Biologia Molecular: Modificações Pós-Traducionais

Modificações Pós-Traducionais

• São essenciais para a função adequada das proteínas
• Podem influenciar a estabilidade e o tempo de meia-vida da proteína
• Podem regular interações proteína-proteína
• Podem afetar a sinalização celular

Fosforilação

• A fosforilação é uma modificação regulatória comum que pode ativar ou inativar proteínas
• Pode alterar as interações das proteínas com outras moléculas
• Pode modificar a localização da proteína dentro da célula

Estrutura Secundária

• É a forma como a cadeia polipeptídica começa a apresentar arranjos espaciais
• Alfa-hélices e folhas beta-pregueadas são exemplos de estruturas secundárias

Alfa-Hélices

• Estruturas helicoidais estabilizadas por pontes de hidrogênio entre os grupos NH e CO de ligações peptídicas
• Os grupos R dos aminoácidos estão orientados para fora da hélice
• Conferem às proteínas estabilidade e uma forma alongada
• São frequentemente encontradas em proteínas fibrosas

Folhas Beta-Pregueadas

• Estruturas em zigzag onde segmentos de polipeptídeos estão alinhados
• Podem ser paralelas ou antiparalelas e são estabilizadas por pontes de hidrogênio entre segmentos da cadeia

Fosfato

• Age de forma semelhante ao bicarbonato
• Tem um papel menor no sangue, mas importante nos líquidos intracelulares
• A concentração de fosfato nos líquidos intracelulares é maior que a dos líquidos extracelulares
• O pH do líquido intracelular está geralmente mais próximo do pK do sistema
• É um ácido poliprótico

Tampão Renal

• O rim desempenha um papel importante no equilíbrio ácido-básico através da regulação do HCO3 plasmático
• Faz isso através da reabsorção do íon HCO3 filtrado e da excreção de H+

Controlo Renal

• O rim secreta H+ e reabsorve bicarbonato filtrado
• Os rins absorvem ou libertam H+ e HCO3
• A urina normalmente tem pH de 5 a 7

Controlo Pulmonar

• Os pulmões controlam a eliminação de H+ do organismo através do íon bicarbonato na produção de CO2 e H2O

Reabsorção Tubular

• É o movimento de água e solutos do lúmen tubular para o sangue

Secreção

• É a movimentação de solutos do sangue para o lúmen tubular
• Ou, de substâncias produzidas nas células tubulares, do interior destas para o lúmen tubular

Balanço Renal

• O rim controla o balanço renal de bicarbonato, fosfato e amónia

Moléculas Hidrofóbicas

• As moléculas não polares tendem a se agrupar em soluções aquosas, formando agregados que minimizam o contato com a água, um fenômeno conhecido como interação hidrofóbica

Osmolaridade

• Refere-se à concentração total de solutos em uma solução
• O equilíbrio osmótico é essencial para a regulação da pressão e volume dos fluidos dentro e fora das células

pH

• A água tem uma tendência leve a se dissociar em íons H3O+ (hidrônio) e OH- (hidróxido), e o produto dessas concentrações é representado por Kw, que a 25ºC é 1x10-14 M²
• Em soluções neutras, [H+] = [OH-] = 1x10-7 M
• Ácidos fortes dissociam-se completamente na água, liberando H+
• Ácidos fracos se dissociam parcialmente, estabelecendo um equilíbrio
• A equação de Henderson-Hasselbalch ajuda a calcular o pH de soluções tamponadas

Sistemas de Tampão no Organismo

• Para manter o pH dos fluidos corporais dentro de uma faixa estreita (7,0 no citosol e 7,35-7,45 no sangue), o corpo utiliza sistemas tampão, ventilação alveolar e excreção renal
• São formados por ácidos e pelas suas bases conjugadas e atuam liberando ou capturando iões H+
• O sistema de bicarbonato (HCO3-) é um dos mais importantes tampões fisiológicos

Distúrbios no pH

• Acidose: Ocorre quando o pH do sangue cai abaixo de 7,35, tornando o sangue mais ácido
• Alcalose: Ocorre quando o pH do sangue sobe acima de 7,45, tornando o sangue mais básico
• O corpo controla o pH de maneira precisa através dos sistemas tampão, da respiração (controlando os níveis de CO2 no sangue) e da excreção renal (regulação de bicarbonato e íons H+)

A Água como Solvente

• É vital para quase todos os processos biológicos
• As suas propriedades químicas, como a formação de pontes de hidrogênio, permitem que ela atue como regulador térmico, solvente, reagente e participante em reações bioquímicas

Hidrólise de Ligações Peptídicas

• É o processo pelo qual as ligações que unem os aminoácidos em uma cadeia polipeptídica (ligações peptídicas) são quebradas pela adição de água
• É catalisado por enzimas chamadas proteases ou peptidases

Peptidases

• São enzimas que catalisam a hidrólise de ligações peptídicas
• Podem ser classificadas em:
  • Exopeptidases: dividem ligações peptídicas nas extremidades da cadeia
  • Endopeptidases: dividem ligações peptídicas dentro da cadeia polipeptídica

Proteínas

• São biopolímeros lineares formados por L-aminoácidos ligados por ligações peptídicas
• Possuem polaridade
• Desempenham diversas funções no organismo
• Possuem uma conformação própria e podem ser modificadas depois da tradução

Níveis de Estrutura das Proteínas

• Estrutura primária: sequência linear de aminoácidos determinada pela transcrição e tradução do DNA
• Estrutura secundária: arranjos espaciais regulares da cadeia polipeptídica, como alfa-hélices e folhas beta-pregueadas
• Estrutura terciária: organização tridimensional completa de uma cadeia polipeptídica, resultante de interações entre diferentes estruturas secundárias
• Estrutura quaternária: associação de múltiplas cadeias polipeptídicas em complexos, podendo ser homodímeros ou heterodímeros

Homodímeros

• São formados por duas subunidades idênticas

Ligação à Membrana Celular

• O processo de ligação à membrana celular auxilia na ancoragem da proteína à membrana celular
• Facilita a interação com lipídeos e a inserção de proteínas em membranas

Clivagem Proteolítica

• Algumas proteínas são sintetizadas como precursores inativos (pré-proteínas ou pró-enzimas) e precisam ser clivadas para se tornarem ativas
• Exemplo: a tripsinogênio é ativado pela clivagem em tripsina no intestino, um passo essencial para a digestão de proteínas

Modificação de Aminoácidos

• Algumas proteínas podem sofrer outras modificações específicas em certos aminoácidos, como a acetilação e metilação
• Regula a expressão gênica e função de histonas

Cisteína e Pontes Dissulfeto

• A cisteína contém um grupo sulfidrila (-SH)
• A cisteína pode oxidar e formar ligações covalentes entre dois resíduos de cisteína em uma proteína

Ligações Dissulfeto

• São essenciais para a estabilização de proteínas, especialmente em ambientes extracelulares
• Ajudam a manter a conformação da proteína

Cistina

• É formada por duas cisteínas unidas por uma ligação dissulfeto

Conformação da Proteína

• Estrutura secundária, terciária e quaternária
• A proteína adquire sua conformação nativa passando por um dobramento ordenado
• Este processo é mediado por interações entre os aminoácidos
• Forma Nativa: É a forma funcional na qual a proteína realiza suas atividades com máxima eficiência dentro da célula

Ligação Peptídica

• As ligações peptídicas são coplanares, o que significa que todos os átomos envolvidos na ligação estão em um mesmo plano

Este quiz abrange as modificações pós-traducionais e suas implicações nas proteínas, incluindo a fosforilação e as estruturas secundárias como alfa-hélices e folhas beta-pregueadas. Teste seus conhecimentos sobre a importância destas modificações na função e estabilidade das proteínas.