Bioquímica

Proteínas: o que são, propriedades, estruturas

As proteínas são compostos presentes em todos os seres vivos. Elas se formam a partir da união de muitas unidades de aminoácidos, que formam a chamada cadeia peptídica.

Essas moléculas podem ter dimensões muito variáveis: desde algumas dezenas de unidades de aminoácidos até centenas ou milhares deles.

Os aminoácidos dos seres vivos

Os aminoácidos são compostos químicos muito particulares, com características únicas. Existem muitos tipos de aminoácidos, mas apenas vinte deles são utilizados nas proteínas fabricadas pelos seres vivos.

Eles são denominados alfa-aminoácidos, pois o primeiro carbono (o carbono alfa) de sua cadeia está ligado de um lado a um grupo funcional amina (–NH2 ) e, de outro, a um grupo funcional ácido carboxílico (–COOH).

Como todos os aminoácidos usados pelos seres vivos são alfa-aminoácidos, eles serão denominados a partir daqui simplesmente aminoácidos.

Ligando aminoácidos: ligação peptídica

A união entre aminoácidos é denominada ligação peptídica e ocorre entre o grupamento amina (NH2 ) de um aminoácido e o grupamento ácido carboxílico (COOH) de outro. Por meio de ligações como essa podem ser formadas longas cadeias peptídicas. Observe a figura abaixo.

Quando aminoácidos se combinam, forma-se uma ligação entre o grupamento OH de uma molécula e o átomo de H de outra. O resultado é a formação de água (H2 O) e a ligação entre os dois aminoácidos, a chamada ligação peptídica.

Uma proteína é, portanto, um polipeptídio. Ao digerir uma proteína, o organismo desfaz ligações peptídicas, com a ajuda da água (hidrólise) e promove a liberação de aminoácidos.

Na fabricação de proteínas, ao contrário, são estabelecidas ligações peptídicas entre os aminoácidos e é liberada água. Ao fabricar hormônio, por exemplo, as células do pâncreas humano reúnem 51 aminoácidos conforme determinada ordem, formando duas cadeias ligadas entre si, e o resultado é um polipeptídio chamado insulina.

A estrutura das proteínas

Para entender a razão de as proteínas terem propriedades tão especiais, é necessário entender sua estrutura em detalhe. Vamos tomar como exemplo a insulina. Ela tem 51 aminoácidos dispostos em duas cadeias, A e B, conforme as tabelas a seguir.

A sequência de aminoácidos que compõe o polipeptídio é denominada estrutura primária da proteína. Esse é o nível estrutural mais simples e dele deriva todo o arranjo espacial da molécula.

A estrutura secundária descreve a formação de estruturas regulares da cadeia polipeptídica, por exemplo, o enrolamento da proteína ao redor de um eixo.

Para representar uma cadeia de polipeptídios de maneira simplificada, em vez de mostrar átomos e ligações químicas, podemos utilizar a forma de uma fita, que representa os aminoácidos ligados entre si.

As cadeias A e B da insulina na forma de duas fitas, uma azul e uma vermelha. A estrutura terciária da proteína deriva de um arranjo espacial entre as cadeias polipeptídicas.

No caso da insulina, esse arranjo depende de ligações com compostos de enxofre. Observe, na figura abaixo, os átomos de enxofre (representados por pequenas esferas amarelas), ligados a átomos de carbono e hidrogênio. Esses complexos unem as cadeias A e B da insulina.

Cadeias de insulina, em forma de fi ta, nas quais se veem os átomos de enxofre. Essa é a forma fisiologicamente ativa da insulina, isto é, a que faz baixar os níveis de glicose do sangue.

Finalmente, essa forma estável, que é a forma fisiologicamente ativa da molécula de insulina, pode se combinar com outras como ela, formando complexos de várias unidades. Esse novo arranjo é a estrutura quaternária da proteína, que reúne seis moléculas de insulina, cada uma com as duas cadeias (A e B).

Ela é uma forma inativa da insulina, isto é, sua presença no sangue de uma pessoa não provoca alteração alguma nos níveis de glicose.

Propriedades funcionais das proteínas

Além das proteínas que atuam como hormônios, há proteínas que aceleram reações químicas, sem delas participar como reagentes, denominadas enzimas. Há inúmeras enzimas conhecidas e muitas ainda por descobrir.

Elas são grandes proteínas que têm a capacidade de reconhecer determinadas substâncias (chamadas então substratos) e a elas se ligar por meio de ligações fracas, numa região específica da molécula (denominada sítio ativo).

Com a ligação, ocorre uma pequena mudança na forma da grande molécula de enzima, o que promove mudanças no substrato, originando os produtos. Estes, então, deixam a enzima livre novamente.

A enzima catalisa uma reação de clivagem, ou seja, ela separa partes constituintes de uma substância.

Mas as enzimas podem atuar no sentido inverso, ou seja, podem unir substâncias. A formação de amido nas sementes, por exemplo, é realizada por enzimas que polimerizam unidades de glicose.

As propriedades funcionais das proteínas, como as enzimas, dependem da forma de sua molécula. Qualquer fator que a altere pode interferir em suas funções

O calor é um desses fatores. Ao se ferver um alimento, por exemplo, suas enzimas são alteradas e com isso o processo de catálise é reduzido.

Isso é especialmente importante quando se deseja estocar alimentos. As proteínas podem mudar sua forma, ainda, em condições de maior ou menor acidez do meio aquoso em que estão. Isso ocorre também com a hemoglobina do sangue, que modifica sua afinidade pelo gás oxigênio em função da temperatura (daí o perigo das febres) e também da maior ou menor acidez do sangue.

O acúmulo de gás carbônico provoca a formação de ácido carbônico no interior das hemácias e consequente aumento de acidez.

Com isso, a hemoglobina ligada ao gás oxigênio, denominada oxi-hemoglobina, muda sua estrutura quaternária e libera as moléculas de gás oxigênio que carrega (desoxi-hemoglobina).

Nos pulmões o processo se inverte: a hemoglobina muda ligeiramente sua forma e expõe seus sítios com grande afinidade pelo oxigênio, recarregando-se, o que reinicia o ciclo de transporte de oxigênio.

Resumo

  • As proteínas são polímeros de aminoácidos e podem ser formadas por centenas deles, organizados em diversas cadeias de aminoácidos.
  • Os aminoácidos que o ser humano não consegue fabricar são chamados aminoácidos essenciais e devem obrigatoriamente fazer parte da dieta.
  • As proteínas podem desempenhar diversas funções; por exemplo, promover reações químicas atuando como enzimas, ou compor os músculos de animais, permitindo os movimentos.
  • Os lipídios apresentam alta afinidade com solventes orgânicos e pouca afinidade com a água. 2. As gorduras e os óleos são constituídos de ácidos graxos e glicerol e são importantes na dieta humana.
  • Há ácidos graxos que devem obrigatoriamente fazer parte da dieta humana – os chamados ácidos graxos essenciais –, pois sua falta pode provocar graves prejuízos a diversas funções, como a imunidade.
  • As membranas das células são constituídas de uma estrutura básica que tem por base uma molécula de lipídio, os fosfolipídios.
  • O colesterol pertence a um grupo de lipídios chamados esteroides e é encontrado na membrana das células animais; ele participa de diversas funções metabólicas, por exemplo, formando a base de diversos hormônios.

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