As proteínas são polímeros de aminoácidos que assumem estruturas complexas que determinam suas funções. Elas podem ter estruturas primária, secundária, terciária e quaternária. Suas funções incluem atuar como enzimas, transportar oxigênio como a mioglobina e hemoglobina, e agir como anticorpos, entre muitas outras.

1. Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas
2013
Lorrany Alves
Introdução
• 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) AROMÁTICO
R
POLAR NEUTRO
(hidrofílico) NEGATIVOS (ácido)
(faz ponte de hidrogênio) POSITIVOS (básico)

2. Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas
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Lorrany 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)

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• 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.

4. Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas
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Lorrany Alves
• 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).

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Lorrany Alves
• 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.

6. Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas
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Lorrany Alves
• 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

7. Resumo - Bioquímica de Macromoléculas – Proteínas
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• 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)