Proteínas: o que é, quais são as principais e suas funções

Proteínas são as moléculas mais abundantes nos seres vivos. Resultantes do agrupamento de aminoácidos, as proteínas desempenham importantes funções nos organismos e podem ser encontradas em diversos alimentos. 

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As proteínas são macromoléculas orgânicas formadas por aminoácidos. São as mais importantes moléculas em um organismo, desempenhando inúmeras funções distintas que garantem a sobrevivência do indivíduo e atuando em praticamente todos os processos celulares. 

Calcula-se que mais de 50% da massa seca das células seja composta de proteínas, sendo, assim, consideradas as moléculas mais abundantes presentes nos seres vivos. Os aminoácidos que compõem as proteínas se ligam uns aos outros através da ligação peptídica, formando longas cadeias denominadas polipeptídeos.

As proteínas são unidades poliméricas constituídas de aminoácidos e estes precisam se ligar para a formação da cadeia polipeptídica. A ligação entre os aminoácidos é chamada de ligação peptídica e ocorre no momento da síntese proteica com gasto de energia.

Nessa ligação estabelece-se uma ligação covalente entre o grupamento amina e o grupamento carboxila de dois aminoácidos, de forma que a estrutura proteica comece a ser formada.

A porção N-terminal de um aminoácido se liga na porção C-terminal de outro aminoácido estabelecendo uma ligação covalente, com gasto de energia e liberando água (H2O) como subproduto.

Dessa forma é possível analisar que, independente do número de aminoácidos, a estrutura proteica vai ter sempre uma extremidade N-terminal e uma extremidade C-terminal. A quantidade de ligações peptídicas em uma cadeia é igual ao número de aminoácidos presentes na estrutura menos 1.

Nº de ligações peptídicas = Nº de Aminoácidos - 1

Devido às inúmeras funções desempenhadas, as proteínas podem ser classificadas quanto a sua funcionalidade em classes:

• As proteínas estruturais possuem função constitutiva e construtiva em diversas células e tecidos;
• As proteínas transportadoras carregam substâncias específicas de um ponto a outro no interior celular;
• Proteínas mecânicas estão relacionadas aos processos de mobilidade, contração e relaxamento celular e muscular;
• Proteínas nutritivas nutrem ou armazenam conteúdo nutritivo em células específicas;
• As proteínas de defesa são os anticorpos que protegem o organismo contra agentes estranhos;
• Proteínas coordenadoras atuam mediando determinadas reações específicas;
• As Enzimas são classes proteicas que possuem função catalítica acelerando reações bioquímicas.

Pode-se encontrar proteínas nos mais variados alimentos. As principais fontes de proteínas são as carnes, ovos e leite. As carnes apresentam um alto valor proteico, principalmente a de galinha, na qual cerca de 20% é proteína. Nos ovos, estima-se que quase 12% seja proteína.

Nesse contexto, pode-se classificar os alimentos como protéicos completos ou incompletos. O primeiro grupo trata-se daqueles alimentos que possuem todos os aminoácidos essenciais. Já o segundo grupo diz respeito aos alimentos que são, majoritariamente, de origem vegetal.

As proteínas desempenham diversas funções de acordo com sua organização e localização nos seres vivos. A tabela abaixo expõe algumas proteínas, sua classe funcional e sua função dentro dos organismos vivos. 

Assim como os carboidratos polissacarídeos, que são formados por unidades menores de monossacarídeos, as proteínas são polímeros formados por unidades chamadas de aminoácidos.

Os aminoácidos são compostos orgânicos constituídos de um carbono central (em que estão ligados todos os demais grupos) chamado de carbono alfa. Em uma extremidade do aminoácido há um grupamento amina (NH2) chamado de porção N-terminal. Em outra extremidade há um grupamento carboxila (COOH) chamado de porção C-terminal e uma extremidade chamada de radical R, que varia de um aminoácido para outro e é utilizada como forma de identificação.

A figura mostra a estrutura básica de um aminoácido. Em verde, o carbono alfa, onde todos os demais grupamentos estão ligados; Em vermelho o grupamento carboxila (ácido carboxílico) formando a extremidade C-terminal; Em azul o grupamento amina formando a extremidade N-terminal e em amarelo o R que diferencia os vinte aminoácidos existentes.

Para completar as quatro ligações que o carbono precisa ter para ficar “estável”, a maioria dos aminoácidos possui na quarta extremidade um hidrogênio (H).

Com relação à formação dos aminoácidos, eles podem ser divididos em dois conjuntos, sendo o primeiro de aminoácidos naturais, fundamentais e não-essenciais. Estes são aqueles que os organismos humanos conseguem sintetizar a partir de processos metabólicos específicos

Aminoácidos essenciais são aqueles em que o ser humano não é capaz de sintetizar, tendo que adicioná-los em sua dieta. Por isso é necessário a ingestão de proteínas na alimentação humana.

As proteínas são sintetizadas utilizando as informações contidas no material genético, armazenadas no DNA, transcritas e transportadas no RNA. O processo de síntese proteica é chamado de tradução e ocorre nos ribossomos, sendo necessário além do RNAm, o RNAt, aminoácidos e ATP.

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Estruturas proteicas    

As estruturas proteicas são níveis de organização em que a cadeia polipeptídica se submete até a conformação (estrutura ou formato) final. Existem até quatro níveis de organização, ou seja, quatro estruturas em que, pelo menos, as três iniciais estão presentes em todas as proteínas.

A forma protéica determinada pelas suas estruturas bem organizadas é fundamental para que a proteína tenha uma função. Uma proteína sem forma definida também não tem função definida.

Estrutura primária    

É a sequência de aminoácidos unidos por ligação peptídica. Essa ordem dos aminoácidos é definida pelas informações genéticas contidas no DNA e transcritas na molécula de RNA.

Estrutura Secundária    

Interações entre as demais terminações dos aminoácidos estabelecem ligações de hidrogênio entre eles formando estruturas características como α-hélice (alfa-hélice) e Folha-β (folhas-beta).

Estrutura Terciária    

É a estrutura tridimensional da proteína gerada através das interações entre as estruturas secundárias. É a conformação final da proteína, geralmente enrolando-se sobre si mesma.

Estrutura Quaternária    

Algumas proteínas só possuem função quando associadas com outras proteínas. A estrutura quaternária é o agrupamento de subunidades, formando um complexo proteico. Por exemplo, a hemoglobina possui quatro subunidades (monômeros) proteicas ligadas. Cada uma consegue transportar uma molécula de oxigênio.

Entende-se por desnaturação protéica o processo de alteração da forma de uma proteína sem que ocorra alteração na sua sequência de aminoácidos. Essa desnaturação pode ocorrer com a exposição da proteína a “agentes desnaturantes” como elevadas temperaturas, alterações de pH, radiação ultravioleta, etc.

As proteínas, para poderem operar adequadamente, dependem de condições físico-químicas bem estabelecidas. Uma proteína que opera em pH ácido não consegue desempenhar sua função em pH neutro ou básico, por exemplo.

O que ocorre é que as mudanças nas características físico-químicas do meio em que a proteína está, desestabiliza suas ligações mais “fracas”, como a ligação de hidrogênio e a ligação dissulfeto presentes nas estruturas secundárias e terciárias, respectivamente.

A desnaturação protéica é a perda das estruturas quaternárias, terciárias e secundárias de uma cadeia polipeptídica, fazendo com que a proteína permaneça apenas em sua estrutura primária, ou seja, que a proteína mantenha apenas as ligações peptídicas que ordenam seus aminoácidos.

Uma vez retirada a proteína dessas condições desnaturantes, elas podem reassumir sua conformação nativa pelo processo de renaturação.

As proteínas podem ser encontradas nos alimentos de origem animal e vegetal. No entanto, os alimentos de origem animal são mais ricos em proteínas. Dentre estes, podemos citar a carne de vaca, de frango e de peixe, ovo, queijo, leite e iogurte. Além de apresentarem maior quantidade de proteína, estas são de alto valor biológico e podem ser utilizada pelo organismo com maior facilidade. 

Alimentos vegetais do grupo das leguminosas também são ricos em proteínas, como é o caso das ervilhas, sojas e outros grãos. Estes alimentos são a base para uma alimentação vegetariana e vegana de qualidade. 

As tabelas a seguir apresentam alguns exemplos de alimentos de origem animal e vegetal ricos em proteínas.

Referências    

Imagem das estruturas das proteínas adaptada de Thomas Shafee, CC BY 4.0 <https://creativecommons.org/licenses/by/4.0>, via Wikimedia Commons

https://www.tuasaude.com/alimentos-ricos-em-proteinas/

Em resumo, as proteínas são as moléculas mais abundantes e importantes presentes nos seres vivos. São formadas pelo agrupamento de aminoácidos via ligações peptídicas e se organizam dentro do organismo em diferentes estruturas a fim de desempenhar diferentes funções. As proteínas são responsáveis pela defesa do organismo, contração e relaxamento muscular, nutrição de tecidos, entre outras funções. 

Os seres vivos conseguem sintetizar proteínas através da transcrição e também obter através de alimentos de origem animal ou vegetal. 

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