bioquímica ii 07 peptídeos e proteínas (arlindo netto)

Arlindo Ugulino Netto – BIOQUÍMICA II – MEDICINA P2 – 2008.1

1

FAMENE NETTO, Arlindo Ugulino. BIOQUÍMICA

PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS (Profº. Homero Perazzo)

Os peptídios são polímeros de aminoácidos, ou seja, são biomoléculas formadas pela ligação de dois ou mais aminoácidos através de ligações peptídicas (ver OBS1), até um máximo de cem. A partir de cem aminoácidos, a substância recebe o nome de proteína. De um modo geral, temos:

� 2 aminoácidos: Dipeptídeo � 3 aminoácidos: Tripeptídeo � 2 a 10 aminoácidos: Oligopeptídeo � 10 a 100 aminoácidos: Polipeptídeo � mais de 100 aminoácidos: Proteína

OBS1: Ligação peptídica é uma ligação química que ocorre entre duas moléculas quando o grupo carboxila de uma reage com o grupo amino de outra molécula, liberando uma molécula de água (H2O). Isto é uma reação de síntese por desidratação que ocorre entre moléculas de aminoácidos. A ligação peptídica, também chamada de ligação CO-NH por alguns autores, tem um caráter parcial de dupla ligação, com o átomo de Nitrogênio alcançando uma carga positiva parcial e o Oxigênio uma carga negativa parcial. Uma ligação peptídica pode ser quebrada por hidrólise (adição de água). Em presença de água ocorre rompimento destas ligações espontaneamente liberando aproximadamente 10 Kj/mol de energia livre, porém o processo é extremamente lento. Em organismos vivos, o processo é facilitado pelas enzimas. Os organismos vivos também empregam enzimas para formar os peptídeos; este processo requer energia. OBS²: O peso molecular médio de um aminoácido é de 128u, enquanto que o da água é de 18u. Com isso, quando os aminoácidos estão unidos por ligação peptídica, formando peptídeos ou polipeptídeos, temos aproximadamente 110u de peso molecular (128 – 18 = 110u). Deste modo, podemos então obter uma média de quantos aminoácidos compõem uma proteína cujo peso molecular seja conhecido. Observe o exemplo: PMmédio de A.A.= 128

- H2O= 18

110u

Quantos aminoácidos compõem uma proteína de PM

180000u?

Resposta: 180000 / 110 = cerca de 1636 aminoácidos.

PEPTÍDEOS FISIOLOGICAMENTE ATIVOS

• Insulina: apresenta duas cadeias polipeptídicas (uma com 30 aminoácidos e outra com 21 aminoácidos). A insulina é um hormonio sintetizado nos humanos e em outros mamíferos dentro das células-beta das ilhotas de Langerhans, no pâncreas. A insulina é o hormônio responsável pela redução da glicemia (taxa de glicose no sangue), ao promover o ingresso de glicose nas células. Ela também é essencial no consumo dos carboidratos, na síntese de proteínas e no armazenamento de lipídios (gorduras). As ações da insulina no metabolismo humano como um todo incluem:

� Controle da quantidade de certas substâncias que entra nas células, principalmente glicose nos tecidos muscular e adiposo (que são aproximadamente 2/3 das células do organismo);

� Aumento da replicação de DNA e de síntese de proteínas via o controle de fornecimento de aminoácidos; � Aumento da síntese de glicogênio: a insulina induz o armazenamento de glicose nas células do fígado (e dos

músculos) na forma de glicogênio; a diminuição dos níveis de insulina ocasiona a conversão do glicogênio de volta a glicose pelas células do fígado e a excreção da substância no sangue. É a ação clínica da insulina que reduz os níveis altos de glicemia diagnosticados na diabetes.

� Aumento da síntese de ácidos graxos: a insulina induz à transformação de glicose em triglicerídeos pela células adiposas; a falta de insulina reverte o processo.

� Redução da lipólise: estimula a diminuição da conversão de suprimento de lipídeos contido nas células adiposas em ácidos graxos sanguíneos; a falta de insulina reverte o processo.

� Redução da proteinólise: estimula a diminuição da degradação protéica; a falta de insulina aumenta a proteinólise. � Redução da gliconeogênese: reduz a produção de glicose em vários substratos do fígado; a falta de insulina induz à

produção de glicose no fígado e em outros locais do corpo.


2

• Glucagon: apresenta 29 resíduos de aminoácidos. O glucagon é um hormônio polipeptídeo produzido nas células alfa das ilhotas de Langerhans do pâncreas e também em células espalhadas pelo trato gastrointestinal. Sua ação mais conhecida é aumentar a glicemia (nível de glicose no sangue), contrapondo-se aos efeitos da insulina. O glucagon age na conversão do ATP (trifosfato de adenosina) a AMP-cíclico, composto importante na iniciação da glicogenólise, com imediata produção e liberação de glicose pelo fígado. Além disso, o glucagon age nos seguintes mecanismos:

� Ácidos graxos livres e cetoácidos em níveis aumentados no sangue � Produção de uréia aumentada � Estímulo da proteólise � Estímulo da lipólise: liberação de ATP (pela β-oxidação) para fornecimento de energia para realizar a glicólise.

• Albumina: é uma proteína de alto valor biológico presente na clara do ovo, no leite e no sangue. A albumina é

fundamental para a manutenção da pressão osmótica, necessária para a distribuição correta dos líquidos corporais entre o compartimento intravascular e o extravascular, localizado entre os tecidos. Tem como funções: manutenção da pressão osmótica; transporte de hormônios tireoideanos; transporte de hormônios lipossolúveis; transporte de ácidos graxos livres; transporte de bilirrubina não conjugada; transporte de fármacos e drogas; união competitiva com ions de cálcio; controle do pH. Seu excesso ocasiona diversas doenças, como problemas renais e hepáticos. Além disso, o consumo excessivo de albumina provoca ganho de peso, sendo que um aumento em massa muscular sem acúmulo de gorduras e também é responsável pelo fator anti-catabólico ou seja bloqueia a perda de músculos.

• Corticotropina: formado por 39 resíduos de aminoácidos. É um hormônio secretado pelo hipotálamo que

estimula o córtex da glandula adrenal à produzir hormônios (cortisol).

• Aspartame: é um adoçante artificial utilizado para substituir o açúcar comum. É potanto um dipeptídeo sintético formado pela fenilalanina e ácido aspartico: N-L-alfa-aspartil-L-fenilalanina 1-metilester. Por esta razão, produtos alimentares contendo aspartamo devem mostrar um aviso do tipo "Contém uma fonte de fenilalanina", pois a ingestão excessiva deste aminoácido pode ser prejudicial em indíviduos com fenilcetonúria. Ele tem maior poder de adoçar (cerca de 200 vezes mais doce que a sacarose) e é menos denso.

• Ocitocina: 9 resíduos de aminoácidos. Produzida pela hipófise posterior e estimula as contrações na hora do parto e a liberação de leite pelas glandulas mamárias.

• Encefalina: 5 resíduos de aminoácidos formados no SNC que se ligam às células do cérebro e induzem a analgesia. A encefalina é um pentapeptídeo que termina ou com o aminoácido leucina ("Leu") ou com o aminoácido metionina ("Met"). Ambos são produtos do gene proencefalina.

� Metionia-encefalina ([Met]-encefalina) é Tyr-Gly-Gly-Phe-Met. � Leucina-encefalina ([Leu]-encefalina) é Tyr-Gly-Gly-Phe-Leu.

• Escotofobina: primeira célula de memória. • Glutationa: é um poderoso anti-oxidante tendo como local ativo o tiol (SH) da cisteína. É um tripeptídeo formado

por GLU-CIS-ALA. Pode encontrar-se na forma reduzida (GSH) ou oxidada (GSSG, forma dimerizada da GSH). A importância deste par é tal que a razão GSH/GSSG é normalmente utilizada para estimar o estado redox dos sistemas biológicos. Em situações normais a GSSG representa apenas uma pequena fração da glutationa total (menos de 10%). A GSH pode, no entanto, também formar dissulfuretos do tipo GSSR com o tiol da cisteína presente em proteína.

2GSH + H2O2 �� GSSG + 2H2O 2GSH + ROOH �� GSSG + ROH + 2H2O GSSG + NADPH+H+ �� 2GSH + NADP+

• Vasopressina (ADH): hormônio antidiurético sintetizado pelo hipotálamo e armazenado na hipófise posterior formado por 9 resíduos de aminoácidos. O alcool bloqueia a secreção de ADH por ser uma substância diurética, fazendo com que haja uma grande excreção de água pela urina.

OBS3: A diabetes insipidus (DI) é uma doença caracterizada pela sede pronunciada e pela excreção de grandes quantidades de urina muito diluída. Esta diluição não diminui quando a ingestão de líquidos é reduzida. Isto denota a


3

incapacidade renal de concentrar a urina. A DI é ocasionada pela deficiência do hormônio antidiurético (vasopressina) ou pela insensibilidade dos rins a este hormônio. A diurese excessiva e a sede intensa são típicos da DI. Os sintomas da diabetes insipidus são similares aos da diabetes mellitus, com a diferença básica da ausência da glicosúria (aumento de açúcares da urina) e não há hiperglicemia (glicose do sangue elevada). Problemas de visão são raros. O excesso de diurese continua dia e noite. Em crianças, a DI pode interferir no apetite, no ganho de peso e no crescimento. Ela pode levar à febre, vômitos ou diarréia. Adultos com uma DI sem tratamento permanecem saudáveis por décadas desde que a ingestão de água seja suficiente para compensar as perdas urinárias. Entretanto, há um risco contínuo de desidratação.

• Gastrina: é um hormônio formado por 17 resíduos de aminoácidos que estimula a secreção de ácido gástrico no estômago. É secretada pelas células G no estômago e no duodeno. É também fundamental para o crescimento da mucosa gástrica e intestinal.

• Leptina (leptus = magro): produzida pelos adipócitos e inibe a vontade de ingestão de alimentos. Contém 167

aminoácidos.

PROTEÍNAS As proteínas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada (de 5.000 a 1.000.000 ou mais unidades de massa atómica), sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande número de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas. Uma proteína é um conjunto de 100 ou mais aminoácidos, sendo os conjuntos menores denominados polipeptídeos. Em resumo, as proteínas são pilímeros de alto peso molecular (acima de 10000) formados por cadeias de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas. OBS4: Aminoácidos são compostos quaternários de carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) – também chamado de azoto no Brasil. São constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina (R-NH2-) e o grupo carboxilo (-COOH), derivados dos aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas. Existem 300 tipos de aminoácidos, porém somente 20 são utilizados no organismo humano, sendo denominados aminoácidos primários ou padrão; apenas esses podem ser sintetizados pelo DNA humano. Desses 23, oito são ditos essenciais: o organismo humano não é capaz de produzi-los, e por isso é necessária a sua ingestão através dos alimentos para evitar sua deficiência no organismo. Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de "peptídeo", estas podem possuir dois aminoácidos (dipeptídeos), três aminoácidos (tripeptídeos), quatro aminoácidos (tetrapeptídeos), ou muitos aminoácidos (polipeptídeos). O termo proteína é dado quando na composição do polipeptídeo entram centenas ou milhares de aminoácidos. As ligações entre aminoácidos denominam-se ligações peptídicas e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxilo de outro aminoácido, com a perda de uma molécula de água. ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS

1. Estrutura Primária: É dada pela seqüência de aminoácidos ao longo da cadeia polipeptídica. É o nível estrutural

mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da molécula. São específicas para cada proteína, sendo geralmente determinados geneticamente. A estrutura primária da proteína resulta em uma longa cadeia de aminoácidos semelhante a um "colar de contas", com uma extremidade "amino terminal" e uma extremidade "carboxi terminal". Sua estrutura é somente a seqüência dos aminoácidos, sem se preocupar com a orientação espacial da molécula. A estrutura primária de uma proteina é destruida por hidrólise química ou enzimática das ligações peptídicas, com liberação de peptídeos menores e aminoácidos livres.

2. Estrutura secundária: É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si na seqüência primária da proteína. É o último nível de organização das proteínas fibrosas, mais simples estruturalmente. Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos a dos aminoácidos e seus grupamentos amina e carboxila. O arranjo secundário de um polipeptídeo pode ocorrer de forma regular; isso acontece quando os ângulos das ligações entre carbonos a e seus ligantes são iguais e se repetem ao longo de um segmento da molécula. A cadeia se estabiliza graças às interações das pontes de hidrogênio. Ex: queratina e colágeno.


4

3. Estrutura terciária: Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada, sendo mantido por pontes de hidrogénio e dissulfito. Esta estrutura confere a atividade biológica às proteínas. A estrutura terciária descreve o dobramento final de uma cadeia, por interações de regiões com estrutura regular ou de regiões sem estrutura definida. Podendo haver interações de segmentos distantes de estrutura primária, por ligações não covalentes. Nessa estrutura, as proteínas hidrossolúveis se envolvem com o interior apolar. As cadeias polipeptídicas se dobram, gerando pontes de hidrogênio e ligações dissulfetos.

4. Estrutura quaternária: Algumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias polipeptídicas. E essa transformação das proteínas em estruturas tridimensionais é a estrutura quaternária. Elas são guiadas e estabilizadas pela mesmas interações da terciária. A junção de cadeias polipeptídicas pode.produzir diferentes funções para os compostos. Um dos principais exemplos de estrutura quaternária é a hemoglobina. Sua estrutura é formada por quatro cadeias polipeptídicas.

OBS5: Todos os modelos de estrutura de proteínas há a presença de um amino-terminal e um grupo carboxil-terminal, ambos ligados ao carbono α. O que garante as diferentes formas das proteínas são as interações entre aminoácidos relativamente distantes e a presença do aminoácido prolina na cadeia. A prolina garante um giro brusco de 180º à estrutura da proteína, enquanto os aminoácidos interagem entre sí, dependendo do tipo de radical de cada um deles. A interação pode se dar por interação hidrofóbica (1, radicais com cadeia curta ou anel fenil), ponte dissulfeto (2, ligação covalente), ponte de hidrogênio (3, H � F, O, N) ou interação eletrostática (4). OBS6: Existem formas de intervir nessas interações proteícas intrínsecas, por meio de um aquecimento (calor), pH (HCl), detergentes (atua nas interações hidrofóbicas), solventes orgânicos, agentes redutores, ácidos/base e outros agentes que interferem nessas interações, desnaturando a proteína a partir do momento que a sua configuração normal foi alterada. OBS7: A desnaturação por meio desses fatores não quebram as ligações peptídicas, ou seja, não separam um aminoácido do outro. A única maneira de intervir nesse nível é por meio de enzimas que quebrem as ligações peptídicas (pepsina, tripsina, etc). CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNA QUANTO À COMPOSIÇÃO Quanto a estrutura molecular as proteínas são classificadas em:

1. Simples: constituídas somente por aminoácidos. A hidrólise completa dessas proteínas produz unicamente α-aminoácidos e peptídeos.

� Albuminas: solúveis em água e coagulam pelo calor. Ex: ovoalbumina (albumina do ovo), lactoalbumina (leite), legumitina (ervilha).

� Globulinas: insulúveis em água. Ex: miosina (musculi) e legumina (ervilha). � Glutelinas: insulúveis em água. Ex: glutelina (trigo). � Prolaminas: insolúveis em água. Ex: gliadina (trigo), zeína (milho), hordeína (cevada). � Escleroproteínas: muito insolúveis, pois são estruturantes. Ex: queratina (pele, cabelo), colágeno

(ligamento e tendões).

2. Conjugadas (complexas): proteínas que apresentam a cadeia de aminoácidos ligada a um radical diferente (grupo prostético). Dependendo do grupo prostético, as proteínas podem ser classificadas em:

� Glicoproteínas: o grupo é um carboidrato (glicídio). Exemplos: mucina (saliva), osteomucóide (ossos), imunoglobulina.


5

� Cromoproteínas: o grupo é um pigmento (heme, carotenóides). Exemplos: clorofila (vegetais verdes) e hemoglobina (sangue).

� Fosfoproteínas: o grupo é o ácido fosfórico. Exemplos: vitelina (gema do ovo) e caseina (leite). � Nucleoproteínas: o grupo é um ácido heterocíclico complexo. � Lipoproteína: o grupo é um lipídio. Ex: lipoproteínas de membrana. � Metaloproteínas: o grupo é um metal (Cu, Fe). Ex: ceruloplasmina (Cu), siderofilina (Fe).

FUNÇÕES BIOLÓGICAS

1. Função enzimática: são proteínas capazes de catalizar reações bioquímicas como, por exemplo, as lipases. As enzimas não reagem, são reutilizadas (sempre respeitando o sítio ativo) e são específicas. As enzimas reduzem a energia de ativação das reações químicas. A função da enzima depende diretamente de sua estrutura. São proteínas altamente especializadas e com atividade catalítica. Mais de 2000 enzimas são conhecidas, cada uma capaz de catalisar um tipo diferente de reação química. Ex: tripsina, lipase, amilase.

2. Função transportadora: carregam outras substâncias para várias partes do corpo. Ex: hemoglobina, mioglobina, lipoproteínas.

3. Função contrátil: encurtam as fibras musculares. Ex: actina, miosina 4. Função estrutural: São aquelas que participam dos tecidos dando-lhes rigidez, consistência e elasticidade. São

proteínas estruturais: colágeno (constituínte das cartilagens), actina e miosina (presentes na formação das fibras musculares), queratina (principal proteína do cabelo), fibrinogênio (presente no sangue), albumina (encontrada em ovos) e outras. Ex:queratina, colágeno, elastina.

5. Função de defesa: Os anticorpos são proteínas que realizam a defesa do organismo, especializados no reconhecimento e neutralização de vírus, bactérias e outras substâncias estranhas. O fibrinogênio e a trombina são outras proteínas responsáveis pela coagulação do sangue e prevenção de perda sanguínea em casos de cortes e machucados. Ex: anticorpos, fibrina e trombina.

6. Função hormonal: Exercem alguma função específica sobre algum órgão ou estrutura de um organismo como, por exemplo, a insulina (embora tecnicamente a insulina seja considerada apenas um polipeptídeo, devido a seu pequeno tamanho). Ex: insulina, glucagon, tiroxina.

7. Função nutritiva: presente em alimentos variados. Ex: gliadina, caseína, ovoalbumina. DIGESTÃO E ABSORÇÃO DE PROTEÍNAS Na boca, não há ação de enzimas contra as proteínas. Ao chegar no estômago, as proteínas ficam à deriva do baixo pH proporcionado pelo HCl (desnaturando a proteína), abrindo mais a cadeia proteíca, para sofrer ação da peptina, que quebra proteínas grandes em peptídios menores. Esses peptídios sofrem a ação das enzimas tripsina e quimiotripsina (ativadas pelo bicarbonato do suco biliar) no intestino, sendo convertidos em oligopeptídeos (com 2 a 5 aminoácidos, que devem ser quebrados pelas aminopeptidases, liberadas pela mucosa intestinal) e aminoácidos que são absorvidos pelos enterócitos.

� Aminoácidos hidrofóbicos (metionina, arginina, leucina, isoleucina) são transportados para os enterócitos por difusão simples devido seu alto gradiente de concentração e solubilidade na membrana.

� Outros aminoácidos são transportados por difusão facilitada Na+ independente, por meio de carreadores:

o y+: AA básicos, cisteína. o L: hidrofóbicos, hidrofílicos. o β: β-alanina.

� Alguns aminoácidos entram por difusão ativa dependente de Na+ (co-transporte) por carreadores dependentes de Na+:

o Y+: A.A. básicos, cisteína. o Imino: carrega dos iminoácidos

(prolina, hidroxiprolina). o X-G,A: ácido glutamico e ácido

aspartico. o PHE: fenilalanina, metionina. o B: hidrofóbicos.


6

� Dipeptídeos e tripeptídeos são introduzidos nos enterócitos por auxílio do H+, que entra devido a saída de Na+ (equilíbrio de prótons). São representados, principalmente, por aminoácidos ácidos, glicina-glicina, iminoácidos e aminoácidos apolares. Quando no citoplasma dos enterócitos, esses peptídeos sofrem ação de proteases citosólicas para serem convertidos em aminoácidos (ou continuarem como dipeptídeos). Na corrente sanguínea, só chegam aminoácidos e dipeptídeos.

OBS8: Pacientes com patologias que acometam o pancreas (como a pancreatite), devem adotar dieta proteíca rica em dipeptídeos, que são absorvidos dessa maneira mesmo sem serem degradados. OBS9: A carnosina é um dipeptídeo (formado por β-alanina – Histidina) muito importante presente em carnes como peito de frango e pernil de carneiro e porco que, segundo alguns estudos, atua contra a doença de Parkinson e Alzheimer.

bioquímica ii 07 peptídeos e proteínas (arlindo netto)

Documents