) –
Ligação covalente
Ligações covalentes
Pontes dissulfeto (S-S) formam-se entre os grupos SH de duas cisteínas
O
Cisteína
O
C
+H
C
3N
CH2
C
S
H
CH2
2
C
C
H
N
C
O
SH
O
C
H
3N
S
+H
H
+H
O
O
3
Estrutura Quaternária
Muitas proteínas são constituídas por mais de uma cadeia
polipeptídica. A estrutura quaternária descreve a forma com que
as diferentes subunidades se agrupam e se ajustam para formar a
estrutura total da proteína.
Forças que mantém a estrutura quaternária: Interações fracas e pontes S-S
Subunidade A
Subunidade B
Estrutura
quaternária
da Proteína
Exemplo: HEMOGLOBINA
é composta por quatro subunidades
2 subunidades alfa e 2 subunidades beta
Grupo Heme
Ligação do Oxigênio ao grupo Heme da Hemoglobina
RESUMO
Níveis de organização estrutural das proteínas e
tipo de ligações
Estrutura primária
Ligações covalentes (= ligação peptídica) entre os resíduos de
aminoácidos da proteína
Estrutura secundária
Ligações fracas (Pontes de hidrogênio) entre átomos da cadeia principal,
C=O e H-N
Estrutura terciária
Interações fracas (ligações iônicas, pontes de Hidrogênio, ligações de
van der Waals, atrações hidrofóbicas) entre átomos da cadeia lateral
(grupo R) e interações fortes (covalentes) entre os grupos SH de cisteínas
(pontes dissulfeto)
Estrutura quaternária
Apenas em proteínas que contém mais de uma subunidade.
Nota: Cada subunidade (ou monômero) é uma proteína.
As subunidades interagem por ligações fracas (ligações iônicas,
pontes de Hidrogênio, ligações de van der Waals, atrações
hidrofóbicas) entre átomos da cadeia lateral (grupo R) de cada
subunidade e interações fortes (covalentes) entre os grupos SH de
cisteínas (pontes dissulfeto) das subunidades.
Executar o software de estrutura de proteinas
http://www.iq.usp.br/bayardo/softwares/proteina/menu/index.html
Resumo dos níveis de organização
estrutural de uma proteína
Nota: nem todas
as proteínas
Exemplo: Proteína Actina do músculo
Proteína globular
374 aminoácidos
AA N-terminal – Ac. Aspártico (D)
AA C- terminal – Fenilalanina (F)
Estrutura Primária - sequência linear dos aminoácidos
DDDIAALVVDNGSGMCKAGFAGDDAPRAVFPSIVGRPRHQGVMVGMGQKD
SYVGDEAQSKRGILTLKYPIEHGIVTNWDDMEKIWHHTFYNELRVAPEEHP
VLLTEAPLNPKANREKMTQIMFETFNTPAMYVAIQAVLSLYASGRTTGIVM
DSGDGVTHTVPIYEGYALPHAILRLDLAGRDLTDYLMKILTERGYSFTTTA
EREIVRDIKEKLCYVALDFEQEMATAASSSSLEKSYELPDGQVITIGNERF
RCPEALFQPSFLGMESCGIHETTFNSIMKCDVDIRKDLYANTVLSGGTTMY
PGIADRMQKEITALAPSTMKIKIIAPPERKYSVWIGGSILASLSTFQQMWI
SKQEYDESGPSIVHRKCF
Estrutura Tridimensional da Actina
ATP
ATP
As moléculas de Actina se polimerizam em forma
helicoidal formando um filamento chamado de Actina F
Ao filamento de Actina associam-se outras proteínas: Tropomiosina e
Troponina
Mutações no gene da actina
Patologias: nemaline myopathy, myotubular myopathy, central core myopathy,
congenital fiber type disproportion, and multicore myopathy
DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS
Desnaturação é a perda da estrutura tridimensional (secundária, terciária
e quaternária) das proteínas. Com a desnaturação as proteínas perdem
sua função. Não há perda da estrutura primária
DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS
AGENTES
Ocorre em presença de temperaturas elevadas, uréia, ácidos, álcalis,
sais concentrados e álcool
Esses agentes rompem as ligações fracas que mantém a estrutura
tridimensional (secundária, terciária e quaternária).
DESNATURAÇÃO DE PROTEÍNAS (cont.)
A estrutura primária da proteína não é rompida com estes agentes pois é
mantida por ligações covalentes que são ligações fortes.
A estrutura primária da proteína é rompida por situações drásticas (HCl
6N, 100o C) ou pela ação de proteases.
PROTEÍNAS FIBROSAS
Possuem forma alongada.
A maioria das proteínas fibrosas têm um papel estrutural em células
animais e nos tecidos.
Tropomiosina – Presente na célula muscular
Colágeno – Proteína mais abundante em vertebrados (matriz do osso;
material dos tendões)
Queratina – Cabelo, unhas e pele
Elastina – Fibra elástica em ligamentos e vasos sanguíneos arteriais
Fibroína – Feita pelo bicho da seda e aranhas
ESTRUTURA DO COLÁGENO
O colágeno é um material extracelular
fabricado pelos fibroblastos.
É uma proteína fibrosa que resulta
relativamente insolúvel em água.
O colágeno é formado por três cadeias
polipeptídicas entrelaçadas, formando uma
tripla hélice.
ESTRUTURA DA QUERATINA
http://portaldoprofessor.mec.gov.br/storage/rec
ursos/10263/alfa_queratina.swf
Pontes dissulfeto na queratina
Cabelo liso – poucas pontes S-S
entre as cadeias laterais da
cisteína de fibrilas adjacentes.
Cabelo ondulado - muitas
pontes S-S entre as cadeias
laterais da cisteína de fibrilas
adjacentes.
Processos para alisamento e relaxamento
São três os métodos mais utilizados para alisar os cabelos:
• o alisamento tradicional,
• o relaxamento
• o recondicionamento térmico (ou chapinha japonesa).
Produtos usados:
• Hidróxido de Sódio
• Tioglicolato de Amônia
• Hidróxido de Guanidina
Transformam as ligações S-S
em ligações de lantionina.
http://books.google.com.br/books?id=ZUWvP6FAp4YC&pg=PA355&lpg=PA355&dq=lanthionine+AND+hair&source=bl&ots=YayTw139C&sig=sa7uQxq6s6MWntDiMvjyIeJMdeQ&hl=en&sa=X&ei=KJ5OTBCzsKxAq2ezRo&redir_esc=y#v=onepage&q=lanthionine%20AND%20hair&f=false
O que está errado no nome da marca KERASTASE,
que produz produtos para embelezamento dos
cabelos?
Eletroforese
Processo segundo o qual moléculas podem ser separadas de acordo
com sua carga elétrica (e tamanho) ao se aplicar um campo elétrico.
Cada molécula move-se em direção ao eletrodo de polaridade elétrica
oposta.
Para uma dada mistura, a velocidade com a qual a molécula se move
(mobilidade eletroforética) é diretamente proporcional à magnitude
da carga da molécula e inversamente proporcional ao seu tamanho.
Eletroforese em papel
Cuba
Amostra (dois aminoácidos em tampão pH 7,0):
ácido glutâmico (pKa = 4,07; qual carga em pH 7,0 ???) e lisina (pKa =
10,54; qual carga em pH 7,0 ???)
Onde migrou o ácido aspártico ?
Onde migrou a lisina ?
Carga elétrica de uma proteina
A carga elétrica total de uma proteina é dada pela somatória das
cargas das cadeias laterais (grupos R) dos aminoácidos que a
compõem.
Estas cargas, por sua vez, dependem dos pKas dos grupos R e do pH
do meio.
Ponto isoelétrico de uma proteina (pI)
Corresponde ao pH onde a carga total líquida da proteína é igual a ZERO.
O pI é determinado experimentalmente por eletroforese.
Proteínas Básicas possuem pI > 7
Proteínas Ácidas possuem pI < 7
Eletroforese das proteínas do soro
O soro contém dois grupos de proteínas: a albumina e as globulinas.
As globulinas se dividem em α1, α2, β e γ
Pesquisar qual a função de cada classe de proteínas
Concentração das proteínas no soro
Proteína total
6,0-7,8 g/dL (60-78 g/L)
Albumina
3,5-5,5 g/dL
(35-55 g/L)
Globulinas
2,3-3,5 g/dL
(23-35 g/L)
Na fração de γ-globulinas estão os anticorpos
Separação das proteínas do soro por eletroforese em papel (pH 8,6)
Albumina pI 4,8
Gama globulina pI 7,2
Ânodo (+)
Após o término da corrida, cora-se o papel
com corante apropriado
Cátodo (+)
Densitometria das bandas coradas
(a altura da banda define a concentração da proteína)
Indivíduo
normal
Paciente
O que está alterado ???
Macroglobulinemia de
Waldenstrom (>IgM)