Bioquímica das proteínas

Bom dia, pessoal!

Hoje, no nosso último assunto dentro da Bioquímica Básica, vamos falar das famosas proteínas!

Vamos começar pelo começo: as proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes das nossas células. Todas as células têm proteínas. Todas.

De características básicas, já podemos citar: alto peso molecular, formas completamente diferentes entre si — e, ainda assim, todas nascidas do mesmo alfabeto de vinte letras, os aminoácidos.

Vamos começar com os tijolinhos usados na formação das proteínas, os aminoácidos!

Mas, conforme avançarmos na discussão, vocês vão perceber que é uma história de construção, demolição e reciclagem — nosso corpo trabalha 24 horas por dia no metabolismo e produção de proteínas.

 

O tijolo: o aminoácido

Todo aminoácido tem a mesma base: um carbono central (o carbono α), ligado a um grupo amina (–NH₂), a um grupo carboxila (–COOH), a um hidrogênio e a um radical variável, o grupo R.

E é o grupo R que muda de aminoácido para aminoácido. É ele que faz de um aminoácido um aminoácido e de outro algo completamente diferente.

O carbono α é quiral, assimétrico — detalhe que parece preciosismo de prova, mas é o que garante que a proteína final tenha uma forma específica e não uma imagem espelhada inútil, sem a devida função orgânica.

São vinte aminoácidos disponíveis para nosso corpo trabalhar: alanina, arginina, aspartato, asparagina, cisteína, fenilalanina, glicina, glutamato, glutamina, histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, prolina, serina, tirosina, treonina, triptofano e valina.

E aqui entra uma distinção que muda a vida de quem come.

Nove deles são essenciais ou seja, aqueles que não produzimos e precisamos obter através da dieta — fenilalanina, valina, triptofano, treonina, isoleucina, metionina, leucina, lisina e histidina.

Os 11 restantes são considerados não essenciais, porque o organismo fabrica: alanina, asparagina, aspartato, glutamato, serina.

E existe um terceiro grupo, que é onde a coisa fica interessante na prática clínica: os condicionalmente essenciais — arginina, cisteína, glutamina, glicina, prolina e tirosina.

Em períodos de grande estresse ou após um grande trauma, o corpo pode não dar conta de produzi-los em quantidade suficiente, e eles passam a ser limitantes.

Pense no que isso significa em um cenário real: num paciente crítico, a glutamina deixa de ser um detalhe e vira demanda.

Em exercício intenso, os BCAA — leucina, isoleucina e valina, os de cadeia ramificada — ganham peso próprio, porque a leucina sinaliza construção muscular.

E o triptofano? É precursor da serotonina e da melatonina. Não é força de expressão: sem triptofano, o humor e o sono sofrem de verdade.

A tirosina vira dopamina e hormônios da tireoide. A glicina, a arginina e a metionina entram na síntese de creatina — e a creatina fosfato é aquele socorro imediato que doa um fosfato para o ADP e reforma o ATP quando ele se esgota em segundos. Ou seja: a lista dos vinte não é decoreba. É farmacologia e nutrição disfarçadas de tabela.

Uma tabela resumo com os 20 aminoácidos e suas principais funções no nosso organismo está disponível no final da matéria!

As fontes

Proteína vem de fonte animal, vegetal e de fungos.

Nada de mistério: 100 g de um alimento proteico podem entregar cerca de 30 g de proteína; um copo de 240 ml de leite, cerca de 8 g; um ovo cozido, cerca de 4g de proteína, 100 g de filé de frango, em torno de 30 g de proteína.

E a referência prática: um adulto de 70 kg precisa de aproximadamente 60-70g de proteína por dia. Se quiser ganhar massa muscular, as pesquisas dizem algo como ingerir duas gramas de proteína para cada kg de músculo, no nosso exemplo de 70kg, ingerir por volta de 140g.

E é essa mesma proteína que circula por um ciclo de construção e destruição contínuo, sem nenhum estoque, atuando em absolutamente todos os pontos e processos fisiológicos e bioquímicos do nosso organismo.

Mas quais as funções das proteínas?

A função principal é a enzimática — nossas queridas catalisadoras biológicos.

Estimativas científicas falam de algo entre 75 mil e 100 mil enzimas diferentes no nosso corpo.

Nós vimos inúmeros exemplos até agora na disciplina, como a amilase, que quebra o amido na parte da digestão que começa na boca; a DNA polimerase, que copia o DNA com precisão, garantindo que a informação genética passe corretamente de uma célula para outra.

Poderíamos até dizer que, sem enzimas, as reações químicas, em temperatura fisiológica, simplesmente não acontecem em uma velocidade condizente com a vida.

As funções estruturais dão forma: colágeno em ossos, pele, tendões e cartilagem; queratina em cabelo, unha e pele.

As funções de movimento vocês viram na fisiologia da contração muscular, a actina e a miosina são proteínas, rs. Lembra que chamaram de proteínas contráteis?

As funções de transporte e armazenamento estão entre as mais interessantes: a hemoglobina, com sua estrutura e capacidade de ligar 4 moléculas de oxigênio, garante o abastecimento precioso de oxigênio para todas as células do nosso organismo. Enquanto algumas proteínas carregam oxigênio, outras, como a albumina plasmática mantém a pressão osmótica do plasma e transporta nutrientes, hormônios e até fármacos.

Isso, inclusive, explica clinicamente por que albumina baixa em desnutrição edemacia — o líquido sai do vaso.

As funções hormonais também são espetaculares, regulando basicamente o funcionamento de todos os nossos órgãos e sistemas, junto com o Sistema Nervoso.

Quando falamos de carboidratos e sua digestão, a insulina e o  glucagon apareceram para regular a glicemia. Já o GH, o hormônio do crescimento, atua no crescimento e na reparação de tecidos.

Quando falamos de defesa do organismo, as proteínas aparecem na forma de anticorpos, que são glicoproteínas produzidas pelos linfócitos B — IgA, IgD, IgE, IgG e IgM, sendo a IgG a mais comum no plasma.

E vocês viram isso funcionando na prática durante a pandemia: a IgG se liga exatamente na proteína Spike, cobrindo os locais que o vírus usaria para se conectar ao receptor ACE2.

Mas proteína também serve para gerar energia, certo? Sim, está certo, mas só quando falta carboidrato e lipídio. Nesses casos mais extremos, a proteína vira combustível.

Finalizamos com as funções reguladoras, onde as proteínas funcionam controlando processos metabólicos. Guardem essa última — ela vai reaparecer quando falarmos de ureia.

Ligação peptídica e níveis de organização

Aminoácidos se unem pela ligação peptídica, que ocorre entre o carbono e o nitrogênio, resultante de uma desidratação entre dois aminoácidos. Perde-se água, forma-se a cadeia.

Daqui para frente, precisamos ter claro que: forma é função.

Na estrutura primária temos apenas a sequência linear de aminoácidos, ditada pelos nucleotídeos do DNA. Na estrutura secundária, a cadeia assume forma no espaço: a α-hélice, enrolada como uma mola sustentada por ligações de hidrogênio — é a queratina, que dá elasticidade e flexibilidade ao cabelo — e a β-folha pregueada, um arranjo tipo sanfona estabilizado por ligações de H entre cadeias, como na fibroína da seda.

A terciária é o dobramento tridimensional da proteína inteira, estabilizado por pontes de dissulfeto (cisteína–S–S–cisteína, o complexo cistina), interações hidrofóbicas e ligações iônicas. Exemplo: mioglobina, transportando O₂ no músculo.

A quaternária é o arranjo entre cadeias de proteínas oligoméricas — a hemoglobina, com suas quatro cadeias α₂β₂, é o caso clássico. E, olha que curioso: compostos de origem não proteica também podem fazer parte da proteína.

Essa hierarquia tem valor prático direto. É por isso que calor ou pH extremo desnaturam sem quebrar ligações peptídicas: perde-se a arquitetura, não a sequência. E com a mudança da estrutura, vai-se embora a função.

E é por isso que uma proteína mal dobrada deixa de funcionar mesmo estando inteiramente 'escrita' do jeito certo.

 Síntese proteica: transcrição e tradução

Transcrever, dobrar, traduzir. Esse é o caminho básico para produzir uma proteína em nossas células.

A transcrição copia a receita do DNA na forma de RNA, no núcleo. O RNA leva essa informação até o ribossomo no citoplasma — a fábrica de proteínas. A tradução lê essa receita e monta a proteína.

O processo tem três tempos:

- Iniciação: o ribossomo se liga ao mRNA e o tRNA traz o aminoácido inicial, a metionina, para o códon de início AUG.

- Elongação: o ribossomo lê códon por códon e o tRNA traz o aminoácido correspondente, que é ligado ao anterior, formando a cadeia polipeptídica.

- Terminação: ao chegar a um códon de parada, a síntese termina e a proteína é liberada. Depois vem o dobramento — que transforma cadeia em função.

 

Metabolismo de proteínas: não existe estoque

Lembra que, quando falamos de carboidratos e lipídeos, vimos que esses são estocados, respectivamente, como glicogênio e nos adipócitos. Pois bem, nas proteínas não tem estoque (a não ser o muscular, que será usado em último caso).

O metabolismo de proteínas tem três frentes: digestão, síntese e degradação. E a degradação acontece quando há excesso ou necessidade de energia — nesse caso, os aminoácidos são desaminados e o que sobra é usado para gerar energia, glicose ou gordura.

Na digestão, as proteínas dos alimentos são quebradas em aminoácidos no estômago, pelo HCl e pela pepsina, e no intestino delgado, pela tripsina, quimotripsina e carboxipeptidases. Ácido estomacal e várias enzimas para dar conta de quebrar as cadeias polipeptídicas. Não se esqueçam da pepsina e da tripsina.

Os aminoácidos atravessam as células epiteliais do intestino, entram no sangue e seguem para o fígado. A partir daí viram enzimas, hormônios, músculos...

E aqui está a frase que eu quero que vocês levem para casa: não ocorre estocagem de proteínas. Aminoácidos não utilizados imediatamente após a síntese proteica são perdidos. Não existe um estoque.

Por isso o metabolismo é uma reciclagem contínua: proteínas são sintetizadas constantemente a partir de aminoácidos e degradadas novamente.

No adulto saudável, o total de proteínas do corpo é constante, algo em torno de 15 a 20% do peso corporal — porque a taxa de síntese iguala a taxa de degradação. Esse é o conceito de turnover: uma obra em que o andaime nunca fica parado.

O fluxo, em números aproximados, ajuda a visualizar: cerca de 140 g/dia de proteínas endógenas e 70 g/dia vindas da dieta alimentam o pool de aminoácidos, junto com substâncias nitrogenadas não proteicas como colina, creatina e tiroxina.

Há síntese de proteína tecidual e enzimas, e há aminoácidos excedentes — algo como 0,9 a 1 g/dia de nitrogênio — que passam por transaminação e desaminação.

O nitrogênio vai para amônia, depois ureia.

O esqueleto de carbono pode virar acetil-CoA e seguir para glicose, corpos cetônicos ou para CO₂, H₂O e ATP — e essa via de oxidação responde por 15 a 20% da energia diária.

Reparem na lógica: anabolismo constrói; catabolismo degrada, e ao degradar separa duas coisas — o grupo amino e o esqueleto carbônico. Cada um segue seu destino. Confundir esses dois caminhos é o erro mais comum de quem estuda esse assunto.

Transaminação e desaminação: como o nitrogênio muda de endereço

São duas vias de remoção do grupo amino.

Na transaminação, o grupo amino (–NH₂) de um aminoácido é transferido para um cetoácido — troca de lugar, sem jogar nitrogênio fora.

As enzimas são as transaminases ou aminotransferases. O resultado é um novo aminoácido e um novo cetoácido.

Isso permite que o corpo converta diferentes aminoácidos e produza alguns dos não essenciais. Exemplo clássico: o ciclo da alanina — o grupo amino da alanina é transferido para o alfa-cetoglutarato, formando glutamato e piruvato. Nitrogênio reaproveitado, carbono liberado.

Na desaminação, o grupo amino é removido do aminoácido, resultando em cetoácido e amônia (NH₃). Aqui o nitrogênio sai de cena de vez.

Por que isso importa? Porque é o caminho para degradar aminoácidos em excesso e usar seus esqueletos de carbono para produzir energia ou convertê-los em glicose.

E tem um detalhe: a amônia é tóxica. Ela precisa ser rapidamente convertida em ureia e excretada na urina. Se esse passo falha, o quadro é grave — e é por isso que encefalopatia hepática se trata pensando em amônia.

O ciclo da ureia

O ciclo da ureia é interessantíssimo e serve para proteger nosso organismo da toxicidade da amônia.

Estamos falando de um conjunto de reações que converte amônia em ureia para eliminação: transformar o mais tóxico no menos tóxico.

Ocorre nos hepatócitos, em dois compartimentos — mitocôndria e citosol. Cinco etapas.

Na primeira, dentro da matriz mitocondrial, o CO₂ oriundo do bicarbonato (HCO₃⁻) se condensa com amônia (NH₃), consumindo ATP, para formar carbamoil-fosfato. É o primeiro passo para neutralizar a amônia. Na segunda, ainda na mitocôndria, carbamoil-fosfato + ornitina formam citrulina.

Na terceira, já no citosol, citrulina + aspartato formam arginino-succinato, com gasto de ATP. Na quarta, o arginino-succinato é quebrado por ação enzimática, gerando arginina — que retém o nitrogênio — e liberando fumarato.

Em paralelo, o fumarato recebe H₂O e vira malato, que ganha elétrons e se torna oxaloacetato; reações análogas às do ciclo de Krebs, catalisadas por enzimas diferentes.

Esse oxaloacetato reage com glutamato e regenera o aspartato, que pode ser usado de novo na terceira etapa. Uma engrenagem que se realimenta.

Na quinta e última, a arginina é quebrada, liberando ureia e regenerando ornitina. A ureia, então, é filtrada pelos rins e eliminada na urina. A ornitina penetra na mitocôndria e participa da segunda etapa, fechando o ciclo.

O balanço energético é honesto: 3 ATP por molécula de ureia formada. Há recuperação de energia, porque o fumarato pode contribuir no ciclo de Krebs, mas a quantidade exata depende das necessidades metabólicas da célula. Ou seja: o corpo paga para se livrar do nitrogênio — e faz isso porque o preço de não se livrar é muito maior. O fígado, em uma frase, transforma amônia em ureia.

 

E quando a proteína está danificada ou mal dobrada?

O citoplasma e o núcleo têm um sistema de controle de qualidade.

Proteínas danificadas ou mal dobradas são degradadas por duas rotas: o sistema ubiquitina-proteassoma e a autofagia.

No primeiro, a proteína é marcada com ubiquitina, é reconhecida pelo proteassomo 26S — o complexo de degradação —, que desdobra a proteína ubiquitinada e a transporta para o centro proteolítico.

Aqui, os fragmentos peptídicos são degradados, produzindo aminoácidos.

No segundo, a autofagia dá conta do que é grande demais para o proteassoma. Os aminoácidos voltam para o pool. Reciclagem, literalmente, no nível molecular.

Deficiência: o que falta quando falta proteína

Aqui os sinais são concretos: perda muscular, unhas quebradiças, queda de cabelo, dificuldade de cicatrização e edema — este último ligado à albumina baixa.

É o terreno da desnutrição proteica, em que o corpo passa a competir consigo mesmo: sem proteína suficiente, funções estruturais e enzimáticas entram em disputa.

E deficiências específicas de aminoácidos também se manifestam: falta de triptofano, precursor da serotonina, associa-se a depressão, problemas de humor e insônia; falta de BCAA (leucina, isoleucina, valina), a perda muscular e fadiga. Vale a ressalva de sempre: esses quadros raramente vêm isolados, e interpretação clínica exige contexto, não apenas leitura de valores de referência.

Excesso: e a pergunta que todo mundo faz

Excesso de proteína faz mal?

Depende de quem, de quanto e de qual proteína — mas os mecanismos de risco existem e não são poucos.

Há sobrecarga dos rins e do fígado, por causa dos compostos nitrogenados, com a amônia no centro da questão.

Há maior risco de desidratação, porque eliminar compostos nitrogenados exige mais água.

Há aumento do cálcio na urina, já que a acidez provocada pela proteína leva à liberação de cálcio e maior risco de cálculo renal e de perda de cálcio ósseo.

Podem ocorrer desequilíbrios metabólicos e cetose, quando o corpo passa a usar gordura como fonte principal de energia; e desconforto gastrointestinal, com constipação, diarreia e inchaço.

E, por fim, um ponto que não é sobre a proteína em si, mas sobre a fonte: carnes processadas e vermelhas estão associadas a maior risco de doenças cardiovasculares, câncer colorretal e diabetes tipo 2, com o estresse oxidativo como um dos responsáveis.

O resumo é esse: digestão quebra, absorção leva ao fígado, os aminoácidos servem para sintetizar proteínas novas, virar outras moléculas — neurotransmissores, hormônios — ou virar energia quando necessário.

O nitrogênio é removido, transaminado e desaminado, vira amônia e depois ureia no fígado, e sai na urina. O carbono vira acetil-CoA, piruvato ou intermediário do ciclo de Krebs.

Nada se perde; quase tudo se transforma e é reaproveitado de alguma maneira pelo corpo.

Como já falei várias vezes em sala de aula: nossa biologia não foi organizada com o ifood, rs. Ela foi organizada trabalhando com escassez, de forma a aproveitar ao máximo todos os nutrientes, moléculas e tudo que pode ser útil dos alimentos.

Para fechar

Se eu pudesse condensar tudo isso em uma imagem, seria a de uma obra que nunca para, com vinte letras químicas montando cadeias que se dobram em hélices e folhas, se organizam em estruturas tridimensionais e funcionam como enzimas, hormônios, anticorpos, transportadores e estruturas.

Nenhuma delas fica guardada em estoque. Todas são constantemente escritas, lidas, dobradas, gastas e desmontadas — e o nitrogênio que sobra do desmonte é transformado em ureia num ciclo de cinco etapas que gasta ATP só para não nos deixar intoxicados.

E pense como isso é fantástico: o mesmo corpo que constrói o colágeno do seu tendão está, neste exato momento, reciclando proteínas antigas para montar enzimas novas.

Diria que a bioquímica não é lista para decorar — é o modo como você continua existindo entre uma refeição e outra.

Não adianta, a vida é movimento constante!

Bons estudos, meu povo!