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Comprehensive Overview of Proteins, Amino Acids, and Enzymes in Human Biology

Explore the structure, classification, functions, and spatial configuration of proteins, amino acids, and enzymes, including their role in nutrition, genetics, and metabolism.

Saúde e medicina◦
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PROTEÍNAS Prof. Josicléia Santos
AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS, PROTEÍNAS E ENZIMAS
1. A relação entre aminoácidos, peptídeos e proteínas ■ Estrutura básica de um aminoácido ■ Aminoácidos formam proteínas R = varia de acordo com o aminoácido
■ 20 tipos de aminoácidos existentes – Essenciais = organismo humano não consegue sintetizar – Não essenciais = nosso organismo sintetiza Os aminoácidos essenciais são adquiridos através de alimentos!!!
■ Com base na cadeia lateral dos aminoácidos, os aminoácidos podem ser classificados em: – Polares (sem carga, carregados positivamente (básicos) ou carregados negativamente (ácidos)). – Apolares
■ No entanto, como as proteínas poderiam se formar a partir dos grupamentos de aminoácidos? – União de aminoácidos por ligação peptídica – As células vivas fazem isso
■ Peptídeos: resultado da ligação de dois ou mais aminoácidos – Dipeptídeo: união de 2 aa – Tripeptídeo: união de 3 aa – Polipeptídeos: mais de 10 aa – Proteínas : união de mais de 70 aa
■ As proteínas apresentam estruturas e funções muito diversificadas ■ São sintetizadas a partir de apenas vinte aminoácidos, arranjados em várias sequências específicas, que se repetem, em média, cerca de 100 vezes. ■ São os compostos orgânicos com maior representatividade celular, presentes em todas as estruturas das células, são fundamentais sob todos os aspectos funcionais, compondo os constituintes básicos para que ocorra a vida. ■ Derivação do nome proteína: – proteios que significa em primeiro lugar, definindo o grau de importância ■ A maior parte da informação genética é expressa pelas proteínas
2. Funções ■ Estrutural (citoesqueleto, colágeno, elastina...) ■ Hormonal ■ Formação de antígeno/anticorpo ■ Produção de anticoagulante ■ Transporte de gases pelo organismo (hemoglobina) ■ Proteínas conjugadas: associação de ■ aminoácidos com demais substâncias na confecção de uma proteína – Glicoproteínas (polipeptídeos associadas a açúcares) – Nucleoproteínas (polipeptídeos associadas a lipídeos e ácidos nucléicos)
Funções das proteínas ■ Sem as proteínas, a vida na Terra não brotaria. Elas desempenham diversas funções nos mais variados ambientes vivos. diversos – Catalítica (enzimas): acelera as reações. Ex.: amilase - quebra (hidrolisa o amido). – Transportadora: transporta componentes. Ex.: Lipoproteínas (transportam colesterol) e hemoglobina (transporta O2) pelo sangue.
Funções das proteínas – Reserva: guardam e contêm aminoácidos essenciais para o desenvolvimento dos animais. Ex.: caseína (leite de vaca) e albumina (ovos de aves). movimentos de – Contração: promovem os estruturas celulares, músculos. Ex.: actina e miosina. atuam como – Reguladora/ hormonal: mensageiras químicas. Ex.: insulina, adrenalina.
Funções das proteínas – Estrutural: participam na composição de várias estruturas do organismo, sustentando e promovendo rigidez. Ex.: colágeno, elastina, músculos, tendões, pele, cabelo. – Defesa e proteção: promovem a defesa do organismo contra microrganismos e substâncias estranhas. Ex.: imunoglobulinas (anticorpos). com os ácidos – Genética: atuam se envolvendo nucleicos para dar conformação. Ex.: nucleoproteínas.
Os alimentos podem ser classificados em alimentos proteicos completos e incompletos. Os alimentos proteicos completos são aqueles que possuem todos os aminoácidos essenciais. Já os incompletos são aqueles em que se observa a falta de um ou mais aminoácidos essenciais. Os alimentos incompletos são, na sua maioria, de origem vegetal. As proteínas estão presentes nos mais variados alimentos, principalmente carnes, leite e ovos. As carnes destacam-se pelo seu alto valor de proteínas. A carne de galinha, por exemplo, é composta por 20% de proteínas. Os ovos, por sua vez, são constituídos de 11,8% de proteínas. alimentos menor valor são os vegetaís.
3. Configuração espacial das proteínas ■ As proteínas possuem uma configuração espacial bem definida, que é resultante do tipo de aminoácido que as compõem e de como eles estão dispostos uns em relação aos outros. ■ A sequência de aminoácidos irá determinar o tipo de interações possíveis entre as cadeias laterais que mantêm diversos tipos de ligações e/ou interações entre os vários grupos funcionais dos aminoácidos que compõem a proteína ■ Estrutura primária, secundária, terciária e quartenária
Estruturas protéicas Estrutura primária Seqüência linear de aminoácidos ligados através de ligações peptídicas
Estruturas protéicas Estrutura secundária O filamento de aminoácidos se enrola ao redor de um eixo, formando uma escada helicoidal chamada alfa-hélice ou a estrutura de folha pregueada. É uma estrutura estável, cujas voltas são mantidas por pontes de hidrogênio.
Estrutura terciária Polipeptídios dobram sobre si mesmos, adquirindo uma configuração espacial tridimensional.Essa configuração pode ser filamentar como no colágeno, ou globular, como nas enzimas. Estruturas protéicas
Estrutura quaternária Associação de dois ou mais polipeptídeos (cadeias de aminoácidos). Estruturas protéicas
4. Características gerais ■ Proteínas estão sujeitas a alterações provocadas por: – Temperatura – acidez do meio ■ A substituição de um simples aminoácido pode provocar alteração de sua forma – Doenças genéticas humanas já foram identificadas como resultantes da produção de proteínas defeituosas ■ Ex.: Albinismo (desordem genética na qual ocorre um defeito na produção da melanina (que é uma proteína), pigmento que dá cor a pele, cabelo e olhos.)
A origem do OCA1A está associada a mutações no gene TYR, localizado no cromossomo 11. Esse gene codifica a tirosinase, enzima indispensável na cadeia bioquímica que transforma a tirosina em melanina. No OCA1A, a tirosinase é completamente inativa. Isso significa que, mesmo com melanócitos presentes, o organismo não consegue iniciar a produção do pigmento.
■ EXCESSO X FALTA ■ Quando falta proteína, o organismo usa uma reserva pequena e de curta duração, mas ela acaba rápido. ■ O corpo não consegue armazenar proteína em excesso por muito tempo. ■ Quando a pessoa come proteína demais, o fígado transforma esse excesso através de um processo chamado desaminação. ■ Nesse processo, o nitrogênio dos aminoácidos vira amônia, que é uma substância tóxica. ■ Depois, os rins eliminam essa substância pela urina. ■ Por isso, o excesso de proteína pode sobrecarregar os rins, já que o corpo precisa eliminar o que não foi utilizado. ■ Por outro lado, a falta de proteína também é perigosa. ■ A insuficiência de proteínas pode causar fraqueza, perda muscular, baixa imunidade, desnutrição e, em casos graves, pode levar à morte.
■ São proteínas catalisadoras, ou seja, proteínas que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global. ■ Função: Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. Enzimas
Enzimas As enzimas possuem um sítio ativo que corresponde, geralmente, a uma cavidade na molécula de enzima, com um ambiente químico muito próprio. O substrato entra no sítio ativo e liga-se à enzima. Imagem: [Haynathart / Um sítio ativo em uma enzima dependente de NAPD+ / Public Domain
■ Enzimas – Aumentam a velocidade da reação – Permanecem intactas após reação – Possuem alto índice de especificidade: mecanismo chave-fechadura – Ligação do substrato pelo sítio ativo – A integridade da molécula enzimática proteica é necessária para a manutenção deste sítio ativo, ou seja, para a ação catalítica.
As células do intestino delgado fabricam a lactase. A enzima fica na parede do intestino A lactase fica pronta esperando a lactose chegar. A pessoa bebe leite O leite tem lactose (açúcar do leite). A lactase entra em ação A enzima quebra a lactose em partes menores. O corpo absorve O organismo absorve e usa normalmente.
Amilase O que quebra: carboidrato (amido) Onde fica: boca (saliva) e pâncreas/intestino Lactase O que quebra: lactose (leite) Onde fica: intestino delgado Lipase O que quebra: gordura Onde fica: pâncreas e atua no intestino delgado Tipos de Enzimas
Pepsina O que quebra: proteínas Onde fica: estômago Tripsina O que quebra: proteínas Onde fica: produzida no pâncreas e atua no intestino delgado Maltase O que quebra: maltose Onde fica: intestino delgado Sacarase O que quebra: sacarose (açúcar) Onde fica: intestino delgado