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Enquanto os ácidos nucléicos carregam a informação genética da célula, a responsabilidade primária das proteínas é a de executar as tarefas indicadas por tal informação. As proteínas são as mais diversificadas de todas as macromoléculas e cada célula contém milhares de proteínas diferentes que desempenham uma ampla variedade de funções. Os papéis das proteínas incluem: servir como componentes estruturais das células e tecidos, atuar no transporte e armazenamento de pequenas moléculas (por exemplo, o transporte de oxigênio pela hemoglobina), transmitir informações entre as células (por exemplo, hormônios protéicos) e prover defesa contra infecções (por exemplo, anticorpos). A principal propriedade das proteínas, entretanto, é a sua capacidade de agir como enzimas, que catalisam quase todas as reações químicas nos sistemas biológicos. Desta forma, as proteínas orientam praticamente todas as atividades da célula. A importância central das proteínas na química biológica é indicada pelo seu nome, que deriva da palavra grega proteios, significando “da primeira linha”.
As proteínas são polímeros de 20 aminoácidos diferentes. Cada aminoácido consiste em um átomo de carbono (chamado de carbono ) ligado a um grupo carboxil (COO-), um grupo amino (NH3+), um átomo de hidrogênio e uma cadeia lateral característica em cada um dos 20 aminoácidos. As propriedades químicas específicas das diferentes cadeias laterais dos aminoácidos determinam os papéis de cada aminoácido na estrutura e função da proteína.
Os aminoácidos são ligados por ligações peptídicas entre o grupo carboxil de um aminoácido e o grupo amino de um segundo. Os polipeptídeos são cadeias lineares de aminoácidos, usualmente com centenas ou milhares de aminoácidos. Cada cadeia polipeptídica tem duas extremidades distintas, uma terminando em um grupo amino (amino ou N terminal) e outra em um grupo carboxil (carboxi ou C terminal). Os polipeptídeos são sintetizados da extremidade amino a