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Bioquímica · Estrutura, propriedades e funções das proteínas

Propriedades físico-químicas das proteínas

As proteínas são macromoléculas complexas cujo comportamento em solução obedece rigorosamente às leis da física e da química. Os principais fatores que determinam sua estabilidade e solubilidade são a massa molecular, a forma da molécula e, acima de tudo, a carga elétrica líquida.

Carga da moléculaDepende do equilíbrio de grupos catiônicos e aniônicos de aminoácidos na composição da proteína.
DesnaturaçãoDurante a desnaturação, os radicais hidrofóbicos vêm para a superfície, diminuindo a solubilidade.
Ponto isoelétricoO valor de pH no qual a carga da proteína é zero e ela precipita facilmente.
Gel-filtraçãoMétodo no qual moléculas grandes saem da coluna primeiro e as pequenas, por último.
5 min de leituraPara estudantes de medicinaAtualizado em 24/09/2026
Material preparado por edição WhiteCoat Pro de acordo com os guias metodológicos da plataformaRevisado por médico editor: Aulov A. A., médico generalista · 24/09/2026

Fatores de solubilidade e carga elétrica

A capacidade das proteínas de se dissolverem em água depende tanto de suas próprias características (relação de radicais polares e apolares, resistência à desnaturação) quanto dos parâmetros do meio: temperatura, composição salina, presença de substâncias orgânicas e índice de acidez (pH).

A carga líquida da molécula desempenha um papel fundamental. Ela é formada devido aos grupos ionizados de aminoácidos — grupos carboxila negativos e grupos amino positivos. Uma alteração no pH do meio desloca esse equilíbrio:

  • Em meio ácido (com excesso de prótons de hidrogênio), a dissociação dos grupos carboxila é suprimida. A proteína perde cargas negativas e torna-se mais positiva.
  • Em meio alcalino (com excesso de íons hidroxila), os prótons se dissociam dos grupos amino, tornando-os neutros. Como resultado, a proteína perde a carga positiva e torna-se mais negativa.

Ponto isoelétrico (PI)

Existe um valor específico de pH no qual o número de grupos positivamente e negativamente carregados na molécula de proteína se iguala. Esse estado é chamado de ponto isoelétrico.

No estado isoelétrico, a carga líquida da proteína é igual a zero. Como resultado, as forças de repulsão eletrostática entre as moléculas desaparecem, elas começam a aderir umas às outras (agregar) e precipitam. É exatamente no PI que a solubilidade da proteína é mínima.

Um exemplo marcante desse processo é a coalhada do leite. No leite fresco, as moléculas da proteína caseína estão carregadas negativamente e formam uma solução coloidal estável. Com a proliferação bacteriana, ácido lático é liberado, o que reduz o pH. Quando a acidez atinge o ponto isoelétrico da caseína (cerca de 4,6), sua carga é neutralizada, as moléculas param de se repelir e o leite coalha.

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Princípios de isolamento e purificação de proteínas

Para estudar as propriedades de uma proteína específica, ela deve ser extraída das células e purificada. O algoritmo padrão inclui várias etapas:

  1. Ruptura celular para obter um homogenato.
  2. Fracionamento (centrifugação) — separação da mistura em frações nuclear, mitocondrial, citossólica e outras, para isolar aquela onde se encontra a proteína de interesse.
  3. Desnaturação térmica seletiva — aquecimento breve. Se a proteína desejada for termoestável, o aquecimento fará com que as impurezas termolábeis se desnaturem e precipitem, deixando a proteína alvo em solução.
  4. Salting-out (salinização) — adição de sais (mais frequentemente sulfato de amônio). As proteínas com menor solubilidade precipitam em baixas concentrações de sal. Aumentando gradualmente a concentração, é possível separar a mistura em frações individuais.

Separação de proteínas por massa

Para separar macromoléculas com base em seu tamanho e peso, utilizam-se ultracentrifugação, eletroforese em gel de poliacrilamida e gel-filtração (cromatografia de exclusão molecular).

O princípio da gel-filtração baseia-se na passagem da mistura através de uma coluna com grânulos porosos. As proteínas grandes não conseguem penetrar fisicamente nos poros do gel; elas passam pelo espaço livre entre os grânulos e são eluídas da coluna primeiro. As moléculas pequenas penetram no interior dos poros, seu caminho é muito prolongado, por isso deixam a coluna por último.

Outro método importante é a eletroforese em papel, que separa proteínas em um campo elétrico. No soro sanguíneo de um indivíduo saudável, as albuminas movem-se mais rapidamente em direção ao ânodo (a maior fração, 54–58%). São seguidas pelas globulinas (alfa-1, alfa-2 e beta). As gamma-globulinas possuem a menor mobilidade, formando a fração catódica.

Resumo: perguntas e respostas sobre o tema

Quais sais, além do sulfato de amônio, são usados para a precipitação de proteínas?

Para a precipitação de proteínas, além do sulfato de amônio, utilizam-se sulfato de sódio e cloreto de sódio.

O salting-out é a precipitação reversível de uma proteína a partir de uma solução usando altas concentrações de sais neutros. Os íons de sal são hidratados, retirando água das moléculas de proteína e neutralizando sua carga, o que leva à agregação e precipitação das proteínas.

Com quais reagentes químicos é realizada a precipitação irreversível de proteínas?

A precipitação irreversível (desnaturação) de proteínas é realizada com os seguintes reagentes químicos:

  • Ácidos e álcalis — alteram a ionização dos grupos ionogênicos, rompendo ligações iônicas e de hidrogênio.
  • Solventes orgânicos (álcool, fenol, cloramina) — destroem interações hidrofóbicas e ligações de hidrogênio.
  • Sais de metais pesados — formam sais insolúveis de proteínas.
  • Ureia — destrói ligações de hidrogênio intramoleculares.
  • Detergentes.

A क्या se devem as propriedades tampão das soluções de proteínas?

As propriedades tampão das soluções de proteínas devem-se à presença em suas moléculas de grupos amino e carboxila, que podem atuar como ácidos e bases.

A composição do sistema tampão proteico inclui a molécula de proteína (NH₂-Prot-COOH) e seu sal (NH₂-Prot-COONa). Quando o ácido entra, a proteína liga prótons e, quando a base entra, doa prótons, mantendo assim o pH do meio. A capacidade tampão das proteínas em relação ao ácido é maior do que em relação aos álcalis.

Quais tipos de ligações químicas são rompidas durante a desnaturação térmica da proteína?

Durante a desnaturação térmica da proteína, rompem-se as ligações fracos que estabilizam sua estrutura terciária e secundária.

Essas ligações incluem:

  • Pontes de hidrogênio.
  • Interações hidrofóbicas.
  • Ligações iônicas.

A ruptura dessas ligações ocorre devido ao aumento do movimento caótico das moléculas em altas temperaturas (acima de 60 °C), enquanto as ligações peptídicas (estrutura primária) são preservadas.

Como memorizar

Para não confundir os resultados da gel-filtração, imagine que os grânulos do gel são casas com portas estreitas. Moléculas "gordas" (grandes) não conseguem entrar na casa, por isso correm rapidamente pela rua e chegam à linha de chegada primeiro. Moléculas "magras" (pequenas) entram em cada porta, vagam pelos cômodos por muito tempo e chegam por último.

Questões de aulas e exames

Por que a proteína desnaturada precipita mais facilmente?

Durante a desnaturação, a estrutura espacial da molécula é rompida e os radicais hidrofóbicos de aminoácidos, que normalmente estão escondidos no interior, ficam na superfície. Isso diminui drasticamente a solubilidade da proteína em água.

Qual valor de pH deve ser criado para que um peptídeo com carga de -1 atinja o ponto isoelétrico?

Como a carga do peptídeo é negativa, ela precisa ser neutralizada adicionando prótons (cargas positivas). Para isso, o meio deve ser acidificado, ou seja, o PI estará em meio ácido (pH < 7).

O que acontecerá com a carga da proteína ao adicionar álcali?

Em meio alcalino, há um excesso de íons hidróxido. Eles se ligam a prótons, retirando-os dos grupos amino. Como resultado, a carga positiva da proteína diminui e ela se torna mais negativa.

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O que mais estudar sobre o tema

  • Regras para o cálculo da carga líquida de um peptídeo com base nos resíduos de aminoácidos
  • Proteinograma de um indivíduo saudável: proporção percentual das frações
  • Princípios da eletroforese em gel de poliacrilamida (na presença de SDS)
  • Mecanismos moleculares do salting-out reversível de proteínas

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