Proteínas FUNDAÇÃO CARMELITANA MÁRIO PALMÉRIO FACIHUS - FACULDADE DE CIÊNCIAS HUMANAS E SOCIAIS

Transcrição

1 FUNDAÇÃO CARMELITANA MÁRIO PALMÉRIO FACIHUS - FACULDADE DE CIÊNCIAS HUMANAS E SOCIAIS Proteínas Disciplina: Bioquímica I Prof. Me. Cássio Resende de Morais

2 Peptídeos São cadeias de aminoácidos; São percursores de uma grande variedade de moléculas. Proteínas Hormônios Aminoácidos Enzimas Neurotransmissores Receptores de membrana Alcalóides tóxicos

3 Ligação peptídica Ligação entre os aminoácidos; Ligação do grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxila de outro aminoácido. Processo de desidratação.

4 Ligação peptídica Peptídeos são formados por resíduos de aminoácidos.

5 Ligação peptídica Dipeptídeo: Ligação peptídica entre dois resíduos de aminoácidos. Tetrapeptídeo: Ligação peptídica entre quatro resíduos de aminoácidos. Tripeptídeo: Ligação peptídica entre três resíduos de aminoácidos. Pentapeptídeo: Ligação peptídica entre cinco resíduos de aminoácidos.

6 Ligação peptídica Oligopeptídeo: Polímeros formados por até 30 resíduos de aminoácidos. Polipeptídeo: Polímeros formados por mais de 30 resíduos de aminoácidos.

7 Proteínas Polipeptídeo: Massa molecular: Proteínas: Massa molecular: Acima de

8 Proteínas - São formadas por mais de 100 resíduos de aminoácidos; - São as macromoléculas mais abundantes nas células, além de serem as mais diversificadas estrutural e funcionalmente; - Compreende de 50-80% do peso seco da célula. Porção N-terminal Cadeia lateral Porção C-terminal

9 Proteínas: Onde são encontradas? - Principalmente nos alimentos; - Número extremamente diversificado (milhares); - 20 α aminoácidos orquestram o tipo de proteínas. - Considere um polímero formado por 3 α aa diferentes A, B, C. Possíveis proteínas formadas: ABC, ACB, BAC, BCA, CAB e CBA. (3! = 3x2x1: 6 combinações possíveis); - Considere um polímero formado por 4 α aa diferentes A, B, C e D. - 4! = 4x3x2x1: 24 combinações possíveis.

10 Propriedades Físicas das Proteínas - As proteínas são substâncias sólidas e incolores; - Geralmente são insolúveis em solventes orgânicos; - Algumas são solúveis em água; - Outras são solúveis em soluções de sais, ácidos ou bases.

11 Classificação das Proteínas quanto a composição - Proteínas simples: Constituídas somente por aminoácidos; - Proteínas conjugadas: Constituídas por aminoácidos + outros grupos (ex: carboidratos, íons, etc). A hemoglobina:4 cadeias polipeptídicas ligadas a uma porfirina e a um íon de ferro. As lipoproteínas, tal como LDL e HDL, são também exemplos de proteínas conjugadas - neste caso, com lipídeos.

12 Classificação das proteínas quanto a sua função - Proteínas estruturais: São formadas por cadeias longas; - A maioria de proteínas fibrosas Colágeno (ossos, tendões, pele e ligamentos) Queratina (unhas, cabelos, penas, bicos).

13 Classificação das proteínas quanto a sua função - Proteínas biologicamente ativas: A maioria; - São globulares e desempenha uma ampla variedade de funções. Transporte Hemoglobina Defesa Imunoglobulinas Enzimática Ribonuclease Hormonal Insulina Armazenamento Lacto-ferrina

14 Classificação das proteínas quanto ao número de cadeias polipeptídicas -Proteínas Monoméricas - Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica. Exemplos: Mioglobina, albumina, caseína, etc. - Proteínas Oligoméricas - Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de estrutura e função mais complexas.

15 fluorescência Determinação da composição de aminoácidos de uma proteína A proteína pura é tratada com HCl 6N fervente para quebrar (hidrólise) as ligações peptídicas. A mistura resultante é submetida a métodos cromatográficos (fase reversa, troca iônica) para separar os diferentes aminoácidos. Tempo de retenção (min) A posição do pico no cromatograma identifica o aminoácido. A área do pico quantifica o aminoácido.

16 Classificação das proteínas de acordo com sua estrutura - A composição de aminoácidos em uma proteína é um dado muito importante, mas não explica suas atividades biológicas. Primária Quartenária Estrutura Secundária Terciária

17 Estrutura primária - A estrutura primária de uma proteína é determinada geneticamente; - Mantida de maneira linear pelas ligações peptídicas (ligações covalentes) entre os aminoácidos.

18 Estrutura secundária - Dobramento da estrutura primária em torno de um eixo imaginário, originando uma hélice chamada de hélice. - Formas: hélice e folha β pregueada.

19 Estrutura secundária α hélice - Pontes de hidrogênio entre átomos da ligação peptídica (H do grupo amino e O da carboxila) de qualquer aminoácido, menos prolina; - Pontes de H entre 4 resíduos de aminoácidos. - Cadeias laterais projetadas para fora; - Ligação entre

20 Estrutura secundária Estrutura β ou folha pregueadas - Cadeias se organizam lateralmente em paralelo; - Fazem pontes de H entre os átomos da ligação peptídica; - As cadeias laterais são projetadas para cima e para baixo. Folha anti-paralela Folha paralela Pontes de H

21 antiparalela Paralela, torção à direita Paralela, torção à esquerda Folhas b paralelas e antiparalelas podem se formar em uma proteína através de pequenas torções da cadeia polipeptídica.

22 Uma mesma proteína pode apresentar segmentos em α-hélice e em Folha β. α-hélice ~78% da mioglobina ~39% do Citocromo c ~40% da Lisozima ~26% da Ribonuclease ~38% da Carboxipeptidase ~14% da Quimotripsina Folha β ~12% da Lisozima ~35% da Ribonuclease ~17% da Carboxipeptidase ~40% da Quimotripsina

23 Estrutura Terciária - Dobramento da secundária; - Segmentos distantes na sequência podem se aproximar e interagir por interações fracas. visão esquemática da mioglobina que tem 80% de sua estrutura em hélice

24 Beta-alfa-beta Só beta Só alfa Barril beta Barril alfa-beta A estrutura terciária descreve a forma tridimensional final de uma cadeia polipeptídica, resultando na associação de partes organizadas da molécula, chamadas de domínios ou motivos proteicos. Alguns modelos de organização estrutural, como os barris β e αβ, aparecem em vários tipos de proteínas, às vezes não relacionadas.

25 Estrutura Quaternária - Associação de duas ou mais cadeias polipeptidicas (subunidades) para compor uma proteína funcional oligomérica. Hemoglobina: Contém duas subunidades α (amarelo) não idênticas e duas subunidades β idênticas.

26 Estrutura Quaternária Subunidade (uma cadeia polipeptídica) Proteína (biologicamente ativa; dímero não covalente ) Proteínas com estrutura quaternária são compostas de mais de uma cadeia polipeptídica, que podem estar associadas covalentemente (pontes dissulfeto) ou não.

27 Resumo

28 Conformação das proteínas Conformação nativa de uma proteína refere-se à estrutura tridimensional em que a molécula apresenta suas propriedades biológicas naturais. 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.

29 Conformação das proteínas - A desnaturação de uma proteína é a desorganização das estruturas quaternárias, terciárias e secundárias. - Agentes desnaturantes físicos : calor, radiações UV, alta pressão e ultra som; - Agentes desnaturantes químicos : ácidos fortes, bases fortes, metais pesados e uréia; - Alterações estruturais provocada pela desnaturação ocasionam a perda parcial ou completa das funções biológicas das proteínas. Obs. Dependendo da forma pela qual a proteína foi desnaturada, sua conformação nativa pode ser recuperada retirando-se lentamente o agente desnaturante (renaturação)

30 Agentes desnaturantes causam alterações estruturais nas proteínas. A desnaturação da proteína acarreta perda de sua estrutura original. Uréia é desnaturante porque faz pontes H com as proteínas, substituindo interações que mantinham a estrutura nativa.

31 Agentes desnaturantes causam alterações estruturais nas proteínas. O aquecimento prolongado de proteínas resulta no processo de hidrólise, rompendo as ligações peptídicas e consequentemente quebrando polímero em monômeros (α aminoácidos)

32 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Proteína Proteína NH CH 2 OH... O C CH 2 CH 2 2 FORÇAS NÃO COVALENTES CH 2 CH 2 NH 3 O Pontes de H Quais são os Interação tipos de forças Iônica que C mantém CH 2 CH a 2 estrutura tridimensional -Aminoácidos de polares uma proteína? CH Ponte de Hidrogênio + 2 CH CH 3 O CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 2 CH CH 3 H 3 C CH CH 3 CH 3 Interações hidrofóbicas e Forças de van der Waals Interações iônicas - Aminoácidos carregados Interações hidrofóbicas -Aminoácidos apolares Forças de Van der Waals -Qualquer aminoácido

33 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Proteína NH CH 2 OH... O C CH 2 CH 2 2 Proteína Ponte de Hidrogênio CH + 2 CH 2 NH 3 O C CH 2 CH 2 O CH 2 CH CH 3 CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 2 CH CH 3 H 3 C CH CH 3 CH 3 Pontes de H ocorrem: - entre os átomos da ligação peptídica (por exemplo, a - hélice e a folha b); - entre cadeias laterais de aminoácidos polares, carregados ou não; - para os grupos NH 3 + e COO - dos aminoácidos N- e C- terminal, respectivamente.

34 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Proteína Proteína NH CH 2 OH... O C CH 2 CH 2 2 Interações iônicas: CH + 2 CH 2 NH 3 O Interação Iônica O CH 2 CH CH 3 C CH 2 CH 2 - ocorrem entre as cadeias laterais de aminoácidos com cargas contrárias; CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 2 CH CH 3 H 3 C CH CH 3 CH 3 - dependem do estado de ionização dos aminoácidos e do ph do meio; - são menos frequentes do que as pontes de H.

35 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Proteína NH CH 2 OH... O C CH 2 CH 2 + CH 2 CH 2 NH 3 O CH 2 CH CH 3 O CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 2 CH CH 3 H 3 C CH CH 3 CH 3 Interações hidrofóbicas 2 Proteína C CH 2 CH 2 -Interações hidrofóbicas: - ocorrem entre as cadeias laterais de aminoácidos apolares; - radicais apolares são repelidos pela água, aproximando-se uns dos outros; - não é uma força de atração real, resultando da repulsão pela água; - como consequência, em meio aquoso o interior de proteínas globulares é hidrofóbico.

36 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Proteína Proteína Forças de Van der Waals NH CH 2 OH... O C CH 2 CH 2 + CH 2 CH 2 NH 3 O CH 2 CH CH 3 O CH 3 CH 3 CH 3 CH CH 2 CH CH 3 H 3 C CH CH 3 CH 3 Forças de van der Waals 2 C CH 2 CH 2 - é uma força eletrostática que ocorre entre dipolos temporários; - dipolos temporários (duração de nanosegundos) são criados devido à órbita errática dos elétrons; - pode envolver qualquer tipo de aminoácido; - geralmente coincidem com as regiões da proteína onde ocorrem as interações hidrofóbicas, pois a aproximação dos radicais apolares facilita a interação entre os dipolos.

37 Quais são os tipos de forças que mantém a estrutura tridimensional de uma proteína (conformação)? Além dos laços não covelentes, 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. β α O hormônio insulina é composto por duas subunidades, α e β, unidas por duas pontes dissulfeto intercadeia. Além disso, a cadeia B possui uma ponte dissulfeto intracadeia

38 Classificação das proteínas de acordo com seu valor nutritivo 1. Proteínas Completas: São as proteínas que contem alta diversidade de aminoácidos, sendo estes suficientes para manter o ser vivo. - Caseína (leite) - Ovoalbuminas e ovovitelinas (ovo) - Glicinina (soja) - Edestina e glutenina (cereais) - Lactoalbuminas (leite e queijo) - Albumina e miosina (carne) - Excelsina (castanha do Pará) 2. Proteínas semi-completas: São as proteínas que contem alta diversidade de aminoácidos, mas não mantêm o ser vivo. - Gliadina (trigo) - Legunina (ervilha) - Faseolina (feijão) - Legumelina (soja)

39 Classificação das proteínas de acordo com seu valor nutritivo 3. Proteínas incompletas ou não completas: São as proteínas que contem baixa diversidade de aminoácido e não consegue manter a vida. - Zeína (milho falta triptofano e tirosina) - Gelatina (falta triptofano e tirosina)