BIOLOGIA MOLECULAR III
PROTEÍNAS e ENZIMAS Profª M.Sc.Mary Ann Saraiva
FÓRMULA GERAL DOS AMINOÁCIDOS O carbono α dos aminoácidos é assimétrico, os aminoácidos existem em duas formas assimétricas: D-aminoácidos L-aminoácidos.
As cadeias laterais dos 20 tipos de aminoácidos são diferentes: - aminoácidos de cadeias laterais hidrofílicas carregadas eletronegativamente; - aminoácidos de cadeias laterais polares e não carregadas (hidrofílicas); - aminoácidos com cadeias laterais hidrofóbicas. VEJA FIGURA PÁG 117
PROTEÍNAS - LIGAÇÃO PEPTÍDICA
AMINOÁCIDOS E A FORMAÇÃO DAS PROTEÍNAS
PSIU!!! AMINOÁCIDOS: NATURAIS e ESSENCIAIS
PROTEÍNAS: ESTRUTURA 1ª
2ª
3ª É determinada pelas interações entre os grupos R – as cadeias laterais dos aminoácidos
4ª
DETALHES DA ESTRUTURA PROTEICA Hemácia bicôncava
Drepanócito
Hemoglobina: 576 aminoácidos (HbA)
Ácido glutâmico(-)
valina (neutra)
O2 a HbS libera O2 para tecidos HbS se polimerizam (bastão) e distorce hemácia
Pulmões: a HbS despolimeriza-se e volta a ter a forma bicôncava
ANEMIA FALCIFORME
DETALHES DA ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS
As proteínas fibrosas atingem sua forma definitiva desde a estrutura secundária, enquanto que as proteínas globulares dobram a sua estrutura secundária, originando a estrutura terciária para serem funcionais.
Tal dobramento pode ser espontâneo ou ocorrer por ação das chaperoninas.
A maioria das proteínas biologicamente ativas, tais como enzimas, proteínas de transporte e proteínas da membrana plasmática são proteínas globulares.
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS •SIMPLES (holoproteínas) -globulina (leucócitos) -Colágeno (tec. Conjuntivo) -albumina (clara do ovo)
•CONJUGADAS (heteroproteínas) -nucleoproteínas -Glicoproteínas -Lipoproteínas -Metaloproteínas (hemoglobina, insulina) -Hemeproteínas (citocromos, catalase)
FUNÇÃO DAS PROTEÍNAS ENZIMÁTICA
DEFESA
ARMAZENAR/ENERGIA
TRANSPORTE
ANTICORPOS •IMUNIZAÇÃO ATIVA: vacinas contato com patógeno •IMUNIZAÇÃO PASSIVA: soros leite materno
FUNÇÃO DAS PROTEÍNAS HORMONAL
RECEPTORA
MOTORAS E CONTRÁTEIS ESTRUTURAL
PROTEÍNAS: FUNÇÕES •Estrutural ou plástica •Defesa (anticorpos) •Transporte •Energética •Hormonal •Contrátil •Receptora •Catalisadora
PROTEÍNAS: ENZIMAS •DIMINUEM A ENERGIA DE ATIVAÇÃO
•BIOCATALIZADORAS • REUTILIZÁVEIS
•ESPECÍFICAS
Ea : energia de ativação necessária para uma reação iniciar. Uma reação não catalisada tem Ea muito maior. ΔG: energia livre (liberada). Não há diferença na energia livre liberada nas reações catalisadas e não catalisadas.
ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS •TEORIA CHAVE-FECHADURA
Quando o complexo enzima-substrato é formado atinge-se o “estado de transição”, no qual ocorre a ruptura das ligações existentes e formação de novas ligações que culminam com a liberação dos produtos pela enzima.
ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS TEORIA DO ENCAIXE INDUZIDO
O sítio ativo da enzima tem flexibilidade; muda por indução do substrato
ESPECIFICIDADE DAS ENZIMAS TEORIA DO ENCAIXE INDUZIDO POR TORÇÃO Tanto a enzima quanto o substrato sofrem conformação para o encaixe.
O QUE OCORRE NOS SÍTIOS ATIVOS DAS ENZIMAS
•Orientação: os substratos estão orientados de modo a poderem reagir. •Carga química: a enzima adiciona carga ao substrato. •Pressão física: a enzima pressiona o substrato.
•Uma enzima pode ter um ou mais centros ativos. •A especificidade das enzimas é variável. Algumas são altamente específicas; outras atuam sobre vários compostos com alguma característica estrutural comum, como por exemplo, as fosfatases, que hidrolisam diversos ésteres de ácido fosfórico.
FATORES QUE INTERFEREM NA ATIVIDADE ENZIMÁTICA pH
Temperatura
C. do substrato
Concentração da enzima: aumentando a concentração de moléculas da enzima, a velocidade da reação aumenta, desde que exista substrato suficiente para atuar junto com a enzima. (= C. do substrato) Salinidade: interfere nas ligações de hidrogênio (=pH)
DESNATURAÇÃO DAS PROTEÍNAS NO COTIDIANO
•Alimentos cozidos têm proteínas desnaturadas e a digestão é facilitada. •A ação desinfetante do álcool é devido ao álcool desnaturar proteínas de bactérias, destruindo-as. •Febres altas são perigosas porque podem desnaturar proteínas dos neurônios e matar o indivíduo. •Esterelizar objetos com água quente mata micróbios por desnaturação.
COFATORES: COENZIMAS COENZIMAS + APOENZIMA = ENZIMA ATIVA vitamina zimogênio holoenzima
enzima inativa
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
Tipos de Regulação Enzimática: •Por modulação da atividade enzimática de acordo com o pH, temperatura ou concentração do substrato. •Por regulação alostérica •Por regulação covalente •Por regulação via controle genético •Por inibição enzimática; pode ser: reversível ou irreversível; Competitiva Não competitiva Feed-back (retroalimentação)
REGULAÇÃO ALOSTÉRICA
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA REGULAÇÃO COVALENTE: adição/remoção de
grupamentos fosfato. •REGULAÇÃO POR CONTROLE GENÉTICO velocidade de síntese / velocidade de degradação DNA
REGULAÇÃO POR INIBIÇÃO ENZIMÁTICA REVERSÍVEL COMPETITIVA
NÃO COMPETITIVA
REGULAÇÃO POR INIBIÇÃO ENZIMÁTICA REVERSÍVEL
FEED BACK
A
B
C
D
E
REGULAÇÃO POR INIBIÇÃO ENZIMÁTICA IRREVERSÍVEL MODIFICAÇÃO QUÍMICA COM INATIVAÇÃO DEFINITIVA
- o DDT, o Chumbo e o Mercúrio unem-se a várias enzimas humanas, inativando-as e podendo levar o homem à morte. - Inseticidas organofosforados - DDT – inibem a acetilcolinesterase – acumula acetilcolina/impulso nervoso contínuo – causa asfixia. - O íon cianeto se combina com a enzima citocromooxidase (age na cadeia respiratória mitocondrial), fazendo a célula parar de respirar e morrer.
CHAPERONINAS E PROTEÇÃO PROTEICA
• Os organismos limitam interações proteicas inadequadas ao produzirem chaperoninas – proteínas que atuam prendendo uma molécula de proteína alterada numa espécie de “gaiola” proteica, para que a proteína presa não faça ligações inadequadas. Depois, a proteína que está na gaiola é dobrada em sua forma correta, sendo liberada no tempo e local apropriados. •Deficiências nas chaperoninas podem estar envolvidas em doenças como o Mal de Alzheimer, o Mal de Parkinson e a Fibrose cística.
PROTEÍNAS: APROFUNDAMENTOS
PRIONS
PROTEÍNAS: APROFUNDAMENTOS
RADICAIS LIVRES
-
C, S, N e O superóxido(O2°+) Hidroxil (°OH)
-
-
-
DOENÇAS POR DEFICIÊNCIA PROTÉICA Kwashiorkor Marasmo (falta proteínas e calorias)
LEITURA PARA QUEM QUR SABER MAIS
O QUE DETERMINA A ESTRUTURA TERCIÁRIA DE UMA PROTEINA •Pontes dissulfeto covalentes: podem se formar entre resíduos do aminoácido cisteína, mantendo o polipeptídeo dobrado no lugar. •Cadeias laterais hidrofóbicas: podem se agregar no interior da proteína, distante da água, dobrando o polipeptídeo. •Forças de Van der Waals: podem estabilizar interações próximas entre os resíduos hidrofóbicos. •Interações iônicas: podem ocorrer entre cadeias laterais carregadas positivamente e negativamente, enterradas no fundo de uma proteína, distante da água, formando uma ponte salina. A estrutura terciária e secundária derivam da estrutura primária. Se uma proteína for aquecida lentamente, a energia do calor romperá somente as interações fracas e será rompida a estrutura terciária. Mas, ao resfriar, voltará a estrutura terciária, demonstrando que a informação necessária para especificar a forma está contida na estrutura primária.
DESNATURAÇÃO DAS PROTEÍNAS/ENZIMAS: •Temperatura •Modificação do pH. •Solventes orgânicos e detergentes. •Concentração de sais. •Íons de metais pesados (mercúrio e chumbo). •Alterações de temperatura. •Estresse mecânico (clara de ovo batida está desnaturada).
PAPÉIS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS •Duas células adjacentes podem se unir porque proteínas sobressaem em cada uma das membranas dessas células, interagindo umas com as outras. •Uma substância pode entrar na célula por se ligar a uma proteína transportadora, que fica na membrana. •Uma reação química pode ser acelerada quando uma proteína enzimática se liga a um dos reagentes. •Uma máquina multiproteica – a DNA polimerase – pode, junto com outras enzimas catalisar a replicação do DNA.
PAPÉIS BIOLÓGICOS DAS PROTEÍNAS •Outra máquina multiproteica – o ribossomo – é a organela que sintetiza proteínas. •Proteínas da superfície celular externa podem ligar-se a sinais químicos, tais como hormônios.
•Proteínas de defesa – os anticorpos – podem reconhecer microorganismos e ligar-se a antígenos desses seres para destruí-los. Os antígenos são substâncias identificadas como estranhas ao organismo, podendo ser uma proteína, um polissacarídeo e até um ácido nucleico.