Química Das Proteínas

1- Introdução

As proteínas são polímeros de aminoácidos unidos por covalência, através de ligações peptídicas, uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH2) de um aminoácido com o grupo carboxila (-COOH) de outro aminoácido, através da formação de uma amida. Além disso, os diferentes grupamentos "R" encontrados nos aminoácidos influenciam na estrutura, na funcionalidade e nas propriedades das proteínas individuais. A maioria das proteínas encontradas nos seres vivos são formadas por L-aminoácidos. Os D-aminoácidos aparecem somente em certos antibióticos peptídicos e em peptídeos componentes da parede de algumas bactérias. Apesar de muitas proteínas conterem outras substâncias, além dos aminoácidos, a estrutura tridimensional e muitas das propriedades biológicas das proteínas são determinadas, em grande parte, pelos tipos de aminoácidos presentes em sua molécula, a ordem em que eles estão unidos entre si, na formação da cadeia polipeptídica e, ainda, pela inter-relação espacial de um aminoácido com o outro. Os vinte aminoácidos chamados de “aminoácidos padrões” existentes, quase nunca ocorrem em quantidades iguais em proteínas. Alguns aminoácidos podem ocorrer apenas uma única vez por molécula ou não comparecerem de todo em dado tipo de proteína, outros podem ocorrer em grande número. Podem ser estruturalmente classificadas em fibrosas ou globulares.

As proteínas ainda exercem na célula uma grande variedade de funções, que podem ser divididas em dois grupos:

(1) Dinâmicas: Transporte, defesa (anticorpo), catálise de reações, controle do metabolismo e contração, por exemplo;

(2) Estruturais: Proteínas como o colágeno e elastina, por exemplo, que promovem a sustentação estrutural da célula e dos tecidos.

As proteínas que apresentam uma ou mais cadeias polipeptídicas formando estruturas compactas, mais ou menos esféricas e que geralmente são solúveis denominam-se proteínas globulares. As proteínas fibrosas possuem forma alongada, geralmente insolúveis em meio aquoso e desempenham um papel basicamente estrutural nos sistemas biológicos. Ao contrário das globulares são formadas pela repetição de módulos, o que possibilita a construção de grandes estruturas, com organização que origina fibras. Ao descrever a estrutura de uma proteína, particularmente uma proteína globular é conveniente considerar a sua complexidade através de suas estruturas:

1. Estrutura primária - É a seqüência de aminoácidos ao longo da cadeia polipeptídica, específica para cada proteína.

2. Estrutura secundária - Descreve a formação de estruturas regulares pela cadeia polipeptídica. Pode ser α-hélice, folha pregueada.

3. Estrutura terciária - Descreve o dobramento final da cadeia polipeptídica por interação de regiões com estrutura regular.

4. Estrutura quaternária - Descreve a associação de duas ou mais cadeias polipeptídicas de estrutura terciária. [1]

Reação de Heller: quando adicionamos um ácido ao meio onde a proteína está dissolvida, a liberação de prótons para o meio provoca uma queda do pH.

Os ácidos minerais fortes desnaturam as proteínas, transformando-as em meta-proteína, insolúveis. A reação de Heller (reação de proteínas com HNO3 concentrado) é frequentemente utilizada para a pesquisa de albumina na urina e permite a dosagem semi-quantitativa.

Reação com Metais Pesados: a adição de sais de metais pesados, tais como mercúrio, chumbo, cobre, zinco levam a formação de sais denominados “quelatos’’ entre os aminoácidos ácidos e estes metais. As proteínas precipitam porque estes sais são insolúveis em água e também porque, com a quebra das ligações iônicas, os aminoácidos hidrofóbicos ficam mais expostos ao meio aquoso.

Reação TCA: determinados agentes, como os reagentes para alcalóides podem ser usados na precipitação de proteínas, o que é útil na desproteinização de materiais biológicos, como o sangue, ânions de ácidos complexos (tricloroacético, tânico) formam sais insolúveis onde a proteína funciona como cátion.

Reação por Aquecimento: a temperatura é um fator importante na solubilização das proteínas. A estrutura terciária de uma proteína é mantida por interações hidrofóbicas entre os radicais apolares que se abrigam no meio aquoso, procurando se agruparem no interior do glóbulo protéico, pelas atrações iônicas entre os radicais carregados com cargas opostas, pelas pontes dissulfeto, pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas ou ainda pelas Forças de Van der Waals. Ao fornecer energia a um meio aquoso contendo proteínas, atrações entre os radicais são desfeitas e a proteína é "desenrolada", expondo, ao meio aquoso seus radicais apolares que estavam contidos no seu interior. Isto é que leva à desnaturação.

Reação do Biureto: a reação do biureto é devida às ligações peptídicas, dando positiva para proteínas e peptídeos com três ou mais resíduos de aminoácidos. A reação é também positiva para as substâncias que contém dois grupos carbamínicos (-CO-NH2) ligados diretamente ou através de um único átomo de carbono ou nitrogênio. Este é o caso do biureto que dá reação positiva e de onde provém o nome da mesma. As proteínas ou peptídeos, quando tratados por uma solução de sulfato de cobre, em meio alcalino, dão uma coloração violeta característica. [2]

Todas as proteínas iniciam sua existência no ribossomo como uma sequência linear de resíduos de aminoácidos. Esse polipeptídeo deve enovelar-se durante e em seguida à síntese, à fim de atingir a sua conformação nativa. Pequenas alterações no meio em que se localiza a proteína podem resultar em alterações estruturais, que poderá levar à uma deficiência no seu funcionamento. A estrutura protéica adquire sua função em meio celular específico. Condições diferentes daquelas presentes no interior da célula podem resultar em variáveis alterações na estrutura das proteínas. Uma perda da estrutura tridimensional suficiente para causar perda de função recebe o nome de desnaturação. O estado desnaturado não necessariamente corresponde a um desenovelamento completo da estrutura protéica e a uma randomização de conformação. Sob a maioria das condições, as proteínas desnaturadas se encontram em um conjunto de estados parcialmente enovelados pouco elucidados. A maioria das proteínas pode ser desnaturada pelo calor, que afeta as interações fracas em uma proteína