Proteínas – Componentes estruturais das células

As proteínas são os principais componentes estruturais das nossas células. Você sabe como elas são constituídas? Conhece suas estruturas? Não? Então revise com este post de Biologia para o Enem!

As proteínas são os nutrientes “queridinhos” de quem faz musculação ou está querendo perder peso rápido. Isso porque as proteínas são substâncias essencialmente estruturais e dificilmente o corpo irá utilizá-las para a obtenção de energia. Você sabe por quê? Sabe do que elas são formadas? Conhece as diferentes estruturas que elas podem formar?

O que são proteínas?

As proteínas são os componentes químicos mais importantes do ponto de vista estrutural para as células. Estão presentes em todas as partes das células e suas “receitas” estão “escritas” no nosso DNA, em nosso código genético.

As proteínas são moléculas muito longas, que chamamos de polímeros. Elas são formadas por subunidades (monômeros) que chamamos de aminoácidos. Os aminoácidos são constituídos pela união de um grupamento amina (-NH3) com uma carboxila (-COOH). Veja abaixo a fórmula geral dos aminoácidos:

Na imagem podemos observar a fórmula geral dos aminoácidos.

Tipos de aminoácidos

Na imagem acima você pode observar que há a letra R. Essa letra representa o Radical. O Radical é o responsável por diferenciar um aminoácido do outro. Ele pode ser um simples átomo de hidrogênio, como pode ser também constituído de uma cadeia de carbonos.

Existem 20 tipos de aminoácidos diferentes nos seres vivos. Combinados de diversas maneiras, produzem inúmeros tipos de proteínas.

Os vegetais conseguem produzir todos os aminoácidos de que precisam através de reações químicas que unem as cadeias carbônicas produzidas na fotossíntese com moléculas de nitrato obtidas através da absorção feita pelas raízes. Porém, os animais não conseguem realizar esse tipo de processo metabólico.

Apesar de não conseguirem fazer esse processo, eles podem modificar os aminoácidos que obtiveram na alimentação, produzindo os que necessitam.

No nosso caso, seres humanos, não conseguimos produzir sozinhos alguns aminoácidos, nem mesmo fazendo o processo de transformação que acabei de mencionar. Leucina, isoleucina, histidina, metionina, lisina, treonina, triptofano, vanila e fenilalanina são aminoácidos que precisam ser obtidos através da alimentação. São, por isso, chamados de aminoácidos essenciais.

Estrutura das proteínas

Para formar uma cadeia de aminoácidos, esses monômeros se unem uns aos outros através de uma ligação química chamada de ligação peptídica. Essa ligação sempre acontece entre a carboxila de um aminoácido com a amina de um outro aminoácido. Veja a representação dessa ligação na imagem a seguir:

A imagem mostra uma representação esquemática da ligação peptídica ente dois aminoácidos.

O composto formado a partir de uma ligação peptídica é chamado de peptídeo. Se for constituído de dois aminoácidos, ele será chamado de dipeptídio; se forem três aminoácidos ligados, será um tripeptídio; “n” aminoácidos ligados formam um polipeptídio.

Estrutura de uma proteína

A ordem em que estes aminoácidos são ligados é essencial para a formação de uma proteína. Inclusive, a diferença entre uma proteína e outra está primordialmente ligada à sequência de aminoácidos que forma sua estrutura.

Essa sequência definida de aminoácidos de uma proteína é chamada de “estrutura primária”. A troca de apenas um aminoácido nessa sequência pode alterar completamente as propriedades de uma proteína, levando à consequências graves para a célula e, em alguns casos, para o organismo como um todo.

Mas, uma proteína não é apenas um fio solto de aminoácidos no interior da célula. Como eu disse no início dessa aula, as proteínas formam estruturas. Sendo assim, os polipeptídios se torcem sobre si mesmos, e fazem ligações de pontes de hidrogênio entre os aminoácidos da sequência. Essas ligações permitem, inicialmente, a formação de uma hélice, chamada de “estrutura secundária das proteínas”.

Na maior parte das proteínas, as cadeias de aminoácidos ainda se dobram mais uma vez sobre si mesmas. Com esse enovelamento, as proteínas adquirem formas características, que vão depender da função que exercerão dentro das células. Essa estrutura é chamada de “estrutura terciária das proteínas”.

Algumas proteínas ainda fazem um outro tipo especial de estrutura, onde associam espacialmente várias cadeias polipeptídicas. Muitas delas, inclusive, associam ainda à esta estrutura átomos de sais minerais, como é o caso da hemoglobina (em cuja composição encontramos o ferro). Chamamos esse último arranjo de “estrutura quaternária das proteínas”.

Para entender melhor essa sequência de estruturas, veja a imagem a seguir:

Sequência mostrando o dobramento das proteínas para a formação de suas estruturas espaciais.

Alterações na estrutura primária

Como eu falei anteriormente, qualquer alteração na estrutura primária de uma proteína pode levar à inutilização da mesma. Isso porque, quando alteramos os aminoácidos, as interações entre eles não acontecerão como deveriam e a proteína não conseguirá dobrar-se sobre si mesma adequadamente. Assim, ela não irá formar a estrutura necessária, levando à dificuldade de cumprir sua função.

Um caso onde podemos observar a importância dessa alteração é condição genética chamada de anemia falciforme. As pessoas que têm esta condição têm um gene mutante que condiciona a formação de uma hemoglobina atípica. A alteração é de apenas um aminoácido, porém, causa tantos efeitos que chega a deformar as hemácias.

Em vez de terem o típico formato de discos, parte das hemácias das pessoas portadoras dessa característica terão formato de meia lua, ou foice (por isso falciforme – formato de foice).

Esquema demonstrando a alteração genética que altera a sequência de aminoácidos (estrutura primária) da anemia falciforme.

Veja nas imagens a seguir a mutação e a alteração do aminoácido presente na composição da hemoglobina e também o formato que as células adquirem:

Na foto da esquerda temos hemácias típicas, em formato de discos. Já na foto da direita vemos as células características da anemia falciforme.

Desnaturação das proteínas

As proteínas podem perder suas estruturas espaciais devido à vários fatores ambientais. Calor em excesso, variação do pH e diversas substâncias químicas podem romper as pontes de hidrogênio e outras ligações que mantêm a estrutura tridimensional das proteínas. Quando isso acontece, dizemos que ocorreu uma desnaturação das proteínas.

Uma desnaturação leve, que rompa somente as ligações de pontes de hidrogênio, por exemplo, pode ser revertida. Uma vez ausente o fator ambiental que levou à desnaturação, a estrutura tridimensional volta ao normal.

Um exemplo de desnaturação que realizamos comumente é o alisamento de cabelos com calor, a famosa “chapinha”. O calor liberado pelo aparelho quebra as pontes de hidrogênio, desnaturando os fios e alisando o cabelo.

Quais são as fontes de proteínas em nossa dieta?

Como você viu aqui, todas as células possuem proteínas. Sendo assim, qualquer alimento que a gente consuma terá um percentual de proteínas. Porém, existem alimentos que têm uma quantidade maior de proteínas.

Alimentos de origem animal, como carnes, leite e seus derivados e ovos possuem proteínas de alta qualidade. Isso quer dizer que possuem todos os aminoácidos essenciais em grande quantidade. Alimentos de origem vegetal também podem conter bastante proteína, como as leguminosas (feijão, soja, ervilha e lentilha).

Complementos proteicos

Todo mundo conhece alguém que gosta de “puxar ferro” na academia. Talvez este alguém seja até você. E, é provável que você tenha visto que muitos dos frequentadores de academia e também atletas de várias modalidades costumam tomar suplementos alimentares como o Whey Protein e o BCAA, certo?  Mas, por que eles estão sempre fazendo essa suplementação?

Acontece que esses compostos contêm, em geral, aminoácidos. E, você acabou de aprender que os aminoácidos são as “peças” que compõem as proteínas, não é mesmo?

Pois bem. Uma pessoa que esteja “malhando” geralmente tem a intenção de aumentar e definir sua musculatura. Para isso, ela precisa produzir proteínas em maior quantidade. E, acabam precisando ingerir mais aminoácidos.

Além disso, como durante os exercícios os músculos estão gastando grandes quantidades de energia, caso eles não tenham mais fontes energéticas, podem começar a degradar as proteínas musculares para obterem a energia que precisam.

Sendo assim, os suplementos devolvem ao organismo os aminoácidos que podem ter sido perdidos com a atividade física. Isso faz com que o organismo dessas pessoas produza mais proteínas com mais facilidade. E, as proteínas ajudam a construir células (inclusive as da musculatura).

Dietas das proteínas

É muito comum que as pessoas que buscam um emagrecimento rápido retirem da sua dieta alimentos com muitos nutrientes energéticos (carboidratos e lipídios) e priorizem o consumo de proteínas. Isso porque as proteínas não são muito utilizadas para obter energia. Porém, a sua ingestão causa sensação de saciedade.

Dessa maneira, realmente comer mais proteínas em uma dieta, diminuindo a quantidade de alimentos energéticos, irá reduzir o peso. Porém, é preciso que você fique atento(a)! Alimentos ricos em proteína de origem animal podem também ter muitos lipídios, como o colesterol, que ingeridos em grande quantidade podem favorecer o aparecimento de doenças cardiovasculares. Além disso, excluir carboidratos faz com que você exclua também outros nutrientes, como vitaminas e sais minerais. Isso, a longo prazo, pode te levar à desnutrição.

E aí? Aprendeu tudo sobre as proteínas? Beleza! Agora, para finalizar sua revisão, veja esta videoaula de bioquímica do canal “Biologia com Samuel Costa”:

Agora, pra ver se você aprendeu de verdade tudo sobre as proteínas, que tal testar seus conhecimentos resolvendo os exercícios que selecionei para você?

Questão 01 – (ENEM/2016)    

Recentemente um estudo feito em campos de trigo mostrou que níveis elevados de dióxido de carbono na atmosfera prejudicam a absorção de nitrato pelas plantas. Consequentemente, a qualidade nutricional desses alimentos pode diminuir à medida que os níveis de dióxido de carbono na atmosfera atingirem as estimativas para as próximas décadas.

BLOOM, A. J. et al. Nitrate assimilation is inhibited by elevated CO2 in field-grown wheat
Nature Climate Change, n. 4, abr. 2014 (adaptado).

Nesse contexto, a qualidade nutricional do grão de trigo será modificada primariamente pela redução de

a) amido.

b) frutose.

c) lipídeos.

d) celulose.

e) proteínas.

Gab: E

Questão 02 – (ENEM/2014)    

Na década de 1940, na Região Centro-Oeste, produtores rurais, cujos bois, porcos, aves e cabras estavam morrendo por uma peste desconhecida, fizeram uma promessa, que consistiu em não comer carne e derivados até que a peste fosse debelada. Assim, durante três meses, arroz, feijão, verduras e legumes formaram o prato principal desses produtores.

O Hoje, 15 out. 2011 (adaptado).

Para suprir o déficit nutricional a que os produtores rurais se submeteram durante o período da promessa, foi importante eles terem consumido alimentos ricos em

a) vitaminas A e E.

b) frutose e sacarose.

c) aminoácidos naturais.

d) aminoácidos essenciais.

e) ácidos graxos saturados.

Gab: D

Questão 03 – (UNITAU SP/2019)    

O culto aos padrões estéticos da magreza e dos músculos definidos tem estimulado cada vez mais a utilização dos suplementos proteicos, como os “shakes”, que são consumidos no pós-treino. As vantagens desse consumo vão desde a reconstrução e o aumento de massa muscular ao aumento de energia, além de apresentar ação antioxidante. Porém, o consumo dos suplementos deve ser feito sob a supervisão de profissionais médicos e nutricionistas, uma vez que podem ocorrer efeitos não desejados, como sobrecarga hepática e renal, ou mesmo o aumento do tecido adiposo, pelo excesso de proteínas que, sem uso pelo corpo, será transformada em gordura, sendo estocada. Portanto, conhecer a estrutura e o funcionamento das proteínas, na atualidade, tem se tornado uma questão de saúde.

Em relação às proteínas, leia as afirmativas a seguir.

  1. Aminoácido é a unidade básica das proteínas e sua estrutura molecular é composta por um carbono central, que se liga a um hidrogênio, a um grupo carboxila, a um grupo amina e a um radical “R”.
  2. Proteínas realizam muitas tarefas nas células e podem atuar como enzimas, ou hormônios, ou moléculas estruturais, ou anticorpos.

III.    Transcrição é o processo pelo qual a mensagem em código presente no RNA mensageiro é lida, resultando na formação da cadeia de polipeptídeos, uma proteína.

Está CORRETO o que se afirma em

a) I, II e III, apenas.

b) I e II, apenas.

c) I e III, apenas.

d) II e III, apenas.

e) I, apenas.

Gab: B

Questão 04 – (FCM MG/2018)    

O gráfico abaixo refere-se à quantidade de 100 gramas de um determinado alimento:

Pelos valores fornecidos, podemos concluir que se trata de:

a) Pão integral

b) Ovo de galinha

c) Pedaço de bacon

d) Barra de chocolate

Gab: B

Questão 05 – (UFGD MS/2018)    

As proteínas são macromoléculas ou polímeros naturais responsáveis por inúmeras funções nos organismos vivos. As unidades fundamentais de todas as proteínas são os aminoácidos. Os aminoácidos são unidos entre si por ligações peptídicas para formar as proteínas. A estrutura seguinte representa uma porção de uma proteína constituída por três aminoácidos: alanina, glicina e serina.

Marque a alternativa que indica o número do retângulo tracejado que corresponda a uma ligação peptídica.

  1. a)
  2. b)
  3. c)
  4. d)
  5. e)

Gab: B

Sobre o(a) autor(a):

Juliana é bióloga formada pela Universidade Federal de Santa Catarina e cursa o Mestrado em Educação na mesma instituição. Ministra aulas de Ciências e Biologia em escolas da Grande Florianópolis desde 2007 e é coordenadora pedagógica do Blog do Enem.