1.2 Produção das proteinas

Em termos químicos, as proteinas formam-se num processo de 'policondensação' com aminoácidos sendo monómeros. Podemos considerar as proteinas como copolímeros de vários tipos (até 20) de aminoácidos.
Existe uma outra aproximação da síntese das proteinas, i.é, a formação sob controle de DNA/RNA. Este assunto trata-se no parágrafo 4.2.
No esquema seguinte, os dois aminoácidos participantes encontram-se no estado de 'duplo-ião', o que não influencia nada o processo de condensação:




Aos dois lados da ligação peptídica ainda encontram-se um grupo amino e um grupo carboxílico. Portanto, ainda ficam com a possibilidade de ligar com mais (outras ou iguais) aminoácidos, formando assim tri-, tetra-, oligo-, polipeptídas.
As proteinas contêm um número de aminoácidos que pode variar entre 50 e 2000 e a massa molecular varia entre 5000 e 20000.


Para recordar umas coisas estruturais:
Exercício 9
  1. Quais os aminoácidos essenciais?
  2. Porque é que são assim chamados?
Isomeria óptica
Na natureza existem um só tipo de aminoácidos, i.é, a-aminoácidos. Tem tudo a ver com o assunto "isomeria óptica". Todos os aminoácidos que ocorrem na natureza têm o grupo amino na posição alfa (a) relativo ao grupo carboxílico.

     

Nas figuras vemos Alanina. Ao lado esquerdo temos α-alanina (duas vezes; as duas estruturas são iguais e não são imagens de espelho uma da outra). Ao lado direito temos a-alanina e β-alanina, os quais são isómeros ópticos (não são iguais em termos tridimensional; são imagens de espelho uma da outra)

Exercício 10
Com estruturas, mostre as quatro formas que Alanina pode obter (sem e com cargas).
Resposta

Em baixo a estrutura de penicilina (duas vezes).

penicilina

Note os grupos importantes: peptida e carboxílico e o tiazol (onde S substituiu um átomo O)

Exercício 11
Verdadeiro o falso?
  1. A formação de proteinas, sob controle do DNA, é uma polimerisação.     V/F
  2. A formação de proteinas, sob controle do DNA, é uma polihidrólise.      .V/F

Existe um aminoácido que pode criar uma outra ligação (cisteína), através duma ponte S-S.
Quando muitos aminoácidos ligam-se na formação duma polipeptida, a grande cadeia dobra-se em estruturas, primeiro dum Hélice, o que é chamada a estrutura secundária. A estrutura primária é simplesmente a sequência dos aminoácidos. O hélice, no seu turno, pode dobrar-se mais uma vez numa forma tridimensional: estrutura terciária. Veja a figura em seguida:


Exercício 12
Olhe bem para a imagem e aponte a estrutura secundária, a estrutura terciária e o lugar activo da enzima (co-enzima).

São os L-aminoácidos, como pedras de construção das proteinas, que formam as próprias peptidas (ligações peptídicas) e criam os a-helices.

Estrutura primária das proteinas


A sequência dos aminoácidos nos polipeptídeos que constituem uma molécula proteica, é chamada estrutura primária. a sequência linear de aminoácidos. Essa sequência é muito importante para a função da proteína. Em geral, a substituição de um único aminoácido basta para prejudicar a actividade da proteína, com sérias consequências para o organismo.


figura: albumina, a sequência dos aminoácidos e os lugares das pontes de enxofre.


O tamanho das proteinas varia entre 50 - 2000 aminoácidos. Uma molécula de proteína pode ser formada por uma ou mais cadeias polipeptídicas.

Exemplo:
A albumina, que é principal constituinte da clara do ovo de galinha, apresenta uma única molécula polipeptídica enrolada sobre si mesma. Já a insulina, hormona produzida no pâncreas é que controla o teor do açúcar glicose no sangue, é constituída por duas cadeias polipeptídica interligadas. (ver figura)

Exercício 13
Imagine uma proteína com 1000 unidades do aminoácido Valina (veja livro de tabelas).
Calcule a massa molecular.
Resposta

O aminoácido Prolina - surgindo algures numa cadeia polipeptídica - proíbe, disturba a formação dos α-helices porque não podem formar pontes de hidrogénio (não há polaridade).

Exemplo:


A anemia 'falciforme', ou siclemia, é uma forma hereditária de anemia causada pela troca de um único aminoácido em uma das cadeias polipeptídica da hemoglobina da pessoa.(ver figura.)
A estrutura primária é simplesmente a sequência dos aminoácidos. O hélice, no seu turno, pode dobrar-se mais uma vez numa forma tridimensional: estrutura terciária. Veja a figura em seguida:

Estrutura secundária das proteinas

As cadeias polipeptídicas se enrolam sobre si mesmas, assumindo geralmente forma  helicoidal, que lembra  um fio  de telefone. Esse enrolamento é a estrutura secundária da proteína
Quando muitos aminoácidos ligam-se na formação duma polipeptida, a grande cadeia dobra-se em estruturas, primeiro dum Hélice, o que é chamada a estrutura secundária.

Estrutura terciária das proteinas


Uma cadeia polipeptídica já enrolada helicoidalmente, isto é, em estruturas secundárias, pode-se dobrar sobre si mesma, assumindo uma estrutura terciária.

Estrutura quaternária de proteinas


Nas proteinas constituídas por mais de uma cadeia polipeptídica, o conjunto dos polipeptídeos componentes denomina-se estrutura quaternária.

Exemplo.
No caso da hemoglobina do sangue, a união das quatro cadeias polipeptidicas, já em estrutura terciária, forma sua estrutura quaternária.

Forças que possibilitam a formação das estruturas secundárias e terciárias
  1. Pontes de hidrogénio
  2. Forças vanderWaals
  3. Forças dipolares
  4. Pontes de enxofre (cisteína)

Exercício 14
Estude bem o diagrama da hemoglobina e responde as perguntas:
  1. O que quer dizer 'nm'?
  2. Onde se encontra o 'helice' (helix) na enzima?
  3. Quais as forças que estabilizam o helice (indicados por pontinhos . . . . . . . )
  4. Onde localizar a coenzima?
  5. Existe na Hb uma parte inorgânica?
  6. Quais as forças que estabilizam a estrutura terciária?


Exercício 15
Verdadeiro ou falso, sobre proteinas:
Proteinas são polímeros; V / F
Proteinas têm uma estrutura primária, i.é. a sequência dos aminoácidos; V / F
Uma estrutura secundária liga várias estruturas primárias; V / F
Uma estrutura terciária é um hélice (hélix); V / F
A estrutura secundária e terciária deve sua estabilidade a ligações/pontes de H eS V / F
Proteinas podem ser desnaturadas (reversível ou irreversível), implicando a sua destruição completa comÁlcool, com Ácido, mas não com aquecimento; V / F
A estrutura primária não sofre desnaturação; só pode ser destruída num processo químico (hidrólise aminoácidos) V / F
Existem proteinas estruturais (exemplo: albumina) e proteinas enzimáticas (exemplo: oxidase) V / F

Para lembrar: A classificação das proteinas

Quanto à forma geral, as proteinas podem ser classificadas em fibrosas e globulares.
  1. Proteinas fibrosas - são alongadas, apresentando comprimento cerca de 10 vezes maior que a largura. A queratina,encontrada nas unhas, pele, e pelos de mamíferos, é um exemplo de proteinas fibrosas.
  2. Proteinas globulares - são mais arredondadas, e a relação ao comprimento/largura é menor que a das fibrosas. A maior parte das proteinas celulares é do tipo globular: as enzimas, os anticorpos, as proteinas das membranas celulares, a hemoglobina, a clorofila, etc.


Quanto à composição de suas moléculas, as proteinas podem ser classificadas em simples e conjugadas.
  1. Proteinas simples ou homoproteinas - são formados apenas por aminoácidos. Exemplos: insulina, albumina, queratina, fibrinogénio (proteína que se encontra no plasma sanguínea e que participa no processo de coagulação sanguínea).
  2. Proteinas conjugadas ou heteroproteinas - estão associadas a radicais não-proteícos, chamados grupos prostéicos.

Exercício 16
Como pode caracterizar as proteinas da carne?

Exemplos:
  1. Clorofilo, cujo grupo prostéico é o Mg
  2. hemoglobina cujo grupo prostéico é o Fe (heme)
  3. caseína (encontrada no leite), cujo grupo prostéico é o fosfato
  4. nucleoproteinas (encontradas principalmente nos ribossomas), cujo grupo prostéico é um ácido ribonucléico (RNA) ou (DNA)
  5. glicoprotéinas, cujo grupo prostéico são glícidos, lipoprotéinas, cujo grupo prostéico são os lípidos.
N.B.
  1. As proteinas conjugadas são classificadas de acordo com o grupo prostéico que apresentam.
  2. As protéinas conjugadas, cujos grupos prostéicos são substâncias coloridas, podem ser chamadas cromoprotéinas.

Quanto aos papeis fundamentais desempenhados, nos seres vivos, as protéinas podem ser classificadas em estruturais e enzimáticas:
  1. Proteinas estruturais:
    fazem parte da estrutura celular, como principal matéria-prima constitutiva.
  2. Proteinas enzimáticas:
    controlam praticamente todas as reacções químicas celulares.

Exercício 17:
Hemoglobina do sangue deve sua cor vermelha ao grupo heme.
Classifique a proteina 'hemoglobina' e o que é mais característico para o grupo heme?



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