BM Cap 4 Aminoácidos e Proteínas 2025.pdf

# Aminoácidos, péptidos e proteínas: propriedades gerais e classificação Este tópico abrange as características fundamentais dos aminoácidos, a ligação peptídica que os une para formar péptidos e proteínas, as suas diversas classificações, propriedades físico-químicas e sensoriais, bem como a estrutura e função das proteínas [1](#page=1). ### 1.1 Aminoácidos: a unidade fundamental Aminoácidos são compostos orgânicos que contêm um grupo amino ($\text{-NH}_2$) e um grupo carboxilo ($\text{-COOH}$) ligados ao mesmo átomo de carbono, conhecido como carbono alfa ($\alpha$). São os blocos de construção das proteínas [6](#page=6). #### 1.1.1 Estrutura geral de um aminoácido A estrutura geral de um aminoácido é representada por: $$ \text{H}_2\text{N}-\underset{\underset{\text{R}}{\mid}}{\text{C}\text{H}}-\text{COOH} $$ Onde: * O $\alpha$-carbono é o carbono quiral (exceto na glicina) [6](#page=6). * O grupo $\text{R}$ é a cadeia lateral, que varia entre os diferentes aminoácidos e determina as suas propriedades específicas [6](#page=6). * O grupo amino ($\text{-NH}_2$) e o grupo carboxilo ($\text{-COOH}$) são os grupos funcionais ionizáveis [17](#page=17). #### 1.1.2 Aminoácidos comuns componentes das proteínas Existem 20 aminoácidos comuns que compõem a maioria das proteínas encontradas nos seres vivos. Estes podem ser classificados de acordo com as propriedades da sua cadeia lateral $\text{R}$ [6](#page=6): **a) Aminoácidos apolares (com cadeias laterais alifáticas)** Estes aminoácidos tendem a ficar no interior das proteínas, longe da água [7](#page=7). * Glicina (Gly, G): A cadeia lateral é apenas um átomo de hidrogénio. É o único aminoácido aquiral [6](#page=6) [7](#page=7). * Alanina (Ala, A): Cadeia lateral de um grupo metilo ($\text{-CH}_3$) [6](#page=6). * Valina (Val, V): Cadeia lateral ramificada [6](#page=6). * Leucina (Leu, L): Cadeia lateral ramificada [6](#page=6). * Isoleucina (Ile, I): Cadeia lateral ramificada [6](#page=6). * Metionina (Met, M): Contém um átomo de enxofre na sua cadeia lateral [6](#page=6). * Prolina (Pro, P): A sua cadeia lateral cíclica liga-se ao grupo amino, formando um anel [6](#page=6). **b) Aminoácidos polares não carregados (com cadeias laterais polares)** Estes aminoácidos podem formar ligações de hidrogénio com a água e tendem a localizar-se na superfície das proteínas [7](#page=7). * Serina (Ser, S): Contém um grupo hidroxilo ($\text{-OH}$) na cadeia lateral [6](#page=6). * Treonina (Thr, T): Contém um grupo hidroxilo ($\text{-OH}$) na cadeia lateral e é quiral [6](#page=6). * Cisteína (Cys, C): Contém um grupo sulfidrilo ($\text{-SH}$) na cadeia lateral, que pode formar pontes dissulfureto [6](#page=6). * Tirosina (Tyr, Y): Derivado da fenilalanina com um grupo hidroxilo [6](#page=6). * Asparagina (Asn, N): Contém um grupo amida ($\text{-CONH}_2$) [6](#page=6). * Glutamina (Gln, Q): Contém um grupo amida ($\text{-CONH}_2$) [6](#page=6). **c) Aminoácidos com carga positiva (básicos)** Estes aminoácidos têm cadeias laterais que estão protonadas (carregadas positivamente) a pH fisiológico [8](#page=8). * Lisina (Lys, K): Cadeia lateral com um grupo amino terminal [6](#page=6). * Arginina (Arg, R): Cadeia lateral com um grupo guanidino [6](#page=6). * Histidina (His, H): A cadeia lateral contém um anel imidazol, que pode estar protonado ou desprotonado a pH fisiológico [6](#page=6). **d) Aminoácidos com carga negativa (ácidos)** Estes aminoácidos têm cadeias laterais que estão desprotonadas (carregadas negativamente) a pH fisiológico [8](#page=8). * Ácido aspártico (Asp, D): Cadeia lateral com um grupo carboxilo [6](#page=6). * Ácido glutâmico (Glu, E): Cadeia lateral com um grupo carboxilo [6](#page=6). #### 1.1.3 Aminoácidos pouco comuns Alguns aminoácidos não são diretamente incorporados nas proteínas durante a tradução, mas podem ser formados por modificação pós-traducional de aminoácidos comuns, ou ter outras funções biológicas [13](#page=13). * **Derivados de aminoácidos comuns:** * Hidroxiprolina e Hidroxilisina: Presentes no colagénio [13](#page=13). * Seleniocisteína: Incorporada em algumas proteínas [13](#page=13). * Gama-carboxyglutamato: Presente em proteínas envolvidas na coagulação sanguínea [13](#page=13). * **Intermediários metabólicos:** * Ornitina e Citrulina: Envolvidos no ciclo da ureia [15](#page=15). #### 1.1.4 Propriedades ácido-base dos aminoácidos Devido à presença dos grupos ionizáveis amino e carboxilo, os aminoácidos comportam-se como **compostos anfotéricos** (ou tampões). Podem doar e aceitar protões [17](#page=17). * **Zwitterion:** A forma predominante dos aminoácidos em pH neutro (aproximadamente pH 7) é o zwitterion, onde o grupo amino está protonado ($\text{-NH}_3^+$) e o grupo carboxilo está desprotonado ($\text{-COO}^-$) [17](#page=17). $$ \text{H}_3\text{N}^+-\underset{\underset{\text{R}}{\mid}}{\text{C}\text{H}}-\text{COO}^- $$ * **Ponto isoelétrico ($\text{pI}$):** É o pH no qual a carga líquida total de um aminoácido (ou péptido/proteína) é zero. Neste ponto, a solubilidade é mínima [18](#page=18). * Para aminoácidos neutros (como a glicina), o $\text{pI}$ é a média dos $\text{pKa}$ dos grupos $\alpha$-amino e $\alpha$-carboxilo [18](#page=18). $$ \text{pI} = \frac{\text{p}K_{a1} + \text{p}K_{a2}}{2} $$ * Para aminoácidos ácidos, o $\text{pI}$ é menor, pois possuem um grupo carboxilo extra na cadeia lateral [20](#page=20). * Para aminoácidos básicos, o $\text{pI}$ é maior, pois possuem um grupo amino ou guanidino extra na cadeia lateral [21](#page=21). * **Curvas de titulação:** Representam a variação do pH de uma solução de aminoácido à medida que se adicionam protões ou bases. Mostram os diferentes estados de ionização e os pontos de tamponamento [18](#page=18). #### 1.1.5 Atividade ótica Todos os aminoácidos, exceto a glicina, possuem um carbono $\alpha$ quiral. Isto significa que existem em duas formas estereoisoméricas: a forma L (levogira) e a forma D (dextrogira). Na natureza, predominantemente encontram-se na forma L, que é a utilizada para a síntese de proteínas [4](#page=4). #### 1.1.6 Propriedades sensoriais de aminoácidos Alguns aminoácidos possuem propriedades sensoriais importantes. * O **L-glutamato monosódico (MSG)** é um intensificador de sabor, conhecido como aditivo E621 [25](#page=25). * O **Aspartame (APME)** é um edulcorante não calórico, aditivo E951 [25](#page=25). ### 1.2 Péptidos Péptidos são cadeias curtas de aminoácidos ligados entre si por ligações peptídicas [22](#page=22). #### 1.2.1 Ligação peptídica A ligação peptídica é formada pela reação de condensação entre o grupo $\alpha$-carboxilo de um aminoácido e o grupo $\alpha$-amino de outro aminoácido, com a libertação de uma molécula de água [22](#page=22). $$ \text{R}_1-\underset{\text{COOH}}{\stackrel{\text{NH}_2}{\text{C}}\text{H}} + \text{H}_2\text{N}-\underset{\text{COOH}}{\stackrel{\text{R}_2}{\text{C}}\text{H}} \longrightarrow \text{R}_1-\underset{\text{COOH}}{\stackrel{\text{NH}}{\text{C}}\text{H}}-\text{C}\text{O}-\underset{\text{COOH}}{\stackrel{\text{R}_2}{\text{C}}\text{H}} + \text{H}_2\text{O} $$ Esta reação é reversível por hidrólise. A ligação peptídica é planar e tem um caráter de dupla ligação parcial, o que restringe a rotação em torno dela [22](#page=22) [23](#page=23). #### 1.2.2 Classificação de péptidos * **Dipeptídeos:** Formados por 2 aminoácidos [23](#page=23). * **Tripeptídeos:** Formados por 3 aminoácidos [23](#page=23). * **Oligopeptídeos:** Formados por um pequeno número de aminoácidos (tipicamente até 20) [23](#page=23). * **Polipéptidos:** Formados por um grande número de aminoácidos [23](#page=23). #### 1.2.3 Propriedades dos péptidos * **Carga:** A carga total de um péptido depende dos aminoácidos constituintes e do pH do meio. Cada aminoácido nas extremidades da cadeia (N-terminal e C-terminal) contribui com um grupo amino e carboxilo, respetivamente, que podem estar ionizados. Os grupos $\text{R}$ das cadeias laterais também podem contribuir para a carga [24](#page=24). * **Funções biológicas:** Os péptidos desempenham uma vasta gama de funções biológicas, como hormonas (insulina, oxitocina), neurotransmissores e antibióticos [25](#page=25). * **Propriedades sensoriais:** Como mencionado, alguns péptidos, como o Aspartame, são utilizados como adoçantes [25](#page=25). ### 1.3 Proteínas Proteínas são polipéptidos (ou complexos de polipéptidos) com uma estrutura tridimensional específica que lhes confere a sua função biológica [1](#page=1). #### 1.3.1 Estrutura das proteínas A estrutura das proteínas é descrita em quatro níveis: * **Estrutura primária:** A sequência linear de aminoácidos numa cadeia polipeptídica. É determinada pela informação genética [1](#page=1). * **Estrutura secundária:** Padrões locais de enrolamento da cadeia polipeptídica, estabilizados por pontes de hidrogénio entre os átomos do esqueleto peptídico. Os padrões mais comuns são as $\alpha$-hélices e as $\beta$-folhas pregueadas [1](#page=1). * **Estrutura terciária:** A conformação tridimensional global de uma única cadeia polipeptídica, incluindo o empacotamento das estruturas secundárias e as interações entre as cadeias laterais $\text{R}$ (ligações dissulfureto, interações hidrofóbicas, pontes de hidrogénio, interações iónicas) [1](#page=1). * **Estrutura quaternária:** A organização de múltiplas cadeias polipeptídicas (subunidades) numa proteína funcional [1](#page=1). #### 1.3.2 Desnaturação de proteínas A desnaturação é a perda da estrutura tridimensional nativa de uma proteína, o que leva à perda da sua atividade biológica. Pode ser causada por calor, mudanças extremas de pH, agentes químicos (ureia, sais de guanidínio) ou força mecânica [1](#page=1). #### 1.3.3 Separação e quantificação de proteínas Métodos como eletroforese, cromatografia e espectrofotometria são utilizados para separar e quantificar proteínas [1](#page=1). --- > **Tip:** Ao estudar aminoácidos, preste atenção especial às cadeias laterais ($\text{R}$), pois são elas que ditam a maior parte das propriedades específicas de cada aminoácido e, consequentemente, das proteínas. > **Tip:** Compreender as curvas de titulação e o conceito de ponto isoelétrico ($\text{pI}$) é crucial para prever o comportamento dos aminoácidos e péptidos em diferentes condições de pH, especialmente em processos de separação e purificação. > **Tip:** Lembre-se que a forma L é a predominante na natureza para a síntese de proteínas, o que tem implicações importantes na estereoquímica das reações biológicas. --- # Estrutura das proteínas: primária, secundária, terciária e quaternária As proteínas exibem uma complexa hierarquia de estruturas que determinam a sua função, abrangendo desde a sequência linear de aminoácidos até à sua organização tridimensional completa [29](#page=29). ### 2.1 Níveis de estrutura das proteínas A estrutura de uma proteína é descrita em quatro níveis: primária, secundária, terciária e quaternária [29](#page=29). #### 2.1.1 Estrutura primária A estrutura primária refere-se à sequência linear única de aminoácidos numa cadeia polipeptídica. Esta sequência é determinada geneticamente e dita a forma como a proteína se irá dobrar. A ligação peptídica, formada entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo amino do seguinte, tem um caráter parcial de dupla ligação, o que confere rigidez e planaridade à ligação C-N. Esta planaridade restringe a rotação em torno da ligação peptídica, mas permite a rotação em torno das ligações C$\alpha$-C e N-C$\alpha$ [29](#page=29) [31](#page=31). #### 2.1.2 Estrutura secundária A estrutura secundária envolve a formação de padrões regulares e repetitivos nas regiões da cadeia polipeptídica, estabilizados por ligações de hidrogénio entre átomos da cadeia principal. Os dois tipos mais comuns de estrutura secundária são a $\alpha$-hélice e a folha $\beta$ [30](#page=30). ##### 2.1.2.1 A $\alpha$-hélice A $\alpha$-hélice é uma estrutura em espiral onde a cadeia polipeptídica se enrola em torno de um eixo central. Cada resíduo de aminoácido avança cerca de 3.6 unidades por volta da hélice. As ligações de hidrogénio ocorrem entre o grupo carbonilo (C=O) de um resíduo de aminoácido e o grupo amino (N-H) do resíduo localizado quatro posições adiante na sequência (i $\rightarrow$ i+4). As $\alpha$-hélices podem ser de enrolamento à direita (mais comuns) ou à esquerda [33](#page=33) [34](#page=34). ##### 2.1.2.2 A folha $\beta$ A folha $\beta$ consiste em segmentos de cadeia polipeptídica (fitas $\beta$) que se alinham lado a lado, formando uma estrutura semelhante a uma folha dobrada. As ligações de hidrogénio formam-se entre os grupos C=O e N-H de resíduos em fitas adjacentes. As fitas $\beta$ podem ser paralelas (correndo na mesma direção N-terminal para C-terminal) ou antiparalelas (correndo em direções opostas). As dobras $\beta$ são frequentemente encontradas em segmentos que contêm prolina (Pro) ou glicina (Gly), que induzem curvaturas na cadeia polipeptídica [36](#page=36) [37](#page=37). ##### 2.1.2.3 Outras estruturas secundárias Para além das $\alpha$-hélices e das folhas $\beta$, existem outras estruturas secundárias como voltas e laços que conectam os elementos regulares da estrutura secundária [37](#page=37). > **Tip:** A análise dos ângulos diédricos ($\phi$ e $\psi$) permitidos para os aminoácidos, representada em diagramas de Ramachandran, é crucial para prever e compreender as conformações possíveis da estrutura secundária [32](#page=32) [38](#page=38). #### 2.1.3 Estrutura terciária A estrutura terciária refere-se à conformação tridimensional completa de uma única cadeia polipeptídica, incluindo a disposição espacial de todas as suas estruturas secundárias, laços e regiões não estruturadas. Esta estrutura é determinada pelas interações entre as cadeias laterais (grupos R) dos aminoácidos. Estas interações incluem [39](#page=39) [40](#page=40): * **Ligações de hidrogénio:** Entre grupos polares das cadeias laterais [41](#page=41). * **Interações hidrofóbicas:** Grupos R apolares tendem a agrupar-se no interior da proteína, longe do ambiente aquoso [40](#page=40) [41](#page=41). * **Interações iónicas (pontes salinas):** Entre grupos R carregados positiva e negativamente [40](#page=40) [41](#page=41). * **Forças de Van der Waals:** Interações fracas entre grupos apolares próximos [40](#page=40). * **Ligações dissulfureto:** Ligações covalentes fortes formadas entre os grupos tiol (-SH) de dois resíduos de cisteína, que estabilizam significativamente a estrutura terciária [41](#page=41). > **Example:** A quimotripsina é um exemplo de proteína com uma estrutura terciária bem definida, crucial para a sua atividade catalítica [39](#page=39). #### 2.1.4 Estrutura quaternária A estrutura quaternária surge quando duas ou mais cadeias polipeptídicas (subunidades) se associam para formar uma única proteína funcional. Estas subunidades interagem umas com as outras através das mesmas forças que estabilizam a estrutura terciária (interações hidrofóbicas, pontes de hidrogénio, interações iónicas e, ocasionalmente, ligações dissulfureto entre subunidades) [42](#page=42). > **Example:** A hemoglobina, responsável pelo transporte de oxigénio no sangue, é um exemplo clássico de proteína com estrutura quaternária, composta por quatro subunidades (duas $\alpha$-globinas e duas $\beta$-globinas) [43](#page=43). > **Example:** Proteínas fibrosas, como a queratina (encontrada no cabelo e unhas) e o colagénio (componente do tecido conjuntivo), também exibem estruturas terciária e quaternária que lhes conferem propriedades mecânicas específicas. A estrutura quaternária da queratina é particularmente estabilizada por pontes dissulfureto, o que explica a diferença entre cabelo liso e encaracolado, dependendo do número e disposição destas ligações. A estrutura do colagénio é caracterizada por uma repetição de sequência como Gly-X-Pro ou Gly-X-4-Hyp [44](#page=44) [45](#page=45) [46](#page=46). > **Tip:** A perda ou alteração destes níveis de estrutura (desnaturação) pode levar à perda da função biológica da proteína, sendo frequentemente irreversível [40](#page=40). --- # Separação e quantificação de proteínas Este tópico explora as técnicas cruciais para isolar e determinar a quantidade de proteínas em amostras complexas, focando em métodos cromatográficos e eletroforéticos [52](#page=52). ### 3.1 Cromatografia em coluna A cromatografia em coluna é uma técnica fundamental para a separação de proteínas com base em diferentes propriedades físico-químicas. O processo envolve a passagem de uma amostra de proteína através de uma coluna empacotada com um material estacionário (fase estacionária), enquanto uma fase móvel (geralmente um tampão aquoso) flui através dela. As proteínas que interagem mais fortemente com a fase estacionária são retidas por mais tempo, enquanto aquelas com interações mais fracas eluem mais rapidamente, permitindo a separação [52](#page=52). #### 3.1.1 Cromatografia de troca iónica Esta técnica separa proteínas com base na sua carga líquida. Utiliza resinas com grupos carregados que se ligam a proteínas com carga oposta. A eluição é conseguida alterando a força iónica (concentração de sal) do tampão ou o pH. Proteínas com carga positiva ligam-se a resinas carregadas negativamente (trocadores aniónicos), e proteínas com carga negativa ligam-se a resinas carregadas positivamente (trocadores catiónicos) [53](#page=53). > **Tip:** A escolha do pH do tampão é crucial, pois determina a carga líquida das proteínas e, consequentemente, a sua interação com a resina de troca iónica. #### 3.1.2 Cromatografia de exclusão por tamanho (SEC) Também conhecida como cromatografia de gel filtração, esta técnica separa proteínas com base no seu tamanho e forma hidrodinâmica. A fase estacionária consiste em esferas porosas com um tamanho de poro definido. Proteínas maiores que o diâmetro dos poros não entram nas esferas e eluem primeiro (exclusão). Proteínas menores entram nas esferas e têm um percurso mais longo, eludindo mais tarde [54](#page=54). > **Tip:** A SEC é útil para fracionar misturas de proteínas e para determinar o peso molecular aproximado de proteínas purificadas. #### 3.1.3 Cromatografia de afinidade Esta é uma das técnicas mais específicas, baseada na interação reversível entre uma proteína de interesse e um ligando específico imobilizado na fase estacionária. O ligando pode ser um anticorpo, um substrato, um cofator ou qualquer outra molécula que se ligue especificamente à proteína alvo. Após a ligação da proteína alvo, ela é eluída por alteração das condições, como pH, força iónica ou adição de um competidor [55](#page=55). > **Example:** Para purificar uma enzima que liga um substrato específico, um análogo desse substrato pode ser imobilizado na resina. A enzima ligar-se-á a este substrato imobilizado, enquanto outras proteínas passarão sem ligação [55](#page=55). ### 3.2 Eletroforese A eletroforese utiliza um campo elétrico para separar moléculas carregadas, como proteínas, com base na sua carga, tamanho e forma. As proteínas migram em direção ao elétrodo de carga oposta. A maioria das técnicas eletroforéticas utiliza um gel (como poliacrilamida ou agarose) como matriz para aumentar a resolução da separação [57](#page=57). #### 3.2.1 SDS-PAGE (Eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecil sulfato de sódio) A SDS-PAGE é a técnica de eletroforese mais comum para separar proteínas com base no seu tamanho. O SDS (dodecilsulfato de sódio) é um detergente aniónico que se liga às proteínas, conferindo-lhes uma carga líquida negativa uniforme e desdobrando a sua estrutura tridimensional. Isto significa que, no gel, as proteínas migram primariamente de acordo com o seu tamanho molecular, sendo separadas em fragmentos de diferentes pesos moleculares. A massa molecular relativa ($M_r$) de uma proteína pode ser determinada comparando a sua migração com a de proteínas de peso molecular conhecido (marcadores de peso molecular) [58](#page=58). > **Tip:** A SDS-PAGE é frequentemente usada em conjunto com colorações para visualizar as proteínas separadas no gel. #### 3.2.2 Focagem isoelétrica (IEF) A focagem isoelétrica (IEF) separa proteínas com base na sua carga líquida intrínseca, ou seja, no seu ponto isoelétrico (pI). Numa IEF, um gradiente de pH é estabelecido num gel. As proteínas migram através deste gradiente até atingirem o pH onde a sua carga líquida é zero, que é o seu ponto isoelétrico. Neste ponto, a força motriz eletroforética cessa, e as proteínas param de migrar, concentrando-se numa banda estreita [59](#page=59). > **Example:** Uma proteína com um pI de 6.5 irá migrar para a região do gel onde o pH é 6.5 e aí permanecerá [59](#page=59). #### 3.2.3 Eletroforese bidimensional (2D-PAGE) A eletroforese bidimensional combina duas técnicas de separação para obter uma resolução muito elevada de misturas complexas de proteínas. Tipicamente, a primeira dimensão envolve a focagem isoelétrica (IEF) para separar as proteínas com base no seu ponto isoelétrico. As proteínas separadas na primeira dimensão são então transferidas para um segundo gel para uma eletroforese SDS-PAGE, separando-as com base no seu peso molecular. O resultado é um mapa bidimensional de pontos, onde cada ponto representa uma proteína única com características específicas de pI e peso molecular [60](#page=60). > **Tip:** A 2D-PAGE é uma ferramenta poderosa para a proteómica, permitindo analisar alterações na expressão de proteínas em diferentes condições [60](#page=60). --- # Determinação da estrutura e modificações de proteínas Este tópico explora os métodos para elucidar a estrutura das proteínas em seus diversos níveis (primária, secundária, terciária e quaternária), as técnicas para identificar modificações pós-traducionais e a relevância da desnaturação e de modificações reversíveis para a função proteica. ### 4.1 Determinação da estrutura primária de proteínas A estrutura primária de uma proteína refere-se à sua sequência linear de aminoácidos. A elucidação desta sequência é fundamental para compreender a estrutura e função de uma proteína [61](#page=61). #### 4.1.1 Método de degradação de Edman O método de degradação de Edman é uma técnica clássica para a determinação da estrutura primária de proteínas. Este método permite a identificação sequencial dos aminoácidos N-terminais de uma cadeia polipeptídica. O processo envolve a reação do aminoácido N-terminal com fenilisotiocianato (PITC) em condições alcalinas, formando um derivado feniltiocarbamoil (PTC). Este derivado é então clivado da proteína em condições ácidas, liberando um único aminoácido como um derivado tiazolinona, enquanto o restante da cadeia polipeptídica permanece intacto. A tiazolinona é subsequentemente convertida em um derivado feniltiohidantoína (PTH-aminoácido) por tratamento ácido adicional, que pode então ser identificado por cromatografia. O processo é repetido cíclicamente para determinar a sequência completa [62](#page=62). > **Tip:** A degradação de Edman é mais eficaz para sequenciar fragmentos de proteínas menores ou para identificar os primeiros aminoácidos da cadeia. Para proteínas maiores, é comum clivar a proteína em fragmentos menores utilizando enzimas específicas (como tripsina ou pepsina) e, em seguida, sequenciar esses fragmentos. #### 4.1.2 Quebra de pontes dissulfureto Pontes dissulfureto (ligações S-S) são ligações covalentes que unem resíduos de cisteína, contribuindo para a estabilidade da estrutura tridimensional das proteínas. Para determinar a estrutura primária completa, especialmente em proteínas onde as pontes dissulfureto influenciam a sequência ou o dobramento, é necessário quebrar essas ligações. A quebra pode ser realizada por agentes redutores, como o ditiotreitol (DTT) ou mercaptoetanol, que reduzem as pontes dissulfureto a grupos tiol (-SH). Após a redução, os resíduos de cisteína podem ser posteriormente modificados para evitar a reforma das pontes dissulfureto, como a carboximetilação, antes de proceder à análise da sequência [12](#page=12) [63](#page=63). ### 4.2 Determinação das estruturas secundária, terciária e quaternária de proteínas A determinação das estruturas de ordem superior de proteínas (secundária, terciária e quaternária) fornece informações cruciais sobre a conformação tridimensional e, consequentemente, sobre a função biológica [64](#page=64). #### 4.2.1 Difração de raios-X A difração de raios-X é uma técnica poderosa para determinar a estrutura tridimensional de proteínas em estado cristalino. O processo envolve o bombardeamento de um cristal de proteína com um feixe de raios-X. Os átomos no cristal espalham os raios-X, e o padrão de difração resultante é detectado em uma placa fotográfica ou detector eletrônico. A análise matemática deste padrão de difração, utilizando transformadas de Fourier, permite a reconstrução da densidade eletrônica da molécula e, subsequentemente, a determinação da sua estrutura atômica [64](#page=64). > **Tip:** A qualidade do cristal é um fator limitante para o sucesso da difração de raios-X. Obter cristais de proteínas de alta qualidade pode ser um processo desafiador e demorado. #### 4.2.2 Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) A Espectroscopia de Ressonância Magnética Nuclear (RMN) é outra técnica fundamental para determinar a estrutura tridimensional de proteínas, especialmente para moléculas em solução. A RMN explora as propriedades magnéticas dos núcleos atômicos, como o próton ($^1$H) e o carbono-13 ($^{13}$C) [65](#page=65). Um espectro de RMN de prótons ($^1$H) de uma proteína exibe picos que correspondem aos diferentes átomos de hidrogênio presentes na molécula. A posição (deslocamento químico) de cada pico é altamente sensível ao ambiente químico do átomo de hidrogênio, sendo influenciada pelas estruturas secundária, terciária e quaternária da proteína [65](#page=65). A partir de dados de RMN bidimensionais (como NOESY - Nuclear Overhauser Effect Spectroscopy), é possível obter informações sobre distâncias inter-atômicas entre prótons que estão próximos no espaço, mesmo que não estejam covalentemente ligados na sequência. Essas distâncias são usadas como restrições para calcular um conjunto de estruturas tridimensionais possíveis que se ajustam aos dados experimentais [66](#page=66). > **Example:** Um grupo de prótons localizado perto de um átomo de oxigênio eletronegativo apresentará um deslocamento químico maior (irá para uma região de campo mais baixo no espectro RMN) em comparação com um grupo de prótons em um ambiente menos eletronegativo. ### 4.3 Modificações reversíveis dos aminoácidos As modificações reversíveis dos resíduos de aminoácidos em proteínas são mecanismos cruciais para a regulação da atividade proteica e para a transdução de sinais nas células. Ao contrário das modificações permanentes, essas alterações podem ser adicionadas e removidas, permitindo que as células respondam rapidamente a estímulos [14](#page=14). > **Tip:** Exemplos comuns de modificações reversíveis incluem a fosforilação, a acetilação, a metilação, a glicosilação e a ubiquitinação. #### 4.3.1 Fosforilação A fosforilação é uma das modificações pós-traducionais mais comuns e importantes. Envolve a adição de um grupo fosfato a resíduos específicos de aminoácidos, tipicamente serina, treonina ou tirosina, catalisada por enzimas chamadas quinases. A adição do grupo fosfato, que é carregado negativamente, pode alterar drasticamente as propriedades eletrostáticas da proteína, afetando sua conformação, interações com outras moléculas e atividade catalítica. A remoção do grupo fosfato é realizada por fosfatases, permitindo a desfosforilação e a reversão da modificação. Este ciclo de fosforilação/desfosforilação é central em muitas vias de sinalização celular [14](#page=14). ### 4.4 Desnaturação de proteínas A desnaturação é o processo pelo qual uma proteína perde sua estrutura tridimensional nativa (secundária, terciária e quaternária), resultando na perda de sua atividade biológica. A estrutura primária (sequência de aminoácidos) geralmente permanece intacta, a menos que ocorra hidrólise de ligações peptídicas [20](#page=20). > **Example:** A desnaturação pode ser causada por fatores como calor, alterações extremas de pH, certos solventes orgânicos, detergentes e sais de alta concentração. Por exemplo, o calor excessivo desnatura as proteínas cozinhando o alimento, alterando a textura e a cor devido à agregação das proteínas desnaturadas. A desnaturação pode ser reversível ou irreversível, dependendo das condições e da extensão da danificação da estrutura proteica. Em alguns casos, a remoção do agente desnaturante pode permitir que a proteína retorne à sua conformação nativa e recupere sua atividade (renaturação). No entanto, em muitos casos, a desnaturação leva à agregação e perda permanente da função. --- ## Erros comuns a evitar - Revise todos os tópicos cuidadosamente antes dos exames - Preste atenção às fórmulas e definições chave - Pratique com os exemplos fornecidos em cada seção - Não memorize sem entender os conceitos subjacentes

| Term | Definition | |------|------------| | Aminoácido | Molécula orgânica que contém um grupo amino ($-\text{NH}_2$) e um grupo carboxilo ($-\text{COOH}$). São os blocos de construção das proteínas. | | Ligação peptídica | Ligação covalente que se forma entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo amino de outro aminoácido, liberando uma molécula de água (reação de condensação). | | Péptido | Cadeia curta de aminoácidos ligada por ligações peptídicas. | | Proteína | Molécula complexa composta por uma ou mais cadeias polipeptídicas, que desempenha uma vasta gama de funções biológicas. | | Estrutura primária | A sequência linear de aminoácidos numa cadeia polipeptídica, determinada pela informação genética. | | Estrutura secundária | Padrões locais de enrolamento da cadeia polipeptídica, estabilizados por ligações de hidrogénio entre os átomos do esqueleto peptídico, como as alfa-hélices e as folhas beta. | | Estrutura terciária | A conformação tridimensional global de uma única cadeia polipeptídica, resultante das interações entre as cadeias laterais dos aminoácidos. | | Estrutura quaternária | A disposição espacial de múltiplas subunidades polipeptídicas num complexo proteico funcional. | | Desnaturação | Processo que leva à perda da estrutura tridimensional nativa de uma proteína, geralmente por aquecimento, alterações de pH ou ação de agentes químicos, resultando na perda da sua atividade biológica. | | Propriedades ácido-base | Característica dos aminoácidos de poderem atuar como ácidos ou bases, devido à presença dos grupos amino e carboxilo ionizáveis. | | Atividade ótica | Capacidade de compostos quirais, como os aminoácidos (exceto a glicina), de rodar o plano da luz polarizada. | | Ponte dissulfureto | Ligação covalente forte formada entre os grupos tiol ($-\text{SH}$) de dois resíduos de cisteína, contribuindo para a estabilização da estrutura terciária e quaternária das proteínas. | | Cromatografia em coluna | Técnica de separação que envolve a passagem de uma amostra através de uma coluna contendo uma fase estacionária, permitindo a separação dos componentes com base nas suas interações com a fase estacionária e a fase móvel. | | Eletroforese | Técnica de separação que utiliza um campo elétrico para mover moléculas carregadas através de uma matriz (gel), separando-as com base na sua carga, tamanho e forma. | | Focagem isoelétrica (IEF) | Técnica de eletroforese que separa proteínas com base no seu ponto isoelétrico (pI), o pH no qual a proteína tem carga líquida zero. | | SDS-PAGE | Eletroforese em gel de poliacrilamida com dodecilsulfato de sódio. Uma técnica comum para separar proteínas com base no seu tamanho após a desnaturação e a introdução de uma carga negativa uniforme. | | Massa molar relativa ($M_r$) | O peso molecular de uma substância, expresso como um número adimensional. Na eletroforese, a SDS-PAGE é frequentemente utilizada para determinar a $M_r$ de proteínas. | | Ponto isoelétrico (pI) | O pH no qual uma molécula de aminoácido, péptido ou proteína tem uma carga elétrica líquida de zero. |