REVISÃO EMESCAM
BIOLOGIA - parte 01
EDUCANDO PARA SEMPRE
Prof. Flávio
AULA 1
CARACTERÍSTICAS DOS SERES VIVOS 1. Composição química complexa:
Os principais elementos constituintes da matéria viva são: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P), enxofre (S), sendo estes dois últimos em menor quantidade.
Os principais compostos constituintes da matéria viva são: Compostos inorgânicos: água e sais minerais
Compostos orgânicos: glicídios, lipídios, proteínas, ácidos nucleicos, vitaminas.
2. Organização da matéria viva:
Todo ser vivo apresenta alto grau de organização, não encontrado em unidades não-vivas, e em todos os seres vivos, as moléculas das substâncias orgânicas e as substâncias inorgânicas organizam-se em estruturas complexas, as células.
Célula: são as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos, representando a menor porção de matéria viva.
Tipos celulares:
- Procariota: tipo celular mais simples que se caracteriza pela ausência de compartimentos ou estruturas membranosas; possui o material genético disperso no citoplasma, compondo o nucleóide.
- Eucariota: tipo celular mais complexo que se caracteriza pela presença de compartimentos e estruturas membranosas relacionadas ao desempenho de funções fisiológicas específicas; possui o material genético alojado no interior de um núcleo delimitado por membrana.
3. Metabolismo:
Conjunto de atividades químicas e biológicas que se desenvolvem no interior de uma célula viva. Anabolismo: todos os processos em que há produção de novas substâncias a partir de reações mais simples.
Catabolismo: todos os processos em que há degradação de substâncias complexas em outras mais simples.
Obs.:
Reações metabólicas:
Reações de síntese ou condensação: as moléculas de água são formadas a partir da união de outras moléculas,
Reações de hidrólise: reações em que a molécula de água é quebrada e seus átomos de hidrogênio são adicionados a outras substâncias.
4. Homeostase:
Propriedade do ser vivo de manter relativamente constante seu meio interno.
O ser vivo não muda sua composição química e suas características físicas, com a homeostase conseguimosmanterconstantes, por exemplo, a temperatura, a quantidade de água no organismo e a concentração de diversas substâncias presentes no corpo.
5. Reação e movimento:
Todos os seres vivos têm a capacidade de perceber e de reagir a estímulos do meio ambiente, sendo que a percepção e a reação desencadeiam nos seres vivos um movimento, ou seja, uma variação na posição de um corpo no decorrer do tempo em relação a um referencial.
6. Crescimento:
Com exceção dos vírus, todo ser vivo cresce.
O crescimento nos seres vivos decorre da incorporação e da transformação de energia, como consequência da nutrição e do metabolismo.
O crescimento nos seres vivos pode ocorrer por aumento do volume nos unicelulares e aumento no volume e no número de células nos pluricelulares
7. Nutrição:
Capacidade de abastecimento da célula ou do organismo com nutrientes.
Nutrição autotrófica: o organismo é capaz de produzir todas as moléculas orgânicas do seu corpo a partir de substâncias inorgânicas que retiram do ambiente, como o gás carbônico, água e sais minerais.
Nutrição heterotrófica: o organismo não é capaz de produzir as moléculas orgânicas de seu corpo, necessitando ingerir moléculas orgânicas prontas.
8. Reprodução:
Característica geral dos seres vivos, essencial à vida, em que um ou mais indivíduos filhos são obtidos a partir de um ou mais parentais
Reprodução assexuada: tipo de reprodução em que um novo ser surge a partir de uma célula ou grupo de células produzido por um único ser parental. Neste caso os indivíduos filhos possuem a mesma constituição genética do indivíduo parental.
Reprodução sexuada: tipo de reprodução em que um novo ser surge a partir de uma única célula (zigoto) origanizado pela união de duas células sexuais (gametas), produzidos por um ou mais, comumente, por dois seres parentais.
União dos gametas fecundação
Se os gametas são provenientes do mesmo indivíduo parental autofecundação.
Se os gametas forem provenientes de indivíduos parentais diferentes fecundação cruzada.
9. Hereditariedade:
Característica essencial da vida, intimamente ligada à reprodução.
Corresponde à capacidade de transferência do material genético dos indivíduos parentais aos indivíduos filhos.
Material genético: representado pelos ácidos nucleicos (DNA, normalmente, e RNA).
Obs.: O material genético controla o metabolismo celular e define as características típicas de cada
célula e do conjunto de células que constituem o organismo multicelular.
10. Evolução:
Capacidade que os seres vivos têm de sofrerem modificações ao longo das gerações, por meio de processos que levam a maior adaptação ao meio.
Envolve três condições principais: variabilidade genética, seleção natural, adaptação.
ÁGUA
CONCEITO: É a substância que se encontra em maior quantidade no interior da célula. É
considerada um solvente universal, atuando como dispersante de inúmeros compostos orgânicos e inorgânicos das células.
ORIGEM:
Endógena: Proveniente das reações químicas que ocorrem no próprio organismo, com liberação de água.
Exógena:Proveniente da ingestão.
QUANTIDADE: Varia em função de três fatores básicos: atividade de tecido ou órgão, idade do
organismo e espécie estudada.
1) Atividade metabólica tecidual: normalmente, quanto maior a atividade metabólica de um tecido, maior é a taxa de água que nele se encontra.
2) Idade: geralmente, a taxa de água decresce com o aumento da idade. Ex.: feto humano de três meses tem 94% de água e um recém-nascido tem aproximadamente 69%.
3) Espécie: a taxa de água tende a ser constante em uma mesma espécie, podendo variar de espécie para espécie.
PROPRIEDADES:
Calor específico: Muito alto. É definido como a quantidade de calor que um grama de uma
substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1ºC sem que haja mudança de estado físico. O elevado calor específico atua no equilíbrio da temperatura dentro da célula, impedindo mudanças bruscas de temperatura, que afetam o metabolismo celular.
Calor latente de vaporização: Elevado. É definido como a quantidade de calor absorvida durante a
vaporização de uma substância em seu ponto de ebulição. O alto calor latente de vaporização é consequência da forte coesão entre suas moléculas, de modo que para que a água passe para o estado gasoso é necessário o rompimento das ligações de hidrogênio que mantém as moléculas unidas, o que demanda muita energia. A evaporação da água é um mecanismo importante para os seres vivos, uma vez que, graça a ela, os organismos terrestres evitam o superaquecimento.
Calor latente de fusão: Elevado. É a quantidade de calor necessária para transformar um grama de
uma substância em estado sólido para o estado líquido, na temperatura de fusão. Para se solidificar, a água precisa liberar muito calor, o que requer exposição a temperaturas inferiores a 0ºC por tempo prolongado. O alto calor de fusão da água protege os organismos vivos dos efeitos danosos do congelamento, de modo que, se a água presente nas células congelasse facilmente, os seres vivos morreriam devido aos cristais formados dentro delas, o que causaria danos às membranas celulares.
Coesão: União estabelecida entre as moléculas de água devido às ligações de hidrogênio.
Tensão superficial: Grande. Moléculas com cargas aderem fortemente às moléculas de água, o que
permite a manutenção da estabilidade coloidal.
Adesão: Tendência que as moléculas de água têm de aderir a superfícies polarizadas. É o que faz
com que a água molhe superfícies polares.
Capilaridade: Tendência que a água apresenta de subir pelas paredes de tubos finos ou de se
deslocar por espaços estreitos existentes em materiais porosos. É consequência das propriedades de coesão e de adesão.
Poder de dissolução: Muito grande. É considerada o solvente universal. Essa propriedade está
relacionada a polaridade da molécula de água e seu grande poder de adesão. Essa propriedade é muito importante, pois todas as reações químicas celulares ocorrem em solução,além disso, a água é importante meio de transporte de substâncias dentro e fora das células.
Obs.: Substâncias que se dissolvem em água: hidrofílicas. Substâncias que não se dissolvem em
água: hidrofóbicas.
FUNÇÕES: Solvente universal, transporte substâncias dentro ou fora das células, via de excreção,
termorregulação, papel lubrificante, matéria prima para ocorrência de reações, atuante em reações de hidrólise.
SAIS MINERAIS
CARACTERIZAÇÃO: São compostos inorgânicos não produzidos pelo organismo, havendo a
necessidade de serem obtidos junto aos alimentos, necessários em pequena quantidade e grande variedade, atuando como reguladores de vias metabólicas, constituintes de moléculas diversas e constituintes de estruturas esqueléticas.
OCORRÊNCIA: Sob forma iônica (dissolvidos) ou sob fórmula integral (insolúveis). CLASSIFICAÇÃO:
1) Macrominerais: Necessários em quantidade relativamente grande (100mg por dia). Ex.: cálcio, fósforo, cloro, magnésio e enxofre.
2) Microminerais ou oligoelementos: Necessários em quantidade relativamente baixa (inferior a 20mg por dia). Ex.: ferro, flúor, iodo, zinco, cobre, cromo, selênio, cobalto, manganês, molibdênio, vanádio, níquel, estanho e silício.
Sal mineral Função Fontes
Cálcio
Atua na formação de tecidos, ossos e dentes; age na coagulação do sangue, necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos.
Queijo, leite, nozes, uva, cereais integrais, nabo, couve, chicória, feijão, lentilha, amendoim, castanha de caju
Cobalto Componente da vitamina B12. Essencial
para a produção das hemácias. Está contido na vitamina B12 e no tomate
Fósforo
Atua na formação de ossos e dentes; indispensável para o sistema nervoso e o sistema muscular; junto com o cálcio e a vitamina D, combate o raquitismo, constituinte de ácidos nucleicos e ATP
Leite e derivados, carnes, aves, peixes, cereais, leguminosas.
Ferro
Componente da hemoglobina, mioglobina e enzimas respiratórias. Fundamental para a respiração celular.
Carnes, fígado, vegetais verdes escuros, leguminosas.
Iodo Componente de hormônios da tireóide, que
estimulam o metabolismo. Peixe, frutos do mar, sal iodado. Cloro
Principal ânion extracelular. Importante no balanço de líquidos corpóreos. Constituinte do suco gástrico.
Sal comum de cozinha
Potássio
Principal cátion intracelular. Influencia a atividade dos nervos (impulsos nervosos) e a contração muscular.
Sódio
Principal cátion extracelular. Importante no balanço de líquidos corpóreos. Essencial para a condução do impulso nervoso.
Sal comum de cozinha
Magnésio
Componente de muitas coenzimas.
Necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos.
Frutas cítricas, leguminosas, gema de ovo, salsinha, agrião, espinafre, cebola,
tomate, mel Enxofre Constituinte de muitas proteínas. Essencial
para atividade metabólica normal Carnes, legumes Cobre
Componente de enzimas diversas.
Essencial para formação da hemoglobina. Fígado, peixe, ovos, trigo integral, feijão. Zinco
Componente de dezenas de enzimas, como
as envolvidas na digestão. Carne, fígado, ovos, mariscos, cereais. Selênio
Cofator enzimático. Ligado à prevenção do
câncer. Carne, moluscos, fígado e leguminosas. Molibdênio Cofator enzimático Cereais integrais, leite e leguminosas.
GLICÍDIOS
ELEMENTOS CONSTITUINTES: São moléculas orgânicas constituídas fundamentalmente por
átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Podem ter fósforo, nitrogênio ou enxofre.
SINONÍMIA: Açúcares, sacarídeos (do grego sakharon, açúcar), carboidratos ou hidratos de carbono. OCORRÊNCIA: São as biomoléculas mais abundantes na natureza.
FUNÇÕES: Ampla variedade de funções, entre elas: fonte de energia, reserva de energia, estrutural,
matéria prima para a biossíntese de outras biomoléculas.
QUIMICAMENTE: São definidos comopoli-hidróxi-cetonas (cetoses) ou poli-hidróxi-aldeídos
(aldoses), ou seja, compostos orgânicos com, pelo menos três carbonos em que todos os carbonos
possuem uma hidroxila, com exceção de um, que possui a carbonila primária (grupamento aldeídico) ou a carbonila secundária (grupamento cetônico).
ORIGEM: Fotossíntese nos vegetais, ingestão nos animais. CLASSIFICAÇÃO:
Monossacarídeos (oses): São os carboidratos mais simples, dos quais derivam todas as outras
classes. Fórmula geral (CH2O)n. O valor de n pode variar de 3 a 7, e, de acordo com ele, os
monossacarídeos são chamados respectivamente de trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses. Mais importantes são as pentoses e as hexoses.
As pentoses mais importantes são: Ribose – carboidrato constituinte do RNA (ácido ribonucléico); desoxirribose – carboidrato constituinte do DNA (ácido desoxirribonucléico). As hexoses mais importantes são: glicose – papel energético; galactose – papel energético; frutose – papel energético.
Oligossacarídeos (osídeos): São glicídio formados pela associação de 2 a 10 monossacarídeos por
meio de ligações glicosídicas. Os mais importantes são os dissacarídeos.
Dissacarídeos:Moléculas formadas pela união de dois monossacarídeos por meio de ligações
glicosídicas.A reação de formação de um dissacarídeo é uma síntese por desidratação.Os principais dissacarídeos são:Sacarose - açúcar de cana, formado pela união de uma molécula de glicose e uma de frutose; lactose - açúcar do leite, constituído por uma glicose ligada a uma galactose; maltose - açúcar típico dos vegetais é um dissacarídeo formado por duas moléculas de glicose.
Polissacarídeos(osídeos): Moléculas grandes, formadas a partir da união de mais de dez
monossacarídeos, no geral, centenas ou milhares. A fórmula geral dos polissacarídeos é (C6H10O5)n, mas
não é válida para todos, pois alguns apresentam nitrogênio e enxofre em sua fórmula. Os polissacarídeos são insolúveis em água e podem ser desdobrados em açúcares simples por hidrólise.Sua insolubilidade é vantajosa para os seres vivos por dois motivos: permite que eles participem como componentes estruturais da célula ou que funcionem como armazenadores de energia. Os principais polissacarídeos são: amido, glicogênio, celulose e quitina.
Amido: É a principal forma de armazenamento de glicídios nos vegetais. Ocorre principalmente nas sementes, nos caules e nas raízes de plantas. Formado apenas por moléculas de glicose. É a principal reserva energética dos vegetais.
Glicogênio: Encontrado em fungos e animais. Representa a forma de armazenamento de glicídios nesses organismos (reserva energética). Ocorre intracelularmente como grandes agregados ou grânulos, sendo constituído por subunidades de glicose unidas por meio de ligações glicosídicas. O glicogênio é especialmente abundante no fígado(glicogênio hepático)e pode ser encontrada ainda nas células musculares(glicogênio muscular).O glicogênio hepático, que chega a 150 g, é degradado no intervalo das refeições mantendo constante o nível de glicose no sangue ao mesmo tempo em que fornece este metabólito às outras células do organismo. O glicogênio muscular, ao contrário, só forma glicose para a contração muscular
Celulose: Polímero de "cadeia longa" composto de um só monômero, a glicose. É o componente estrutural da parede celular das células vegetais. Não é digerível pelo homem, sendo que alguns animais, particularmente os ruminantes, podem digerir celulose com a ajuda de microrganismos simbiônticos, que produzem a celulase, enzima responsável pela sua digestão.
Quitina: Polissacarídeo, insolúvel e córneo formado por unidades de N-acetilglicosamina (açúcares com grupos amina em sua estrutura). É o constituinte principal dos exoesqueletos dos artrópodes, e está presente, com menor importância, em muitas outras espécies animais. É, também, o constituinte principal das paredes celulares nos fungos.
LIPÍDIOS
CARACTERIZAÇÃO: Abrangem uma classe de compostos com estrutura muito variada e que
exercem diferentes funções biológicas, cuja principal característica é a insolubilidade em água e a solubilidade em solventes orgânicos. São moléculas apolares.
ELEMENTOS CONSTITUINTES: C, H, O, podem ter P e N.
QUIMICAMENTE: muitos lipídios são compostos orgânicos formados da união de ácidos graxos e
álcool, por meio de uma reação de esterificação, ou seja, são ésteres de ácido graxo e álcool.
PRINCIPAIS REPRESENTANTES: Óleos, gorduras, ceras, os lipídios compostos (fosfolipídios, por
exemplo) e finalmente os esteroides, que, apesar de estruturalmente diferentes dos outros lipídios, ainda assim são considerados lipídios.
CLASSIFICAÇÃO:
Lipídios simples: Possuem apenas C, H, O em sua composição
Lipídios complexos: Possuem P e N, além de C, H, O em sua composição
PRINCIPAIS LIPÍDIOS:
Glicerídeos: Lipídios que possuem em sua composição uma molécula de álcool glicerol ligado a
uma, duas ou três moléculas de ácidos graxos, neste último caso sendo conhecido como triglicerídeo ou triacilglicerol. Representados por compostos conhecidos como óleo e gordura. Óleos são líquidos a temperatura ambiente, possuindo um ou mais ácidos graxos insaturados em sua composição. Gorduras são sólidas em temperatura ambiente, possuindo todos ácidos graxos saturados em sua composição. Os glicerídeos, principalmente os triglicerídeos, constituem a maneira mais eficiente de reserva de energia nos seres vivos. Seres humanos e outros mamíferos armazenam a gordura em células adiposas, especialmente sob a pele, formando o panículo adiposo, nesse casso, além de reserva de energia, esse tecido adiposo funciona como isolante térmico e como proteção contra choques mecânicos.
Importante: Lipídios na dieta!
O excesso de alimentos gordurosos na dieta oferecem riscos:Ácidos graxos insaturados podem levar a deposição de lipídios na parede das artérias levando a perda de sua elasticidade (aterosclerose), o que pode resultar em doenças cardiovasculares, causar infarto e acidentes vasculares cerebrais (AVCs).
A presença de óleos e gorduras na dieta é importante, pois os mesmo são necessários para o organismo absorver as vitaminas lipossolúveis.
Existem certos ácidos graxos que não são produzidos pelo organismo (lipídios essenciais), havendo assim, a necessidade de serem obtidos junto aos alimentos. Esses lipídios são poli-insaturados e estão presentes em diversos óleos vegetais e em peixes marinhos, e são importantes para a construção das membranas celulares e para a síntese de prostaglandinas.
Cerídeos: Representados pelas ceras, são misturas complexas de ésteres de ácidos graxos com
alcoóis de cadeia longa (variam em comprimento de cadeia de 16 a 30 átomos de carbono, geralmente). Atuam como impermeabilizadores de superfícies corporais, em alguns casos como reserva de energia. As ceras biológicas encontram uma variedade de aplicações na indústria farmacêutica, de cosméticos e outras (Ex.: lanolina, cera de abelha, cera de carnaúba, entre outras são usadas em loções e pomadas).
Esteróides: Grupo particular de lipídios. Caracterizam-se pela presença de átomos de carbono
interligados formando quatro anéis carbônicos aos quais se ligam outras cadeias carbônicas, grupos hidroxila e átomos de oxigênio. O colesterol é o principal e o mais conhecido esteroide.
Importância do colesterol: Participa da composição química da membrana plasmática das células animais, diminuindo a fluidez da membrana. É precursor de hormônios sexuais (testosterona, estrógeno, progesterona), dos sais biliares e da vitamina D.
Excesso de colesterol: contribui para a arteriosclerose.
Transporte do colesterol: O colesterol pode ser transportado no sangue humano associado a lipoproteínas plasmáticas. Essas lipoproteínas podem ser de baixa densidade, identificadas pela sigla LDL (do inglês: LowDensityLipoprotein), ou de alta densidade, identificada pela sigla HDL (do inglês: High
DensityLipoprotein). A lipoproteína LDL-colesterol fornece colesterol aos tecidos, sendo por isso chamada
de mau colesterol; já a HDL-colesterol, chamada de bom colesterol, remove o excesso de colesterol das células transportando-o para o fígado. O colesterol degradado no fígado é excretado na forma de sais biliares.
Fosfolipídios: são lipídios constituídos por uma molécula de glicerol, duas cadeias de ácidos graxos
(uma saturada e uma insaturada), um grupo fosfato e uma molécula polar ligada a ele. São moléculas anfipáticas. Os fosfolipídios são os constituintes principais das membranas celulares
Carotenóides:Pigmentos lipídicos de cor vermelha, laranja ou amarela, insolúveis em água e solúvel
em óleos e solventes orgânicos. Estão presentes nas células de todas as plantas nas quais desempenham papel na fotossíntese. Matéria prima para produção de vitamina A em animais.
QUESTÕES OBJETIVAS
1. Nos axônios dos neurônios o componente de natureza lipídica, responsável por atuar como isolante elétrico é denominado:
a) lâmina basal. d) plasmalema. b) axolema. e) sarcolema. c) bainha de mielina.
2. A homeostase é o processo pelo qual uma célula ou um organismo é capaz de manter um balanço constante, estável e equilibrado do meio interno. Qual desses fenômenos pode ser considerado como um evento homeostático?
a) espirrar durante um episódio de resfriado. b) eliminar suor durante um exercício físico.
c) apresentar dor de cabeça após ingerir excesso de álcool. d) tossir durante uma manifestação de bronquite.
e) sofrer distensão muscular após um exercício físico mal orientado.
3. Os aminoácidos são moléculas orgânicas constituídas pela união de átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Em alguns aminoácidos, além dos elementos químicos já citados, pode também ser encontrado o:
a) enxofre. d) cálcio. b) fósforo. e) magnésio. c) zinco.
4. Assinale o composto que é essencial para a síntese da maioria dos fosfolipídios da membrana celular: a) esfingosina. d) colesterol.
b) ceramida. e) inositol. c) glicerol.
5. Se uma variedade de enzima B requer a participação do íon Mg2+ para catalisar a conversão do substrato X, pode-se considerar que o metal age como um (a):
a) cofator. d) apoenzima. b) coenzima. e) holoenzima. c) substrato.
QUESTÕES DISCURSIVAS
2. Observe as formulas moleculares de dois glicídios, representadas a seguir; um deles é um monossacarídeo e o outro é um dissacarídeo. Acerca desses compostos orgânicos,responda::
7 14 7 12 22 11
1) C H O 2) C H O
a) Qual é o monossacarídeo e o dissacarídeo, respectivamente? Qual é o nome genérico do monossacarídeo?
b) Como é denominada a ligação química que une os monossacarídeos para formar a molécula do dissacarídeo?
c) Qual é a denominação da reação química que resultou na formação do dissacarídeo? d) Dê dois exemplos de monossacarídeo e dois de dissacarídeo.
3. Descreva e desenhe um fosfolipídio típico.
4. A espécie humana apresenta modalidade de nutrição heterotrófica e onívora. A ampla diversidade de alimentos que se pode ingerir contém os vários nutrientes que compõem a dieta do dia-a-dia. Acerca do exposto:
a) Cite dois nutrientes considerados como energéticos.
b) Por que as proteínas são consideradas como nutrientes plásticos?
c) Onde tem início a digestão do amido e quais são os produtos da sua digestão inicial (parcial)?
d) O amido e a celulose são polissacarídeos formados pela polimerização de moléculas de glicose. No tubo digestório humano o amido é digerido e a celulose não. Que diferença bioquímica existe entre esses dois polissacarídeos?
e) Por que é prejudicial para o organismo a ingestão excessiva de gordura de origem animal rica em ácidos graxos saturados?
5. Quando são adicionados a um meio aquoso, os lipídios anfipáticos tendem a agrupar-se, organizando-se espontaneamente em estruturas plurimoleculares, como ocorre com os ácidos graxos.
A figura a seguir relaciona o tipo de estrutura formada com a geometria da molécula do lipídio anfipático. Lipídios com uma única cadeia carbônica, como sabões de detergentes, constituem, preferencialmente, micelas. Já os lipídios, com duas cadeias apolares, associam-se formando uma bicamada lipídica.
Explique, para cada tipo de lipídio(uma ou duas cadeias apolares), porque ocorrem tais arranjos moleculares,considerando-se as regiões de solubilidade da molécula.
AULA 2
PROTEÍNAS
CONCEITO: São compostos orgânicos de alto peso molecular, são formadas pelo encadeamento de
aminoácidos unidos por meio de ligações peptídicas.
CARACTERIZAÇÃO: Natureza macromolecular. Elevado peso molecular. Composto orgânico mais
abundante da matéria viva. Anfóteras. Formam, na água, uma solução coloidal.
AMINOÁCIDOS:
Caracterização: São ácidos orgânicos que encerram em sua molécula um ou mais grupamentos
amina (NH2). Qualquer molécula de aminoácido tem um grupo carboxila (COOH) e um grupo amina ligados a um átomo de carbono. Nesse mesmo carbono ficam ligados ainda um átomo de hidrogênio e um radical (R). O radical (R) representa um radical orgânico, diferente em cada molécula de aminoácido encontrado na matéria viva,possuem caráter anfótero.
Síntese e classificação: Existem vinte aminoácidos diferentes que fazem parte das proteínas e
peptídeos. Os vegetais têm a capacidade de fabricar os vinte aminoácidos necessários para a produção de suas proteínas, já as células animais não sintetizam todos eles, sendo que alguns devem ser ingeridos com o alimento. Assim, os aminoácidos podem ser classificados em dois tipos:
1- Essenciais: são aqueles que não podem ser sintetizados pelos animais.
2- Não essenciais ou naturais: são aqueles que podem ser sintetizados pelos animais.
Não Essenciais Essenciais
Glicina, Alanina, Serina, Cisteína, Tirosina, Arginina, Ácido aspártico,
Fenilalanina, Valina, Triptofano, Treonina, Lisina,
Ácido glutâmico,Histidina, Asparagina,
Glutamina, Prolina Leucina, Isoleucina, Metionina
Importância dos aminoácidos: São unidades estruturais dos peptídeos e das proteínas. Funcionam
como sistema tampão, ou seja, atuam no controle do pH das células. Podem ser usados em vias metabólicas para produção de energia.
PEPTÍDEOS
Caracterização:São compostos resultantes de união entre dois ou mais aminoácidos, por meio de
ligações peptídicas.
Ligação peptídica: Ligação de união entre dois aminoácidos. Estabelece-se entre o grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amina do outro aminoácido, ocorrendo liberação de uma molécula de água (Reação de Condensação).
O número de ligações peptídicas será sempre o número de aminoácidos que formam a cadeia, menos 1.
Após a realização da ligação peptídica o peptídeo formado apresentará sempre um grupamento amina terminal e um grupamento carboxila terminal.A cada ligação peptídica realizada, uma molécula de água é formada.
Classificação dos peptídeos: É feita de acordo com o número de aminoácidos. E.: 2 aminoácídos –
dipeptídeo; 3 aminoácídos – tripeptídeo; 4 aminoácidos – tetrapeptídeo; n aminoácidos – polipeptídeo.
lmportância: Constituem um sistema tampão (impedem grandes variações de pH). Alguns funcionam
como hormônios.
Exemplos: oxitocina e vasopressina ou ADH (hormônio anti-diurético).
Proteínas: Geralmente, usamos o termo proteína para designar certas moléculas com um número
superior a 100 aminoácidos.
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS:
1- Proteínas simples: São também denominadas de homoproteínas e são constituídas,
exclusivamente por aminoácidos. Pode-se mencionar como exemplo:
1. Albuminas
- São as de menor peso molecular - São encontradas nos animais e vegetais. - São solúveis na água.
- Ex.: albumina do plasma sanguíneo e da clara do ovo.
2. Globulinas
- Possuem um peso molecular um pouco mais elevado. - São encontradas nos animais e vegetais
- São solúveis em água salgada. - Ex.: anticorpos e fibrinogênio.
3. Escleroproteínas ou proteínas fibrosas
- Possuem peso molecular muito elevado. - São exclusivas dos animais.
- São insolúveis na maioria dos solventes orgânicos. - Ex.: colágeno, elastina e queratina.
2- Proteínas Conjugadas: São também denominadas heteroproteínas. As proteínas conjugadas são
constituídas por aminoácidos mais outro componente não-protéico, chamado grupo prostético.
Proteínas conjugadas Grupo prostético Exemplo
Cromoproteínas pigmento hemoglobina, hemocianina e citocromos Fosfoproteínas ácido fosfórico caseína (leite)
Glicoproteínas carboidrato mucina (muco)
Lipoproteínas lipídio encontradas na membrana celular Nucleoproteínas ácido nucléico ribonucleoproteínas e desoxirribonucleoproteínas
Proteínas Derivadas: As proteínas derivadas formam-se a partir de outras por desnaturação ou
hidrólise. Podem-se citar como exemplos desse tipo de proteínas as proteoses e as peptonas, formadas durante a digestão.
ESTRUTURA PROTEICA: Primária - representada pela sequência de aminoácidos unidos através
das ligações peptídicas.Secundária - representada por dobras na cadeia que apresentam aspecto helicoidal (alfa-hélice) ou pregueado (cadeia beta), que são estabilizadas por ligações de hidrogênio. Terciária-se caracteriza pela ocorrência de dobras da estrutura secundária sobre si mesma levando a proteína a um maior grau de enrolamento. Mantida pelas pontes de dissulfeto. Quaternária - ocorre quando cadeias polipeptídicas se associam.
IMPORTÂNCIA DA ESTRUTURA PROTEICA: A forma das proteínas é um fator muito importante em
sua atividade, pois se ela é alterada, a proteína torna-se inativa.
DESNATURAÇÃO: Processo de alteração da estrutura característica e funcional de uma proteína,
levando à perda de suas propriedades e funções.
FATORES DESNATURANTES: Altas temperaturas, Alterações de pH e salinidade entre
outros fatores.
DIFERENÇAS ENTRE PROTEÍNAS:
1) Pelo número de aminoácidos, 2) Pelo tipo de aminoácidos,
3) Pela sequência dos aminoácidos, 4) Pelo formato da molécula.
FUNÇÕES: As proteínas podem ser agrupadas em várias categorias de acordo com a sua função. De
uma maneira geral, as proteínas desempenham nos seres vivos as seguintes funções: estrutural, enzimática, hormonal, de defesa, nutritiva, coagulação sanguínea e transporte.
ENZIMAS
CONCEITOS GERAIS E FUNÇÕES: As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações
biológicas. Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua extraordinária especificidade e poder catalítico, que são muito superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem. Praticamente todas as reações que caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas. Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma reação, sem, no entanto participar dela como reagente ou produto. As enzimas atuam ainda como reguladoras deste conjunto complexo de reações.
MECANISMO DE AÇÃO: As enzimas aceleram a velocidade de uma reação por diminuir a energia
livre de ativação da mesma, sem alterar a termodinâmica da reação, ou seja: A energia dos reagentes e produtos da reação enzimática e de sua equivalente não enzimática são idênticas. As enzimas atuam diminuindo a energia de ativação necessária para ocorrência das reações.
MODELO DE REAÇÃO: 1- Modelo chave-fechadura. 2- Modelo do ajuste induzido.
Modelo chave-fechadura: Prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria rígido como uma fechadura.
Modelo do ajuste induzido: Prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, mas sim moldável à molécula do substrato; a enzima se ajustaria à molécula do substrato na sua presença.
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS: São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram
muito a velocidade de uma reação. Atuam em concentrações muito baixas e em condições suaves de temperatura e pH. Possuem todas as características das proteínas. Podem ter sua atividade regulada. Estão quase sempre dentro da célula e compartimentalizadas. As enzimas são específicas aos substratos sob os quais atuam. As enzimas realizam reações reversíveis. As enzimas participam das reações, mas não fazem parte das reações, ou seja, a enzima não é consumida na reação.
FATORES EXTERNOS QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA:
1) Temperatura: Toda enzima possui uma temperatura ideal de ação, na qual a velocidade de reação
enzimática é máxima. Acima ou abaixo da temperatura ideal a velocidade de reação enzimática diminui gradualmente. Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a temperatura ótima; a partir dela, a atividade volta a diminuir, por desnaturação da molécula.
2) pH: Idem à temperatura. Toda enzima possui um pH ideal de ação, no qual a velocidade de reação
enzimática é máxima. Acima ou abaixo do pH ideal, a velocidade de reação enzimática diminui gradualmente. Existe um pH ótimo, no qual a distribuição de cargas elétricas da molécula da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise. Ácidos e bases fortes levam à desnaturação.
3) Concentração de substrato:Toda enzima possui uma concentração ideal de substrato, na qual a
velocidade de reação enzimática é máxima, acima dessa concentração de substrato a velocidade de reação enzimática permanece constante, abaixo da concentração ideal a velocidade de reação enzimática diminui.
NOMENCLATURA DAS ENZIMAS: 1- Nome Recomendado: Mais curto e utilizado no dia a dia de
quem trabalha com enzimas; utiliza o sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Ex: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc. 2- Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase. 3- Nome Usual: Consagrados pelo uso. Ex: Tripsina, Pepsina, Ptialina.
CLASSIFICAÇÃO ENZIMÁTICA: Quanto à composição:Enzimas simples - Possuem apenas
aminoácidos em sua composiçãoEnzimas conjugadas - Possuem uma parte proteica e uma parte não proteica (coenzima ou cofator). Cofatores: São pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função de uma enzima. Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima, mas, na ausência deles, a enzima é inativa.A fração proteica de uma enzima, na
ausência do seu cofator, é chamada de apoenzima. Enzima + Cofator, chamamos de holoenzima. Coenzimas: São compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos: 1. Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato. 2. Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima. 3. Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados. As enzimas podem ser classificadas de acordo com o local de ação: Endoenzimas - atuam no interior de células. Ex.: enzimas relacionadas à respiração celular. Exoenzimas - atuam fora de células. Ex.: enzimas componentes dos sucos digestivos.
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA: Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade
de uma enzima. A inibição enzimática pode ser reversível ou irreversível;
1) Inibição Enzimática Reversível Competitiva: Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato. O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato. Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor.
2) Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva: Quando o inibidor liga-se reversivelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à mesma ao mesmo tempo que o substrato. Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor.
3) Inibição enzimática irreversível: há modificação covalente e definitiva no sítio de ligação ou no sítio catalítico da enzima.
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA: Algumas enzimas podem ter suas atividades reguladas, atuando assim
como moduladoras do metabolismo celular. Esta modulação é essencial na coordenação dos inúmeros processos metabólicos pela célula. Além dos mecanismos já citados de modulação de atividade enzimática - por variação da concentração do substrato, ou por inibição enzimática, por exemplo - existem 2 modelos de regulação enzimática mais conhecidos:
1) Modulação Alostérica: Ocorre nas enzimas que possuem um sítio de modulação, ou alostérico, ligando-se de forma não-covalente um modulador alostérico que pode ser positivo (ativa a enzima) ou negativo (inibe a enzima). A ligação do modulador induz a modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima, modificando a afinidade desta para com os seus substratos. Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "feed-back", em que o próprio produto da reação atua como modulador da enzima que a catalisa.
2) Modulação Covalente: Ocorre quando há modificação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativa/inativa. O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos de serina.
VITAMINAS
CONCEITO: são compostos orgânicos de natureza e composição variada, necessárias em pequenas
quantidades, porém, essenciais para o metabolismo dos organismos vivos e que não são sintetizadas por ele.
IMPORTÂNCIA: algumas atuam como coenzimas de muitas enzimas. Outras delas são precursores
de hormônios.
NECESSIDADES: Variam de espécie para espécie, com a idade e com a atividade. As vitaminas são
substâncias lábeis, alterando-se facilmente por mudanças de temperatura, pH e também por armazenamento prolongado.
OBTENÇÃO: Vegetais, fungos e microrganismos são capazes de sintetizá-las. Animais, salvo
algumas exceções, não possuem essa capacidade, motivo pelo qual devem obtê-las a partir dos alimentos da dieta. Em alguns casos, os animais obtêm algumas vitaminas através de suas paredes intestinais, cuja flora bacteriana simbionte as produzem. Algumas vitaminas são obtidas na forma de provitaminas (precursores), devendo ser ingeridas na alimentação, no caso de animais superiores.
CLASSIFICAÇÃO: De acordo com a solubilidade
1) Hidrossolúveis: Se dissolvem em água. Normalmente não são armazenadas no organismo. Requer ingestão diária. São elas: Vitamina C (ácido ascórbico) e vitaminas do complexo B - B1 (tiamina), B2 (riboflavina), B3 (niacina), B5 (ácido pantotênico), B6 (piridoxina), B8 (biotina), B9 (ácido fólico), B12 (cobalamina).
2) Lipossolúveis: Dissolvem-se em lipídios. São absorvidas junto à gordura. Podem se acumular no organismo (tecido adiposo e fígado). Não necessária ingestão diária. São elas: Vitamina A, vitamina D, vitamina E, vitamina K.
QUESTÕES OBJETIVAS
1. Os compostos orgânicos mais abundantes nas células eucariotas são os (as): a) lipídios. d) açúcares.
b) ácidos nucleicos. e) ácidos graxos. c) proteínas.
2. Os hormônios de natureza lipídica, como a testosterona, são transportados na corrente sanguínea ligados a moléculas de proteínas. Essas proteínas através de uma região apolar se ligam ao hormônio e por sua parte polar ligam-se à água do plasma. Em virtude do comportamento descrito, essas proteínas são denominadas:
a) amorfas. d) albuminas. b) catalíticas. e) plasminas. c) anfipáticas.
3. Durante a síntese de uma proteína no retículo endoplasmático granular e após ocorrer a sua glicosilação inicial, as chaperones moleculares se encarregam de promover a facilitação dos dobramentos da cadeia polipeptídica, de acordo com a sequência dos aminoácidos, e asseguram que as pontes de dissulfeto sejam estabelecidas corretamente. As referidas pontes ocorrem entre dois aminoácidos:
a) metionina. b) cisteína. c) histidina. d) cistina. e) isoleucina.
4. Observando-se o padrão de coloração da pelagem nos gatos siameses, nota-se que as patas, o focinho e o pavilhão auricular do animal possuem pele escura, enquanto no restante do corpo a pele é clara. As regiões escuras são mais frias e, nesses locais, a substância que controla a produção do pigmento responsável pela cor da pelagem escura encontra-se ativa. Nas áreas claras, que são quentes, essa substância é inativa. Pela sua ação, determinando ou não o escurecimento da pelagem do animal, conclui-se que essa substância é um (a):
a) glicídio. d) enzima.
b) lipídio. e) glicosaminoglicana. c) vitamina.
5. Um estudante procurou um posto de saúde queixando-se de fraqueza, cansaço, palidez e dificuldade de concentração ao estudar. Após o exame do hemograma, foi constatada uma anemia que sugeria uma deficiência no processo de maturação das hemácias na medula óssea. Ao paciente, o médico deverá receitar uma vitamina, não produzida no reino vegetal, denominada:
a) B1. b) B2. c) B12. d) B6. e) C.
6. Na época do descobrimento do Brasil, os marujos da esquadra de Pedro Álvares Cabral recebiam, mensalmente, para suas refeições, 15 kg de carne salgada, cebola, vinagre, azeite e biscoitos. O vinagre era utilizado nas refeições e para desinfetar os porões dos navios, nos quais se acreditava estar escondida a mais terrível das enfermidades. A partir do século XVIII essa doença foi evitada introduzindo-se frutas ácidas na alimentação da tripulação. Na realidade, a temível doença era causada pela deficiência de um nutriente essencial na dieta dos marinheiros. Pergunta-se:
a) Que nutriente era esse?
b) Qual é o nome da doença causada pela falta desse nutriente? c) Cite duas manifestações visíveis ou sintomas dessa doença. d) Quanto à sua solubilidade, como é classificado esse nutriente?
e) Que tipo de relação existe entre esse nutriente e a função dos fibroblastos do tecido conjuntivo? 7. Observe a reação metabólica, simplificada, representada a seguir:
A reação ocorre em duas etapas:
Erepresenta a molécula da enzima.
a) Que variedade de reação enzimática ocorreu no processo apresentado? b) Como é denominada, genericamente, a enzima que catalisou a reação? c) Qual é o papel funcional do piridoxal fosfato na reação apresentada? d) De qual vitamina deriva a molécula do piridoxal fosfato?
e) Como é denominada a manifestação relativa à carência da vitamina citada acima, que se caracteriza por dor, vermelhidão e inflamação das extremidades das mãos e dos pés?
8. Diferencie proteína canal de transportadora. 9. Diferencie proteína integral de periférica.
Proteína integral: proteína intimante ligada à membrana por sua porção apolar.
Proteína periférica: proteína fracamente ligada à membrana por sua porção polar, facilmente removível. 10. Explique como varia a atividade enzimática em função da temperatura, do pH e da concentração
AULA 3
ÁCIDOS NUCLEICOS
CARACTERIZAÇÃO: Os ácidos nucleicos são macromoléculas responsáveis pelo armazenamento e
transmissão da informação genética entre as células, bem com responsáveis pelo controle e execução da síntese proteica.
A sequência de aminoácidos de cada célula e a sequência de nucleotídeos de cada molécula de RNA são especificadas pela sequência de bases do DNA da célula.
Um segmento de DNA que contém as informações necessárias para a síntese de um produto biológico funcional, seja proteína ou RNA, é referido como um gene.
REPRESENTANTES: Existem dois tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o
ácido ribonucleico (RNA)
COMPOSIÇÃO: São constituídos pela polimerização de nucleotídeos
NUCLEOTÍDEOS: Cada nucleotídeo é composto por um grupo fosfato, um açúcar (pentose) e uma
base nitrogenada. A molécula sem o grupamento fosfato é denominada nucleosídeo.
PENTOSES: A pentose presente no DNA é a desoxirribose enquanto que no RNA encontramos a ribose. Esses açúcares possuem cinco carbonos em sua estrutura e se diferenciam pela ausência de um grupo hidroxila (-OH) no carbono 2‟ da desoxirribose, fato que confere à molécula de DNA uma maior estabilidade em relação ao RNA
RADICAL FOSFATO: O grupo fosfato é um derivado do ácido fosfórico. Se liga ao carbono 5‟ da pentose e atua na união de dois nucleotídeos em uma mesma cadeia do DNA ou do RNA.
BASES NITROGENADAS: As bases nitrogenadas que compõem os ácidos nucleicos podem ser de dois tipos: purinas ou púricas, compostas por dois anéis aromáticos, e pirimidinas ou pirimídicas, compostas por apenas um anel aromático. As bases adenina (A) e guanina (G) são purinas enquanto que as bases citosina (C), timina (T) e uracila (U) são pirimidinas. As bases A, T, C e G são encontradas no DNA e no RNA; a base T é substituída pela U, ou seja, no RNA encontramos A, U, G e C.
TIPOS DE NUCLEOTÍDEOS:1) Desoxirribonucleotídeos – são os nucleotídeos que entram na composição do DNA. Se caracterizam por apresentar a pentose desoxirribose, o radical fosfato e as bases A, G, C, T. 2). Ribonucleotídeos – são os nucleotídeos que entram na composição do RNA. Caracterizam-se por apresentar a pentose ribose, o radical fosfato e as bases nitrogenadas A, G, C e U. Obs.: Alguns nucleotídeos não têm por finalidade entrar na composição dos ácidos nucleicos, como, por exemplo, o ATP (adenosina-tri-fosfato – nucleotídeo de armazenamento e transferência de energia).
ESTRUTURA DOS ÁCIDOS NUCLEICOS: As cadeias de ácidos nucleicos são formadas a partir da
união de nucleotídeos por uma ligação fosfosdiéster estabelecida entre o grupo fosfato e o grupo hidroxila (-OH) do carbono 3‟ de nucleotídeos adjacentes. Os nucleotídeos componentes de uma cadeia têm sempre a mesma orientação, ou seja, se o carbono 5‟ da pentose estiver voltado para cima, os demais nucleotídeos desta cadeia estarão voltados para a mesma posição. Consequentemente, uma extremidade terá um grupo fosfato presente (extremidade 5‟) e a outra extremidade terá um grupo hidroxila presente (extremidade 3‟).
A estrutura primária de um ácido nucleico é a estrutura covalente e a sequência de nucleotídeos. Qualquer estrutura regular, estável, adotada por alguns ou todos os nucleotídeos de um ácido nucleico pode ser referida como estrutura secundária. O enovelamento complexo dos cromossomos dentro da cromatina eucariótica é geralmente considerado estrutura terciária.
ESTRUTURA DO DNA: Representada pela Dupla-Hélice, descrita por Watson e Crick, em 1953. A
molécula de DNA é composta por duas cadeias antiparalelas de nucleotídeos, sendo que em cada cadeia os nucleotídeos mantêm-se unidos entre si pelas ligações fosfodiéster. Essas cadeias antiparalelas estão em direções opostas, ou seja, uma fita está orientada na direção 5‟ → 3‟ enquanto que a outra fita está no sentido 3‟ →5‟. As duas fitas antiparalelas são unidas por ligações de hidrogênio, as quais são estabelecidas entre as bases nitrogenadas das cadeias opostas de modo que na molécula de DNA, entre as cadeias antiparalelas, são observadas duas ligações de hidrogênio no pareamento A e T e três pontes de hidrogênio no pareamento G e C. Graças ao pareamento, as cadeias da molécula de DNA são ditas complementares e, conhecendo-se uma delas, é possível a construção da cadeia complementar.
ESTRUTURA DO RNA: Normalmente, a molécula de RNA é fita simples, porém, pareamentos
podem ocorrer formando estruturas importantes na função do RNA.
ORIGEM DO DNA: A molécula de DNA se forma a partir de uma outrapré-existente por replicação
REPLICAÇÃO: Processo em que uma molécula de DNA serve
de molde para formação de duas novas moléculas idênticas entre si e em relação a inicial, com a conservação de metade da molécula original em cada molécula filha formada. Na replicação, cada uma das fitas de uma molécula de DNA é usada individualmente como molde, e cada uma das duas fitas novas sintetizadas estará ligada à sua molde. O início da síntese das fitas novas se faz a partir de um ponto no DNA chamado origem de replicação, onde o DNA se abre para que a cópia das novas fitas possa iniciar. O processo requer que haja um fragmento curto de DNA ou RNA (também com a extremidade 3‟OH livre) em fita simples ligado à fita molde, onde a enzima começará a “encaixar” os nucleotídeos. Esse fragmento, chamado de “primer”, é sintetizado por outra enzima.
O processo de replicação dá-se de forma bidirecional, isto é, para ambos os lados da origem, sendo as duas cadeias de DNA sintetizadas em simultâneo. As cadeias complementares são sintetizadas em direção antiparalela à da cadeia molde, no sentido 5‟ → 3‟ e de forma semi-descontínua, as cadeias filhas não se formam da mesma maneira: uma cresce de modo contínuo, a cadeia líder (do inglês leadingstrand) que é complementar à cadeia 3‟ → 5‟, e a outra cresce pela adição de fragmentos, a cadeia atrasada (do inglês laggingstrand), que é complementar à cadeia 5‟ → 3‟.
O processo de replicação envolve a participação de várias enzimas, que possibilitam o desenrolar da dupla hélice da molécula de DNA, a separação das suas cadeias e a construção das novas cadeias. Entre elas podemos destacar as polimerases do DNA e as ligases do DNA.
As polimerases do DNA são enzimas responsáveis:
- pela formação de ligações por ligações de hidrogênio entre as bases complementares (A com T e G com C),
- pela ligação do açúcar de um nucleotídeo com o fosfato do nucleotídeo seguinte – extremidade 3‟ da pentose,
- pela correção de erros na sequência nucleotídica. As ligases do DNA são responsáveis por:
- ligar os vários fragmentos (fragmentos de Okazaki), que se formam de modo descontínuo na cadeia filha complementar à cadeia parental 5‟→3‟.
A replicação desenrola-se em 3 etapas: iniciação, elongação e terminação.
O mecanismo de replicação, embora comum a todos os organismos, sejam eles eucariotas ou procariotas, apresenta grandes diferenças no processo. Nos procariotas, a replicação inicia-se num único ponto da cadeia polinucleotídica e prossegue até terminar, porque nestes organismos apenas existe uma molécula de DNA e o seu comprimento é muito menor que o do DNA eucariota.
Nas células eucariotas a replicação do DNA ocorre, em simultâneo, em múltiplos locais específicos da cromatina (origens de replicação, são sequências ricas em A-T), catalisada pelas polimerases do DNA. A molécula de DNA começa a desenrolar por ação das enzimas topoisomerases e das helicases, e a desnaturar ao nível das origens de replicação. Para as polimerases do DNA iniciarem a condensação dos nucleotídeos percussores (de acordo com a sequência nucleotídica da cadeia simples de DNA molde) é necessária a síntese de um pequeno fragmento de RNA (designado por iniciador, primer) catalisada por uma polimerase do RNA específica, a primase.
A polimerização das novas cadeias de DNA ocorre de forma bidirecional, a partir de cada origem de replicação, formando-se a forquilha de replicação (do inglês „replicationfork‟) que se deslocam em direções opostas. Em cada braço da forquilha de replicação a polimerização ocorre no sentido 5‟-P3‟-OH, na cadeia líder de forma contínua e na cadeia atrasada de forma descontínua, com a formação de fragmentos, os fragmentos de Okazaki, a partir de iniciadores de RNA. Posteriormente, os segmentos de iniciadores de RNA são removidos e uma polimerase do DNA, sintetiza em seguida DNA que preenche as regiões inicialmente ocupadas pelos iniciadores. A continuidade das cadeias recém sintetizadas é assegurada por uma ligase do DNA que catalisa a formação de ligações fosfodiéster entre os vários fragmentos.
EVITANDO ERROS: Para evitar que erros que possam ter ocorrido durante a síntese permaneçam
nas novas cadeias de DNA replicadas, existe uma autocorreção ao longo do processo. A primeira verificação ocorre antes de cada novo nucleotídeo ser adicionado à cadeia. Cada nucleotídeo correto tem maior afinidade com a polimerase do DNA que um nucleotídeo incorreto, uma vez que apenas o correto emparelha no par da base complementar. Depois da adição de um nucleotídeo, e antes de este formar ligações covalentes com a cadeia de DNA em formação, a enzima sofre uma alteração conformacional. Mais uma vez a presença do nucleotídeo errado será possivelmente detectada e o mesmo dissocia-se da cadeia. Pode, no entanto, acontecer que o nucleotídeo incorreto passe esta primeira verificação, mas neste caso a polimerase do DNA é impossibilitada de prosseguir. Num destes raros casos o nucleotídeo inserido incorretamente é retirado da cadeia pela atividade exonucleásica da polimerase do DNA 3‟ →5‟. Essa capacidade de autocorreção permite que não ocorram erros durante o processo de replicação, assegurando a perfeita complementaridade das bases.
PRINCIPAIS TIPOS DE RNA: Diferentes tipos de RNA estão presentes nas células e os principais
tipos são mensageiro (mRNA), os quais transferem a informação genética contida na cadeia de DNA aos ribossomos, para que ocorra a síntese de proteínas, o ribossômico (rRNA), componente majoritário dos ribossomos, e o transportador (tRNA), responsável por carregar os aminoácidos até o sítio de síntese de proteínas.
SÍNTESE DO RNA: Todos os RNAs são sintetizados por um processo conhecido como transcrição.
Esse procedimento é feito com base na sequência de nucleotídeos de apenas uma das fitas do DNA. A fita do DNA molde para a transcrição possui orientação 3‟ → 5‟ já que o sentido de crescimento dos ácidos nucleicos é 5‟→ 3‟. As mesmas regras de pareamento da replicação do DNA são aplicadas na transcrição, com exceção do pareamento entre as bases nitrogenadas A e T, pois no RNA a base T é substituída pela U. Dessa forma, a sequência da fita 3‟ → 5‟ será complementar à fita RNA sintetizada enquanto que a fita do DNA de orientação 5‟ → 3‟ é idêntica ao RNA, sendo as timinas substituídas pelas uracilas. O processo é realizado pela enzima RNA polimerase.
A enzima RNA polimerase cataliza a formação da ligação 3‟ → 5‟ fosfodiéster entre os nucleotídeos, porém ela só age na presença do molde de DNA. Embora a RNA polimerase use o DNA dupla fita para sintetizar o RNA, o verdadeiro molde é DNA simples fita, que a enzima expõe desenrolando um pedaço da hélice à medida que passa. Quando a síntese termina, o RNA se destaca rapidamente e as duas fitas do DNA voltam a se parear.
Tipos de RNA polimerase
RNA polimerase I também denominada de pol I, localiza-se no nucléolo e produz o rRNA. RNA polimerase II também denominada de pol II, produz o mRNA.
RNA polimerase III também denominada de pol III, produz o tRNA e o rRNA 5S.
Na síntese de RNA não ocorre o fenômeno de reparo, fenômeno que ocorre na replicação do DNA, mas como o RNA não sofre replicação os possíveis erros não são passados para futuras gerações. Durante a transcrição, apenas um gene de cada fita de DNA é transcrita. Em alguns organismos uma fita é molde para alguns genes e a outra para outros genes, em outros organismos todos os genes transcritos estão na mesma fita de DNA.
PROCESSAMENTO DO RNA:O processamento pós-transcrição para originar o mRNA envolve
três etapas:
Adição da cauda de poli A: A cauda de poli A é adicionada à cadeia de RNA pela extremidade 3' do RNA, por uma enzima chamada poliA polimerase. Esta enzima adiciona uma cauda de poliA de 200-250 nucleotídeos ao RNA. Esta cauda não é codificada no DNA e é específica do mRNA. A cauda de poli A é lentamente encurtada no citoplasma.
Formação do capacete "cap": O "cap" consiste de um nucleotídeo 7-metilguanilato, unido por uma ligação 5'- 5' ao nucleotídeo inicial da cadeia de mRNA, portanto não há extremidade 5' livre na cadeia de mRNA e sim duas extremidades 3'-OH livres. A formação do "cap" ocorre no núcleo.
Splicing: É o passo final do processamento do mRNA. Representa uma etapa de processamento pós-transcricional que se caracteriza pela remoção de introns e recomposição de exons.
lntron - parte do transcrito primário que não está incluída no mRNA, tRNA e rRNA maduro.
Exon - parte do transcrito primário que chega ao citoplasma como parte de uma molécula de RNA. A remoção do intron é um processo de alta precisão, uma vez que o erro de apenas uma base levaria a leitura errada de toda sequência seguinte. Existem algumas sequências relativamente conservadas nos limites intron-exon e uma sequência rica em pirimidinas dentro de intron. Para que ocorra o "splicing", é necessário que uma estrutura se organize em torno do RNA. Esta estrutura é chamada de "spliceossomo". O "Splicing" é a última etapa de processamento do mRNA que, com o "cap" na extremidade 5' e a cauda de poli A, na extremidade 3' vai para o citoplasma, onde, complexando-se com ribossomos, serve de molde para a síntese proteica.
SÍNTESE PROTÉICA
É o mecanismo de produção de proteínas, sendo ele denominado tradução.
O processo de síntese de uma cadeia polipeptídica consiste em unir aminoácidos de acordo com a sequência de bases do RNAm. Como essa sequência é determinada pelas bases do DNA (gene) que serviu de molde ao RNAm, a síntese de proteínas representa, portanto, a “tradução” da informação do gene, sendo por isso chamada tradução gênica.
PARTICIPANTES: DNA (gene), RNAm, ribossomos, RNAt, aminoácidos, enzimas diversas. FASES: Transcrição gênica e tradução
Transcrição: Formação do RNAm a partir do gene que codifica para a cadeia polipeptídica a ser produzida. Ocorre no núcleo em células eucariotas e diretamente no citoplasma em células procariotas.
Tradução: Decodificação do RNAm. Ocorre nos ribossomos em três etapas – 1. Iniciação; 2. Alongamento; 3. Finalização.
Iniciação: A subunidade menor do ribossomo liga-se à extremidade 5' do mRNA, essa, desliza ao
longo da molécula do mRNA até encontrar o códon de iniciação (AUG), transportando o tRNA ligado a um aminoácido, ligando-se ao códon de iniciação por complementaridade. A subunidade maior liga-se à subunidade menor do ribossomo. O processo de tradução começa pelo aminoácido de metionina AUG.
Alongamento: Um 2º tRNA transporta um aminoácido específico de acordo com o códon.
Estabelece-se uma ligação peptídica entre o aminoácido recém-chegado e a metionina. O ribossomo avança três bases ao longo do mRNA no sentido 5' 3', repetindo-se sempre o mesmo processo. Os tRNA que já se ligaram inicialmente, vão se desprendendo do mRNA sucessivamente até formar a proteína.
Finalização: O ribossomo encontra o códon de finalização - UAA, UAG ou UGA terminando assim o
alongamento. Quando o último tRNA abandona o ribossomo, as subunidades do ribossomo separam-se, podendo ser recicladas e por fim, a proteína é libertada.
PROPRIEDADES DO CÓDIGO GENÉTICO:
1) O código genético é tríplice: um aminoácido é codificado por uma única e exclusiva trinca de bases (um códon).
2) O código genético é degenerado ou redundante: um aminoácido pode ser codificado por mais de uma trinca de bases.
QUESTÕES OBJETIVAS
1. A sequência de tripletsem uma das fitas de DNA é:
ATTACACCGTACCAATAG
Durante o fenômeno da tradução do RNAm, transcrito a partir da sequência acima, quantos anticodons do RNAt deverão possuir, pelo menos, uma base orgânica uracila?
a) 2. b) 3. c) 4. d) 5. e) nenhum.
2. Um cientista encontrou, em uma amostra de DNA, uma quantidade molar de 20% de guanina. Qual é a quantidade de timina existente na mesma amostra do ácido nucleico?
a) 10%. b) 30%. c) 20%. d) 40%. e) 60%.
3. Durante o processo de replicação do DNA, que ocorre somente pela agregação de nucleotídeos na direção 5‟→ 3‟, a polimerase do DNA não consegue dar início, sozinha, à síntese de uma nova cadeia. Ela necessita interagir com uma pequena molécula de RNA, constituída por dez nucleotídios, denominada:
a) promotor. b) translocon. c) primer. d) espaçador. e)sequência sinal. 4. Uma cultura de bactérias, em processo ativo de reprodução, foi semeada em um meio contendo adenina radioativa (A*). Após todas as moléculas de adenina estarem marcadas, as bactérias foram transferidas para um outro meio contendo adenina não radioativa (A). Após monitorar um roundde replicação do DNA bacteriano no meio não radioativo, o mesmo DNA foi submetido à análise. Assinale, dentre as opções a seguir, aquela que contém as sequências pertencentes ao DNA analisado:
a) A*A*TTGA*TC TTAA*CTA*G b) A*ATTGA*TC TTA*A*CTAG c) AATTGATC TTAACTAG d) A*A*TTGA*TC TTA*A*CTA*G e) A*A*TTGA*TC TTAACTAG
5. Por ocasião do fenômeno da transcrição do RNAm, a partir de uma seqüência de nucleotídeos da molécula do DNA, não existe necessidade de um iniciador ou primer para iniciar a síntese. A RNA-polimerase se liga a uma sequência do DNA, que contém cerca de 40 pares de bases, denominada: a) éxon. b) íntron. c) transposon. d) nucleossomo. e) promotor.
QUESTÕES DISCURSIVAS
1. Analise a ilustração que representa um processo metabólico de construção que ocorre no interior das células procariotas e eucariotas.
Em relação ao processo representado, responda: a) Qual é o nome desse processo?
b) Em que local da célula o processo está ocorrendo?
c) Cite os nomes dos componentes assinalados com os algarismos 1, 2 e 3, respectivamente. d) O que representa o componente assinalado com o algarismo 4?
2. A fim de investigar os possíveis efeitos de um novo antibiótico sobre o metabolismo de uma determinada bactéria, utilizou-se uma cultura desses micro-organismos, à qual foram adicionadas quantidades adequadas das seguintes substâncias, marcadas com isótopos radioativos: leucina N15, timidina H3 e uridina C14. Após um determinado tempo, a droga farmacológica foi também adicionada ao meio de cultura das células. No transcorrer doexperimento, foram coletadas amostras das bactérias em intervalos regulares. A incorporação dos isótopos foi quantificada em uma preparação que contém os ácidos nucleicos e as proteínas das células. Os resultados finais do experimento estão mostradosno gráfico a seguir.
a) Após considerar as etapas da replicação, transcrição e tradução nas bactérias analisadas, indique se a droga interfere em cada um desses fenômenos, justificando a sua resposta.
b) As proteínas, após serem sintetizadas, adquirem um nível de organização tridimensional. Cite duas ligações ou interações que atuam na manutenção da estrutura enovelada das proteínas.
c) Em relação ao local da síntese das proteínas nas bactérias, destaque a grande diferença existente em relação às células eucariotas?
3. Observe a molécula representada na figura a seguir:
a) Qual é o nome da molécula apresentada na figura? b) Qual é o nome do composto assinalado com o número 1? c) Qual é o nome do composto assinalado com o número 2?
d) Em que organela de uma célula eucariota, essa molécula é produzida em grande quantidade? e) Como é denominada a enzima que catalisa a hidrólise da molécula apresentada?
4. Na biogênese dos ribossomos, como ocorre o processamento do RNA ribossômico? Além disso, diferencie ribossomo 70S de um 80S detalhando suas subunidades.
