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Funções de algumas proteínas

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Conteúdo da Membrana Plasmática

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Membrana Plasmática em detalhe

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Meios de Transporte da Membrana Plasmática

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Os catalisadores são substâncias que modificam a velocidade de uma reação química, geralmente aumentando-a, sem sofrer alterações no decorrer da reação. As enzimas formam a mais numerosa classe de proteínas. Como toda proteína, a produção de uma enzima, pelos ribossomos das células, está subordinada ao controle do DNA. É através da produção de enzimas específicas que o DNA comanda todo o metabolismo celular. Sendo proteínas, quando são submetidas a fatores capazes de alterar a sua configuração espacial natural, elas podem perder as suas propriedades catalíticas.

As reações químicas comumente acontecem quando as ligações químicas das moléculas reagentes são rompidas e novas ligações químicas se estabelecem, originando novas moléculas. Uma condição obrigatória para a ocorrência de uma reação química é o acontecimento de um choque entre as moléculas dos reagentes. Sem se encontrarem, duas moléculas nunca vão interagir e reagir. Para que a reação aconteça, as moléculas reagentes devem alcançar um estado energético maior que o seu estado habitual ( estado de transição ou complexo ativado). A energia necessária para elevar o nível energético dos reagentes até esse estado de transição é a energia de ativação. Pode ser comparada com a energia necessária para se levar uma pedra até o alto de uma montanha, de onde ela pode rolar livremente.

Na presença do catalisador, as moléculas reagentes atingem o estado de transição em um nível energético inferior àquele que atingiriam na sua ausência. O "investimento energético" necessário para a ocorrência da reação é menor, na presença do catalisador.

Portanto, a presença de um catalisador aumenta a velocidade de uma reação química porque diminui a energia de ativação necessária. Dessa forma, as moléculas reagentes atingem com mais facilidade o estado de transição. Quando os produtos são formados, o catalisador se desprende, inalterado e pronto para catalisar novamente uma outra reação do mesmo tipo.

2. As Enzimas Como Catalisadores

Quando o catalisador é uma enzima, os reagentes são chamados substratos. O nome de uma enzima pode indicar o substrato sobre o qual ela age (amilase, lactase, sacarase, etc.) ou o tipo de reação química que ela catalisa (desidrogenase, transaminase, hidrolase, etc.).

As enzimas atuam oferecendo para os substratos um local para aderirem e onde a reação irá ocorrer. O choque entre as moléculas dos reagentes, que dependia apenas do acaso, passa a ser facilitado pelo encaixe dos reagentes nas moléculas das enzimas. Em uma molécula de enzima, o lugar adequado para o encaixe das moléculas reagentes é o centro ativo da enzima.

Veja a figura a seguir:

A ligação entre os substratos e o centro ativo é muito precisa, semelhante à relação existente entre uma fechadura e a sua respectiva chave. A estrutura do centro ativo depende da configuração espacial da molécula da enzima. A ligação da enzima com o seu respectivo substrato tem elevada especificidade. Alterações na forma tridimensional de uma enzima podem torná-la afuncionante, por impedir o encaixe dos substratos no centro ativo.

3. Fatores que Modificam a Atividade Enzimática

A - Efeito da Concentração dos Substratos

Se a concentração da enzima for constante, aumentos na concentração dos substratos são acompanhados de elevações cada vez menores na velocidade da reação.

Atinge-se um determinado ponto no qual novos aumentos na concentração dos substratos não serão acompanhados por elevação na velocidade da reação química.

B - Efeito da Temperatura

Sabe-se que a velocidade das reações químicas aumenta com a elevação da temperatura. Todavia, nas reações catalisadas por enzimas, a velocidade tende a diminuir quando a temperatura passa de 35 °C ou 40 °C. Isso ocorre porque, em temperaturas elevadas, alteram-se as estruturas secundária e terciária da enzima, afetando a sua configuração espacial. Como a ligação da enzima ao substrato depende da forma da molécula da enzima (mecanismo "chave-e-fechadura"), se a mesma for alterada, conseqüentemente a função também será.

Em temperaturas superiores a 70 °C, as reações enzimáticas geralmente cessam, pois habitualmente ocorre desnaturação completa e irreversível da maioria das enzimas.

Existe uma temperatura na qual a atividade da enzima é máxima. É a temperatura ótima de ação da enzima. Nos animais homeotérmicos, capazes de manter constante a temperatura corporal, essa temperatura ótima está geralmente entre 35 °C e 40 °C. Nos animais pecilotermos, cuja temperatura corporal é variável, a temperatura ótima de atuação de suas enzimas é de 25 °C, aproximadamente.

C - Efeito do pH

As enzimas têm um pH ótimo, no qual a sua forma é tal que permite a elas catalisarem com maior eficiência uma determinada reação química, cuja velocidade então é máxima. Em valores abaixo (mais ácidos) ou acima (mais básicos) desse pH ótimo, a atividade da enzima e a velocidade da reação por ela catalisada diminuem, porque a sua forma tridimensional se altera.

O pH ótimo varia de uma enzima para outra. Vejamos alguns exemplos de enzimas humanas:

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sequencia de processoa quimicos que ocorreram na hipotese autotrófica

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doenças causadas pela falta de nutrientes

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anatomia e fisiologia do sistema reprodutor feminino

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é um tipo de joaninha com bolinhas brancas

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quais são as funções das organelas do pancreas

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problemas ocasionados pela falta de tal vitamina

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Os catalisadores são substâncias que modificam a velocidade de uma reação química, geralmente aumentando-a, sem sofrer alterações no decorrer da reação. As enzimas formam a mais numerosa classe de proteínas. Como toda proteína, a produção de uma enzima, pelos ribossomos das células, está subordinada ao controle do DNA.

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As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

Proteínas de adesão: em células adjacentes, as proteínas da membrana podem aderir umas às outras.

Proteínas que facilitam o transporte de substâncias entre células.

Proteínas de reconhecimento: determinadas glicoproteínas atuam na membrana como um verdadeiro "selo marcador", sendo identificadas especificamente por outras células.

Proteínas receptoras de membrana.

Proteínas de transporte: podem desempenhar papel na difusão facilitada, formando um canal por onde passam algumas substâncias, ou no transporte ativo, em que há gasto de energia fornecida pela substância ATP. O ATP (adenosina trifosfato) é uma molécula derivada de nucleotídeo que armazena a energia liberada nos processos bioenergéticos que ocorrem nas células (respiração aeróbia, por exemplo). Toda vez que é necessária energia para a realização de uma atividade celular (transporte ativo, por exemplo) ela é fornecida por moléculas de ATP.

Proteínas de ação enzimática: uma ou mais proteínas podem atuar isoladamente como enzima na membrana ou em conjunto, como se fossem parte de uma "linha de montagem" de uma determinada via metabólica.

Proteínas com função de ancoragem para o citoesqueleto.

Como referenciar: "Função das Proteínas" em Só Biologia. Virtuous Tecnologia da Informação, 2008-2020. Consultado em 19/09/2020 às 02:15. Disponível na Internet em https://www.sobiologia.com.br/conteudos/Citologia/cito6.php

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As proteínas da membrana plasmática exercem grandes variedades de funções: atuam preferencialmente nos mecanismos de transporte, organizando verdadeiros túneis que permitem a passagem de substâncias para dentro e para fora da célula, funcionam como receptores de membrana, encarregadas de receber sinais de substâncias que levam alguma mensagem para a célula, favorecem a adesão de células adjacentes em um tecido, servem como ponto de ancoragem para o citoesqueleto.

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O colesterol e sua função na membrana plasmática.

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O colesterol e sua função na membrana plasmática.

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O colesterol, esteroide presente na membrana da célula animal, é usado na síntese dos hormônios sexuais e de outros esteroides. O excesso de uma de suas formas é prejudicial.

O colesterol é um tipo de esteroide - lipídios constituídos por quatro anéis de carbono ligados a grupos químicos variáveis - que pode ser sintetizado no fígado ou obtido na alimentação. Ele está presente na membrana das células animais, além de ser precursor de outros esteroides, como os hormônios sexuais.

O colesterol é transportado na corrente sanguínea ligado a proteínas e ácidos graxos (lipoproteínas). Existem dois tipos de lipoproteínas:

LDL (Lipoproteínas de Baixa Densidade, do inglês Low Density Lipoprotein): fornece o colesterol às células para a produção da membrana, no entanto, pode provocar o acúmulo de gordura nas artérias, tornando-as rígidas e estreitas (aterosclerose) e comprometendo a passagem do sangue. Diante disso, essas lipoproteínas são também conhecidas como " colesterol ruim ";

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HDL (Lipoproteínas de Alta Densidade, do inglês High Density Lipoprotein): retira o excesso de colesterol do sangue levando-o ao fígado, onde será eliminado. É conhecido também como " bom colesterol ".

O consumo excessivo de gorduras pode aumentar os níveis de colestrol na corrente sanguínea, o que pode ser prejudicial, pois o fígado não consegue destruir esse excesso. Assim, é recomendado que o consumo de gorduras, em especial as gorduras saturadas (com origem principalmente animal) e trans (fabricada industrialmente por meio de um processo de hidrogenação e que confere uma consistência mais sólida a alguns alimentos industrializados) seja moderado, já que podem aumentar principalmente o "colesterol ruim" e, consequentemente, aumentar o risco de problemas cardiovasculares.

A ingestão de alimentos gordurosos pode aumentar o nível de colesterol no organismo e ser prejudicial à saúde

Por Helivania Sardinha dos Santos

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Existe colesterol bom e ruim? O colesterol é um tipo de esteroide presente na membrana de células animais que participa da síntese de hormônios sexuais e outros esteroides e que é encontrado em duas formas de lipoproteínas, o HDL e o LDL. Clique e descubra ainda qual desses tipos pode ser prejudicial em excesso.

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As moléculas anfipáticas ou anfifílicas são aquelas que podem sentir afinidade ou repulsão ao mesmo tempo por um determinado solvente. Os solventes são classificados quimicamente como polares ou apolares; hidrofílico ou hidrofóbico. Assim, esses tipos de moléculas podem "amar" a água, como podem "odiá-la".

De acordo com a definição anterior, existe apenas uma maneira de tornar isso possível: essas moléculas devem ter regiões polares e apolares dentro de suas estruturas; eles são distribuídos de maneira mais ou menos homogênea (como as proteínas, por exemplo) ou localizados de maneira heterogênea (no caso de surfactantes)

Bolhas, um fenômeno físico causado pela redução da tensão superficial da interface ar-líquido resultante da ação de um surfactante, que é um composto anfifílico. Fonte: Pexels

Os surfactantes, também chamados detergentes, são talvez as moléculas anfipáticas mais conhecidas de todas desde tempos imemoriais. Desde que o homem foi cativado pela estranha fisionomia de uma bolha, preocupada com a preparação de sabonetes e produtos de limpeza, ele encontrou repetidamente o fenômeno de tensão superficial.

Observar uma bolha é o mesmo que testemunhar uma "armadilha" cujas paredes, formadas pelo alinhamento das moléculas anfipáticas, retêm o conteúdo gasoso do ar. Suas formas esféricas são as mais estáveis ​​matematicamente e geometricamente, pois minimizam a tensão superficial da interface ar-água.

Dito isto, duas outras características das moléculas anfipáticas foram expostas: elas tendem a se associar ou se auto-montar, e algumas diminuem as tensões superficiais nos líquidos (aquelas que podem fazer isso são chamadas de surfactantes).

Como resultado de uma alta tendência a se associar, essas moléculas abrem um campo de estudo morfológico (e até arquitetônico) de seus nano-agregados e das supramoléculas que os compõem; com o objetivo de projetar compostos que possam ser funcionalizados e interagirem de maneira incomensurável com as células e suas matrizes bioquímicas.

Estrutura geral de uma molécula anfipática. Fonte: Gabriel Bolívar

Estrutura

Foi dito que moléculas anfifílicas ou anfipáticas têm uma região polar e uma apolar. A região apolar geralmente consiste em uma cadeia de carbono saturada ou insaturada (com ligações duplas ou triplas), que é representada como uma "cauda apolar"; acompanhado por uma "cabeça polar", na qual residem os átomos mais eletronegativos.

A estrutura geral acima ilustra os comentários no parágrafo anterior. A cabeça polar (esfera roxa) pode ser grupos funcionais ou anéis aromáticos que têm momentos dipolares permanentes e também são capazes de formar ligações de hidrogênio. Portanto, o maior teor de oxigênio e nitrogênio deve ser colocado lá.

Nesta cabeça polar também pode haver cargas iônicas, negativas ou positivas (ou ambas ao mesmo tempo). Essa região é a que mostra uma alta afinidade pela água e outros solventes polares.

Por outro lado, a cauda apolar, dadas suas ligações CH predominantes, interage com as forças de dispersão de Londres. Essa região se deve ao fato de as moléculas anfipáticas também mostrarem afinidade por gorduras e moléculas de ar apolar (N ₂ , CO ₂ , Ar, etc.).

Em alguns textos de química, o modelo para a estrutura superior é comparado ao formato de uma chupeta.

Interações intermoleculares

Quando uma molécula anfipática entra em contato com um solvente polar, isto é, a água, suas regiões exercem efeitos diferentes nas moléculas do solvente.

Para começar, as moléculas de água buscam solvatar ou hidratar a cabeça polar, ficando fora da cauda apolar. Nesse processo, um distúrbio molecular é criado.

Enquanto isso, as moléculas de água ao redor da cauda apolar tendem a ser organizadas como se fossem pequenos cristais, permitindo assim minimizar as repulsões. Nesse processo, uma ordem molecular é criada.

Entre desordens e ordens, chegará um ponto em que a molécula anfipática procurará interagir com outra, o que resultará em um processo muito mais estável.

Miscelas

Ambos estarão se aproximando através de suas caudas apolares ou cabeças polares, de modo que as regiões relacionem primeiro as interações. É o mesmo que imaginar que dois "pirulitos roxos" na imagem acima se aproximam entrelaçando suas caudas negras ou juntando suas duas cabeças roxas.

E assim começa um interessante fenômeno de associação, no qual várias dessas moléculas são unidas consecutivamente. Eles não estão associados arbitrariamente, mas de acordo com uma série de parâmetros estruturais, que acabam isolando as caudas apolares em uma espécie de "núcleo apolar", enquanto expõem as cabeças polares como uma concha polar.

Diz-se então que nasce uma miscela esférica. No entanto, durante a formação da miscela, há um estágio preliminar que consiste no que é conhecido como bicamada lipídica. Essas e outras são algumas das muitas macroestruturas que as moléculas anfifílicas podem adotar.

Miscela esférica formada por moléculas anfipáticas. Fonte: Gabriel Bolívar

Características das moléculas anfipáticas

Diferentes tipos de estruturas ou morfologias miscelares. Fonte: Gabriel Bolívar

Associação

Se as caudas apolares são tomadas como unidades negras e as cabeças polares roxas, será entendido por que na imagem superior a casca da miscelina é roxa e seu núcleo preto. O núcleo é apolar e suas interações com as moléculas de água ou solvente são nulas.

Se, pelo contrário, o solvente ou o meio é apolar, são as cabeças polares que sofrerão as repulsões e, conseqüentemente, estarão localizadas no centro da miscelânea; isto é, é invertida (A, imagem inferior).

Observa-se que a miscelânea invertida possui uma casca apolar, de cor preta, e um núcleo polar, roxo. Porém, antes da formação de miscélulas, moléculas anfifílicas são encontradas individualmente, alterando a ordem das moléculas de solvente. Aumento da concentração, comece a se associar em uma estrutura de uma ou duas camadas (B).

De B, as folhas começam a se curvar para originar D, uma vesícula. Outra possibilidade, dependendo do formato da cauda apolar em relação à sua cabeça polar, é que eles se associam para originar uma miscelânea cilíndrica (C).

Nanoagregados e supramoléculas

Portanto, existem cinco estruturas principais, que revelam uma característica fundamental dessas moléculas: sua alta tendência a se associar e se auto-montar em supramoléculas, que são adicionadas para formar nanoagregados.

Assim, as moléculas anfifílicas não estão sozinhas, mas associadas.

Física

As moléculas anfipáticas podem ser neutras ou carregadas ionicamente. Aqueles que têm cargas negativas têm em sua cabeça polar um átomo de oxigênio com uma carga formal negativa. Alguns desses átomos de oxigénio provenientes de grupos funcionais, tais como -COO ⁻ , -SO 4 ⁻ , -SO 3 ⁻ ou -PO 4 ⁻ .

Em relação às cargas positivas, elas geralmente vêm de aminas, RNH 3 ⁺ .

A presença ou ausência dessas cargas não altera o fato de que essas moléculas geralmente formam sólidos cristalinos; ou, se forem relativamente leves, são encontrados como óleos.

Exemplos

Alguns exemplos de moléculas anfipáticas ou anfifílicas serão mencionados abaixo:

-Fopolipídios: fosfatidiletanolamina, esfingomielina, fosfatidilserina, fosfatidilcolina.

-Colesterol.

-Glucolipídios.

-Lauril sulfato de sódio.

-Proteínas (são anfifílicas, mas não surfactantes).

-Gordura fenólica: cardanol, cardóis e ácidos anacárdicos.

-Brometo de cetiltrimetilamónio.

-Ácidos graxos: palmítico, linoleico, oleico, laurico, esteárico.

Álcoois de cadeia longa: 1-dodecanol e outros.

- Polímeros anfifílicos: como resinas fenólicas etoxiladas.

Aplicações

Membranas celulares

Uma das conseqüências mais importantes da capacidade dessas moléculas de se associar é que elas constroem um tipo de parede: a bicamada lipídica (B).

Essa bicamada se estende para proteger e regular as entradas e saídas de compostos para as células. É dinâmico, porque suas caudas apolares giram, ajudando as moléculas anfipáticas a se moverem.

Além disso, quando esta membrana une duas extremidades, para tê-la verticalmente, é usada para medir sua permeabilidade; e com ele, dados valiosos são obtidos para o projeto de materiais biológicos e membranas sintéticas a partir da síntese de novas moléculas anfipáticas com diferentes parâmetros estruturais.

Dispersantes

Na indústria de petróleo, essas moléculas e polímeros sintetizados a partir deles são usados ​​para dispersar asfaltenos. A abordagem deste aplicativo baseia-se na hipótese de que os asfaltenos consistem em um sólido coloidal, com uma alta tendência a flocular e se estabelecer como um sólido preto marrom que causa sérios problemas econômicos.

As moléculas anfipáticas ajudam a manter os asfaltenos dispersos por mais tempo contra alterações físico-químicas no óleo.

Emulsificantes

Essas moléculas ajudam a misturar dois líquidos que não seriam miscíveis em condições comuns. No sorvete, por exemplo, eles ajudam a água e o ar a fazer parte do mesmo sólido junto com a gordura. Entre os emulsificantes mais utilizados para esse fim estão os derivados de ácidos graxos comestíveis.

Detergentes

O caráter anfifílico dessas moléculas é usado para capturar gorduras ou impurezas apolares e depois ser arrastado ao mesmo tempo por um solvente polar, como a água.

Como o exemplo de bolhas em que o ar ficou preso, os detergentes retêm a gordura dentro de suas micelas, as quais, com uma concha polar, interagem eficientemente com a água para remover a sujeira.

1. Alberts B, Johnson A, Lewis J, et al. (2002) Biologia Molecular da Célula. 4ª edição Nova York: Garland Science; A bicamada lipídica. Recuperado de: ncbi.nlm.nih.gov

2. Jianhua Zhang (2014). Moléculas anfifílicas. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, E. Droli, L. Giorno (orgs.), Encyclopedia of Membranes, DOI 10.1007 / 978-3-642-40872-4_1789-1.

3. Disse Joseph (2019). Definição de Moléculas Anfipáticas. Estudo Recuperado de: study.com

4. Lehninger, AL (1975). Bioquímica (2ª Edição). Publicação Worth, inc.

5. Mathews, CK, van Holde, KE e Ahern, KG (2002). Bioquímica (3ª Edição). Pearson Addison Weshley.

6. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (31 de março de 2019). O que é um surfactante? Recuperado de: thoughtco.com

7. Domenico Lombardo, Mikhail A.Kiselev, Salvatore Magazù e Pietro Calandra (2015). Auto-montagem de Anfífilos: Conceitos Básicos e Perspectivas Futuras de Abordagens Supramoleculares. Avanços em Física da Matéria Condensada, vol. 2015, ID do artigo 151683, 22 páginas, 2015. doi.org/10.1155/2015/151683.

8. Anankanbil S., Pérez B., Fernandes I., Magdalena K. Widzisz, Wang Z., Mateus N. & Guo Z. (2018). Um novo grupo de moléculas anfifílicas contendo fenólicos sintéticos para aplicações polivalentes: caracterização físico-química e estudo de toxicidade celular. Relatórios Científicosvolume 8, Número do artigo: 832 .

Antioxidantes

As cabeças polares são de vital importância, pois definem os múltiplos usos que essas moléculas podem ter dentro do organismo.

Se eles tiverem, por exemplo, um conjunto de anéis aromáticos (dentre eles, derivados de um anel fenólico) e polares capazes de neutralizar os radicais livres, estarão disponíveis antioxidantes anfifílicos; e se eles também não tiverem efeitos tóxicos, haverá novos antioxidantes disponíveis no mercado.

Referências

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As moléculas anfipáticas ou anfifílicas são aquelas que podem sentir afinidade ou repulsão ao mesmo tempo por um determinado solvente. Os solventes são classificados quimicamente como polares ou apolares; hidrofílico ou hidrofóbico. Assim, esses tipos de moléculas podem "amar" a água, como podem "odiá-la".