E-book - Bioquimica Humana

Bioquímica Humana Créditos Institucionais Presidente do Conselho de Administração: Janguiê Diniz Diretor-presidente: Jânio Diniz Diretoria Executiva de Ensino: Adriano Azevedo Diretoria Executiva de Serviços Corporativos: Joaldo Diniz Diretoria de Ensino a Distância: Enzo Moreira © 2019 by Telesapiens Todos os direitos reservados SUMÁRIO Compreendendo como são formadas as proteínas.........11 O que é um aminoácido e como ocorre a construção uma proteína...........................................................11 Classificação dos aminoácidos quanto a cadeia lateral.....................................................................15 Aminoácidos essenciais e não essenciais.....................18 Aminoácidos com propriedades únicas........................18 Estrutura das proteínas.................................................20 Proteínas Fibrosas e Globulares....................................23 Principais funções proteicas........................................23 Explicando o Funcionamento das Enzimas..................27 Enzimas........................................................................27 Equação de Michaelis – Menten..................................29 Inibição da atividade enzimática..................................32 Cofatores enzimáticos...................................................33 Digestão, absorção e excreção de proteínas................37 Digestão e absorção de proteínas..................................37 Degradação de aminoácidos.........................................40 Ciclo da Ureia...............................................................42 Síntese Protéica............................................................46 DNA e RNA................................................................46 Processo de Transcrição Gênica...................................47 RNA.............................................................................47 RNAs polimerases em eucariotos.................................48 Etapas da Transcrição..................................................48 Modificações Pós Transcricionais.................................49 Processo de Tradução: Expressão da Informação Genética...............................................................50 Ativação de Aminoácidos............................................51 Etapas de Iniciação, Alongamento e Terminação.......51 Modificações Pós-Traducionais e Endereçamento de Proteínas........................................................54 Desnaturação, dobramento incorreto e consequências...55 UNIDADE 01 INTRODUÇÃO Você sabia que proteínas constituem a forma de expressão da informação genética sendo fundamentais a sobrevivência de um organismo? Proteínas são macromoléculas que atuam em praticamente todas as atividades biológicas. As principais funções de proteínas compreendem a atividade hormonal, catálise biológica, contração muscular, função estrutural, transporte, defesa contra patógenos, coagulação, entre outras. Proteínas também podem ser definidas como polimeros de aminoácidos apresentando vários tamanhos e quatro níveis de organização. Os aminoácidos são provenientes da síntese e degradação de proteínas não necessárias ao metabolismo, da dieta rica em proteínas ou da síntese de novo. O excedente de aminoácidos não pode ser armazenado no corpo humano e, portanto, é excretado por uma via interessante como será discutido no decorrer dos capítulos. Entendeu? Ao longo desta unidade letiva você vai mergulhar neste universo! OBJETIVOS Olá, seja muito bem-vindo a nossa Unidade 1, nosso objetivo é auxiliar você no desenvolvimento das seguintes competências profissionais até o término desta etapa de estudos: 1 Compreender como são formadas as proteínas, com enfoque em estrutura, principais funções e propriedades; 2 Entender como funcionam as enzimas e sua importância para as vias metabólicas; 3 Aprender sobre digestão, absorção e degradação de aminoácidos; 4 Conhecer e identificar todos os mecanismos envolvidos na síntese proteica e as consequências da formação errônea da cadeia polipeptídica. Compreendendo como são formadas as proteínas OBJETIVO Ao término deste capítulo você será capaz de entender como funciona a construção de proteínas. Saberá o que são aminoácidos, quais suas principais propriedades e como estas propriedades afetam a conformação de proteínas. Descobrirá quais são suas principais funções e como elas são fundamentais à sobrevivência de um organismo. Isto será fundamental para o exercício de sua profissão. E então? Motivado para desenvolver estes objetivos? Então vamos lá. Avante! O que é um aminoácido e como ocorre a construção uma proteína Proteínas são polímeros de aminoácidos cuja sequência é responsável por determinar sua estrutura tridimensional e suas propriedades específicas. Atualmente encontramos na natureza aproximadamente setecentos aminoácidos, mas apenas 20 deles são utilizados pelos seres vivos na produção de proteínas. Um aminoácido é composto por grupamento amino (-NH2), grupamento carboxila (-COOH), cadeia lateral ou R e um átomo de hidrogênio, todos ligados a um carbono alfa (C-α) (Figura 1). Os aminoácidos utilizados na construção de proteínas são isômeros do tipo L (Levogiro), considerado o isômero biologicamente ativo. As designações D (dextrogiro) e L (levogiro) referem-se à configuração do carbono alfa ao qual o grupo amino está ligado. Dessa maneira, quando o aminoácido tem seu grupo amino em uma projeção de Fischer voltado para a esquerda é chamado de L-aminoácido; enquanto o aminoácido que apresenta o grupo amino voltado para direita é chamado de D-aminoácido como demonstrado na Figura 2. Figura 1 - Principais estruturas componentes de aminoácidos (Adaptado de NELSON & COX, 2011). A prolina é considerada um iminoácido porque possui um grupamento imino (-NH) em substituição ao grupamento amino (-NH2) presente nos demais nos aminoácidos. Figura 2 - Isomeria óptica da alanina em comparação com gliceraldeído (Adaptado de CHAMPE et al., 2006). Na síntese proteica, um aminoácido é ligado o outro até a formação completa do peptídeo. A união entre dois aminoácidos origina um dipeptídeo, assim como a união entre três aminoácidos forma um tripeptídeo e essas reações ocorrem sucessivamente até a formação de um polímero longo, contínuo e não ramificado chamada cadeia polipeptídica. A ligação entre aminoácidos ocorre com a junção do grupamento carboxila de um aminoácido com o grupamento amino do aminoácido adjacente, liberando de uma molécula de água durante a reação. A junção entre aminoácidos é chamada ligação peptídica (Figura 3). A ligação peptídica constitui um tipo de ligação covalente rígida, planar, a qual não pode ser rompida por processos de desnaturação. Após a construção da proteína, essa molécula apresentará uma estrutura amino livre denominada região amino-terminal ou N-terminal escrita no lado esquerdo da molécula, bem como uma região denominada carboxi-terminal ou C-terminal escrita no lado direito da molécula. Portanto, a sequência correta de leitura da proteína é extremidade N-terminal para extremidade C-terminal. Cada aminoácido que compõe uma proteína é denominado resíduo. Figura 3- Ligação peptídica (fonte: o autor) Ligação Peptídica Aminoácido 1 Aminoácido 2 Grupo Carboxila (COOH) Grupo α Amino (NH3) H2O Peptídio Seguiremos agora com a classificação dos aminoácidos quanto a sua cadeia lateral R, discutindo as principais características de cada grupo de aminoácidos e suas implicações na estrutura da proteína. Em seguida serão discutidas as classificações baseadas em necessidades estruturais (aminoácidos essenciais e não essenciais) e fecharemos o assunto explicando a respeito dos aminoácidos chamados especiais. IMPORTANTE Os aminoácidos são nomeados com base nas três primeiras letras de seu nome em inglês (Tabela 1). A abreviatura de apenas uma letra também pode ser utilizada por textos científicos, mas o usual é a abreviatura de três letras utilizadas para descrever de forma prática a sequência de aminoácidos das proteínas.