NOÇÕES DE BIOQUÍMICA CELULAR:

NOÇÕES DE BIOQUÍMICA CELULAR:

Bioqúimica é o ramo da biologia que dedica ao estudo das estruturas, organização e das transformações moleculares que ocorrem na célula.

Iniciaremos estudando um grupo de sete substâncias que são fundamentais dentro de um contexto bioquímico.

ÁGUA

Uma molécula de água é composta por um átomo de oxigênio ligado covalentemente a 2 átomos de hidrogênio, que formam um ângulo de 104.45⁰ entre si.

Apesar de neutra, a molécula de água apresenta-se polarizada. Tudo isso porque o oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio – em outras palavras, os seus 8 prótons atraem com mais força os elétrons compartilhados do que o único próton do hidrogênio. Conclusão: a região do oxigênio se comporta como um pólo negativo, enquanto que a região dos hidrogênios atua como um pólo positivo.

Dos seis elétrons que apresenta na última camada, o oxigênio compartilha apenas dois, de maneira que apresenta 2 pares de elétrons compartilhados e 2 pares de elétrons não compartilhados. Estes 4 pares de elétrons na camada externa do átomo de oxigênio se repelem, dando origem a uma forma tetraédrica, o que explica certas propriedades da água.

IMPORTANTE: Devido a sua polaridade, a água é capaz de envolver outras moléculas polares. As moléculas que interagem com a água são denominadas HIDROFÍLICAS e as que não interagem–

apolares – são chamadas HIDROFÓBICAS.

Em muitos casos, a interação da água com outra substância polar termina com a dissolução dessa substância. Neste caso, a parte negativa da água atrai a parte positiva da substância, enquanto a parte positiva da água atrai a parte negativa da mesma substância. Diz-se, então, que a água tem PODER DE DISSOLUÇÃO.

Assim, a água é um solvente polar que dissolve boa parte das moléculas biológicas, que geralmente contém grupos polares ou carregados. No caso ilustrado acima, a água dissolve sais NaCl por hidratar e estabilizar seus íons, enfraquecendo a interação entre eles.

Cumpre dizer que substâncias dissolvidas reagem mais facilmente, por dois motivos:

1º)Suas partículas espalhadas e em contínuo movimento apresentam maior possibilidade de entrar em contato com outras partículas.

2º) substâncias dissolvidas são mais facilmente transportadas no corpo e na célula, favorecendo o encontro com outros reagentes.

Existem casos, entretanto, que o oxigênio de uma molécula de água pode formar uma ligação de hidrogênio com o hidrogênio de outra molécula também de água, mantendo essas moléculas coesas quando se apresentam no estado sólido ou líquido. Estas ligações de hidrogênio estão constantemente se desfazendo quando a água está em seu estado líquido. Porém, quando uma se desfaz outra se forma, mantendo as moléculas de água fortemente unidas. Já no gelo, devido à baixa temperatura, as moléculas apresentam menor agitação, o que preserva mais as ligações de hidrogênio e, consequentemente, a estrutura cristalina formada.

Essa forte atração é denominada COESÃO. A coesão é responsável por exemplo pela alta tensão superficial, que justifica, dentre outras coisas, uma gota manter seu contorno e de alguns animais serem capazes de pousar e até mesmo viver sobre a água- caso dos plânctons.

OUTRAS CARACTERÍSTICAS DA ÁGUA:

 ADESÃO = água se une a outra molécula polar. Graças à adesão, a água se “prende” no glicocálice das células, diminuindo atrito durante a movimentação dessas células.

 CAPILARIDADE = capacidade da água de aderir na parede interna de um tubo e subir. As primeiras moléculas acabam, por coesão, puxando as outras moléculas de água, formando uma coluna de água.

Esse fenômeno só ocorre em tubos finos ou capilares - uma vez que lembram um fio de cabelo (capillu).

Cumpre dizer que, quanto mais fino for o tubo, mais a água sobe.

Isso se dá mais ou menos da seguinte forma: as moléculas do líquido são atraídas pelas moléculas do tubo por causa das interações intermoleculares. Desse modo, o líquido fica "grudado" na parede.

O que faz com que ela - a água - suba é o seguinte: a molécula do tubo que está imediatamente acima da superfície do líquido atrai o líquido que começa a subir alinhando-se a essa molécula que o atraiu.

Quando isso acontece, a molécula imediatamente acima começa a atrair o líquido e o ciclo se repete.

Conclusão: a capilaridade está diretamente ligada à adesão e a coesão e apresenta grande importância no mecanismo de transporte da seiva bruta nas plantas (teoria de Dixon ou da tensão-coesão). Neste

processo, graças à transpiração, as células das folhas ficam hipertônicas e, assim, “puxam” a coluna de água, fazendo a seiva bruta subir.

A capilaridade envolve a adesão da água na parede do tubo – neste caso os vasos lenhosos – e a coesão, que permitiria a água subir como uma coluna.

 CALOR ESPECÍFICO = Quantidade de energia necessária para variar em 1⁰C cada 1g de uma substância. A água tem um alto calor específico, o que significa uma maior dificuldade em variar a sua temperatura, o que permite a ela atuar na manutenção do equilíbrio térmico na matéria viva, evitando prejuízo ao metabolismo celular. Este alto calor específico da água – entre as substâncias líquidas só é menor que o da amônia – se deve ao grande poder de coesão criado pelas ligações de hidrogênio, o que quer dizer que é necessária uma grande quantidade de calor para romper um número suficiente dessas ligações, permitindo uma maior movimentação das moléculas da água, o que liberaria energia suficiente para promover um aumento na temperatura.

 CALOR LATENTE DE VAPORIZAÇÃO= Quantidade de energia necessária para quebrar as ligações de hidrogênio e permitir o desprendimento das moléculas de água, do estado líquido para o de vapor. A água tem um alto calor de vaporização, ou seja, consome muita energia para evaporar, o que favorece o equilíbrio térmico a partir do fenômeno da sudorese ou transpiração.

OBS: Sudorese= quando faz muito calor, glândulas sudoríparas liberam suor na superfície do corpo que, absorve calor do sangue abaixo da pele e refrigera o corpo. Em alguns mamíferos, como o cachorro, onde há poucas glândulas sudoríparas, ocorre a perda de calor também através de uma respiração rápida (ofego), que aumenta a evaporação da água pelas vias respiratórias.

Curiosidade: O SUOR E O CLIMA

Em clima úmido, o suor evapora lentamente, por causa da grande quantidade de vapor d’água na atmosfera. Esse vapor acaba por se acumular na pele, dificultando a sudorese. Em clima seco, a evaporação é mais rápida e a refrigeração do corpo mais eficiente. Por isso, suportamos melhor o calor em ambientes secos. O ar-refrigerado, além de abaixar a temperatura, retira a umidade do recinto, de maneira que o seu efeito se deve principalmente à secura do ar.

 SOLIDIFICAÇÃO/COMPORTAMENTO ANÔMALO DA ÁGUA= Processo através do qual a água passa do estado líquido para o sólido, o que ocorre a partir da liberação de calor por parte da água. Para a água se tornar gelo ela precisa ser submetida a temperaturas inferiores a 0⁰C e, quando isso ocorre, ela é a única substância líquida que se expande, diminuindo a sua densidade – o que ficou conhecido como COMPORTAMENTO ANÔMALO DA ÁGUA. Isso acontece porque o gelo é formado por uma rede tridimensional de moléculas de água, unidas por ligações de hidrogênio (=COESÃO). Nessa rede as ligações são mais estáveis graças à menor temperatura e, consequentemente, menor agitação das moléculas, resultando em um volume maior do que quando a água está no estado líquido. Quando aquecemos a água, essas ligações de hidrogênio se quebram e as moléculas de água “deslizam” uma sobre as outras, ficando mais próximas. Quando a temperatura chega a 4⁰ C, a organização das moléculas de água é a mais compacta possível, apresentando densidade máxima (1g/cm³). Acima de 4⁰C, a água volta a ter um comportamento similar ao dos outros líquidos. Graças ao comportamento anômalo da água é que o gelo bóia, o que em ambientes frios e temperados favorece a vida, pois o gelo funciona como isolante térmico e a água abaixo da camada de gelo permanece em estado líquido.

IMPORTÂNCIA DA ÁGUA PARA OS SERES HUMANOS

• Lubrificação. Ex: lágrima e líquido sinovial;

• Regulação da temperatura do corpo. Ex: suor remove excesso de calor da superfície do corpo para evaporar, refrigerando-o. Este processo, conhecido como SUDORESE, é essencial para os seres vivos, pois a temperatura é um fator fundamental para a manutenção da vida.

• Transporte de substâncias (ex: urina e sangue);

• Solvente em líquidos orgânicos. Água é capaz de envolver outras moléculas polares, desmanchando-as.

• Equilíbrio ácido-básico = urina elimina excesso de íons H⁺ do corpo;

• Reações de HIDRÓLISE. Ex: a água presente na saliva é capaz de quebrar o amido (polissacarídeo) em maltoses (dissacarídios) e em dextroses (trissacarídios).

OBS: existem reações onde a água, ao contrário das reações de hidrólise, faz parte do produto e não dos reagentes. Neste caso denominamos as reações como reações de DESIDRATAÇÃO como, por exemplo, a síntese de uma proteína, por ocasião da formação da ligação peptídica.

A água pode ser considerada o berço de toda reação química, uma vez que as reações metabólicas que ocorrem em nosso corpo necessitam de matéria-prima para ocorrer e a água é quem irá liberar essa

matéria-prima para a célula através das reações de hidrólise. Além disso, a água cria u ambiente favorável à ocorrência das reações químicas.

Por isso é que podemos afirmar que “QUANTO MAIOR A ATIVIDADE METABÓLICA DE UM ORGÃO, MAIOR A PORCENTAGEM DE ÁGUA PRESENTE NESTE ORGÃO”.

Cumpre dizer que a porcentagem de água em um indivíduo pode variar também de acordo com a idade e de espécie para espécie.

CURIOSIDADE: ANIDROBIOSE= alguns seres vivos podem sobreviver quase totalmente sem água, por períodos mais ou menos prolongados. É o caso dos esporos de bactérias, dos cistos de protozoários e das sementes de vegetais superiores. Esse fenômeno corresponde a uma forma de vida latente, na qual as reações do metabolismo estão reduzidas ao mínimo necessário para a manutenção da vida, e as propriedades de nutrição, crescimento e reprodução estão suspensas. No caso da semente, a desidratação mantém o embrião vivo em seu interior. Em condições desfavoráveis para o

desenvolvimento, a semente poderia apodrecer se contivesse água. Isso porque a decomposição de mataria viva depende da ação de bactérias que só apresentam atividade em meio aquoso .

Curiosidade: é possível congelar células vivas de maneira que, quando descongeladas, recuperem sua atividade normal. O procedimento se baseia em congelamento rápido – para evitar a formação de cristais de gelo no interior da célula, que seguramente causariam danos internos e morte celular – o que é alcançado submetendo a célula a uma temperatura próxima a 200 ⁰C negativos em nitrogênio líquido.

SAIS MINERAIS

Substância inorgânica que corresponde, em média, de 3 a 5 % da massa dos seres vivos. Podem ser classificados de acordo com as quantidades presentes no corpo e necessários em uma dieta ou pela solubilidade em água.

Classificação de acordo com a necessidade de ingestão diária:

- MACRONUTRIENTES = São necessários em grande quantidade ao organismo (100 mg/dia ou mais). Ex: cálcio, fósforo potássio, sódio, cloro, magnésio, enxofre.

- MICRONUTRIENTES (OLIGOELEMENTOS) = Necessários em pequenas quantidades. Ex:

ferro, zinco, cobre, iodo, flúor, berílio, cobalto, cromo, manganês, vanádio, níquel, estanho, silício.

Classificação de acordo com a solubilidade:

- SAIS CRISTALINOS = Sais que não se dissolvem na presença de água. Apresentam-se relacionados às partes esqueléticas.

Ex: Ca3(PO4)2 encontrado em ossos e dentes.

- SAIS IÔNICOS = Sais que, ao entrarem em contato com a água, dissociam-se, liberando íons que apresentarão alguma função em nosso organismo.

Ex: NaCl(s) + H2O(l)  Na⁺(aq) + Cl^- (aq)

PRINCIPAIS ÍONS E SUAS RESPECTIVAS FUNÇÕES:

 I^- (íon iodo) = Composição de hormônios na tireóide – T3 e T4 – responsáveis pela regulação do metabolismo.

Os hormônios T3 (triiodotironina) e T4 (tetraiodotironina ou tiroxina) são produzidos a partir do aminoácido tirosina e de átomos de iodo – três átomos de iodo no T3 e quatro átomos no T4. O hormônio T4 é produzido em quantidades significativamente maiores do que T3(80% a 20%), mas o T3 é 5 vezes mais ativo do que T4. A maior parte do T3 circulante é produzido, por deiodinação, a partir do T4. Cumpre dizer que todos os tecidos do corpo apresentam receptores para o T3.

Disfunções da tireóide:

a) hipotireoidismo= baixo funcionamento da tireóide, que pode ocasionar metabolismo baixo, sonolência, falta de concentração e de raciocínio, diminuição na freqüência cardíaca

(bradicardia), diminuição da pressão arterial (hipotensão arterial), obesidade, mixedema (inchaço característico), perda de desejo sexual, dores nas articulações e músculos; palidez; irritabilidade;

ciclos menstruais alterados; infertilidade ou dificuldade de engravidar ; colesterol elevado.pele ressecada e cabelos quebradiços, dentre outras coisas.

Vale ressaltar que em crianças, o hipotireoidismo pode causar retardo mental e de crescimento, condição conhecida como CRETINISMO.

Causas para o hipoteireoidismo: inflamação da glândula tiroide (tireoidite de Hashimoto); radiação na região do pescoço para tratar certos tipos de câncer; retirada cirúrgica ou acidental da glândula ou de parte dela; tratamento medicamentoso para o hipertiroidismo; deficiência de iodo na dieta.

Também pode ser devido a defeitos congênitos da glândula que, conforme a natureza deles, pode gerar hipo ou hipertiroidismo.

b) hipertireoidismo= grande atividade da tireóide, que pode ocasionar: metabolismo alto, agitação, insônia, nervosismo, aumento na freqüência cardíaca (taquicardia), aumento de pressão arterial (hipertensão arterial), emagrecimento e exoftalmia (“olhos para fora”).

Causas do hipertireoidismo: doença autoimune, nódulos na tireóide,inflamações na tireóide, ingestão excessiva de iodo, administração de superdosagens de hormônios da tireóide.

Encontrados principalmente em alimentos provenientes do mar (peixes, moluscos, crustáceos, etc.) e em vegetais terrestres que se desenvolvem principalmente em regiões litorâneas, onde os solos são mais ricos em iodo.

Para evitar problemas relacionados com a falta de iodo, tornou-se obrigatório, por lei, a adição de sal de iodo ao sal de cozinha por parte dos fabricantes.

 F^- (íon flúor) = Formação e fortalecimento de ossos e do esmalte dos dentes.

Na década de 30, pesquisadores perceberam que populações que cresceram bebendo água naturalmente fluoretada tinham uma menor incidência de cáries. Desde então, vários estudos tem confirmado esse fato – sabe-se atualmente que o flúor endurece os esmaltes dos dentes, de maneira que atualmente o flúor é acrescentado à água que abastece a população.

A hidroxiapatita, Ca5(PO4)3OH(s), um dos principais componentes dos dentes, participa do sistema em equilíbrio representado pela equação

Na formação das cáries dentárias, ocorre a desmineralização correspondente ao deslocamento do equilíbrio para a direita. A fluoretação dos dentes ajuda na prevenção das cáries, porque favorece a formação de outro mineral, a fluoroapatita, Ca5(PO4)3F(s), que é mais duro e menos solúvel que a hidroxiapatita:

Importante destacar que em concentrações mais elevadas os fluoretos podem provocar alterações da estrutura óssea ou a fluorose dentária (manchas escuras nos dentes).

O flúor pode ser encontrado principalmente na água fluoretada, chá e frutos do mar.

Ca²⁺ (íon cálcio)

- Condução de impulsos nervosos= atua na exocitose de neurotransmissores na fenda sináptica.

- Contração muscular= O impulso nervoso propaga-se pela membrana das fibras musculares (sarcolema) e atinge o retículo sarcoplasmático, fazendo com que o cálcio ali armazenado seja liberado no

hialoplasma. Ao entrar em contato com as miofibrilas, o cálcio desbloqueia os sítios de ligação da actina e permite que esta se ligue à miosina, iniciando a contração muscular. Assim que cessa o estímulo, o cálcio é imediatamente rebombeado para o interior do retículo sarcoplasmático, o que faz cessar a contração.

- Coagulação sanguínea= atua na ativação de enzimas que participam do processo de estancamento de hemorragias.

- Importante no desenvolvimento radicular em plantas.

Pode ser encontrado principalmente nos legumes, leite e derivados, tomates e vegetais verdes.

K⁺ (íon potássio)

- Transmissão de impulsos nervosos= promove, juntamente com o íon sódio, a inversão de cargas na membrana do neurônio, o que promove a passagem do impulso nervoso.

- Contração muscular.

- Equilíbrio hídrico= entrada e saída de água da célula depende da existência de sais dissolvidos.

Pode ser encontrado principalmente na carne, leite e frutas..

Na⁺ (íon sódio)

- Transmissão de impulsos nervosos= promove, juntamente com o íon potássio, a inversão de cargas na membrana do neurônio, o que promove a passagem do impulso nervoso.

- Relaxamento muscular, após a contração do mesmo.

- Equilíbrio hídrico= entrada e saída de água da célula depende da existência de sais dissolvidos.

Pode ser encontrado principalmente em vegetais (principalmente salsão, cenoura, agrião e cebolinha verde), queijo, nozes, aveia e, principalmente, sal de cozinha.

Fe²⁺ (íon ferro)

- Componente de enzimas respiratórias, envolvidas na liberação de energia na célula.

- Componente da mioglobina = reserva de oxigênio nos músculos dos mamíferos.

- Componente da hemoglobina = Transporte de gases no organismo, principalmente O2.

Respiração celular:

Oxidação de moléculas orgânicas – glicose ou ácido graxo – para liberação de energia na forma de ATP.

C6H12O6 + 6 O2 + 6H2O + 30 ADP + 30PO43- 6 CO2 + 12 H2O + ENERGIA Anemia:

Diminuição de hemácia e/ou de hemoglobina no sangue, comprometendo o transporte de O2 pelo corpo.

Pode ocorrer por diversos motivos, tais como: deficiência de ferro (anemia ferropriva ou ferropênica), deficiência de vitamina B12 (anemia perniciosa), genética (talassemia e siclemia ou anemia falciforme), parasitária (Ex: malária), dentre outros motivos.

Assim, um anêmico tem a taxa de respiração celular diminuída, com redução na liberação de energia, o que causa baixa metabólica – justificando os principais sintomas da anemia: falta de vigor, cansaço mental e físico.

Pode ser encontrado principalmente em ovos, carnes, legumes, cereais integrais, vegetais verdes.

PO43-

(Radical fosfato) = composição de ATP e nucleotídeos (“tijolos” que formam DNA e o RNA) e de membranas celulares.

Pode ser encontrado principalmente em carnes, miúdos, aves, peixes, ovo, leguminosas, queijo, cereais integrais

OBS:

- ATP (Adenosina Tri- Fosfato) = “PACOTE DE ENERGIA”

ADENOSINA - PO4 * PO4 * PO4

 Energia química retirada do açúcar e armazenada no ATP.

AÇÚCAR +O

RESPIRAÇÃO CELULAR

ENERGIA (ATP)

Mg²⁺ (íon magnésio)

- Composição da clorofila (pigmento fotossintetizante= molécula capaz de absorver parte da energia luminosa do sol, para iniciar a fotossíntese).

- Contração muscular.

- componente de várias enzimas

Pode ser encontrado principalmente em cereais, vegetais – principalmente os escuros – e frutas.

Outros elementos importantes:

Zinco= forma enzimas e hormônios, além de ser importante na cicatrização.

Pode ser encontrado principalmente no Carnes, fígado, peixe, ovo, leguminosas, nozes.

Cobre

- Componente das enzimas que participam do metabolismo da hemoglobina junto ao ferro.

- Composição da hemocianina (pigmento azulado que transporta O2 no sangue de crustáceos e moluscos, por exemplo).

Pode ser encontrado principalmente no fígado, mariscos, nozes e leguminosas.

Cromo= importante no metabolismo energético.

Pode ser encontrado principalmente no cereais integrais, levedo de cerveja e carnes.

Selênio= atua junto à vitamina E.

Pode ser encontrado principalmente no mariscos, carnes, fígado, cereais e leguminosas.

Cobalto= Composição da vitamina B12.

Pode ser encontrado principalmente no tomate, carne e laticínios.

Cloro

- Composição de HCl= cria ambiente favorável para a digestão de proteínas no estômago.

- Equilíbrio hídrico= entrada e saída de água da célula depende da existência de sais dissolvidos.

Pode ser encontrado principalmente no sal de cozinha.

GLICÍDIOS (CARBOIDRATOS)

OUTRAS DENOMINAÇÕES: Açúcares, sacarídeos, glúcides, hidratos de carbono.

OBS: Antigamente acreditava-se que cada átomo de carbono estivesse ligado a uma molécula de água - daí o nome de hidratos de carbono ou carboidratos.

PRINCIPAIS FUNÇÕES DOS GLICÍDIOS:

1. Energética: atuam como fonte de energia, que pode ser liberada em uma forma utilizável pelos tecidos corporais. Essa energia fica armazenada, nos glicídios, em ligações covalentes fortes C – C e C = O.

2. Estrutural: atuam como esqueletos de carbono que podem ser rearranjados para formar moléculas importantes para as estruturas e as funções biológicas.

3. Anticoagulante: impedem a coagulação.

TIPOS DE GLICÍDIOS:

Os glicídios podem ser classificados de acordo com o número de moléculas.

MONOSSACARÍDEOS= açúcares simples, são monômeros que formarão as demais categorias;

DISSACARÍDEOS= Dois monossacarídeos unidos;

OLIGOSSACARÍDEOS= associação de 3 a 20 monossacarídeos;

POLISSACARÍDEOS = muitos monossacarídeos (de centenas a milhares de monossacarídeos).

A) MONOSSACARÍDEOS

- Açúcares simples (individuais), que não precisam ser quebrados em glicídios menores pela digestão para serem absorvidos. Geralmente seguem a fórmula

CnH2nOn (ou CH2O =proporção 1:2:1), onde n varia de 3 a 7.

N MONOSSACARÍDEOS FÓRMULA GERAL

3 TRIOSES C3H6O3

4 TETROSES C4H8O4

5 PENTOSES C5H10O5

6 HEXOSES C6H12O6

7 HEPTOSES C7H14O7

PRINCIPAIS TIPOS DE MONOSSACARÍDEOS:

 PENTOSES (n=5) – FUNÇÃO ESTRUTURAL

- RIBULOSE = utilizada na fase escura da fotossíntese, onde reage com CO2 para formar compostos orgânicos estáveis da fotossíntese.

- RIBOSE (C5H10O5) = formação de ribonucleotídeos, componentes do RNA e do ATP.

- DESOXIRRIBOSE (C5H10O4) = formação de desoxirribonucleotídeos, componentes do DNA.

OBS: Ribose e Desoxirribose não são isômeros: falta 1 oxigênio no carbono 2 da desoxirribose. A ausência deste O2 fará toda a diferença entre a função do RNA e DNA.

 HEXOSES (n=6) – FUNÇÃO ENERGÉTICA =C6H12O6

- GALACTOSE = Encontrada no leite, é convertida em glicose no fígado.

GALACTOSEMIA:

Doença genética rara onde o indivíduo é incapaz de produzir enzimas que catalisam a conversão da galactose em glicose. O acúmulo de galactose no sangue pode causar danos aos rins, olhos e cérebro, dentre outros órgãos. A doença pode ser diagnosticada pelo teste do pezinho no recém-nascido e o tratamento, orientado pelo médico, consiste em dieta sem galactose e lactose.

- FRUTOSE = Encontrada nas frutas, na beterraba, na cana-de-açúcar e no mel das abelhas. Assim como a galactose, é convertido em glicose no fígado.

- GLICOSE = Açúcar mais abundante na natureza, encontrado no sangue de animais, mel das abelhas, seiva das plantas, etc.

LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS

Ligação que surge em uma reação de condensação entre dois monossacarídeos. Ela pode ser do tipo alfa – quando o primeiro monossacarídeo for do tipo alfa –ou beta, quando o primeiro monossacarídeo da reação for do tipo beta. Como veremos em polissacarídeos, as ligações do tipo alfa geralmente estão associadas à reserva energética, enquanto que as ligações do tipo beta geralmente estão presentes em glicídios estruturais.

Os Monossacarídeos apresentam como fórmula geral CnH2nOn . Nos outros grupos a fórmula geral é diferente graças à perda de água durante uma reação de síntese por desidratação.

B) DISSACARÍDEOS (C12H22O11)

= União de dois monossacarídeos, geralmente hexoses, com liberação de água (reação de desidratação).

FÓRMULA: C12H22O11

C6H12O6 +C6H12O6  C12H22O11 +H2O

FUNÇÃO ENERGÉTICA

- LACTOSE = Glicose + Galactose. Encontrada no leite e em derivados. Sua quebra ocorre na presença da enzima lactase, o que permite a absorção de seus componentes no tubo digestório.

INTOLERÂNCIA À LACTOSE:

Alguns indivíduos apresentam intolerância à lactose devido à deficiência na produção de lactase – problema que pode ter origem genética. O acúmulo de lactose no intestino provoca diarréia logo após a ingestão de leite. Essas pessoas devem tomar leite ou consumir laticínios com baixo teor de lactose ou usar aditivos à base de lactase que podem ser adicionados ao leite.

- SACAROSE = Glicose + Frutose. Encontrada em muitos vegetais, como cana-de-açúcar e beterraba, sua hidrólise na presença da enzima sucrase (invertase, sacarase) permite a absorção de seus componentes no tubo digestório.

- MALTOSE = Glicose + Glicose; típica de vegetais, como a cevada. Também é produto da digestão parcial do amido que ocorre no tubo digestório de vários animais.

FUNÇÃO ESTRUTURAL

- CELOBIOSE = Glicose + Glicose = Produto da degradação parcial da celulose.

C) OLIGOSSACARÍDEOS

= GRUPOS 3 A 20 MONOSSACRÍDEOS

Muitos oligossacarídeos apresentam grupos funcionais adicionais, os quais lhes conferem propriedades especiais. Estão frequentemente ligados de forma covalente a lipídios e a proteínas na superfície celular externa, onde servem como sinais de reconhecimento celular. Ex: os grupos sanguíneos humanos – como o sistema ABO – obtém a sua especificidade pelas cadeias de oligossacarídeos.

Outros exemplos de oligossacarídeos:

- RAFINOSE= 1 Galactose + 1 Glicose + 1 Frutose;

- ESTAQUIOSE= 2 Galactoses +1 Glicose +1 Frutose.

Estes dois oligossacarídeos não são digeridos pelo nosso tubo digestivo, sendo quebrados e fermentados pelas bactérias intestinais – o que gera gases (flatulência) e distensão abdominal. Eles podem ser encontrados em leguminosas, repolho, abóbora, beterraba.

- INULINA= oligossacarídeo constituído de frutoses quebrado por bactérias intestinais, sendo importante para a proliferação das mesmas, combatendo a constipação – pode ser encontrada na semente do girassol, na cebola, alho, banana e tomate.

D) POLISSACARÍDEOS

= CONJUNTO DE VÁRIOS MONOSSACARÍDEOS. Polissacarídeos são polímeros (moléculas formadas pela repetição de centenas ou milhares de unidades idênticas ou semelhantes, denominadas monômeros – neste caso os monossacarídeos.)

Podem ser subdivididos em homopolissacarídeos e heteropolissacarídeos.

Os homopolissacarídeos são formados por apenas um tipo de monossacarídeos. Ex: amido, glicogênio, celulose e quitina. Já os heteropolissacarídeos são formados por mais de um tipo de monossacarídeos.

Ex: ácido hialurônico e a heparina.

São insolúveis em água, o que permite a sua utilização pelos seres vivos como armazenadores de energia ou como componentes estruturais.

Por isso é que devemos armazenar a glicose na forma de polímeros – glicogênio ou amido. É que mil moléculas de glicose exerceriam mil vezes a pressão osmótica de uma molécula de glicogênio, o que exigiria da célula gastar muito tempo e energia eliminando o excesso de água.

 FUNÇÃO ANTICOAGULANTE

• HEPARINA = Encontrada na saliva de insetos hematófagos e no nosso sangue.

 FUNÇÃO ESTRUTURAL

• CELULOSE = Composto orgânico mais abundante no planeta, compõe a parede celular de vegetais e de algumas algas. É constituída por cerca de 4.000 resíduos de glicose e se apresenta dobrada sobre si mesma, o que lhe confere grande resistência mecânica.

• ÁCIDO HIALURÔNICO= Polissacarídeo nitrogenado presente na matriz extracelular dos tecidos conjuntivos. Funciona como “cola” nestes tecidos, aumentando a adesão entre as células dos mesmos.

• QUITINA = Polissacarídeo nitrogenado, compõe a parede celular de fungos e exoesqueleto de artrópodes.

 FUNÇÃO ENERGÉTICA

• AMIDO (AMILO)= Substância de reserva dos vegetais e de algumas algas, o amido corresponde a um grupo de macromoléculas compostas por glicoses unidas por ligações do tipo alfa, que diferem entre si pela quantidade de ramificações. Alguns amidos não se ramificam, como a amilose das plantas, enquanto que outros apresentam uma quantidade moderada de ramificações, como a amilopectina

Alguns vegetais, durante o seu amadurecimento, convertem glicose em amido, perdendo seu sabor adocicado. Ex: ervilha e milho. Outros fazem o contrário, quebrando amido e liberando glicose, ganhando um sabor adocicado – como banana e pêssego.

O amido é constituído por cerca de 1400 resíduos de glicose e fica armazenado no interior da célula, nos amiloplastos, onde fica envolvido por paredes de celulose, o que torna difícil sua digestão na forma crua.

O cozimento faz os Grânulos incharem, além de amolecer e romper as paredes de celulose.

DIFERENÇA DO AMIDO PARA CELULOSE:

O amido é um polissacarídeo de glicose com ligações glicosídicas na orientação α. Já a celulose é um polissacarídeo de glicose na orientação β. É graças a essa diferença no tipo de ligação, estes dois polissacarídeos apresentam propriedades

físicas e químicas muito diferentes, o que determina funções biológicas distintas.

Ex: o amido é facilmente degradado por compostos químicos ou enzimas, enquanto que a celulose é mais estável quimicamente.

Os seres humanos e outros mamíferos não possuem enzimas capazes de catalisar a quebra de ligações do tipo beta, de maneira que não somos capazes de utilizar a celulose e a quitina como fonte de alimento.

Entretanto, existem microrganismos – bactérias e protozoários – que são capazes de tal degradação.

Alguns desses microrganismos vivem no tubo digestivo de certos mamíferos – ruminantes (boi e carneiros), cavalos e coelhos

IMPORTANTE: As Fibras vegetais são compostas pela celulose e por outros polissacarídeos. São úteis, pois absorvem água, amolecendo as fezes e aumentando o seu volume, estimulando a peristalse. Mas não atuam como fonte de nutrientes para o corpo, pois não a digerimos.

Conclusão: o amido é uma boa forma de armazenamento, já que pode ser degradado facilmente, enquanto que a celulose é ótima para formar estruturas resistentes a condições ambientais adversas. Em outras palavras, a Celulose possui ligações químicas diferentes do amido e por isso não é digerida pela amilase.

Cumpre dizer que o Amido é, na verdade, um grupo de substâncias similares no que diz respeito ao tipo de ligações – α – e por serem macromoléculas de glicose. Mas diferem entre si pela quantidade de ramificações que ocorrem em seus carbonos 1 e 6. Alguns amidos são muito ramificados, outros não. O amido das plantas – amilose – é pouco ramificado.

• GLICOGÊNIO = Substância de reserva em animais e fungos. é ramificado como a amilopectina, embora suas ramificações sejam mais curtas e mais freqüentes. Nos animais pode ser encontrado nos músculos – onde é combustível para a síntese de ATP durante a contração muscular e no fígado, onde atua no controle da concentração de glicose no sangue (glicemia).

Curiosidades:

 A insulina promove a glicogênese – formação de glicogênio – enquanto que o glucagon promove a glicogenólise (quebra do glicogênio em glicoses). Ambos atuam na homeostasia do corpo, regulando a taxa de glicose no sangue (glicemia).

 DIFERENÇA ENTRE DIET E LIGHT (LITE): Produto dietético (diet), não possui uma

determinada substância. Ex: alimentos para diabéticos não tem açúcar. Produto lite (light= leve, baixo, pobre) apresenta baixo teor de calorias ou de alguma substância. Ex: sal - em relação ao produto similar não light.

OBS:

- Produto light é pobre em calorias: um chocolate diet que seja restrito em açúcar pode ser rico em gordura, possuindo assim muitas calorias.

- Um iogurte sem gordura e açúcar em sua composição pode também ser considerado diet.

- Adoçantes podem ser usados para substituir o açúcar comum e não são aproveitados pelo organismo, não contribuindo assim com calorias. E o aspartame que possui calorias, mas, como é duzentas vezes mais doce que o açúcar, é usado em menor quantidade, contribuindo com poucas calorias.

LÍPIDES (LIPÍDIOS)

São hidrocarbonetos muito distintos onde a grande maioria são ésteres de ácidos graxos e álcoois formados a partir de um processo de esterificação (tipo de reação de síntese por desidratação).

São insolúveis em água, mas solúveis em compostos orgânicos como querosene, álcool, éter, benzeno e acetona, dentre outros.

ÁCIDOS GRAXOS

São ácidos orgânicos formados por carbonos, hidrogênios e que apresentam, em uma de suas extremidades, um grupo carboxila (COOH).

Os ácidos graxos podem ser classificados como saturados – quando não possuem ligações duplas entre os seus átomos de carbono – ou insaturados, quando a cadeia hidrocarbonada possui uma

(monoinsaturado) ou mais ligações duplas (poliinsaturado).

Cumpre dizer que as cadeias saturadas tendem a ser relativamente retas, o que permite um maior agrupamento entre elas, enquanto que as cadeias insaturadas encontram-se dobradas, o que as mantém separadas e com menor ponto de fusão, tornando este lipídio líquido em temperatura ambiente – ex: óleo.

Ácidos graxos insaturados formam isômeros CIS ou TRANS. Nos isômeros CIS, as ligações duplas fazem com que os dois hidrogênios fiquem do mesmo lado; já nos isômeros TRANS eles ficam em lados opostos.

Os ácidos graxos CIS são encontrados em alimentos naturais, enquanto que os ácidos graxos TRANS são encontrados em alimentos industrializados, onde conferem maior durabilidade ao produto.

Ácidos graxos TRANS, quando em excesso em nosso organismo, estão relacionados a problemas cardíacos e até mesmo câncer. Eles aumentam o nível de colesterol e de LDL, além de inibir a produção de ácidos graxos essenciais.

Os ácidos graxos também podem ser classificados quanto à sua obtenção:

- ácidos graxos naturais= produzidos pelo próprio organismo.

- ácidos graxos essenciais= não podem ser produzidos pelo próprio organismo, de maneira que devem ser ingeridos. Ex:

Ácido linoléico (ômega-6): encontrado nos óleos de soja e do milho.

Ácido linolênico (ômega-3): encontrado nos óleos de linhaça e de canola.

Os ácidos graxos podem ter cadeias de tamanhos variáveis. Quanto maior a cadeia, maior será o peso molecular, o ponto de fusão e a insolubilidade do lipídio.

Cumpre dizer que a posição das duplas ligações nos ácidos graxos determinam características específicas, influenciando no seu papel no metabolismo.

IMPORTANTE:

 A ingestão de lípides é essencial por dois motivos: por serem veículos das vitaminas lipossolúveis no organismo e para obtenção de ácidos graxos essenciais – aqueles que precisamos mas não produzimos.

 Os ácidos graxos essenciais pertencem às famílias ÔMEGA 6 e ÔMEGA 3.

 ÔMEGA 6= apresenta como principais representantes o ácido linoléico e o ácido araquidônico, encontrados principalmente em óleos vegetais (de milho, linhaça, soja, girassol). O ácido araquidônico é importante na síntese de prostaglandinas (fundamental em processos inflamatórios, filtração do sangue e no controle da febre e vários outros processos). O ácido linoléico atua nas membranas. A sua carência pode causar aumento na permeabilidade das membranas e diminuição na resistência dos capilares sanguíneos.

 ÔMEGA 3= Seus principais representantes são:

 ÁCIDO LINOLÊNICO= encontrado principalmente em óleos de soja e de canola.

 ÁCIDO EICOSAPENTANÓICO (EPA) e ÁCIDO DECOSAHEXANÓICO (DHA) = encontrado em óleos de peixes marinhos, como salmão, sardinha e truta.

Os ácidos da família Ômega 3 são adicionados pela indústria alimentícia em ovos, leite e pães por sua atuação na diminuição na formação de coágulos, redução do colesterol e triglicérides no sangue, auxilia na redução da pressão arterial e de processos inflamatórios – como a artrite reumatóide.

ÁLCOOL

Pode ser pequeno de cadeia aberta (ex: glicerol, um triálcool) ou alcoóis maiores de cadeia aberta (citílico, miricílico) e ainda esteróis, que são formados por alcoóis de cadeia fechada, como o colesterol e a vitamina D.

Os lipídios são classificados como simples ou conjugados.

1) LIPÍDIOS SIMPLES

Compostos apenas por moléculas de ácidos graxos e álcoois.

1.1)GLICERÍDEOS

Compostos por ácido graxo e um glicerol (álcool). O glicerol pode estar ligado a um ácido graxo (monoglicerídeos), a 2 ácidos graxos (diglicerídeos) ou 3 ácidos graxos (triglicerídeos).

TRIGLICERÍDEOS = ÓLEOS E GORDURAS

Essa classificação é importante pois os ácidos graxos saturados são relativamente planos e rígidos, além de interagirem fortemente entre si e com outras moléculas similares. Enquanto isso, os monoinsaturados dobram-se na região da ligação dupla. Fica óbvio então que os poliinsaturados apresentam dobras múltiplas, dobras essas que evitam interações fortes dessa molécula.

As dobras são importantes na determinação da fluidez e, nas plantas, do ponto de fusão do lipídio. Assim, os óleos tendem a ter ácidos graxos insaturados e, graças a essas dobras não ocorre a aproximação e a compactação das moléculas – por isso são líquidas em temperatura ambiente. Já os TG das gorduras tendem a ter ácidos graxos saturados e de cadeias longas, o que justifica o seu estado sólido em temperatura ambiente – eles interagem fortemente.

RESUMINDO: Óleos e gorduras são lipídios simples do tipo triglicerídeos. Os triglicerídeos que são sólidos a temperatura ambiente (20^oC) são conhecidos como gorduras e aqueles que são líquidos a temperatura ambiente são denominados óleos.

Cumpre dizer que alguns autores usam indiscriminadamente o termo gordura tanto para óleo quanto para gordura. A distinção é feita, nesse caso, entre gordura insaturada (óleos) e saturada (gordura).

CURIOSIDADE: Hidrogenação = transformação de óleo em gordura a partir do acréscimo de átomos de hidrogênio, quebrando as ligações duplas. Esse processo é utilizado na produção de margarina, a partir de óleos vegetais- neste caso a hidrogenação é parcial, para que a margarina fique pastosa.

Em alguns tipos de margarina as ligações duplas são preservadas e o estado sólido é obtido pela adição de produtos químicos.

Preservar as ligações duplas e manter os ácidos graxos insaturados diminui os riscos de problemas circulatórios.

Durante o processo industrial de hidrogenação, parte dos ácidos graxos cis (arranjo natural) transforma- se em ácidos graxos trans, que não existem na natureza. Esses são até mais prejudiciais à saúde do que os ácidos graxos saturados. Ácidos graxos trans não são metabolizados pelo organismo e podem ficar armazenados por toda a vida, causando inclusive problemas circulatórios.

Função biológica:

 Reserva energética dos animais – 1 grama de triglicerídeos oferece praticamente o dobro de energia de 1 grama de carboidrato.

 Isolante térmico= graças ao fato de serem maus condutores de calor, impedem a saída excessiva de calor para o meio, ajudando na manutenção da temperatura corporal.

 Proteção mecânica para os órgãos internos= absorção de impacto.

Assim como o colesterol, a gordura também pode aderir nas paredes internas das artérias, endurecendo- as e obstruindo a passagem de sangue.

1.2) CERÍDEOS – GRUPO DAS CERAS Função biológica:

• Construção de moradias (ex: colméias)

• Impermeabilização de superfícies= Proteção contra a desidratação (ex: cutina nas folhas de alguns vegetais). OBS: ceras também são utilizadas para impermeabilizar as penas de aves.

• Proteção = ex: cerúmen, que protege o ouvido contra germes.

2) LIPÍDIOS COMPOSTOS OU COMPLEXOS Ácido graxo + álcool + outro composto de natureza diferente

2.1) FOSFOLIPÍDIOS (FOSFOGLICERÍDEOS)

Os Fosfolipídios são compostos por Álcool (glicerol), 2 ácidos graxos, ácido fosfórico e um álcool aminado (colina, serina, inositol, dentre outros).

Assim como os TG, os fosfolipídios apresentam ácidos graxos ligados ao glicerol por ligações ésteres.

Entretanto, os compostos que contém fosfato substitui um dos ácidos graxos.

O ácido fosfórico perde prótons e se transforma em um grupo funcional fosfato, que apresenta carga negativa, tornando-se uma região hidrofílica – que atrai moléculas polares, como a água –, enquanto que a molécula nitrogenada ganha prótons e adquire carga positiva. Enquanto isso, os dois ácidos graxos são hidrofóbicos que se agregam distantes da água.

Formação do fosfolipídeos:

Conclusão: Fosfolipídio possui uma região polar-capaz de se misturar com a água (hidrofílica) e outra apolar e hidrofóbica, onde estão os ácidos graxos.

Em um ambiente aquoso, os fosfolipídios se organizam espontaneamente de forma que suas caudas hidrofóbicas e apolares interagem fortemente, enquanto que as cabeças com o grupo fosfato ficam voltadas para fora, interagindo com a água.

OBS: essas camadas de fosfolipídios apresentam uma forte tendência de unir as suas extremidades.

Caso ocorra uma ruptura na membrana, ela tende a se unir novamente, o que justifica o alto poder de regeneração desse envoltório. Outra característica importante desta bicamada lipídica é que ela é fluida, facilitando a movimentação de moléculas no plano da membrana.

Muitos autores acreditam que estes fosfolipídios podem, nos primórdios do surgimento da vida, ter formado compartimentos aqüíferos com proteínas, ácidos nucléicos e outras substâncias, dando origem às primeiras células. Um fato que reforça essa hipótese é que as membranas de todas as células são compostas por fosfolípides.

Curiosidade: A lecitina é um fosfolipídio presente nas membranas da célula e na gema do ovo. È ela que permite o azeite (lipídeo) se misture com o vinagre (substância-polar), formando a maionese.

2.2) LIPOPROTEÍNAS

Compostas por uma camada de proteínas do tipo apoliproteína e fosfolipídios. Apresenta como função transportar triglicerídeos e colesterol pelo organismo.

As lipoproteínas podem ser classificadas a partir da densidade em 4 grupos:

 QM (QUILOMÍCRONS)= transportam, principalmente, triglicerídeos para o tecido adiposo (80%) e para os músculos e fígado (20%).

OBS: No sangue, os QM recebem apoliproteínas da HDL para ativar uma enzima extracelular, que fica localizada no endotélio dos vasos que irrigam estes órgãos: a LLP (lípase-lipoproteína). Esta enzima catalisa a quebra de aproximadamente 90% dos triglicérides dos QM em ácidos graxos, que serão absorvidos pelos órgãos. Os QM remanescentes, com menor quantidade de lipídios, serão endocitados e degradados pelos hepatócitos.

 VLDL (Very low density lipoprotein)= Produzida pelo fígado, este lipoproteína transporta principalmente triglicerídeos, embora transporte também, em menor quantidade, colesterol, para os outros tecidos.

OBS: VLDL recebe apoliproteínas do HDL: uma delas ativará a LLP e a outra servirá de ligante para os receptores do fígado e tecidos extra-hepáticos. Ao se ligar a LLP, 90% dos seus triglicerídeos serão hidrolisados para, em seguida, o VLDL perde para o HDL os TG e fosfolipídios, recebendo colesterol e passando a se chamado de LDL.

 LDL (low density lipoprotein)= transporta, principalmente, colesterol para os tecidos, onde o colesterol será utilizado para reparação de membranas ou na produção de hormônios. A LDL é conhecida como “mau colesterol” pois em grande quantidade na corrente sanguínea pode se acumular na parede interna dos vasos sanguíneos.

 HDL (high density lipoprotein)= transporta colesterol de volta para o fígado, onde será metabolizado. É considerado “colesterol bom”, porque remove colesterol da parede dos vasos.

OUTROS TIPOS DE LIPÍDIOS: CAROTENÓIDES E ESTERÓIDES Apresentam estruturas químicas muito diferentes dos TG e dos fosfolipídios.

3) CAROTENÓIDES

 Provitamina. Ex: Nos humanos o beta caroteno pode ser degradado em duas moléculas de vitamina A, a partir das quais produzimos rodopsina, necessária para a visão em ambientes pouco iluminados.

 Pigmentos fotossintetizantes. Os carotenóides absorvem energia luminosa nas folhas durante a fotossíntese.

4) ESTERÓIDES

São formados por um álcool de várias cadeias fechadas que compartilham carbonos. Apesar de não serem ésteres de ácidos graxos, apresentam cadeias associadas aos lipídeos, com os quais possuem algumas propriedades comuns.

Ergosterol:

Função biológica:Provitamina (ex: ergosterol = Provitamina D)

Colesterol:

O colesterol apresenta duas origens: endógena (cerca de 70%), produzida no fígado, e exógena (cerca de 30%), obtida na alimentação. Ele pode ser transportado no sangue por lipoproteínas, que podem ser de baixa densidade – o LDL (Low Density Liprotein) – ou HDL (High Density Liprotein).

O LDL fornece colesterol aos tecidos, sendo chamado por isso de “mau colesterol”; o HDL é conhecido como “colesterol bom” por remover o excesso de colesterol do sangue, levando- ao fígado – único órgão capaz de eliminá-lo.

Cumpre dizer que ácidos graxos também transportam colesterol: os insaturados reduzem o nível de LDL, enquanto que os saturados apresentam efeito contrário – daí a necessidade de ingeri-los com moderação.

Atuação biológica do colesterol:

 Produção de sais biliares;

 Formação de membranas celulares;

 Precursores dos hormônios sexuais - Progesterona, Estrógeno e Testosterona.

OBS: hormônios são sinais químicos que transportam mensagens de uma parte do corpo para outra.

Outros exemplos de esteróides: hormônios sexuais, corticosteróides, vitamina D e os sais biliares do fígado.

CURIOSIDADE: ANABOLIZANTES

Esteróides anabolizantes são produtos semelhantes à testosterona, utilizados em doses controladas em certas doenças.

Algumas pessoas usam sem acompanhamento médico, para aumentarem a síntese de proteínas no músculo e, conseqüentemente, o seu volume.

Efeitos colaterais: interrupção no crescimento, danos renais, hepatite e câncer hepático, depressão, irritabilidade, hipertensão e risco de ataque cardíaco.

Nos homens pode causar esterilidade e atrofia testicular, enquanto que na mulher pode desequilibrar o ciclo menstrual e fazer surgir características androgênicas (masculinas).

PROTEÍNAS (PROTÍDIOS) INTRODUÇÃO

Quimicamente falando, as proteínas estão inseridas em uma classe de substâncias conhecida como polipeptídeos, formados pela união de vários aminoácidos. Não existe um consenso para se definir quando um polipeptídeo é uma proteína: alguns autores dizem que para um polipeptídeo ser também rotulado como proteína ele precisa ser formado por, pelo menos, 70 aminoácidos. Outros autores preferem adotar como critério o peso molecular: neste caso, será classificada como proteína todo polipeptídeo que possua pelo menos 6.000 daltons de peso molecular.

Conclusão: podemos dizer que toda proteína é um polipeptídeo, mas nem todo polipeptídeo é uma proteína.

Outra forma de se definir uma proteína é de classificá-la como um polímero - macromolécula formada por um conjunto de moléculas menores e parecidas, chamadas genericamente de monômeros.

Neste caso os monômeros que constituem uma proteína são os aminoácidos, que se ligam através de ligações químicas denominadas peptídicas.

Sabe-se atualmente que as moléculas de proteína são formadas pela união de vários – até mesmo milhares! – de aminoácidos, que podem ser de 20 tipos diferentes.

AMINOÁCIDOS (MONOPEPTÍDEOS)

Molécula orgânica composta por átomos de carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio e, em alguns casos, por enxofre também.

Existem apenas vinte tipos de aminoácidos que formam proteínas. Todos eles apresentam um átomo de carbono – carbono alfa – que forma 4 ligações simples. Em uma delas, teremos um grupo amina (- NH2), em outra um grupo carboxila

(-COOH), e na terceira ligação um átomo de hidrogênio. Na quarta e última ligação temos a um grupo genericamente conhecido como radical ou cadeia lateral. O radical é a única região que varia de um aminoácido para outro, diferenciando-os entre si.

Exceções: prolina e hidroxiprolina não possuem o grupo amina (NH2) e sim o grupo imino (NH), de maneira que na verdade são iminoácidos. Porém, como apresentam propriedades muito parecidas com os aminoácidos, são incluídos nessa categoria.

Importante: existem mais de 150 tipos de aminoácidos, mas apenas vinte e um deles são utilizados no nosso corpo, sendo vinte deles na composição de proteínas. A exceção é o ácido gama-aminobutírico ou simplesmente GABA. Ele é produzido quase que exclusivamente no cérebro e na medula espinhal e funciona como neurotransmissor inibitório. Deficiência específica do GABA ocorre na doença de Huntington.

Box: doença de Huntington (DH)

Inicialmente conhecida como "Coreia de Huntington", posteriormente passou a ser denominada doença de Huntington, uma vez que "Coreia" (palavra de origem grega que significa dança) apenas descreve um dos sintomas da doença – movimentos involuntários dos braços, das pernas e do rosto.

A DH é causada por uma mutação em um gene localizado no cromossomo 4. Este gene codifica uma proteína chamada huntingtina (Htt). A mutação produz uma forma alterada da proteína Htt que

causa disfunção e morte das células nervosas (neurônios) em determinadas regiões do cérebro. Homens e mulheres podem igualmente herdar o gene defeituoso e desenvolver a doença. A doença de Huntington pode afetar pessoas de todos os grupos étnicos, embora seja mais comum entre europeus.

Características

Os primeiros sintomas da DH geralmente surgem durante a meia-idade, ou seja, entre 35 e 55 anos. Em menos de 10 por cento dos casos, os sintomas aparecem antes dos 20 anos (denominada de doença de Huntington juvenil) e 5 por cento só têm sintomas por volta dos 60 anos.

A doença caracteriza-se por uma combinação de alterações motoras (movimento), emocionais (estado de humor) e cognitivas (raciocínio). Os sintomas da DH podem variar em extensão, gravidade, idade de manifestação e taxa de progressão de pessoa para pessoa, inclusive entre membros da mesma família.

Os sintomas motores incluem coreia (movimentos involuntários dos braços, das pernas e do rosto), bradicinésia (lentificação dos movimentos voluntários) edistonia (contração muscular prolongada que causa posturas anormais), que afectam claramente a postura, o equilíbrio e a marcha. Dificuldades na fala, alterações no olhar e problemas de deglutição também são frequentes. Os sintomas emocionais típicos da DH são depressão, apatia, ansiedade,irritabilidade, explosões de raiva, impulsividade, comportamentos obsessivos-compulsivos e isolamento social. A DH também causa alterações cognitivas (intelectuais) graduais que envolvem compreensão, raciocínio, julgamento e memória. Os sintomas cognitivos incluem raciocínio lento, dificuldades de concentração, organização, planeamento, decisão e na resposta a perguntas, assim como problemas de memória de curto prazo, redução da capacidade de assimilar e compreender novas informações, bem como de resolver problemas.

A doença de Huntington é uma doença que se desenvolve gradualmente e infelizmente não tem cura. No entanto, alguns sintomas podem ser minimizados através de medicamentos.

Classificação dos aminoácidos (abordagem química):

O grupo radical – também chamado de cadeia lateral – é o que diferencia um aminoácido do outro e determina suas propriedades, como polaridade e grau de ionização em solução aquosa. Ex: na glicina é um hidrogênio, na alanina é CH3 e na cisteína é CH2SH.

OBS: CASOS ESPECIAIS= Cisteína, prolina e glicina.

A cadeia lateral da cisteína tem um grupo terminal do tipo – SH e, por isso, pode formar ligação covalente denominada ponte dissulfeto (-S-S-) que ajudam a determinar como uma cadeia de proteína se dobra. Quando a cisteína não é parte de uma ponte dissulfeto, sua cadeia lateral é hidrofóbica. As pontes dissulfeto são importantes na manutenção das formas próprias de algumas moléculas protéicas.

A glicina apresenta como radical um Hidrogênio, de maneira que é o único aminoácido que não apresenta um carbono quiral.

Já a prolina apresenta um grupo amino modificado – sem um hidrogênio – o que limita a sua habilidade de fazer pontes de hidrogênio. O seu sistema de anéis limita a rotação sobre o seu carbono alfa, de maneira que é frequentemente encontrada nas curvas ou voltas de uma proteína.

Classificação dos aminoácidos (abordagem biológica):

Os aminoácidos podem ser obtidos de duas maneiras: ingestão de alimentos ricos em proteínas ou produzidos pelas células a partir de outras moléculas. Assim, podemos subdividi-los em dois grupos:

- Aminoácidos naturais ou não-essenciais= aqueles que o próprio organismo fabrica.

- Aminoácidos essenciais= aqueles que um organismo não consegue produzir.

Essa classificação varia de uma espécie para outra, de maneira que um aminoácido que é essencial para uma espécie pode ser natural para outra espécie.

Os seres autótrofos produzem todos os aminoácidos que necessitam. Já os seres humanos são incapazes de produzir 8 destes aminoácidos, como mostra a tabela abaixo.

AMINOÁCIDOS NATURAIS AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS

Ácido aspártico (Asp) Fenilalanina (Phe)

Ácido glutâmico (Glu) Isoleucina (Ile)

Alanina (Ala) Leucina (Leu)

Arginina (Arg) Lisina (Lys)

Asparagina (Asn) Metionina (Met)

Cisteína (Cys) Treonina (Thr)

Glutamina (Gin) Triptofano (Trp)

Glicina (Gly) Valina (Val)

Histidina (His) ***

Prolina (Pro) Serina (Ser) Tirosina (Tyr)

***Na infância somos incapazes de sintetizar este aminoácido, de maneira que neste período ele é essencial para a espécie humana.

Alimentos vegetais geralmente são deficientes em um ou em alguns aminoácidos essenciais. Entretanto, pessoas vegetarianas podem obtê-los a partir da combinação correta destes vegetais. Ex: arroz e feijão.

Alimentos de origem animal – ovos, leite e carne, dentre outros alimentos – geralmente são ricos em aminoácidos essenciais.

LIGAÇÃO PEPTÍDICA: UNIÃO DE AMINOÁCIDOS

Ligação peptídica surge quando um aminoácido perde a hidroxila (OH) e fica com uma ligação livre ao mesmo tempo em que o outro aminoácido perde um hidrogênio e também fica com uma ligação livre.

Os aminoácidos irão se agrupar por essas ligações livres, enquanto a hidroxila e o hidrogênio formam uma molécula de água.

Como os aminoácidos perdem alguns átomos quando da formação da ligação peptídica, é usual denominar estes de resíduos de aminoácidos (ou simplesmente resíduos) desde o momento em que fazem parte de uma cadeia polipeptídica.

A união de aminoácidos é chamada peptídeo. Assim dois aminoácidos formam um dipeptídio, três tripeptídeo, quatro tetrapeptídeo. Termos como oligopeptídeo e polipeptídeo também são utilizados.

EM QUE DIFEREM AS PROTEÍNAS?

Proteínas variam em tamanho. Ex: a ribonuclease A – enzima que digere RNA – possui 51 resíduos de aminoácidos, enquanto que a apoliproteína B – transporte de colesterol, com 4636 resíduos de aminoácidos.

Além de diferirem na quantidade de aminoácidos, as proteínas podem ser diferenciadas quanto aos tipos de aminoácidos e a seqüência em que estão unidos.

As cadeias polipeptídicas apresentam uma ordem linear: começa no grupo amino do primeiro aminoácido – conhecido como N- terminal – enquanto que no final da cadeia é o grupo carboxila do último aminoácido. Todos os outros grupos amino e carboxila estão envolvidos na formação de ligações peptídicas.

CLASSIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS:

As proteínas podem ser classificadas quanto a vários critérios, sendo os principais relacionados à sua constituição e sua forma.

Quanto à constituição:

Simples ( Pura)= Proteína formada apenas por aminoácidos. Ex: albumina.

 Conjugada= Proteína formada por aminoácidos (parte protéica) que se encontram associados a outros grupos (grupo prostético).

Ex: hemeproteínas, cujo grupo prostético é o heme, que é uma ferroporfirina; lipoproteínas, fosfoproteínas.

Quanto ao formato:

→Globulares = proteínas apresentam-se enoveladas formando glóbulos arredondados ou elípticos. São consideradas deste grupo, proteínas que apresentam relação comprimento-largura menor do que 10:1.

Ex: albumina, hemoglobina e hemocianina.

→ Fibrosas = cadeias torcidas formam fibras semelhantes ás de uma corda. São consideradas deste grupo, proteínas que apresentam relação comprimento-largura maior do que 10:1. EX: queratina.

Quanto ao Número de Cadeias Polipeptídicas:

 Proteínas Monoméricas - Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica. Ex: mioglobina, albumina e caseína.

 Proteínas Oligoméricas - Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de estrutura e função mais complexas. . Ex: Insulina (duas cadeias), colágeno (3 cadeias) e hemoglobina (quatro cadeias de dois tipos diferentes).

FUNÇÕES BIOLÓGICAS DAS PROTEÍNAS:

- Nutritiva = fonte de aminoácidos essenciais;

- Estrutural (plástica). Ex: colágeno, osseína;

- Manutenção da forma da célula (citoesqueleto);

- Transporte. Ex: hemoglobina, apoliproteína;

- Contração muscular. Ex: actina e miosina;

- Coagulação sanguínea. Ex: fibrina;

- Hormônios. Ex: insulina;

- Anti-infecciosas (imunoglobulina);

- Agentes protetores. Ex: queratina, melanina;

- Enzimáticas. Ex: lipases.

ENZIMAS – PROTEÍNAS CATALISADORAS

REAÇÃO SEM ENZIMA REAÇÃO COM ENZIMA VELOCIDADE

Baixa Alta

ENERGIA DE ATIVAÇÀO Grande Pequena

CONCLUSÃO: As enzimas tem a capacidade de catalisar uma reação, ou seja, são capazes de aumentar a velocidade de uma reação e de diminuir a energia gasta para iniciar essa reação (energia de ativação).

Em outras palavras, AS ENZIMAS FAZEM UMA CÉLULA ECONOMIZAR TEMPO - JÁ QUE TUDO ACONTECE MAIS DEPRESSA NA PRESENÇA DE UMA ENZIMA - E ENERGIA.

Propriedades das enzimas:

1) SÃO ESPECÍFICAS = Existe uma enzima para cada tipo de substância (= substrato).

Enzimas são proteínas grandes, enroladas sobre si mesmas de modo a formar um glóbulo com uma espécie de “encaixe” – onde os substratos se ligam de forma específica. Essa região é denominada centro ativo e existem enzimas que possuem mais de uma destas regiões.

2) NÃO SÃO CONSUMIDAS DURANTE A REAÇÃO = Podem ser usadas várias vezes, não sendo necessárias em grande quantidade.

3) ALGUMAS SÃO REVERSÍVEIS = Algumas enzimas atuam nos dois sentidos da reação, ou seja, no sentido de quebra (degradação) e no sentido de síntese (fabricação).

4) SOFREM INATIVAÇÃO POR pH E TEMPERATURA.

Toda enzima escolhe uma temperatura para trabalhar, onde a velocidade da reação será máxima (=

temperatura ótima ou ideal). Se mudarmos o valor dessa temperatura – para mais ou para menos – o desempenho da enzima cai e, conseqüentemente, a velocidade da reação irá diminuir – podendo até zerar.

Ex: - O calor de um cozimento faz com que a albumina de um ovo fresco – pequeno glóbulo mergulhado em água- se desenrole e emaranhe um ás outras formando a massa compacta e sólida da clara do ovo cozido ou frito.

O mesmo acontece com o pH.

Ex: Acúmulo de ácido lático liberado por microrganismos acidifica o leite causa rupturas das atrações elétricas que ajudavam a manter a configuração espacial e desnatura suas proteínas, que se emaranham e solidificam durante a fabricação dos queijos e iogurtes.

OBS: A desnaturação pode ocorrer por ph ácido ou básico.

Considerações gerais:

* O Efeito da Concentração do Substrato

Fixando – se uma certa concentração da enzima, verifica – se que quanto maior a concentração de substrato, maior a velocidade de reação.

Chega se no entanto a um ponto (concentração ótima) além do qual não cresce a velocidade da reação ,esmo que se aumente a concentração.

Nesse ponto, a reação atingiu sua velocidade máxima.

* Sabe-se que algumas moléculas de RNA também catalisam certas reações químicas - Ex: formação de ligações peptídicas- e são chamadas Ribozimas.

* A ptialina catalisa a quebra (hidrólise) do amido, liberando a maltose. Por isso é que, ao mastigar um pedaço de pão por muito tempo, ele começa a adquirir sabor adocicado da maltose.

* Muitas enzimas são proteínas simples- formadas apenas por aminoácidos- mas outras são conjugadas.

Enzimas conjugadas possuem uma parte protéica- Apoenzima – e uma parte não protéica, denominada co-fator (íons metálicos) ou coenzimas (moléculas, como vitaminas).

Em suma:

* Apoenzima + cofator/coenzima = Holoenzima

Parte Protéica + Parte não protéica(prostética)

= Enzima ativa

(enzima inativa)

CONSIDERAÇÕES FINAIS:

* A penicilina inibe a enzima transpeptidase, importante durante a fabricação da parede celular bacteriana. Com essa inibição, a bactéria não consegue mais reproduzir.

* Caso organismo não consiga fabricar uma enzima ou produza uma enzima defeituosa, ele terá uma reação química comprometida.

Ex: Fenilcetonúricos não produzem enzima necessária á conversão da Fenilalanina no corpo e danos ás células cerebrais, principalmente na infância.

O teste do pezinho – realizado em uma gota de sangue do recém-nascido detecta precocemente o problema e evita estragos maiores, uma vez que os sintomas da doença podem ser evitados por dieta específica, que não contenha adoçantes artificiais feitos com aspartame (contém fenilalanina) e proteínas com tal aminoácido.

*È comum em regiões mais pobres as crianças desmamarem precocemente- geralmente porque a mãe engravidou de novo. Com isso, estas crianças passam a ter uma idade rica em carboidratos- açúcar e banana- e pobre em proteínas. Com isso, as crianças desenvolvem um quadro de desnutrição conhecida como Kwashiorkor- “Doença que afeta uma criança quando nasce à outra”, na Àfrica ocidental- que resulta em grave deficiência de aminoácidos essenciais e conseqüente diminuição na síntese protéica.

Isso tudo diminui a proteinemia e a pressão osmótica do sangue, fazendo com que o sangue perca água para os tecidos, causando edema, visíveis principalmente no abdome.

*Marasmo = Por falta de energia, a criança se torna excessivamente magra, com músculos atrofiados e pele frouxa e aparência envelhecida. È o principal problema alimentar em regiões carentes no Brasil.

OBS: Marasmo é um caso de subnutrição; já o Kwashiorkor é um exemplo de ma nutrição, elas não passam fome.

VITAMINAS

Utilizado pela primeira vez em 1911 pelo químico polonês Casimir Funk, o termo VITAMINA foi criado para se referir a uma substância química do grupo das aminas que era vital em certos processos biológicos – em outras palavras uma “amina vital”, uma “vitamina”.

Sabe-se, atualmente, que muitas vitaminas não pertencem ao grupo das aminas, de maneira que o termo tem sido frequentemente substituído por "Fator alimentar acessório", embora vitamina ainda seja uma designação utilizada. Assim, o termo se refere a um grupo de substâncias orgânicas de natureza química bem diversificada – ácidos orgânicos, hidrocarbonetos, aminas, etc. – que geralmente atuam como coenzimas.

Poucas são as vitaminas sintetizadas pelos animais e mesmo aquelas que o são, precisam ser

complementadas pela dieta devido à produção insuficiente. Conclusão: a principal forma de obtenção de vitaminas é a dieta. Comumente ingerimos não a vitamina em sua forma ativa, mas uma provitamina – uma substância que pode ser transformada em um tipo de vitamina.

Vitaminas são substâncias que requeremos em pequena quantidade – elas correspondem a cerca de 1%

da massa corporal – mas sua carência parcial (hipovitaminose) ou total (avitaminose) causam problemas de maior ou menor gravidade, dependendo da vitamina que se encontra em um quadro de carência. O excesso de uma vitamina – hipervitaminose – também causa distúrbios no organismo.

Devemos nos preocupar com os alimentos para que eles não percam o seu conteúdo vitamínico.

Sabemos que algumas vitaminas são destruídas pelo calor, enquanto que outras o são pelo contato com o oxigênio. Para que nos aproveitemos das vitaminas, devemos ingerir os alimentos crus ou cozidos por pouco tempo.

IMPORTANTE:

As vitaminas podem ser divididas em dois grupos, a partir de sua solubilidade:

HIDROSSOLÚVEIS=São vitaminas que se dissolvem na água, o que facilita a sua utilização e eliminação (pela urina e suor).

Ex: B e C.

LIPOSSOLÚVEIS=dissolvem-se em lipídios, o que favorece o seu armazenamento.

Ex: K,E,D,A.