CAPITULO 1
Proteínas - Definição e classificação
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 metabolicas
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
Capitulo 2
AMINOÁCIDOS
Estrutura
São ácidos
carboxilicos aminados em alfa
Estereoquimica
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
Revisões de conjunto
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
Propriedades
físicas
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 cetonicos
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 cetonicos
Desaminação com a formação de
ácidos cetonicos
Propriedades do
grupo R
Serão estudadas a proposito de cada
aminoacido
CAPITULO
3
Classificação
dos aminoacidos
Aminoácidos alifáticos
neutros
Têm uma cadeia linear com uma função
amina e uma função carboxilo.
A valina, leucina e isoleucina são
aminoacidos ramificados
Aminoácidos neutros
Aminoácidos
alifaticos neutros
·
Glicina
·
Alanina
·
Valina
·
Leucina
·
Isoleucina
Aminoácidos
álcoois ou hidroxilados
·
Serina
·
Treonina……...
Aminoácidos
com enxofre
·
Cisteina
·
Cistina
·
Metionina
Aminoácidos
ácidos ou ndicarboxilicos
·
Acido aspartico
·
Acido gluitamico
Aminoácidos
básicos ou diaminados
·
Lisina
·
Arginina
Aminoácidos
cíclicos
·
Histidina
·
Fenilalanina
·
Tirosina
·
Triptofana
·
Prolina
·
Hidroxiprolina
Aminoácidos hidroxilados
Têm uma função hidroxilo e por isso
podem-se comportar como álcoois
Têm uma função hidroxilo e por isso podem-se comportar como álcoois
Aminoácidos hidroxilados
Aminoácidos
|
Grupo R
|
Serina
Treonina
|
CH2OH
|
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
Espermina
|
Betainas
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 colagéne
Além da hidroxiprolina e lisina, encontram-se a 5-hidroxilisina, desmosina e isodesmosina.
Ornitina e citrulin
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
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
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
aminoacidos
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
Glucagina
É um peptido com 21
aminoacidos
Angiotensinas
São um grupo de
nonapeptidos com propriedades hipertensivas
Derivam duma proteina
inactiva, o angiotensinogenio
Capitulo 5
Estrutura das proteínas
Revisões de conjunto
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
Glucagina
É um peptido com 21
aminoacidos
Angiotensinas
São um grupo de
nonapeptidos com propriedades hipertensivas
Derivam duma proteina
inactiva, o angiotensinogenio
Capitulo 5
Estrutura das proteínas
Revisões de conjunto
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
·
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
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
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
Nalgns 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
http://scidiv.bcc.ctc.edu/rkr/Biology211/lectures/pdfs/BiologicalMolecules201.pd 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
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 quimotrip
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
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
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
Classificação das proteinas
Classificação segundo a estrutura
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 heteroproteinas
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(fig. 45.1) .
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
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 epitelios
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
Elastina
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 soluvel
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.
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
.
Pirrol
.
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 glomerulos
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 bilirubina.
Classificação dos porfiricos
Ferro bivalente
Hemoglobina
Mioglobina
Ferro trivalente
Catalases
Peroxidases
Metahemoglobina
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
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.
Uroporfirina
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
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
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 oxigenio
.
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