PROTEINAS
Proteinas- definição e classificação
Aminoacidos
Classificação dos aminoacidos
Peptidos
Estrutura das proteinas
Classificação das proteinas
Proteinas simples
Queratinas
Colagenio e elastina
Patologia do colagenio e elastina
Cromoproteinas
Patologia da hemoglobina
Porfirias
Imunoglobulinas
Composição das nucleoproteinas
Acidos nucleicos
Revisões de conjunto
CAPITULO 1
Proteínas - Definição e classificaçao
Os componentes estruturais das proteínas são os aminoácidos.
Podemos portanto defini-las como compostos tendo na sua estrutura aminoácidos.
Da reunião de aminoácidos surgem os peptidos e os proteidos ou proteínas propriamente ditas.
É dificil estabelecer uma diferença clara entre peptidos e proteidos.
Ao contrário dos glúcidos em que a diferença entre o número de oses dum oligosido e de um poliosido é nítida, aqui há um contínuo na composição das proteínas.
Foi assim necessário arbitrar um limite que defina a diferença entre peptidos e proteidos.
Estabeleceu-se como limite o peso molecular de 5000
Classificação das proteínas
Grupo
|
Peso molecular
|
Aminoácidos
Peptidos
Proteidos
|
-
<5000
>5000
|
Características fundamentais das proteinas
Presença constante de N e C
Grande numero de componentes diferentes na sua composição
Especificidade – variam de espécie para espécie e de individuo para individuo
Têm funções metabólicas
Capitulo 2
AMINOÁCIDOS
Estrutura
São ácidos carboxilicos aminados em alfa
São ácidos carboxilicos aminados em alfa
Estereoquímica
A glicina, aminoacido em que o R é o H, é o único aminoácido que não tem carbonos assimétrico, por ter duas valências ocupadas por hidrogénio.
Todos os outros aminoácidos têm carbonos assimétricos e portanto são opticamente activos.
Segundo a nomenclatura de FISCHER, a série D está relacionada com o D-gliceraldeido e a L com o L
Todos os aminoácidos existentes no organismo pertencem à série L.
Nomenclatura
Propriedades físicas
Dissociação
Os aminoacidos são anfóteros – têm dois grupos dissociaveis: amina e carboxilo
Em meio ácido é inibida a dissociação do carboxilo e em meio alcalino a da amida
A pH extremos só se dissocia um dos grupos
A um pH constante para cada aminoacido, o ponto isoelectrico (pHi) , as duas funções estão igualmente dissociadas
A pH inferiores ao pHi, a amina está mais dissociada e a pHi superiores o carboxilo está mais
http://www.google.pt/imgres?imgurl=http://kimberlybiochemist.files.wordpress.com/2013/02/zwitterion-ph.gif&imgrefurl=http://kimberlybiochemist.wordpress.com/tag/zwitterion/&h=315&w=752&sz=5&tbnid=8yOK6eonUPvCFM:&tbnh=57&tbnw=135&prev=/search%3Fq%3Dzwitterion%26tbm%3Disch%26tbo%3Du&zoom=1&q=zwitterion&usg=__k_4LgF2saontP5_YlYXiNKMeQkg=&docid=2qPmqe4jBs3V5M&sa=X&ei=iS6dUe63PKPH7Ab0goCQDA&s
Solubilidade
Em geral os aminoacidos são soluveis na agua
A solubilidade é menor para os que têm componentes hidrófobos
Propriedades químicas
Propriedades do carboxilo
Formação de sais, esteres, amidas
Descarboxilação formando aminas
Propriedades da amina
· Propriedades gerais das bases como seja a formação de sais
· Desaminação com a formação de ácidos cetónicos
Propriedades do grupo R
Serão estudadas a proposito de cada aminoácido
CAPITULO 3
Classificação dos aminoácidos
Aminoácidos alifáticos neutros
Têm uma cadeia linear com uma função amina e uma função carboxilo.
A valina, leucina e isoleucina são aminoácidos
Aminoácidos hidroxilados
Estrutura primária e actividade biológica
Importância das alterações na estrutura primária
Hélice
Aminoácidos hidroxilados
Têm uma função hidroxilo e por isso podem-se comportar como álcoois
Aminoácidos hidroxilados
Aminoácidos
|
Grupo R
|
Serina
Treonina
|
CH2OH
CH3-
|
Aminoácidos com enxofre
A cisteina é um analogo com enxofre da serina
A cisteina pode unir-se por uma ligação S-S a outra cistina para dar a cistina
A cistina não é um aminoacido mas sim um dipeptido
Aminoácidos com enxofre
Aminoácido
|
Grupo R
|
Cisteina
Metionina
|
SH-CH2
CH3-S-CH2-CH2
|
A cisteina pode unir-se a outra molécula de cisteina por uma ligação S-S formando a cistina
Aminoácidos dicarboxílicos
O grupo R tem um carboxilo suplementar, o que lhes dá natureza ácida
Aminoácidos dicarboxilicos
Aminoácido
|
Grupo R
|
Ácido aspártico
Ácido Glutamico
|
COOH-CH2
COOH-CH2-CH2
|
O COOH do grupo R pode formar uma amida com uma amina, originando a asparagina ou a glutamina
Aminoácidos diaminados
O grupo R tem uma amina, o que lhes dá características básicas
Aminoácidos aromaticos
A prolina tem um núcleo pirrol, sendo a hidroxiprolina o seu derivado hidroxilado.
A histidina tem um núcleo imidazólico
A fenilalanina e o seu derivado hidroxilado, a tirosina têm um núcleo benzénico
ANIMAÇÃO
Derivados dos aminoacido
Aminoácidos acetilados
No cérebro e neurohipófise existem aminoácidos acetilados cujo papel parece ser o de acetilar a colina para formar acetilcolina.
O mais importante é o ácido acetilaspártico
Aminas
Resultam da descarboxilação de aminoácidos
Aminas derivadas de aminoácidos
Aminoácido
|
Amina
|
Lisina
Tirosina
Histidina
Fenilalanina
Triptofana
Arginina
Ortinina
|
Cadaverina
Tiramina
Dopamina
Histamina
Feniletilamina
Triptamina
Hidroxitriptamina
Agmatina
Putrescina
Espermina
|
Betaínas
A amina primária é transformada numa quaternária.
Com esta transformação aumenta a basicidade do grupo azotado e a dissociação do radical ácido, havendo a condensação do carboxilo com o oxidrilo básico para formar um sal interno, a betaina.
As betainas mais conhecidas são as betainas da glicocola e da histidina, sendo a última conhecida como ergotioneina.
Modificações póst - traducionais
Alguns aminoácidos não são codificados pelo DNA e são frutos da alteração de um outro aminoácido após a sua síntese.
É por exemplo o caso da hidroxiprolina, resultante da hidroxilação da prolina
Aminoácidos não proteicos
Definição
Aminoacidos que existem nas celulas e tecidos nas que não se encontram nas proteinas
b-alanina
É um precursor do ácido pantoténico.
É um constituinte dos peptidos carnosina e anserina.
Fosfoserina
É a serina fosforilada.
Encontra-se na caseina do leite
Faz parte da estrutura de muitos enzimas
Aminoácidos do colagéneo
Além da hidroxiprolina e lisina, encontram-se a 5-hidroxilisina, desmosina e isodesmosina.
Ornitina e citrulina
São intermediários da síntese da ureia
Aminoácidos com enxofre
No decorrer do metabolismo da metionina podem-se formar homocisteina, cistationina e taurina
CAPITULO 4
PEPTIDOS
Revisões de conjunto
http://webhost.bridgew.edu/fgorga/proteins/default.htm
Nomenclatura
Definição
Os peptidos designam-se enumerando os aminoácidos que os compõem de modo a que o aminoácido que tem a amina livre fique à esquerda e o que tem o carboxilo livre à direita.
Péptidos mais importantes
Os peptidos mais importantes estão indicados no quadro seguinte
Péptidos mais importantes
Peptido
|
Nº de aminoácidos
|
Função
|
Glutatião
|
3
|
Mantém a cisteina e o ferro no estado reduzido
|
Angiotensina
|
8
|
Regula a pressão sanguínea
|
Vasopressina
|
9
|
Regula a pressão sanguínea
|
Oxitocina
|
9
|
Induz contracções uterinas
|
Gastrina
|
17
|
Estimula a secreção de ácido clorídrico e pepsinogénio pelo estômago
|
Glutatião
È a glutamil-cisteil-glicina
Quando se desidrogena liga-se a uma outra molecula por uma ponte S-S
Esta reacção é reversivel, pelo que o glutatião faz parte sistemas redox
Carnosina e anserina
A carnosina é a b-alanilhistidina
A anserina é a carnosina metilada no NH3
A carnosina é a b-alanilhistidina
A anserina é a carnosina metilada no NH3
Vasopressina e ocitocina
São hormonas do lobo posterior da hipófise
A sua estrutura é muito semelhante
A sua estrutura varia pouco de especie para especie, pelo se pensa ter origem numa molecula ancestral
ACTH
Tem 39 aminoacidos
A menor unidade com actividade biologica corresponde aos 13 primeiros aminoacidos
A elongação aumenta a actividade, atingindo-se o maximo com os primeiros 20 aminoacidos
MSH
Tem uma estrutura muito semelhante à ACTH
Insulina
É constituida por duas cadeias ligadas entre si por uma ponte S-S
É sintetizada no pancreas como uma cadeia inactiva, a pró-insulina que após eliminação de um fragmento peptidico, origina a insulina
Glucagina
É um peptido com 21 aminoácidos
Angiotensinas
São um grupo de nonapeptidos com propriedades hipertensivas
Derivam duma proteina inactiva, o angiotensinogenio
Capitulo 5
Estrutura das proteínas
Características gerais
De um modo geral as proteínas não contêm todos os aminoácidos existentes.
Os aminoácidos estão distribuídos em frequências diferentes, uns com maior frequência e outros com menor.
As proteínas insolúveis na água, como a queratina, o colagéneo e a elastina, têm uma grande percentagem de aminoácidos hidrófobos ou não polares(alanina, valina, leucina, prolina). A elastina tem 93% destes aminoácidos.
Nalgumas proteínas predominam os aminoácidos diaminados, tendo características básicas e noutras os dicarboxílicos, tendo características ácidas.
Proteínas na alimentação
Alguns aminoácidos não são sintetizados pelo organismo, devendo ser fornecidos pela alimentação – são os aminoácidos essenciais. Nem todas as proteínas têm na sua composição todos os aminoácidos essenciais, podendo dividir-se em proteínas completas e proteínas incompletas.
De um modo geral as proteínas animais são completas e as vegetais incompletas. Assim os cereais são pobres em lisina e triptofana, os legumes em metionina - quer dizer uma alimentação vegetariana pode ser facilmente deficiente em aminoácidos essenciais. Todavia tal inconveniente pode ser evitado pela associação de alimentos. Estas associações pertencem a algumas culturas: milho e feijão (México), arroz e soja (Japão), feijão frade e arroz (Nova Orleans).
Ligação peptido
É a ligação fundamental das proteínas. Trata-se da ligação, com perda de água, de um carboxilo de um aminoácido com a amina de outro . Trata-se da formação de uma amida que, no caso particular das proteínas, é designada por ligação péptido
A formação de ligações peptido necessita de energia, fornecida pela hidrólise do ATP.
A ligação é planar - os carbonos a adjacentes e o a NH3 estão no mesmo plano
Outras ligações
Além da ligação peptido podem intervir outras ligações
As ligações ponte de hidrogénio fazem-se entre aminoácidos para manter a estabilidade da estrutura.
As ligações hidrófobas envolvem os grupos não polares dos aminoácidos.
As ligações electrostaticas formam-se entre grupos de cargas opostas como os grupos amina ou carboxilo terminais e grupos carregados dos aminoácidos polares.
As forças de van der Waals são muito fracas e exercem-se a curtas distâncias e podem ser atractivas ou repulsivas. As forças atractivas surgem quando há interacção entre dipolos induzidos por flutuações momentâneas da distribuição electrónica dos átomos vizinhos. As forças repulsivas aparecem quando dois átomos estão tão próximos que os seus orbitais se sobrepõem.
Níveis de estrutura das proteinas
Numa proteína podemos considerar os seguintes níveis de complexidade crescente
· Sucessão de aminoácidos – estrutura primária.
· Arranjo da estrutura primária em duas dimensões - estrutura secundária.
· Disposição da estrutura secundária no espaço – estrutura terciária
· União de várias subunidades – estrutura quaternária
Estrutura primaria
A estrutura primária é, como vimos, o primeiro nível de complexidade da estrutura proteica e é responsável por algumas características biológicas das proteínas.
É caracterizada pela sequencia dos aminoácidos constituintes
Estrutura primária e actividade biológica
A sequência dos aminoácidos na molécula está relacionada com a sua actividade biológica. Vejamos o caso da ACTH. Esta hormona contém 39 aminoácidos. A menor fracção que tem actividade biológica é o petido contendo os 13 primeiros aminoácidos. A elongação da cadeia aumenta a actividade até aos 20 primeiros aminoácidos, não aumentando a partir daí. A actividade biológica reside nos aminoácidos 1 a 13, sendo necessários os 14 a 20 para aumentar a receptividade para os receptores celulares
Importância das alterações na estrutura primária
A sequência das proteínas é controlada geneticamente e, por isso, a composição proteica das várias proteínas sintetizadas pelo organismo é sempre a mesma. Por vezes surgem mutações levando à síntese de proteínas ligeiramente alteradas por vezes diferindo apenas num aminoácido. Estas diferenças, embora aparentemente mínimas, são suficientes para alterar grandemente as funções da proteína. Um exemplo clássico são as alterações genéticas da estrura do hemoglobina, as hemoglobinoses. Na anemia falciforme ou drepanocitose, devida à existência de hemoglobina S, há apenas a substituição no aminoácido 6 do ácido glutamico por valina
Estrutura primária e evolução
Estudando as sequências primárias de proteínas de várias espécies animais concluiu-se que com a evolução, a estrutura primária foi-se modificando
Nalguns casos foi possível avaliar o tempo de divergência de uma proteínas a partir de um derivado ancestral comum .
Estruturas semelhantes
Alguns compostos tem estruturas primarias semelhantes. Por exemplo a vasopressina difere da ocitocina apenas em dois aminoácidos. Na fig 5.6 indicamos a formula da ocitocina pondo entre parêntesis os aminoácidos diferentes na vasopressina
A ACTH E MSH têm estruturas muito semelhantes
Estrutura secundaria
Há três tipos de estrutura secundária: hélice, folha pregueada, distribuição ao acaso.
Hélice
Os nossos conhecimentos sobre a estrutura em hélice nasceram com os trabalhos de PAULING e COREY que levaram às seguintes conclusões:
- · A hélice faz uma volta completa cada 3,6–3,7 aminoácidos no caso da hélice a que é o modelo mais frequente
- A estabilidade da hélice é assegurada por ligações ponte de hidrogénio entre cada três aminoácidos
cortesia de James Hardy
.
- · A distância entre cada aminoácido é de 1,47-1,53 Ao.·
- Os grupos são de 1,47-1,53 Ao.
- · Os grupos aparecem alternadamente de um lado e outro da molécula
- O
· O passo da hélice (distância vertical ao longo do eixo de um ponto da hélice ao seu ponto correspondente) é de 5,4 Ao. O passo da hélice calcula-se multiplicando o número de resíduos por volta da hélice pela distância entre dois carbonos a adjacentes.
A hélice poderá assim ser imaginada como uma cadeia polipeptidica enrolada numa vareta de modo a que na hélice a uma volta completa corresponda a 3,6-3,7 aminoácidos, a distância entre cada aminoácido seja de 5,4 Ao e o seu passo de 5,4. Pode haver hélices a dirigidas para a esquerda e para a direita
Folha pregueada
Para explicar os dados obtidos com a difracção dos raios X para a b-queratina, PAULING e
COREY propuseram a estrutura em folha pregueada ou conformação b. Neste modelo, as ligações peptidos têm um arranjo alternadamente direita-esquerda, alternando os grupos R acima e abaixo do plano
Peroxidases
cortesia de James Hardy
Se as duas cadeias correm na mesma direcção fala-se numa estrutura paralela
No caso contrário, diz-se anti-paralela.
Distribuição ao acaso
Não há relações entre planos nem pontes de hidrogénio. A colocação dos aminoácidos não segue um padrão definido, pelo que se chama distribuição ao acaso.
Tipo misto
A maior parte das proteínas tem uma estrutura mista – regiões helicoidais alternando com regiões não helicoidais.
A percentagem de estruturas helicoidais varia de proteína para proteína. Na mioglobina é de 77% e na quimotripsina 5%.
Estrutura do colagéneo
O colagéneo tem uma estrutura secundária particular. É muito rico em glicina, prolina e hidroxiprolina, sendo frequenta a sequência glicina-prolina-hidroxiprolina-glicina. As cadeias formam uma hélice tripla, sendo as ligações ponte de hidrogénio feitas pela glicina.
Estrutura terciaria
O pregueamento e curvatura das hélices permite o seu arranjo no espaço, originando a estrutura terciária
1
Para a estabilização desta estrutura é são necessários a proteína dissulfito isomerase permitindo a formação de ligações S-S entre resíduos de cisteína e chaperones inibindo o pregueamento não adequado e interagindo com outros petidos.
Estrutura quaternária
Muitas vezes as proteínas estão constituídas pela reunião de várias unidades com estrutura terciária, iguais ou diferentes, realizando uma estrutura quaternária
As subunidades designam-se como protómeros.
Desnaturação
Definição
O estado nativo de uma proteína pode ser definido como a estrutura altamente ordenada que tem actividade biológica. A desnaturação representa a perda da conformação e a perda de uma estrutura altamente ordenada. Na maior parte dos casos a desnaturação é irreversível.
Agentes desnaturantes
Como as ligações covalentes são mais fortes, não são destruídas pelos desnaturantes.
O calor cinde as ligações ponte de hidrogénio e iónicas por aumento da energia cinética.
cortesia de James Hardy
As radiações ultravioletas têm uma acção semelhante à do calor.
Os ácidos, bases e sais de metais pesados actuam sobre as ligações iónica e ponte de hidrogénio.
Os solventes orgânicos impedem a formação de ligações hidrofobas.
A ureia e guanidina formam ligações ponte de hidrogénio como as proteínas, desorganizando a sua estrutura .
A desnaturação pode ser reversível
Capitulo 6
Classificação das proteínas
Classificação segundo a estrutur
Dividem-se em fibrosas e globulares
Proteínas fibrosas
São insolúveis em meio aquoso.
São amorfas, não cristalizando.
Algumas são capazes de se estirar e de se contrair.
Proteínas globulares
São solúveis em meio aquoso e podem cristalizar. Embora não necessariamente esféricas são menos assimétricas que as fibrosas.
Classificação segundo a composição
Dividem-se em proteínas simples e proteicas conjugadas ou heteroproteínas, conforme não têm ou têm um grupo prostético.
As proteinas simples dividem-se conforme a sua solubilidade em albuminas, globulinas, protaminas e histonas. No quadro 43.I indicamos a classificação das heteroproteínas
Heteroproteínas
Heteroproteina
|
Grupo prostético
|
Glico e mucoproteinas
Hemeproteinas
Lipoproteinas
Metaloproteinas
Nucleoproteinas
|
Glúcidos
Heme
Lípidos
Iões metálicos
Ácidos nucleicos
|
CAPITULO 7
Proteínas simples
Albuminas
São proteínas simples, solúveis na água que podem precipitar em soluções salinas concentradas como o sulfato de amónio a 70%. Esta diminuição da solubilidade em soluções salinas concentradas, conhecida por salting out, deve-se à competição para a combinação com a água entre os sais e a albumina.
A albumina é a proteína mais importante do plasma. É sintetizada no fígado. Tem um peso molecular de 79000 contendo 610 aminoácidos organizados numa única cadeia peptídica.
Tem um papel fundamental na regulação osmótica do sangue como criadora de pressão oncótica e constitui uma reserva de proteínas. Também é uma proteína transportadora de algumas moléculas e iões.
No leite existe a lactalbumina e nos ovos a ovalbumina.
Globulinas
São insolúveis na água, sendo solúveis em soluções fortemente concentradas de ácidos e bases. É solúvel no sulfato de amónio a 50%.
Dividem-se por electroforese em alfa1, alfa2, beta e gama. Algumas são transportadoras de iões. As imunoglobulinas encontram-se nas globulinas gama.
Histonas
São solúveis na água e em ácidos muito diluídos e insolúveis na amónia diluída. São ricas nos aminoácidos básicos lisina e argina, podendo-se distinguir três tipos
Histona
|
Lisina
|
Arginina
|
F1
F2
F3
|
+
+
-
|
-
+
+
|
O seu peso molecular está compreendido entre 10000 e 20000. Encontram-se nos núcleos celulares. Têm um papel regulador da actividade dos genes.
Protaminas
São proteínas básicas solúveis na água e na amónia. Têm um peso molecular de cerca de 5000.
CAPITULO 8
QUERATINAS
Definição
São os componentes estruturais do cabelo, cornos, unhas, penas, pele e lã.
A sua estrutura é altamente hierarquizada.
São proteínas insolúveis, com uma forma alongada em que uma dimensão é muito maior que a outra.
Uma das suas características estruturais é a repetição de um padrão conformacional através de toda a estrutura – cadeias alongadas agregadas em fibras ou bainhas mantidas por ligações secundarias fortes
Trata-se de cadeias alongadas que se agregam em fibras ou bainhas mantidas por fortes ligações secundárias.
Superhélice
As cadeias peptidicas têm em quase toda a sua extensão uma configuração em hélice alfa interrompida de quando em quando por curtas cadeias com distribuição ao acaso.
Duas hélices dirigidas para a direita enrolam-se uma sobre a outra para formar uma dupla hélice chamada super-enrolamento ou superhélice
Fibrilhas
Duas superhélices enrolam-se em conjunto para formar uma protofibrilha, que se enrolam entre si para formar microfibrilhas e depois macrofibrilhas.
Hélice a
¯ enrolamento
Hélice dupla
¯ enrolamento de duas
Protofibrilhas
¯ enrolamento de várias
Microfibrilhas
¯ enrolamento de várias
Macrofibrilhas
|
Ligações cruzadas
Esta organização é mantida por ligações cruzadas constituídas por ligações S-S entre resíduos de cisteina
As queratinas são moles ou duras conforme o número de ligações cruzadas
Capitulo 9
COLAGENIO E ELASTINA
Colagenio
Composição
Constituinte do tecido conjuntivo, é muito frequente no homem e nos animais (20 a 25% das proteínas totais).
Encontra-se como fibras conjuntivas nos tendões, pele e cartilagens e fibrilhas mais finas, as fibras de reticulina existentes nas membranas e nas paredes vasculares
Os seus principais aminoácidos são a glicina, prolina, alanina e hidroxiprolina e em menor quantidade lisina e hidroxilisina.
Tem pouca cisteina.
Tipos
Descreveram-se cinco tipos de cadeias peptidicas:
· a1(I)
· a1(II)
· a1(III)
· a1(IV)
· a2
Estas cadeias podem-se associar formando vários tipos de colagénio dos quais os mais importantes são os tipos I a IV
Tipos de colagenio
O tipo I é o prIncipal componente dos tendões, ligamentos e ossos
O tipo II é a principal proteína da cartilagem
O tipo III reforça as paredes das estruturas escavadas, como artérias, intestinos e útero
O tipo IV forma a membrana basal dos epitélios
Estrutura
Estrutura primaria
A unidade básica do colagenio é um polipeptido constituído pela unidade repetitiva:
(Gli-X-Y)n
em que X é quase sempre a prolina e Y a hidroxiprolina
Estruturas secundaria e terciária
Tem uma estrutura em hélice em que três hélices se enrolam para formar o tropocolagénio
A estrutura do colagenio inspirou artistas
Escultura de Julian Voss-Andreae
O enrolamento de três tropocolagénios forma a fibrilha colagénia a que se seguirá num grau mais complexo de estrutura, a fibra.
Após a sintese, os carbonos terminais têm dominios globulares que mantêm a molecula soluvel
Quando a molecula é segregada, os carbonos terminais são eliminados, tornando-se a molecula solúvel
Modificações pós-traducionais
¨ Glicosilação
¨ Hidroxilação da prolina e lisina
¨ Formação da helice tripla
¨ Eliminação das extremidades globulares
Ligações
A estabilidade da estrutura é garantida por ligações cruzadas não à custa da cisteina que escasseia no colagénio, mas essencialmente através de ligações covalentes feitas por aldeidos da lisina e hidroxilisina, a alisina e hidroxialisina .
As alisinas reagem sob a forma de aldol
As ligações intramoleculares são de tipo aldol, quase sempre entre duas alisinas.
As ligações intermoleculares fazem-se entre alisina e hidroxialisina ou entre o aldeido da alisina e a amina da hidroxilisina.
Elastina
A elastina tem propriedades análogas às da borracha, podendo ser esticada várias vezes o seu tamanho e depois voltar à sua dimensão inicial.
Encontra-se no tecido elástico dos pulmões e dos grandes vasos e nos ligamentos elásticos.
A elastina contém particularmente aminoácidos pequenos e não polares nomeadamente glicina, alanina, valina e prolina.
Contém pouca hidroxiprolina, não contém hidroxilina e tem poucos resíduos polares.
As suas ligações cruzadas são formadas pelo aldol da alisina e de derivados da alisina, lisinonorleucina, desmosina e isodesmosina
A lisinonorleucina resulta da condensação da cadeia lateral da lisina com a alisina.
A desmosina e isodesmosina encontram-se apenas na elastina e são responsáveis pela sua cor amarela. Resultam da condensação de três alisinas e de uma cadeia lateral da lisina.
A estrutura primária da elastina tem segmentos hidrófobos, responsáveis pela sua elasticidade, alternando com segmentos ricos em lisina, responsáveis pelas ligações cruzadas.
Capitulo 10
PATOLOGIA DA QUERATINA E DO COLAGENIO
Queratina
Na epidermólise bulhosa simplex (EBS) e na hiperqueratose epidermolitica (EHK) há feridas da pele provocadas por causas mecânicas que em pessoas normais não provocariam qualquer dano.
Estas doenças são hereditárias e devem-se a alterações da estrutura primária da queratina que irão interferir com a formação normal dos filamentos.
Permanente do cabelo
O aspecto do cabelo – forte, quebradiço, encaracolado deve-se a diferentes sequências primárias da a-queratina, determinadas geneticamente.
É possível todavia alterar este aspecto físico pelo aquecimento, que destrói as ligações S-S e em seguida refazer asligações S-S com um agente oxidante.
Este arranjo nunca é permanente pois com o crescimento de novos cabelos volta-se à forma inicial, sendo necessário repetir esta operação.
Escorbuto
O escorbuto é uma doença por falta de vitamina C que existe abundantemente na laranja e noutros frutos citrinos.
Os seus sintomas foram descritos no Lusíadas por ter sido uma doença que atingiu grande parte dos navegantes, evidentemente por falta de frutos frescos.
A vitamina C é necessária para a hidroxilação da lisina e prolina, condição necessária para manter a estabilidade do colagénio.
Significado da prolina e hidroxiprolina na urina
Como o tecido conjuntivo é o único tecido rico em hidroxilisina e hidroxiprolina, a eliminação destes aminoácidos pela urina é o sinal duma doença deste tecido.
Erros do metabolismo do conjuntivo
Sindroma de Ehlers-Danlos
Este nome está pelo menos associado a dez doenças diferentes devidas a defeitos da estrutura do conjuntivo.
Os mais importantes são:
Tipo IV
- Diminuição do colagenio tipo III
- Risco de ruptura das grandes artérias do intestino
- Pele frágil
Tipo V
- Poucas ligações cruzadas
- Hiperextensibilidade da pele e articulações
Tipo VI
- Hidroxilisina diminuída
- Má cicatrização das feridas
- Deformações musculo-esqueleticas
- Hiperextensibilidade da pele e articulações
Tipo VII
- Propeptido N-terminal não removido
- Pele frágil
- Deslocações da anca
- Hiperextensibilidade
Osteogenese imperfeita
A designação engloba mais de uma doença
Há pelo menos quatro doenças clínica e bioquimicamente distintas
Caracterizam-se por fracturas múltiplas e deformidades ósseas
O colagenio tipo I está diminuído
Sindroma de Goodpasture
Há auto-anticorpos contra o tipo IV
Atinge os glomérulos
CAPITULO 11
CROMOPROTEIDOS
São heteroproteidos em que o grupo prostético é corado.
Este grupo prostético pode ser de três naturezas:
· Não tem qualquer elemento metálico. É o caso da ficocianina.
· Tem um elemento metálico isolado. É o caso da hemocianina e da hemoeritrina.
· Tem um elemento metálico englobado numa estrutura complexa. É o caso da hemoglobina.
Os grupos prostéticos com um elemento metálico dividem-se em não tetrapirrólicos e pirrólicos conforme não têm ou têm um grupo pirrólico.
Os não tetrapirrólicos não têm significado nos seres vivos superiores. Existem nas hemocianinase e nas hemoeritrinas.
Pirrol
Os tetrapirrólicos caracterizam-se por terem quatro núcleos derivados do pirrol
O pirrol é um heterociclo
Na figura. seguinte indicamos a numeração do pirrol
Os pigmentos tetrapirrolicos dividem-se em porfiricos e não porfiricos
Pigmentos não porfiricos
Nos não porfiricos há pelo menos dois pirrois não ligados entre si.
O membro mais importante deste grupo é a bilirrubina.
Classificação dos porfiricos
Ferro bivalente
Hemoglobina
Mioglobina
Ferro trivalente
Catalases
Peroxidases
Metahemoglobina
O membro mais importante deste grupo é a bilirubina.
Ferro de valencia variavel
Citocromos
Porfirinas
As porfirinas são tetrapirrois.
O seu representante mais simples é a porfina em que os quatro pirrois estão ligados por ligações metenilo
.
A porfina foi sintetizada por FISCHER mas não existe na natureza.
Etioporfirina
A porfirina mais simples obtida por degradação de produtos naturais é a etioporfirina em que nos núcleos pirrólicos só se encontram etilos e metilos.
Existem quatro isómeros
Isómeros da etioporfirina
Etiporfirina
|
Grupos metilo em
|
Grupos etilo em
|
I
II
III
IV
|
1, 3, 5, 7
1, 4, 5, 8
1, 3, 5, 8
1, 4, 6, 7
|
2, 4, 6, 8
2, 3, 6, 7
2, 4, 6, 7
2, 3, 5, 8
|
No organismo só se encontram os isómeros I e III. Admite-se que não são interconvertíveis - cada um deles segue um caminho metabólico próprio.
Uroporfirinas
As porfirinas mais simples existentes no organismo são as uroporfirinas que contêm quatro grupos acetilo e quatro propionilo.
Há quatro isómeros mas só se encontram o I e o III, existindo o I em quantidades mínimas
Isómeros das uroporfirinas
-CH2CH2COOH
(propionilo)
|
-CH2COOH
(acetilo)
|
-CHCH2
(vinilo)
|
-CHOHCH2
(hidroxietilo)
|
-CH3
(metilo)
| |
Uroporfirina I
Uroporfirina II
Coproporfirina I
Coproporfirina II
Protoporfirina
Hematoporfirina
|
2, 4, 6, 8
2, 4, 6, 7
2, 4, 6, 8
2, 4, 6, 7
6, 7
6, 7
|
1, 3, 5, 8
1, 3, 5, 8
-
-
-
-
|
-
-
-
-
2,4
-
|
-
-
-
-
-
2,4
|
-
-
1, 3, 5, 7
2, 4, 6, 7
1, 3, 5, 8
1, 3, 5, 8
|
Copro e protoporfirinas
A descarboxilação dos acetilos em metilos origina as coproporfirinas e a oxidação de dois dos propionilos destas em vinilo origina a protoporfirina
Pode haver nove isómeros das protoporfirinas mas só interessa o IX.
Hemes e hematinas
As porfirinas têm a capacidade de se unirem a metais pelos seus azotos pirrólicos.
As porfirinas com ferro designam-se por hemes se o ferro é bivalente e hematinas se é trivalente.
Os hemes e hematinas designam-se antecedendo fazendo anteceder a designação da porfirina donde provêm. No caso da hemoglobina trata-se do protoheme
Mioglobina
A mioglobina é um pigmento respiratório muscular que fixa o oxigénio transportado pela hemoglobina e constitui uma reserva do oxigénio do musculo.
Não tem estrutura quaternária porque não tem subunidades.
Os resíduos polares estão no interior da molécula e os não polares no exterior.
No interior encontram-se dois resíduos polares de histidina envolvidos nas interacções com o heme e nas ligações com o oxigénio.
O heme está colocado numa bolsa hidrófoba no interior da molécula.
Hemoglobina
Estrutura
É um tetramero de quatro subunidades, com estrutura semelhante à da mioglobina.
A proteina é a globina.
Tem quatro subunidades idênticas duas a duas – cadeias alfa e beta.
Em cada uma delas existe uma bolsa para receber o heme .
Ligações do ferro
Como das seis valências do ferro, quatro são utilizadas para se ligarem aos pirrois (uma para cada pirrol), sobram duas valências.
Em cada cadeia uma das valências liga-se à histidina proximal.
A outra liga-se à histidina distal através de uma molécula de água.
Quando a hemoglobina é oxigenada, a molécula de água é substituída pelo oxigénio, deixando de se ligar à histidina distal.
Quando a hemoglobina é oxigenada, a molecula de agua é substituida pelo oxigénio
cortesia de R.Frey
http://www.chemistry.wustl.edu/~courses/genchem/Tutorials/Hemoglobin/conformation.htm
Capitulo 14
Subtypes of porphyrias depend on what enzyme is deficient.
cortesia de R.Frey
Capitulo 12
PATOLOGIA DA HEMOGLOBINA
Diversidade estrutural
No decorrer da vida humana formam-se diferentes formas de hemoglobina.
Na vida adulta a forma quase exclusiva é a hemoglobina a2b2.
Todavia desde a concepção até aos primeiros tipos de vida aparecem e desaparecem várias formas de hemoglobina.
A hemoglobina fetal contém duas cadeias a e duas cadeias que irão desaparecer, as cadeias d – é portanto a2d2.
No embrião encontram-se as cadeias e e z.
No adulto 2% da hemoglobiina é constituída pela hemoglobina A2 de constituição a2d2.(hemoglobina A2)
Hemoglobina glicosilada
A hemoglobina reage espontaneamente com a glicose para formar a hemoglobina glicosilada ou hemoglobina A1.
Normalmente a concentração desta hemoglobina é muito baixa mas na diabetes pode atingir 12% da hemoglobina total ou mais.
Como o tempo médio de vida dos glóbulos vermelhos é de 120 dias, a hemoglobina glicosilada é um bom índice dos teores em glicose dos últimos dois meses.
Hemoglobinas anormais
Desde que em 1949 PAULING e ITANO descreveram que a drepanocitose era devida à existência de uma hemoglobina anormal , a hemoglobina S, nasceu pela primeira vez a noção que a doença poderia ser devida à alteração da molecula
Abriu-se assim um novo dominio de estudo, a patologia molecular
A partir daí descreveram-se inúmeras hemoglobinas anormais.
Conforme a natureza da anormalidade podemos classificà-las em:
- Alterações da estrutura primária
- Diferente combinação das cadeias
- Diferente repartição das variedades de hemoglobina
Hemoglobinas modificadas quimicamente
Metahemoglobina
É uma forma de hemoglobina em que o ferro se encontra sempre no estado trivalente e portanto não transporta oxigénio
Em situações normais é transformada de novo em hemoglobina pela acção da metahemoglobina-redutase
Como consequência duma mutação (hemoglobina M) ou devido à presença exagerada de oxidantes no sangue forma-se hemoglobina em excesso que não é convertida em hemoglobina – metahemoglobinemia
Sulfahemoglobina
A exposição a alguns medicamentos ou a sulfitos solúveis produz sulfahemoglobina
A sulfahemoglobina é verde
Consequências
Estas hemoglobinas contendo hemes modificados acarretam um transporte muito menor do oxigénio
PORFIRIAS
Definição
Deficiência de um dos enzimas da síntese das porfirinas.
Como levam a uma síntese diminuída do heme deixa de haver a inibição alosterica da ALA-sintetase
Resulta a acumulação de precursores das porfirinas (ALA, PBG) e porfirinas
Quando há aumento de precursores, as manifestações são neurológicas
Quando as porfirinas se acumulam o principal sinal é a fotosensibilidade – as porfirinas absorvem luz e ficam excitadas, induzindo a formação de radicais livres.
Classificação das porfirias
Location of enzyme
|
Associated porphyria
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Type of porphyria
|
Inheritance
|
Symptoms
| |
Mitochondrion
|
Erythropoietic
| ||||
Cytosol
|
Doss porphyria/ALA dehydratase deficiency
|
Hepatic
|
Abdominal pain, neuropathy[9]
| ||
hydroxymethylbilane (HMB) synthase (or PBG deaminase)
|
Cytosol
|
Hepatic
|
Periodic abdominal pain, peripheral neuropathy, psychiatric disorders, tachycardia[9]
| ||
Cytosol
|
Erythropoeitic
|
Severe photosensitivity with erythema, swelling and blistering. Hemolytic anemia, splenomegaly[9]
| |||
Cytosol
|
Porphyria cutanea tarda (PCT)
|
Hepatic
| |||
Mitochondrion
|
Hepatic
| ||||
Mitochondrion
|
Variegate porphyria (VP)
|
Mixed
|
Photosensitivity, neurologic symptoms, developmental delay
| ||
Mitochondrion
|
Erythropoietic
|
Photosensitivity with skin lesions. Gallstones, mild liver dysfunction[9]
|
cortesia de J.C. Deybach
Sintomas
Episódios agudos de distúrbios neurológicos
- Porfiria intermitente aguda
- Deficiência em ALA dehidratase
Fotosensibilidade
- Porfiria eritropoietica congénita
- Porfiria eritropoietica
- Porfiria cutânea tarda
- Porfiria hepatoeritropoietica
Episódios agudos e fotosensibilposição à luz
- Coproporfiria hereditária
- Porfiria variegata
Na porfiria intermitente aguda a urina pode surgir púrpura após exposição à luz
Lesões por fotosensibilidade na porfiria eritropoietica congénita
http://en.wikipedia.org/wiki/File:Porphyria_cutanea_tarda.jpg
Capitulo 16
Porfiria cutanea tarda
Tratamento
Episodios agudos
- Identificar e evitar factores desencadeantes
- Manutenção do balanço hidroelectrolitico
- Aporte glucidico adequado, eventualmente infusão intravenosa de frutose
- Fisioterapia
- Tratamento sintomático da dor
- Inibição da ALA sintetase por infusão de hematina
Fotosensibilidade
- Identificação e remoção de factores precipitantes
- Flebotomia para remover excesso de ferro
- Evitar a luz solar directa
- Filtros solares
Outros meios terapêuticos
- Transplante de medula na porfiria eritropoietica congénita
- Transferência de genes na porfiria eritropoietica congénita
- Plasmaferese
Capitulo 15
IMUNOGLOBULINAS
Definição
As imunoglobulinas são anticorpos, ou seja proteinas cuja função, é reconhecer especificamente as macromoleculas estranhas ao organismo ( antigenios)
São glicoproteinas
São sintetisadas pelos linfocitos B que se diferenciam em plasmocitos na presença dos antigenios
São veiculadas pelo sangue e difundem-se para os espaços extracelulares
As IgA podem ser excretadas para os líquidos biológicos
Certas IgG podem atravessar a placenta
Subunidades
Cadeias Leves ( L) contendo cerca de 200 aminoacidos
Cadeias pesadas ( H) contendo pelo menos o dobro dos aminoácidos das L
Estas cadeias provêm de genes estruturais susceptíveis de combinações e rearranjos
Regiões variáveis
Os primeiros 100 aminoacidos das subunidades H e L variam muito de anticorpo para anticorpo – são a região variável
Todas as imunoglobulinas têm a forma de Y, estando a região ariável colocada nos ramos ´do Y
Estas regiões estão colocadas nas extremidades das cadeias H e L
O tratamento com uma protease cinde esta região produzindo o Fab ou Fragment antigen binding
É esta região que reconhece o antigénio
cortesia de Richard Hunt
Na sua estrutura, distinguem-se três regiões hipervariaveis (HV) – HV1, 2 e 3 e regiões framework (FR)
As regiões HV contactam directamente uma fracção do antigénio
Regiões constantes (C)
É responsável pelas funções das imunoglobulinas – fixação do complemento, lise bacteriana, acção antiviral, etc
Encontram-se duas cadeias L diferentes – kapa e lambda
As cadeias H mostram cinco tipos de regiões constantes – um, gama, alfa, delta e épsilon – caracterisando cada uma delas um tipo diferentes de imunoglobulinas
Tipos de imunoglobulinas
Há cinco tipos de imunoglobulinas conforme a natureza da região C, tendo cada uma acções diferentes
Name
|
Types
|
Description
|
Antibody Complexes
|
2
|
Found in mucosal areas, such as the gut, respiratory tract and urogenital tract, and prevents colonization by pathogens.[10] Also found in saliva, tears, and breast milk.
|  | |
1
|
Functions mainly as an antigen receptor on B cells that have not been exposed to antigens.[11] Its function is less defined than other isotypes.
| ||
1
|
Binds to allergens and triggers histamine release from mast cells and basophils, and is involved in allergy. Also protects against parasitic worms.[6]
| ||
4
|
In its four forms, provides the majority of antibody-based immunity against invading pathogens.[6] The only antibody capable of crossing the placenta to give passive immunity to fetus.
| ||
1
|
Capitulo 16
Composição das nucleoproteinas
Revisões de conjunto
Estrutura
São proteínas cujos grupos prostéticos são os ácidos nucleicos
Constituintes
Pentoses
O ácido ribonucleico (RNA) contém ribose e o desoxiribonucleico (DNA) desoxirribose.
Bases
Revisões de conjunto
Bases pirimídicas
São derivados da pirimidina
Bases pirimidicas
Base
|
C2
|
C4
|
C5
|
Ácido nucleico
em que se
encontra
|
Uracilo
Timina
Citosina
|
OH
OH
OH
|
OH
OH
NH2
|
¾
CH3
¾
|
RNA
DNA
|
Bases puricas
Nucleosidos
Estrutura primária
CARACTERIZAÇÃO DO DNA
Ácido ribonucleico
Derivam da purina
Bases puricas
Bases
|
C2
|
C6
|
Adenina
Guanina
|
¾
NH2
|
NH2
OH
|
Bases minor
Para lá das bases principais, encontram-se em quantidades menor outras bases denominadas bases minor .
· Notemos que este termo refere-se apenas à frequência, pois que estas bases têm grande importância fisiológica.
Bases minor
Base
|
Distribuição
|
5-metilcitosina
N6-metiladenina
N6,N6-dimetiladenina
N6,N7 dimetilguanina
5-hidroximetilcitosina
|
DNA bacteriano e humano
RNA de mamíferos
RNA de mamíferos
mRNA
DNA do bacteriófago
|
Ácido fosfórico
É quase sempre o ácido orto-fosfórico.
Nucleosidos e nucleótidos
Revisão de conjunto
Nucleósidos
São compostos por uma base purica ou pirimidica ligada a uma pentose (ribose ou desoxiribose).
A ligação faz-se entre o N9 das purinas ou do N1 das pirimidinas.
Os nucleótidos da piridina terminam em dina e os da purina em osina
cortesia de James Hardy
Base
|
Pentose
| ||
Guanosina
Desoxiguanosina
Citidina
Desoxicitidina
Uridina
Timidina
|
G
G
C
C
U
T
|
R
dR
R
dR
R
DR
| |
G – guanidina
C – citosina
U – uracilo
|
T – timina
R – ribose
dR – desoxirbose
| ||
Nucleótidos
São nucleósidos fosforilados
cortesia de James Hardy
Designam-se no caso dos ribonucleotidos acrescentando a palavra monofosfato ou, abreviadamente, a inicial da base seguida de MP
¨ Ex. : Adenosina Monofosfato ou AMP
Nucleotidos
Base
|
Nucleosido
|
Nucleotido
|
Adenina
Guanina
Citidina
Uracilo
|
Adenosina
Guanosina
Citosina
Uridina
|
Adenosinamonofosfato (AMP)
Guanosinamonofosfato (GMP)
Citosinamonofosfato (CMP)
Uridinamonofosfato (UMP)
|
Nos desoxiribonucleotidos precede-se de desoxi ou de d
¨ Ex.:Desoxiadenosina monofosfato ou d-AMP
Desoxiribonucleotidos
Base
|
Nucleósido
|
Nucleótidos
|
Adenina
Guanina
Citidina
Timina
|
Desoxiadenosina
Desoxiguanosina
Desoxicitosina
Timidina
|
Desoxiadenosima monofoosfato (dAMP)
Desoxiguanosinamonofosfato (dGMP)
Desoxicitosinamonofosfato (dCMP))
Timidinamonofosfato (TMP)
|
O uracilo só se encontra nos ribonucleotidos e a timina nos desoxi.
No organismo existem nucleótidos que não fazem parte dos ácidos nucleicos.
Nucleotidos que não fazem parte de acidos nucleicos
.
Nucleotidos cíclicos
Existem nucleotidos cíclicos, nomeadamente os AMP e GMP cíclicos
Nucleosidos di e tri-fosfato
Existem também nucleosidos di e trifosfatados
Nucleosidos di e trifosfatados
RIBONUCLEOSIDOS
|
DESOXIRIBONUCLEOSIDOS
| ||
Difosfato
|
Trifosfato
|
Difosfato
|
Trifosfato
|
ADP
GDP
CDP
UDP
|
ATP
GTP
CTP
UTP
|
dADP
dGDP
dCDP
dCDP
|
dATP
dGTP
dCTP
dU
|
Designam-se acrescendo aos nucleósidos as palavras di ou trifosfato ou às iniciais das bases DP ou TP.
Estes nucleosidos fosfatados podem desempenhar as seguintes funções:
- .Armazenamento de energia (ATP)
- Transporte de moléculas necessárias para sínteses (UDP-glicose, CDP-colina, etc.)
Outros compostos contendo nucleótidos.
Os nucleótidos podem fazer parte de compostos de interesse biológico, como os nicotinaminanucleotido di e trifosfato (NAD e NADP), flavinamonucleótido (FMN) e coenzima A
Capitulo 17
Ácidos nucleicos
Revisões de conjunto
Nomenclatura
Estrutura primária
Os nucleotidos ligam-se entre si através do ácido fosfórico por uma ligação diester
.
É costume adoptar uma representação diagramática
Ácido desoxiribonucleico (DNA)
O DNA tem duas cadeias polinucleotidicas enroladas uma sobre a outra.
Os dois polinucleotidos correm em direcções antiparalelas
Para explicar a largura constante da hélice, WATSON e CRICK propuseram que a purina de uma cadeia se emparelharia sempre com a pirimidina doutra pois que as interacções pirimiidina-pirimidina (muito estreitas) ou purina-purina (muito largas ) não eram realizáveis.
As duas cadeias são mantidas unidas por ligações ponte de hidrogénio.
Como as relações adenina/timina e guanina citosina são iguais a 1, os mesmos autores propuseram que a adenina se ligaria sempre à timina e a guanina à citosina (ou metilcitosina) – são os pares complementares .
As duas cadeias são mantidas unidas por ligações ponte de hidrogénio.
Como as relações adenina/timina e guanina citosina são iguais a 1, os mesmos autores propuseram que a adenina se ligaria sempre à timina e a guanina à citosina (ou metilcitosina) – são os pares complementares . sempre à timina e a guanina à citosina (ou metilcitosina) – são os pares complementares .
Entre a timina e adenina há duas pontes de hidrogénio e entre a guanina e a citosina três
CARACTERIZAÇÃO DO DNA
Cada pessoa tem um DNA diferente. Calculou-se que a possibilidade de duas pessoas terem um DNA igual seria de 1 para 10 biliões ou seja cerca de duas vezes a população mundial.
Como a quantidade de DNA se pode fazer com quantidades mínimas, esta pesquisa é utilizada frequentemente em provas de paternidade. Recentemente foi utilizada na identificação de vítimas do maremoto do Sueste Asiatico.
Ácido ribonucleico
Diferenças com o DNA
Tem uma só cadeia
As purinas são as mesmas mas nas pirimidinas tem o uracilo em vez da timina
Tipos de RNA
- Mensageiro
- Ribossomico
- De transporte
RNA mensageiro(mRNA)
É sintetizado no núcleo a partir do DNA (transcrição) sendo portanto as suas bases complementares deste.
Depois de sintetizado passa para o citoplasma e fixa-se nos ribosomas onde codifica a síntese das proteínas.
Esta codificação é feita porque cada sequência de três bases da sua estrutura (codão) é responsável pela colocação de um aminoácido.
RNA ribosómico (rRNA)
Representa 65% do peso do ribosoma e 80% do RNA celular
RNA de transporte(tRNA)
Transporta os aminoácidos para os ribosomas.
Coloca os aminoácidos no sítio exacto porque tem uma sequência complementar do respectivo codão (anticodão).
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