Quais são as ligações que mantém a estrutura da proteína?

Conhecer a química das proteínas significa saber a composição e as transformações apresentadas por esses importantes compostos bioquímicos encontrados em organismos vivos como os seres humanos.

Em sua composição química, a proteína tem diversos elementos, como carbono, hidrogênio, oxigênio e enxofre, distribuídos em grupos como os do ácido carboxílico.

Formação de uma proteína

Uma proteína é formada pela interação de dois aminoácidos, por intermédio da ligação entre o nitrogênio do grupo amino (referente a uma amina) de um aminoácido e o carbono da carboxila (referente a um ácido carboxílico) de um outro aminoácido.

A ligação química existente entre esses aminoácidos é denominada de ligação peptídica, a qual sempre tem como principal característica a perda de uma molécula, a partir do hidrogênio de uma carboxila do outro aminoácido.

Essa ligação é muito mais estável que a ligação pi.

Desnaturação de uma proteína

A desnaturação das proteínas é o método em que as suas conformações especiais são alteradas ou destruídas. Ao todo, existem quatro formas estruturais das proteínas: primárias, secundárias, terciárias e quaternárias.

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Na estrutura secundária, temos a presença de duas sequências de proteínas primárias que interagem si, no mesmo plano ou formando um cilindro:

A estrutura terciária apresenta a interação entre estruturas secundárias, e a quaternária apresenta diversas cadeias ou sequências monoméricas.

Na desnaturação, as proteínas secundárias, terciárias e quaternárias são transformadas em estruturas primárias.

Importância de uma proteína

De forma geral, as proteínas têm as seguintes funções para um organismo:

• Biológica: por exemplo, no transporte de substâncias como o oxigênio;

• Enzimática: as proteínas participam da formação das enzimas;

• Estrutural: as proteínas constituem os músculos;

• De defesa: as proteínas participam da formação dos anticorpos;

• Hormonal: as proteínas formam os hormônios.

A estrutura das proteínas é formada por apenas quatro elementos químicos, carbono (C), o oxigênio (O), nitrogênio (N) e o hidrogênio (H).

A estrutura das proteínas diz respeito à formação natural que cada composto precisa ter para que as funções biológicas necessárias possam ser desenvolvidas. 

As proteínas, no caso, é o composto orgânico mais presente nos organismos vivos, representando entre 50% a 80% da quantidade de tecidos que um organismo possui. Isso porque as proteínas apresentam, dentre todos os compostos orgânicos, a maior quantidade de funções estruturais. 

Nesse sentido, a estrutura das proteínas é formada por apenas quatro elementos químicos, sendo eles: o carbono (C), o oxigênio (O), nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Quando esses elementos se juntam, eles formam unidades moleculares, denominadas de aminoácidos. 

Estrutura das proteínas

De forma geral, a estrutura das proteínas é baseada na ligação de diversos monômeros, ou seja, unidades individuais de aminoácidos. Os monômeros, por sua vez, são constituídos por um grupo carboxila e um grupo amino. 

Quando a ligação dos monômeros ocorre, é gerado uma grande estrutura, no caso, denominada de macromolécula.

Além disso, a união entre os aminoácidos é feita por meio de uma ligação peptídica, onde a carboxila de um aminoácido libera (perde) uma hidroxila e o grupo amino de outro aminoácido perde um hidrogênio, formando assim uma molécula de água. 

Após a formação de uma molécula de água, o carbono da carboxila, no caso um ácido carboxílico, se une ao nitrogênio pertencente ao grupo amino de outro aminoácido. Nesse sentido, as proteínas podem apresentar ao todo quatro tipos de estruturas, sendo elas:

Estrutura primária

A estrutura primária das moléculas ocorre quando uma sequência de aminoácidos se forma. Neste caso, a sequência de ligações se inicia no grupo amino e vai até o grupo carboxila. 

Nesta estrutura das proteínas, não ocorre nenhum tipo de ramificação, ou seja, os aminoácidos mantêm uma sequência linear de ligação. 

Caso ocorra a troca de algum aminoácido por outro, durante a ligação peptídica, o organismo vivo pode apresentar complicações, como o surgimento de doenças. Em alguns casos, a substituição de um aminoácido pode levar à morte. 

Estrutura secundária

A estrutura secundária ocorre quando há a extensão ou o prolongamento da uma estrutura primária de uma proteína. Isso porque, conforme a cadeia peptídica aumenta, ou seja, a cadeia de aminoácidos, parte destes aminoácidos começa a interagir com a estrutura de outra de outro composto. 

Essa interação acontece em pontos centrais da estrutura, podendo ser de duas maneiras: em forma de folha ou em forma de hélice. 

A interação quando em forma de folha possui cadeias de proteínas que interagem entre si em um mesmo plano. Já na forma de hélice, também há a interação de cadeias de aminoácidos, porém o resultado é uma estrutura helicoidal, ou seja, em forma de cilindro. 

De qualquer maneira, tanto na forma de folha quanto na forma de hélice, as interações entre os aminoácidos ocorrem por meio da ligação entre um hidrogênio ou através de pontes de enxofre. 

Estrutura terciária

Dentre a estrutura das proteínas, a estrutura terciária é aquela formada por duas estruturas secundárias. Neste caso, ocorre a interação dos resíduos, como átomos de enxofre, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, por meio de forças de atração ou repulsão eletrostática. 

Além disso, essa interação também pode ocorrer através de pontos de hidrogênio, pontes de dissulfeto e por meio de forças de Van der Waals. 

Estrutura quaternária

Diferente das outras estruturas formadas apenas por uma cadeia polipeptídica, a estrutura quaternária é formada por mais de uma cadeia polipeptídica. 

Dessa forma, essa estrutura das proteínas se forma a partir de duas ou mais cadeias polipeptídicas, que podem ser idênticas ou não. Estas cadeias se juntam para que a estrutura total da proteína possa ser formada. 

Neste caso, as interações entre os resíduos das proteínas pode ocorrer por meio de: pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas, atrações eletrostáticas ou pontes de dissulfeto. 

Estrutura das proteínas e a desnaturação

A estrutura das proteínas se constitui como a forma que cada composto orgânico se une para que as funções biológicas necessárias possam ser desenvolvidas. Para isso, cada proteína precisa que sua conformação seja natural. 

Em alguns casos, diversos fatores podem alterar a estrutura das proteínas, como a acidez, o calor e a concentração de sais. Nesse sentido, as cadeias polipeptídicas não conseguem se formar de maneira natural, o que chamamos de desnaturação das proteínas.

Como resultado da desnaturação das proteínas, temos a perda das funções biológicas essenciais para que cada proteína se desenvolva. Apesar disso, a sequência de aminoácidos não sofre nenhum tipo de alteração. 

Portanto, o processo de desnaturação faz com o que a conformação das proteínas seja perdida, alterando assim sua estrutura espacial. 

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Fontes: Toda Matéria, Brasil Escola, Prepara Enem e Khan Academy 

Imagens: Veja, MD. Saúde, Quero Bolsa e

Quais as ligações que mantém as proteínas?

Que forças mantém a estrutura de uma proteína?

Quais os tipos de ligação que mantém a estrutura terciária das proteínas?

Quais são as interações que estabilizam as estruturas das proteínas?