BIOQUÍMICA
BIOQUÍMICA ESTRUTURA ESTRUTURA 3º 3º semestre semestre 20132013
DEFINIÇÃO ... 353
DEFINIÇÃO ... 353
ÁGUA ... 353
ÁGUA ... 353
ÁCIDOS ÁCIDOS EE BASES... 355BASES... 355
pH ... pH ... ... 355... 355
Sistema t Sistema tampão ampão ... . 355. 355 Sistema tampão fosfato ... 356
Sistema tampão fosfato ... 356
Tampão bicarbonato ... 356 Tampão bicarbonato ... 356 Tampão proteína ... 356 Tampão proteína ... 356 AMINOÁCIDOS AMINOÁCIDOS ... 3... 3 5757 Aminoácidos com enxofre Aminoácidos com enxofre ... ... ... 357... 357
Aminoácidos alifáticos ... 357
Aminoácidos alifáticos ... 357
Aminoácidos aromáticos Aminoácidos aromáticos ... ... ... 357... 357
Aminoácidos polares neutros Aminoácidos polares neutros ... ... 357... 357
Aminoácidos ácidos Aminoácidos ácidos ... ... ... 357... 357 Aminoácidos básicos ... 357 Aminoácidos básicos ... 357 PROTEÍNAS ... 358 PROTEÍNAS ... 358 ESTRUTURA ESTRUTURA PROTEÍCA ... 358PROTEÍCA ... 358
Estrutura primária ... 358 Estrutura primária ... 358 Ligações peptídicas ... 358 Ligações peptídicas ... 358 Estrutura secundária ... 358 Estrutura secundária ... 358 Estrutura terciária... 358 Estrutura terciária... 358 Estrutura quartenária ... 358 Estrutura quartenária ... 358 Pontes dissulfetos ... 358 Pontes dissulfetos ... 358 Absorção Absorção ... ... 359... 359 ENZIMAS ... 360 ENZIMAS ... 360 Enzimas ativas e Enzimas ativas e inativas inativas ... 360... 360
Funcionamento da enzima ... 360
Funcionamento da enzima ... 360
Classificação das reações enzimáticas... 360
Classificação das reações enzimáticas... 360
Reação de oxidação-redução ... 360
Reação de oxidação-redução ... 360
Reação de hidrólise-desidratação ... 360
Reação de hidrólise-desidratação ... 360
Reações de Reações de adição-substração-troca adição-substração-troca ... ... 361... 361
Reação de ligação ... 361
Reação de ligação ... 361
REGULAÇÃO REGULAÇÃO ENZIMÁTICA ... 361ENZIMÁTICA ... 361
Sítios alostéricos ... 361 Sítios alostéricos ... 361 CARBOIDRATOS ... 362 CARBOIDRATOS ... 362 Monossacarídeos ... 362 Monossacarídeos ... 362 Aldose e Cetose ... 362 Aldose e Cetose ... 362 Centros assimétricos ... 362 Centros assimétricos ... 362 Açúcar redutor ... 362 Açúcar redutor ... 362 Frutose ... 362 Frutose ... 362 Glicose ... 363 Glicose ... 363 Dissacarídeos ... 363 Dissacarídeos ... 363 Sacarose ... 363 Sacarose ... 363 Maltose ... 363 Maltose ... 363 Lactose ... 363 Lactose ... 363 Polissacarídeos ... 363 Polissacarídeos ... 363 Amido e glicogênio Amido e glicogênio ... ... ... 363... 363 Celulose e quitina Celulose e quitina ... ... ... 363... 363 Absorção Absorção ... ... 364... 364 LÍPIDIOS ... 365 LÍPIDIOS ... 365 CLASSES CLASSES ... ... 365... 365 Colesterol Colesterol ... ... 365... 365 Ácidos graxos Ácidos graxos ... ... 365... 365 Glicerídeos ... 365 Glicerídeos ... 365 Triglicerídeos ... 366 Triglicerídeos ... 366 Ceras ... 366 Ceras ... 366 Fosfolipídios... 366 Fosfolipídios... 366 Absorção Absorção ... ... 366... 366 Via exógena ... 366 Via exógena ... 366 LIPOPROTEÍNAS ... 368 LIPOPROTEÍNAS ... 368 Apolipoproteínas ... Apolipoproteínas ... ... 368... 368
DEFINIÇÃO
Sua função é explicar a forma e a função biológica em termos químicos. A química dos organismos vivos está organizada ao redor do elemento 6C, que
é a metade do peso celular. A maioria das moléculas no corpo humano possui três elementos em comum: 6C, 1H e 8O, moléculas com 6C são
chamados de moléculas orgânicas. Há quatro grupos principais de moléculas:
Carboidratos; Lipídios; Proteínas; Nucleotídeos.
.Os lipídeos são biomoléculas constituídas de 6C,
de 1H e de 8O. Os lipídeos são moléculas apolares
sendo pouco solúveis em água.
Dos 90 elementos existem apenas cerca de 30 que são essenciais para os organismos vivos. Os quatro elementos mais abundantes no organismo, são o
1H, o 8O, o 7N e o 6C. Eles são elementos leves
capazes de formar uma, duas, três e quatro ligações, respectivamente geralmente elementos leves formam ligações químicas mais fortes. Cada átomo de carbono pode formar ligações simples com até quatro outros átomos de carbono. Dois átomos de 6C podem compartilhar dois ou três
pares de elétrons, formando ligações duplas ou triplas. Átomos de 6C ligados covalentemente
podem formar cadeias lineares, cadeias ramificadas e estruturas cíclicas.
Grupos de átomos, chamados de grupos
funcionais são adicionados a esse esqueleto carbônico, o que dá propriedades especificas as moléculas assim formada. Moléculas que contêm
esqueleto carbônico são chamadas de compostos
orgânicos. Nenhum outro elemento como o 6C
pode formar moléculas com tal variedade de grupos funcionais.
ÁGUA
As forças de atração das moléculas de H2O e sua
tendência de se ionizar são importantes para sua estrutura e função. A molécula de H2O e seus
produtos de ionização H+ e OH-, influenciam a
estrutura, a automontagem e as propriedades de todos os componentes celulares, incluindo proteínas, ácidos nucleicos e lipídios.
A força coesiva entre as moléculas de H2O é
fornecida pelas pontes de hidrogênio:
Moléculas polares dissolvem-se na H2O porque
podem substituir as interações H2O-H2O por
interações H2O-soluto;
Moléculas apolares interferem com as
interações H2O-H2O, mas são incapazes de
formar interações H2O-soluto em soluções
aquosas. As moléculas apolares tendem a se agrupar.
Os outros solventes comuns têm ponto de ebulição, ponto de fusão e calor de vaporização menor que o da H2O. Isso é consequência das
atrações entre moléculas de H2O adjacentes que
dão H2O liquida grande coesão interna. A estrutura
eletrônica da H2O explica a causa disso.
Cada átomo de 1H da molécula de H2O compartilha
um par de elétrons com o átomo de 8O. Sua
geometria é determinada pelas formas dos orbitais eletrônicos externos do átomo de 8O. Esses orbitais
descrevem um tetraedro, com um átomo de 1H em
dois dos ângulos e elétrons desemparelhados nos outros dois ângulos.
O ângulo da ligação H-O-H é 104,5º, devido à compressão causada pelos orbitais não ligantes dos átomos de 8O. Como o 8O atrai elétrons de maneira
mais forte que o núcleo do 1H o 8O é mais
eletronegativo então, o compartilhamento dos elétrons entre 1H e 8O é desigual: como resultado
disso os dois elétrons são dipolo elétricos na molécula de H2O, um ao longo de cada umas das
ligações H-O. O 8O possui uma carga elétrica
negativa (2g-) e o 1H carga elétrica positiva ( +),
resultando em uma atração eletrostática entre átomo de 8O de uma molécula de H2O e átomo de
1H de outra molécula de H2O e o átomo de 1H de
outra molécula, chamada de ponte de hidrogênio.
Figura 1: estrutura molecular da H 2O. ( a ) bola e bastão, as
linhas pontilhadas representam os orbitais que não formam ligações. ( b ) espaço-cheio; ( c ) duas moléculas de H 2O unidas
por ponte de hi drog ênio entre o átomo de 8O da molécula que
está aci ma e o átomo de 1H que está abaixo. As pontes de
hidrogênio são mais longas e mais fracas que as ligações covalentes O-H.
O arranjo tetraédrico dos orbitais ao redor do átomo de 8O permite a cada molécula de água
formar pontes de hidrogênio com até quatro outras moléculas de água vizinhas.
Na H2O liquida a temperatura e a pressão
atmosférica ambiente as moléculas de H2O estão
desordenadas em um continuo movimento, no gelo por outro lado, cada molécula de H2O esta fixa em
um determinado espaço e forma pontes de hidrogênio com outras quatro moléculas de H2O
originando uma rede regular.
Fi g ura 2: pontes de hidrog ênio no g elo. cada molécula de H 2O
forma quatro pontes de hidr og ênio, cri ando uma rede cr is talina regular.
A H2O é um solvente polar, ela dissolve a maioria
das moléculas, que são compostos carregados eletricamente ou polares. Compostos que dissolvem facilmente na H2O são hidrofílicos. Solventes
apolares, como o clorofórmio e o benzeno são pobres para moléculas polares, mas dissolvem aquelas que são hidrofóbicas, como lipídios e as ceras.
A água dissolve sais como o NaCl hidratando e estabilizando os íons Na+ e Cl-, enfraquecendo as
interações eletrostática entre eles e assim contrapondo-se à tendência de se associarem em uma rede cristalina.
Figura 3: a H 2O dissolve muitos sais cristalinos por meio da
hidratação dos íons que os constituem. ( a ) H 2O; ( b ) Na+ ; ( c) Cl ;
-( d ) íon Cl- hidr atado; ( e ) íon Na+ hidr atado.
Ao mistura H2O com benzeno ou hexano, forma-se
duas fases, nenhum líquido é solúvel no outro. Os compostos apolares como benzeno e hexano são hidrofóbicos são incapazes de interagir com moléculas da H2O e interferem com as pontes de
hidrogênio. Moléculas ou íons dissolvidos na H2O
interferem com pontes hidrogênio de algumas moléculas de H2O que estão na vizinhança, mas
soluções polares compensam a perda de pontes de hidrogênio H O-H O.
Soluto hidrofóbico não compensa sua adição à H2O
pode resultar em um pequeno ganho de entalpia. A quebra das pontes de hidrogênio da H2O retira
energia do sistema.
A molécula de H2O vizinha de um soluto apolar
apresenta restrições em relação às suas possíveis orientações, formando um arcabouço semelhante a uma gaiola, organizada ao redor de cada molécula de soluto. A organização das moléculas de água diminui a entropia.
Figura 4: os ácidos graxos de cadeia longa têm cadeia alquilicas muito hidrofóbicas c ada uma delas é envolvi da por uma camada de
moléculas de H 2O altamente ordenado. ( a ) ag lomerados os cilantes
das moléculas de H 2O na fase aquosa; ( b ) moléculas de H 2O
altamente org anizada formam gaiolas ao redor das cadeias alquilicas hidrofóbicas.
Compostos anfipáticos têm regiões polares e regiões apolares, misturados com água, a região hidrofílica polar interage favoravelmente com o solvente, que tende a se dissolver, mas a região hidrofóbica apolar tende a evitar o contato com a água.
Muitas biomoléculas são anfipáticas: proteínas, pigmentos, algumas vitaminas, esteroides e fosfolipídios de membranas têm regiões superficiais polares e apolares.
As regiões apolares das moléculas se agregam, apresentando, a menor área hidrofóbica ao solvente, e as regiões polares são arranjadas para maximizar a sua interação com solvente. Essas estruturas são chamadas de micelas. As forças que mantêm juntas as regiões apolares das moléculas são chamadas de interações hidrofóbicas.
Fig ura 5: ( a ) dispers ão de lipí dios e H 2O, cada molécula de lipídios
de H 2O circunvizinha e fica altamente organizada; ( b ) ag lomerado
de moléculas de lipídios, somente as porções lipídicas das bordas
da as s ociação forçam a organização de H 2O poucas moléculas de
H 2O são organizados e a entropia aumenta; ( c ) micelas. Todos os
g rupos hidr ofóbic os s ão s equestrados da H 2O, a concha
organizada de molécula de H 2O é minimizada, e posteriormente a
ÁCIDOS E BASES
O íon hidrogênio no corpo é muito importante, ele determina a acidez corporal. O H+ pode interferir
com as ligações de hidrogênio e com as forças de Van Deer Waals. Essas ligações são muito importantes, se rompidas, a forma molecular pode mudar, destruindo sua capacidade funcional. Alguns íons de H+ vem da separação da molécula de H
2O
em íon H+ e OH- outras se originam de moléculas
que liberam H+ quando se dissolvem em água. Ex.:
CO2+ H2O ⇋ H2CO3⇋H+ + HCO3
-O H+ é a parte do HCO
3- intacta, ele não contribui
para a acidez é apenas o H+ livre que afeta a
concentração de H+ e a acidez. As bases reduzem
a acidez ao combinar com o H+ livre com o OH
-formando H2O.
H++ OH+
⇋ H2O
A concentração de H+ nos líquidos corporais é
medidas em termos de pH que significa potencial de hidrogênização. O pH de uma solução ácida possuem pH menor que 7 o pH de uma solução base é maior que 7. O produto iônico da água é o pilar para a escala do pH. O valor 7 para o pH de uma solução neutra deriva do valor do produto iônico da água 25º , que é um número inteiro.
Fig ura 6: pH de alguns fluidos aquosos .
pH
Todos os processos biológicos são dependentes do Ph, uma pequena variação no Ph produz uma grande variação na velocidade do processo. As enzimas que catalisam as reações celulares e muitas moléculas sobre as quais elas agem possuem grupos ionizáveis com valores de Pk.
Os grupos aminos e os grupos carboxila protonados dos aminoácidos e os grupos fosfato dos nucleotídeos, funcionam como ácidos fracos, o seu estado iônico depende do pH do meio circunvizinho. As células e os organismos mantêm um pH citosólico constante e especifico próximo do pH 7, o que mantêm as biomoléculas em seu estado iônico ótimo. A constante do pH é conseguida primariamente pelos tampões
.
Sistema tampão Os três tampões no corpo humano são:
Tampão bicarbonado;
Tampão fosfato;
Tampão proteico.
É qualquer substância que controla as mudanças no pH. Muitos tampões contêm ânions que possuem uma forte afinidade por moléculas de H+.
quando adicionado H+ a uma solução tampão, eles
se ligam ao H+
, minimizando qualquer mudança no
pH. O HCO3- é um importante tampão.
H+ + Cl- + HCO
3- + Na+ ⇋ Na+⇋ H2CO3 + Cl- Na+
Quando colocado H2O, o HCl se dissocia em H+ e
Cl- e gera uma alta concentração de H+ quando o
HCl se dissocia em uma solução de NaHCO3-,
alguns dos íons HCO3- se combinam com alguns H+
formando ácido carbônico que impede que a
concentração de H+ da solução mude
significativamente, o que minimiza a modificação do pH.O sistema tampão consiste de um ácido fraco e sua base conjugada ex.: a mistura de concentrações iguais de ácido acético e de íons acetato (tampão acetato) encontra no ponto médio da curva de titulação é um sistema tampão. Essa curva de titulação apresenta uma região relativamente pouco inclinada, estendendo-se por uma unidade de pH em ambos os lados de seu pH médio 4,76 nessa zona, a adição de uma quantidade de H+ ou OH- ao sistema apresenta um
pequeno efeito sobre o pH do que aquela qual a mesma quantidade tenha sido adicionado além de prótons se iguala ao receptor de prótons, o poder de tamponamento do sistema é máximo, as mudanças no pH provocadas pela adição de H+ ou
OH- são mínimas nesse ponto da curva, o pH é
igual ao seu pK2. O pH do sistema tampão acetado
varia ligeiramente quando uma pequena quantidade de H+ e OH+ é adicionada. Dois tampões são
essenciais para o corpo eles são o sistema fosfato e o bicarbonato
Figura 7: Curva de calibração do ácido acético. Após a adição de NaOH à s olução do ácido acético, o ph da mis tura é mediada, es s a operação é repetida até que o ácido seja convertido em sua forma despr onadada, o acetado. Nos retâng ulos s ão mos tradas as for mas iônic as predominantes do ácido acético nos pontos desi g nados .
Sistema tampão fosfato
Age no citoplasma de todas as células, consiste de H2PO2, como doador de prótons e de HPO2/4
como receptor de prótons.
H2O4-⇌ H+ + HPO2-4
Sua efetividade máxima em um pH próximo do seu pKα de 6,86 e, portanto, resiste às variações de pH
na região entre 5,9 e 7,9.
Tampão bicarbonato
É o que tampona o plasma sanguíneo que consiste de H2CO2 como doador de prótons e de HCO
3-como aceptador de prótons.
H2CO3 ⇌ H++ HCO
2-O pH do sistema tampão bicarbonato depende da concentração de H2CO2 e HCO3, o doador e o
aceptor de prótons, respectivamente. O sangue humano tem o pH próximo a 7,4. Nos pulmões o sistema tampão bicarbonato é um tampão fisiologicamente efetivo ao redor de pH 7,4, porque o H2CO3 do plasma sanguíneo está em equilíbrio
com um reservatório de CO2.
O pH do plasma sanguíneo de pessoas com diabetes grave, é menor que o valor normal de 7,4 essa condição é chamada de acidose. Em outras patologias, o pH do sangue é maior que o normal, condição conhecida como alcalose.
Tampão proteína
As proteínas apresentam uma grande capacidade tamponante. Por exemplo, a hemoglobina exerce papel na manutenção do ph no sangue.
AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos são os elementos de construção das proteínas e fonte de 7N para outras moléculas
importantes como nucleotídeos, os
neurotransmissores e grupamentos prostéticos, como as porfirinas. A asparagina foi o primeiro aminoácido a ser descoberto em 1806, o a treonina foi o ultimo aminoácido ser descoberto em 1938. Há vinte tipos de diferentes de aminoácidos, o corpo humano produz onze. Os nove restantes são obtidos a partir da alimentação. Cada aminoácido apresenta um grupo carboxila, um grupo amino e uma cadeia lateral distinta (grupo R) ligado ao
átomo de 6C α. Nas proteínas, quase todos esses
grupos carboxilas e amino estão combinados, formando ligações peptídicas.
Grupo amina (-NH2);
Grupo carboxila ácido (-COOH); Átomo de hidrogênio (1H);
Cadeia lateral distinta (-R).
Figura 8: estrutura do aminoácido. ( a ) g rupo amino bási co; ( b ) átomo de hidrog ênio; ( c ) g rupo carbox ila áci do; ( d ) cadeia lateral.
Os 20 aminoácidos se juntam em combinações quase infinitas. Quando dois aminoácidos se unem, o grupo amino de um liga-se ao grupo carboxila de outro formando uma ligação peptídica. Tal ligação é formada por remoção dos elementos da água de
um grupo α-carboxila de um aminoácido e de um grupo α-amino de outro. As propriedades de cada
aminoácido são dependentes de sua cadeia lateral (-R). as cadeias laterais são grupos funcionais que constituem as principais determinantes da estrutura e função das proteínas. Os aminoácidos podem ser classificados pelos seus grupos R. são cinco classes principais, com base nas propriedades dos seus grupos R, em particular sua polaridade, ou tendência para interagir com a água em pH próximo de 7. Esses grupos são:
Grupos R alifáticos;
Grupos R aromáticos;
Grupos R não-carregados, mas polares; Grupos R carregados negativamente (ácido); Grupos R carregados positivamente (básico).
Aminoácidos com enxofre
A cisteina e sua forma oxidada, a cistina, são aminoácidos sulfurados que se caracterizam pela baixa polaridade. A cisteina desempenha papel na pontes dissulfetos com outros resíduos de cisteína, que estabeleceram ligações cruzadas nas cadeias proteicas e estabilizam a estrutura da proteína.
Aminoácidos alifáticos
Os aminoácidos alanina, valina, leucina e
isoleucina classificados como aminoácidos
alifáticos, possuem hidrocarbonetos saturados como cadeias laterais. Todos esses aminoácidos possuem natureza hidrofóbica.
Figura 9: grupos R alifáticos. ( a ) g licina; ( b ) alanina; ( c ) valina; ( d ) isoleucina.
Aminoácidos aromáticos
A fenilalanina, a tirosina e a triptofano têm cadeias laterais aromáticas. São responsáveis pela absorção do UV na maioria das proteínas.
Figura 10: grupo R aromático. ( a ) fenilalanina; ( b ) tiros ina; ( c ) triptofano.
Aminoácidos polares neutros
Possuem cadeias laterais com grupo OH u amida. A serina e a treonina contêm grupos hidroxilas. Esses aminoácidos são encontrados nos sítios ativos de proteínas catalíticas, as enzimas.
Fig ura 11: A minoácidos neutros. ( a ) s erina; ( b ) treonina.
Aminoácidos ácidos
A cadeia lateral dos ácidos aspárticos e glutâmico contêm ácidos carboxílicos que estão ionizados em pH 7,0 em consequência, no estado ionizado esses aminoácidos cargas negativas em seus grupos β e ε carboxila, sendo chamados nessa condições de
aspartato e glutamato,
Fig ura 12: A minoácidos ácidos. ( a ) aspartato; ( b ) g lutamato.
Aminoácidos básicos
As cadeias laterais da lisina e da arginina estão totalmente protonadas em pH neutro, e portanto, positivamente carregadas.
PROTEÍNAS
São polímeros de aminoácidos. Uma cadeia com mais de 100 milhões de aminoácidos e chamado de proteína. O nome geral para qualquer polímero de aminoácido é peptídeo. Duas moléculas de aminoácidos podem ser unidas covalentemente por meio de uma ligação amida substituída, chamada de ligação peptídica, tal ligação é formada pela remoção dos elementos de H2O de um grupo α
-carboxilico de um aminoácido e de um grupo α
-amino do outro.
ESTRUTURA PROTEÍCA
Os 20 aminoácidos são unidas entre por ligações peptídicas. A sequência linear dos aminoácidos proteicos com uma estrutura tridimensional única. Analisamos a estrutura proteica em quatro níveis de organização chamados primário, secundário, terciário e quartenário.
Estrutura primária
A sequência de um peptídeo é chamada de estrutura primária essencial para função adequada. Essa estrutura é unida por ligações covalente seu elemento mais importante é a sequência de resíduos de aminoácidos. Uma descrição de todas as ligações covalentes unindo os resíduos de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica. Seu elemento principal é a sequencia de resíduos de aminoácidos. Ex.: a substituição de um determinado aminoácido causa anemia falciforme.
Ligações peptídicas
Nas proteínas os aminoácidos são unidos covalentemente por ligações peptídicas, os quais são ligações amida entre o grupo α-carboxila de um
aminoácido e o grupo α-amino de outro.
A ligação peptídica tem um caráter de dupla ligação parcial, mais curta do que uma ligação simples e é rígida e planar que impede a rotação livre da ligação da ligação entre o 6C-α e os grupos
α-amino ou α-carboxila podem rodar livremente,
isso permite que a cadeia polipeptídica assuma uma variedade de configurações possíveis.
Fi g ura 14: formação da lig ação peptídi ca. ( 1 ) valina; ( 2 ) alanina; ( 3 ) valilalanina: ( a ) extremidade amino livr e do peptídeo; (b) extremidade carboxila livr e do peptídeo; ( c ) lig ação peptídic a.
Estrutura secundária
Refere-se aos arranjos estáveis dos resíduos dos aminoácidos, dando origem a padrões estruturais recorrentes. À medida que a cadeia polipeptídica se forma ela assume um arranjo espacial. Ela é estabilizada por ligações de hidrogênio entre diferentes partes da molécula.
Suas três formas mais comuns são uma espiral chamada de α-hélice, uma folha-β, cujos ângulos
das ligações criam uma forma em zigue-zague, e a forma de giro-β em forma de U.
Estrutura terciária
Esta estrutura descreve um aspecto tridimensional de um polipeptídeos. A estrutura terciária de uma proteína globular surge em parte a partir dos ângulos das ligações covalentes entre os aminoácidos e em parte das ligações de hidrogênios, das forças de Van Deer Waal e das ligações iônicas que estabilizam a estrutura terciária. Duas cisteinas em partes diferentes da cadeia polipeptídica podem ligar-se covalentemente uma com a outra em uma ponte ou ligação dissulfeto mantendo unidas diferentes seções de cadeia.
Estrutura quartenária
Está estrutura assume duas classificações o grupo das fibrosas e o grupo das globulares.
As proteínas fibrosas são encontradas como folhas pregueadas ou em longas cadeias de hélice, insolúveis em água e formam componentes estruturais de células e tecidos.
As proteínas globulares possuem cadeias de aminoácidos que se dobram sobre si para criar uma estrutura terciária contendo cavidades, canais ou protuberâncias essas são solúveis em água. Atuam como carreadoras de lipídeos hidrofóbicos no sangue, ligando-se aos lipídeos e tornando-se solúveis.
Figura 15: níveis de estruturais das proteínas. ( 1 ) estrutura pri mária; ( b ) res íduos de aminoácidos . ( 2 ) estr utura secundári a; ( b )
α -hélice. ( 3 ) estrutura terci ária; ( c ) cadeia polipeptídi ca. ( 4 )
estrutura quartenária; ( d ) s ubunidade montadas.
Pontes dissulfetos
Algumas proteínas formas pontes de dissulfeto intra ou intercadeias entre resíduos de Cistina. As ligações cruzadas formadas dessa maneira ajudam a proteger a conformação nativa da proteína contra desnaturação em ambiente extracelular que pode diferir muito das condições intracelulares e é geralmente oxidante.
Figura 16: ligações numa proteína. ( a ) lig ações de 1H; ( b )
ligações iônica; ( c ) repuls ão iôni ca; ( d ) lig ação dis sulfeto.
Absorção
As enzimas que realizam a digestão das proteínas são classificadas em dois grupos:
Endopeptidases; Exopeptidases.
As endopeptidases também chamadas de protease ativam ligações peptídicas no interior da cadeia de aminoácidos e quebram uma cadeia peptídica longa em fragmentos menores. As proteases são secretadas como proenzimas inativas pelas células epiteliais do estômago, do intestino e pâncreas e são ativados no lúmen do trato. A pepsina é secretada pelo pâncreas. Os principais produtos da digestão das proteínas são aminoácidos livres, dipeptídeos e tripeptídeos.
A digestão das proteínas começa no estômago, onde as proteínas se decompõem em proteases, peptonas e polipeptídeos grandes, e continua no intestino delgado pela ação das enzimas proteolíticas provenientes do pâncreas e da mucosa intestinal. No estômago, o pepsinogênio inativo é convertido na enzima pepsina quando ele entra em contato com o ácido hidroclorídrico e outras moléculas de pepsina por estímulo da presença do alimento. Esta enzima começa a quebra ou clivagem das proteínas dos alimentos, principalmente o colágeno, a principal proteína do tecido conjuntivo. As proenzimas pancreáticas são ativadas pela enteroquinase do suco intestinal que transforma o tripsinogênio em tripsina por meio de uma hidrólise. Esse processo é continuado por uma ativação em cascata das outras proenzimas pancreáticas através da ação da tripsina. A tripsina, quimiotripsina e carboxipolipeptidase pancreáticas decompõem a proteína intacta e continuam a decomposição iniciada no estômago até que se formem pequenos polipeptídeos e aminoácidos.
Figura 17: enzimas digestivas de proteínas. ( 1 ) estrutura do peptídeo. ( a ) a extremidade aminoterminal; ( b ) aminoácidos ; ( c )
ligações peptídicas; ( d ) extremi dade carbox iterminal. ( 2 )
endopeptídase digere as ligações pépticas internas. ( a ) g era 2 peptídeos menores . ( 3 ) ex opeptidase dig ere as lig ações peptídicas
terminais liberando aminoácidos. ( a ) aminopeptidase; ( b )
carboxipeptidase; ( c ) aminoáci dos ; ( d ) peptídeo.
As peptidases proteolíticas localizadas na borda em escova também atuam sobre os polipeptídios,
transformando-os em aminoácidos, dipeptídeos e tripeptídeos.
A fase final da digestão de proteínas ocorre na borda em escova, onde os dipeptídeos e tripeptídeos são hidrolisados em seus aminoácidos constituintes pelas hidrolases peptídicas.
Fig ura 18: abs orção dos peptídeos. ( a ) proteínas; ( b ) peptídeos ; ( c ) di e tripeptideos CO- transportados com H + ; ( d ) aminoácidos
cotransportados com Na+ ; ( e ) pequenos peptídeos s ão
transportados intactos através das células por trans citos e.
Os peptídeos e aminoácidos absorvidos são transportados ao fígado através da veia porta. Quase toda a proteína é absorvida no momento em que atinge o final do jejuno e apenas 1% da proteína ingerida é encontrado nas fezes.
ENZIMAS
As enzimas são proteínas que apresentam uma
eficiência catalítica, elas possuem uma
especificidade por seus substratos, aceleram as reações químicas e funcionam em soluções suaves de temperatura e pH. Durante as reações, as enzimas não são alteradas de nenhuma maneira, o que significa que são catalisadores biológicos. Como as enzimas não mudam durante as reações escrevemos assim:
A + B + enzima→ C + D + enzima
A enzima participa com os reagentes A e B, mas permanece inalterada no final da reação. As enzimas direcionam todos os eventos metabólicos. A nomenclatura mais usada tem o sufixo ASE
adicionado ao nome do substrato da reação (glicosidase, uréase e sacarose) ou à descrição da ação realizada (lactato-desidrogenase e adenilato-ciclase).
Enzimas ativas e inativas
Algumas enzimas são sintetizadas como moléculas inativas e ativas quando necessária por ativação proteolítica. Cofatores de enzimas são chamados de coenzimas elas não alteram o sítio de ligação das enzimas. Elas atuam como receptores e carregadores de átomos ou grupos funcionais que são removidos do substrato durante a reação.
Figura 19: a ligação com cofatores ativam a proteína. ( 1 ) proteína inativa; ( a ) s em o cofator ass oci ado a proteín a não é ativada; ( b ) cofator; ( 2 ) proteína ativa; ( a ) a lig ação com o cofator ativa a proteín a; ( b ) sítio de lig ação.
Funcionamento da enzima
Uma enzima fornece um ambiente específico onde uma reação é mais favorável. Uma reação enzimática ocorre no interior de uma cavidade chamada de sítio ativo. A molécula que se liga ao sítio ativo chama-se substrato, o complexo enzima-substrato, é fundamental para a ação das enzimas.
Figura 20: modelo de ajuste induzido. ( 1 ) proteína; ( a ) s íti os de ligação.
Uma reação enzimática pode ser escrita.
E+S ⇋ES ⇋EP⇋E + P
Onde E, S e P representam a enzima, o substrato e o produto. ES e EP são complexos transciente das enzimas com o substrato e o produto. A função de um catalisador é aumentar a velocidade de uma reação, não alterando o seu equilíbrio de uma reação. As enzimas são sujeitas a inibição, os inibidores são agentes moleculares que interferem com a catálise, diminuindo ou interrompendo as reações enzimáticas. Ex.: a aspirina inibe a enzima que catalisa o primeiro passo na síntese das prostaglandinas, compostos envolvidos em muitos processos, incluindo alguns que produzem a sensação de dor. Os inibidores têm duas classes os reversíveis e os irreversíveis. Um inibidor reversível é chamado de competitivo, ele compete com o substrato pelo sítio ativo da enzima.
Os inibidores irreversíveis são os que combinam com um grupo funcional na molécula de enzima ou a destroem ou ainda formam uma associação covalente bastante estável.
Figura 21: inibição competitiva. ( 1 ) proteína ativa; ( a ) um ini bidor competitivo bloqueia a ligação do ligante no sítio da ligação de proteína; ( 2 ) proteína inativa.
Classificação das reações enzimáticas A maioria das reações são catalisadas pelas enzimas é classificada em quatro categorias:
Oxidação-redução; Hidrólise-desidratação; Adição-subtração-troca; Ligação.
Reação de oxidação-redução
São as reações importantes na extração e na transferência de energia nas células. Estas reações transferem elétron é chamada de reduzidas e as moléculas que perdem elétron são oxidadas.
Reação de hidrólise-desidratação
Essas reações são importantes na degradação e na síntese de biomoléculas grandes. Nas reações de desidratação, uma molécula de água é um dos produtos. Ex.: os monossacarídeos frutose e glicose juntam-se para formar moléculas de sacarose. No processo uma molécula do substrato perde um grupo hidroxila e a outra molécula de substrato perde um grupo hidroxila e a outra molécula de substrato perde um hidrogênio para formar água.
Uma reação de hidrolise, um substrato se transforma em um ou mais produtos pela adição de água. Nessas reações, as ligações covalentes da molécula de água são quebradas para que a água reaja como um grupo hidroxila e um hidrogênio.
Reações de adição-substração-troca
Ela adiciona um grupo funcional em um ou mais substrato durante as reações de troca. Ex.: grupos fosfatos podem ser transferidos de uma molécula para durante as reações de adição, subtração ou troca.
Reação de ligação
Unem duas moléculas usando enzimas como sintetase e a energia do ATP Ex.: é a reação de ligação é a síntese do acetil coenzima A partir de ácidos graxos e da coenzima A.
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
A regulação da velocidade das reações enzimáticas é essencial para o organismo coordenar seus numerosos processos metabólicos. As velocidades das enzimas respondem a mudanças na concentração dos substratos, um aumento na concentração do substrato é refletido no aumento da velocidade da reação, o que tende a fazer a concentração do substrato retornar ao valor normal.
Sítios alostéricos
As enzimas alostéricas são regulados por moléculas chamadas efetores, os quais ligam-se de forma não-covalente a outro sítio que não o sítio catalítico. Essas enzimas são compostas por subunidades múltiplas e o sítio regulatório, o qual liga o efetor, pode estar localizado numa subunidade não-catalitica.
A presença de um efetor que inibem as atividades enzimáticas são chamados efetores, enquanto aqueles que aumentam a atividade enzimática são chamadas efetores positivos.
Figura 22: modulação alostérica pode ativar ou inibir. ( 1 ) ativação alostérica; ( A ) a proteína s em modulador é inativa; ( a ) ativador alostérica; ( B ) o modulador lig a-se à proteína fora do s ítio de ligação; ( b ) s ítio de li g ação. ( 2 ) inibi ção alos téric o. ( A ) a pr oteína s em o modulador é ativa; ( a ) ini bidor alostéri co; ( b ) s íti o de lig ação. ( B ) o modulador s e lig a à proteína for a do sí tio de lig ação e inativa o s ítio de lig ação.
CARBOIDRATOS
Seu nome é derivado do 6C (carbo) com H2O
(hydro). A fórmula geral de um carboidrato é CH2O,
ou seja, para cada 6C existente há dois 1H e um 8O.
Os carboidratos existem como açúcares simples ou como polímeros de glicose, chamado de polissacarídeos. Os monossacarídeos mais comuns são constituintes dos carboidratos complexos e possuem cinco 6C, como a ribose, ou seis 6C, como
a glicose. Todas as células vivas armazenam glicose para obter energia na forma de polissacarídeo:
Glicogênio em animais, amido em plantas.
A oxidação dos carboidratos é a principal via metabólica fornecedora de energia para a maioria das células não fotossintética.
Os carboidratos são divididos em três classes:
Monossacarídeos: São os açúcares simples,
consistem em uma unidade de poli-hidroxi aldeido ou cetona. São muito abundantes na natureza é o açúcar com seis 6C na molécula;
Oligossacarídeos: Compostos de cadeias
curtas de unidade monossacaridicas unidas entre si por ligações, chamadas ligações glicosídicas;
Polissacarídeos: Contêm cadeias com milhões
de monossacarídeos alguns tem cadeias lineares com ramificações.
Monossacarídeos
São aldeídos ou cetonas com um ou mais grupos hidroxila na molécula. Eles têm seis átomos de 6C,
glicose e frutose, têm cinco átomos de 6C onde a
hidroxila está ligada geralmente é um 6C quiral.
Os monossacarídeos são compostos incolores, sólidos, solúveis na água. A maioria tem sabor doce.
O esqueleto molecular de um monossacarídeo é constituído por uma cadeia carbônica não ramificada onde todos os 6C estão unidos
covalentemente. Os oses ou monossacarídeos são glicídios simples que não hidrolisam. São classificados de acordo com o número de átomos de 6C na molécula C6H12O6 e heptoses C7H14O.
Os monossacarídeos com quatro, cinco, seis e sete átomos de carbonos em seus esqueletos são
chamados, respectivamente, tetrose, pentose,
hexoses e heptoses. Apresentam isômeros ópticos devido aos vários carbonos assimétricos que possuem. A estrutura das oses tem o fenômeno de ciclização da molécula. O grupo aldeído de uma aldose pode reagir com uma oxidrila da própria molécula, dando uma cadeia fechada ou cíclica.
Aldose e Cetose
Os monossacarídeos são compostos incolores, sólidos cristalinos, solúveis em água, porém insolúveis nos solventes não-apolares. Na forma de cadeia aberta, um dos átomos de 6C é unido por
uma ligação dupla a um átomo de 8O para formar
um grupo carbonila, cada um dos átomos de 6C
possui uma OH. Se o grupo carbonila está numa das extremidades da cadeia carbônica (num aldeído), o monossacarídeo é uma aldose, se o grupo carbonila está em qualquer outra posição, (numa cetona), o monossacarídeo é uma cetose.
Fig ura 23: monoss acarídeos r epresentativos. ( 1 ) duas trios es , uma aldos e e uma Cetose. O g rupo carbonila está sombreado em vermelho em cada uma das estruturas. ( a ) g liceraldeido, uma aldos e; ( b ) dii drox iacetona, uma Cetose; ( 2 ) duas hex os es comuns ; (
3 ) as pentoses componentes dos ácidos nucleicos . a D -ri bos e é componente do RNA e a 2-dexoxi-D-ribose é componentes do DNA. ( c ) D-g licos e uma aldoexos e; ( d ) D-fr utos e uma cetoexos e; ( e ) D-ri bose uma aldopentose; ( f ) 2-desox i-D -ri bos e, uma aldopentose.
Centros assimétricos
Todos os monossacarídeos exceto a
diitroxiacetona contêm um ou mais átomos de 6C
assimétricos, e, assim, ocorrem em formas isoméricas opticamente ativas. A aldose contém um centro quiral. Por convenção, uma dessas duas formas é designada por isômeros D e o outro isômero L, as configurações D e L estão relacionadas com o posicionamento da OH do 6C
assimétrico mais distante do grupo funcional (aldeído ou cetona). Quando a OH no 6C referencia
está do lado direito na fórmula de projeção, o açúcar é o D-isômero, quando ele está à esquerda, é o L-isômero.
Fig ura 24: representação dos dois is ômeros do gliceraldeido. ( a ) D- g liceraldeido; ( b ) L-g liceraldeido.
Açúcar redutor
É o que apresenta um grupo aldeído ou cetonico livre, isto é, não participante de ligação glicosídica. Os açúcares redutores são assim chamados por poderem reduzir o íon Cu2+ em meio alcalino.
Frutose
É muito comum, de fórmula molecular C6H12O6
encontrada no mel e em frutos, pode ser obtido por hidrólise de um polissacarídeos chamada inulina.
Glicose
Usada na alimentação, também é chamado de açúcar do sangue, pois é o açúcar mais simples que circula em nossas veias, caso essa concentração diminuir (hipoglicemia), a pessoa deverá receber soro glicosado. Se a concentração aumentar (hiperglicemia), a pessoa apresentará sintomas de diabete.
Dissacarídeos
São constituídos por dois monossacarídeos ligados covalentemente entre si por uma ligação glicosídica, que é formada quando um grupo OH de uma molécula de açúcar reage com o átomo de 6C da
outra molécula de açúcar. Como os glicídios possuem muitas hidroxilas, as ligações glicosídicas podem unir as oses umas às outras. Oligosideos são formados pela ligação de duas ou mais oses por ligações 0-glicosídicas. Dissacarídeos como a maltose, contêm duas unidades de D-glicose unida por ligação glicosídica entre 6C-1 de uma unidade
glicose 6C-4 da outra. O dissacarídeo lactose ocorre
naturalmente apenas no leite, quando hidrolisado libera D-galactose e D-glicose sacarose é um dissacarídeo de glicose e frutose formada pelos vegetais. A sacarose a maltose e à lactose não contém átomos de 6C livres ambos os 6C livres
estão envolvidos na ligação glicosídica. Um diosídeo é constituído de duas oses unidas por uma ligação 0-glicosídicas. Os três mais abundantes são sacarose, lactose e maltose.
Sacarose
Dissacarídeo, de fórmula C12H22O11, encontrado na
cana-de-açúcar e na beterraba. Estruturalmente, a sacarose resulta da condensação de uma molécula de glicose e uma de frutose.
Maltose
É um dissacarídeo formado a partir de dois monossacarídeos da molécula de glicose. Elas contem duas unidades de D-glicose unida por ligações glicosídicas entre C-1 de uma unidade de glicose e C-4 da outra.
Lactose
É um dissacarídeo, de fórmula C12H22O11,
encontrado no leite e resultante da condensação de
uma molécula de α-glicose com uma β-galactose.
Em contato com alguns microrganismos dá origem ao ácido láctico, substância que azeda o leite.
Figura 25: ( a ) sacarose (α - β glicopiranosil (1→2) β-α fruto
furonase); ( b ) Maltose (α -d glicopiranosil (1→4) α -D glicopiranose); ( c ) lactose (β-α galactopiranosil (1→4) α D-glipiranose).
Polissacarídeos
São os carboidratos mais encontrados na natureza, são polímeros de média e alta massa molecular. Os homopolissacarideos contêm apenas um único tipo de unidade monomérica, são empregados como combustível pelas células: ex.: amido e glicogênio. Os heteropolissacarideos contêm dois ou mais tipos diferentes de unidades monoméricas. Fornecem suporte extracelular nos organismos de todos os reinos animais.
Amido e glicogênio
Eles ocorrem intracelularmente como grandes agregados, elas são altamente hidratadas, pois, possuem muitas hidroxilas expostas capazes de formar pontes de hidrogênio com a água.
Amido: contêm dois tipos de polímeros da glicose,
a amilase e a amilopectina. A amilase consiste de cadeias longas não-ramificadas de unidades da D-glicose conectadas por ligações.
Glicogênio: é o principal polissacarídeo
armazenado nas células animais é mais compacta que o amido, é muito abundante no fígado, onde constitui até 7% do peso úmido do órgão.
Nossas células convertem glicose em glicogênio para armazenamento o corpo mantém a maioria da sua energia de reserva em moléculas compactas de gordura de alta energia. A energia da gordura é de difícil acesso e o metabolismo das gorduras é mais lento de que o dos carboidratos.
Celulose e quitina
A celulose é uma substância fibrosa, resistente insolúvel em água, é encontrado na parede celular dos vegetais. Constitui a maior parte da massa da madeira. A celulose não é usada pela maioria dos animais como fonte de energia, pois eles não têm enzimas que hidrolisam as ligações. Os bovinos e ruminantes conseguem utilizar a celulose como alimento, seu estômago contem protistas e bactérias que secretam celulose. A quitina se diferencia da celulose na substituição de um grupo hidróxido em C-2 por um grupo amino acetilado. É o principal componente do esqueleto de vários artrópodes.
Figura 26: carboidratos. ( 1 ) monos s acarídeos ; ( a ) frutose; ( b ) g licos e; ( c ) g alactos e. ( 2 ) dis s acarídeos . ( a ) s acaros e= g licos e+frutos e; ( b ) maltos e= maltose=glicos e+gli cos e; ( c ) lactose=galactose+glicose. ( 3 ) polis s acarídeos . ( A ) animais : ( a ) quitina; ( b ) g licog ênio. ( B ) plantas: ( a ) celulos e; ( b ) amido; ( C ) leveduras e bactérias: ( a ) dextrana.
Absorção
A maior parte da absorção acontece no intestino delgado, com absorção adicional de água e íons no intestino grosso. O transporte intestinal de carboidratos é restrito aos monossacarídeos, o que significa que todos os carboidratos complexos e dissacarídeos precisam ser digeridos para ser absorvida a enzima amilase é uma enzima que quebra os longos polímeros de glicose em cadeias menores de glicose e nos dissacarídeos maltose. A maltose e outros dissacarídeos são quebrados pelas enzimas intestinais da borda em escova. Os produtos finais da digestão dos carboidratos são a glicose, galactose e a frutose.
Figura 27: carboidratos são degradados formando
monoss acarídeos. ( a ) polímeros de g licos e; ( b ) dis s acarídeos ; ( c ) monossacarídeos.
Nossas células convertem glicose em glicogênio para armazenamento e mantém a maioria da sua energia de reserva em moléculas compactas de gordura de alta energia.
A glicose após uma refeição entra na circulação do sistema porta do fígado e é levada diretamente para o fígado, onde cerca de 30% de toda glicose ingerida é metabolizada o restante continua na corrente sanguínea para ser distribuída. A maioria parte da glicose vai para a glicólise e para o ciclo do ácido cítrico para produzir ATP.
A insulina é um hormônio peptídeo sintetizado como um pró-hormônio inativo e ativado antes da secreção. A glicose estimula a liberação de insulina que promove o transporte da glicose para dentro das células.
LÍPIDIOS
Os lipídeos são importantes, como precursores de hormônios, na digestão, no armazenamento de energia, na constituição das células, na condução nervosas da perda de calor.
O termo lipídeo vem do grego lipo=gordura, engloba todas as substâncias gordurosas existentes no reino vegetal e animal. Os lipídeos são definidos por um conjunto de substâncias químicas que, são caracterizadas pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água.
Sua natureza hidrofóbica é resultante da natureza química de sua molécula, que possui extensa cadeia de 6C e 1H. Os lipídeos também são os
alimentos mais energéticos. Os lipídeos são classificados de acordo com a sua solubilidade. As gorduras e os óleos usados como forma de armazenamento de energia nos organismos vivos são derivados de ácidos graxos. Existem dois tipos de ácidos graxos, os triglicerídeos e ceras. Os lipídeos mais simples, construídos a partir do ácido graxo são os trigliceróis (triglicerídeos), e gorduras neutras.
CLASSES
As classes mais importantes de lipídeos são:
Colesterol; Triglicerídeos; Ácidos graxos; Fosfolipídios.
Colesterol
Pertence à classe de 3β-hidróxil esteroide e está
presente em todo os tecidos corporais e na maioria das células, com exceção das hemácias, que não conseguem sintetizá-los. As duas funções mais importantes do colesterol são:
Constituintes das membranas celulares,
auxiliando no controle de entrada e saída de íons e moléculas solúveis em água;
É precursor de outros esteroides. O colesterol é
metabólito precursor dos hormônios sexuais, dos corticoides adrenais, dos ácidos biliares que servem como detergentes no TGI para digestão e absorção de gorduras da dieta e para síntese de vitamina D.
Ácidos graxos
São ácidos carboxílicos que apresentam um radical R de natureza graxa ou polar: R-COOH. Onde R deve se apresentar com mais de quatro átomos de
6C em estágio reduzido. Classificamos ácidos
graxos em saturados ou insaturados, dependendo da ausência ou presença de ligações duplas entre
6C-6C. As insaturadas são convertidas em
saturadas através da hidrogenação catalítica.
Os insaturados se apresentam, em temperatura ambiente, no estado líquido, os saturados, são sólidos.
Ácidos graxos insaturados: possuem uma ou
mais duplas ligações, são mono ou poli-insaturados. Os óleos de origem vegetal são ricos em ácidos graxos insaturados;
Ácidos graxos saturados: não possuem
ligações duplas e, geralmente, são sólidos a temperatura ambiente. As gorduras de origem animais são geralmente ricas em ácidos graxos saturados.
Figura 29: ácidos graxos. ( A ) g rupo carbox ila; ( B ) cadeia
hidrofóbica. ( a ) ácido g raxo s aturado; ( b ) ácido g raxo ins aturado; ( c ) ácido g raxo s aturado; ( d ) mis tura de ácidos g raxos s aturados e insaturados.
Os ácidos graxos são ácidos monocarboxilicos de longas cadeias de HC acíclicos, não-polares, sem
ramificações. Podem ser saturados,
monoinsaturados ou poli-insaturados, em geral, as duplas ligações nos ácidos graxos poli-insaturados estão separados por um grupo metileno, para evitar a oxidação quando exposta a um meio com 8O.
Como as ligações duplas são estruturas rígidas, as moléculas que contém podem ocorrer de duas formas isoméricas: cis e trans. os isômeros cis ocorrem na maioria dos ácidos graxos naturais. Além das gorduras provenientes da dieta, o homem
é incapaz de produzir o ácido linoleico e o ácido linolênico. Esses dois últimos são chamados ácidos graxos essenciais e são obtidos da dieta.
Glicerídeos
São ésteres da glicerina com ácidos graxos, esterificações de três grupos OH da glicerina e, o produto final pode ser chamado de triglicerídeo ou triglicerídeo, conforme R1, R2 e R3 sejam iguais ou
diferentes, classificamos os triglicerídeos em simples ou mistos. Os glicerídeos são subdivididos em:
Óleos: são líquidos em condições ambientes; Gorduras: são sólidos em condições ambientes.
Os óleos são formados, por ésteres ácidos insaturados, enquanto as gorduras são formadas por ésteres de ácido saturados.
Triglicerídeos
É a forma pela qual os organismos animais ou vegetais armazenam energia química. Nos seres humanos, os triglicerídeos são armazenados na forma sólida (gordura) no tecido adiposo. Os triglicerídeos são compostos de três ácidos graxos, cada um em ligação éster com o mesmo glicerol. Há duas vantagens em usar triglicerídeos como combustível armazenado:
1º como os átomos de 6C dos ácidos graxos estão
mais reduzidos que os açúcares, a oxidação fornece o dobro de energia;
2º como eles são hidrofóbicos e não hidratados, o
organismo que transporta gordura como
combustível não deve suportar o peso extra da água de hidratação que está associada à polissacarídeos armazenados.
Fig ura 30: triacilglicerois .
Ceras
Servem como armazéns de energia e repelente de água. Ceras biológicas são ésteres ácidos graxos saturados e insaturados de cadeias longas. Certas glândulas da pele de vertebrados secretam ceras para proteger o pelo e a pele, e mantê-los flexíveis, lubrificados e a prova de água. Os ésteres compostos de ácidos graxos de cadeia longa e álcoois de cadeia longa como constituintes da maioria das ceras. As ceras também contêm hidrocarbonetos, álcoois, ácidos graxos, aldeídos e esteróis.
Fosfolipídios
Os lipídios da membrana são anfipáticos, um lado da molécula é hidrofóbico e o outro hidrofílico. Suas interações hidrofóbicas com água direcionam sua organização como bicamadas de membranas. os três principais tipos de lipídios de membrana são: 1. Glicerofosfato lipídios: nos quais as regiões
hidrofóbicas são compostas de dois ácidos graxos e um glicerol;
2. Esfingolipídios: nos quais um único ácido graxo está ligado a uma amina graxa (esfigosina);
3. Esteróis: compostos caracterizados por sistema rígido de quatro anéis hidrocônicos fundidos.
Absorção
O metabolismo dos lipídeos envolve uma via exógena e outra endógena.
Via exógena
A digestão dos lipídeos inicia-se no estômago, catalisado por lípase em meio ácido. As lípases enzimas que removem dois ácidos graxos de cada molécula de triacilglicerol. Os fosfolipídios são digeridos pela fosfolipases pancreática. A digestão de gorduras, também requer colipase, um cofator proteico secretado pelo pâncreas. A colipase desloca alguns sais biliares, permitindo que a lípase acesse a gordura localizada dentro dos sais biliares.
Figura 31: triacilglicerol digeridos formando monoacilglicerois e ácidos graxos livres. ( a ) triaci lglicerol; ( b ) monoacilg licer ol; ( c ) ácidos g raxos livres.
Para aumentar a área de superfície disponível para a digestão enzimática das gorduras, o fígado secreta sais biliares no intestino delgado. O processo de emulsificação dos lipídios da dieta ocorre no duodeno. A emulsificação é completada por dois mecanismos complementares os sais biliares e pelo peristaltismo. Os sais biliares ajudam a quebrar partículas grandes em partículas menores e mais estáveis.
À medida que a digestão enzimática e mecânica
prossegue ácidos graxos, sais biliares,
monoacilglicerois, fosfolipídios e colesterol formam pequenas micelas em forma de disco. As micelas entram na camada aquosa não agitada próxima das células absortivas.
Fig ura 32: os s ais biliares cobrem os lipídeos formando emulsões. ( a ) água; ( b ) g otas de lipídeos coberta por s ais bili ares; ( c ) lado
hidrofóbico ass ociado com os lipídeos ; ( d ) cadeias laterais polares
(associado com água).
Figura 33: as micelas são pequenos discos com sais biliares. Fos folipídios , ácidos g raxos, c olesterol e mono diacilg leceróis. ( a ) monoacilglicerol; ( b ) fos folipí dios ; ( c ) diacilg licer ol.
Pelo fato de as gorduras serem lipofílica, muitas são absorvidas por difusão simples. Ácidos graxos e monoacilglicerois deslocam-se de suas micelas e difundem-se através da membrana apical para dentro das células epiteliais. Uma vez dentro dos enterócitos, os monoacilglicerois e os ácidos graxos movem-se para o REL, onde se recombinam formando triacilglicerois. Os triacilglicerois se combinam com colesterol e proteínas formando grandes gotas chamadas quilomicrons. Eles deixam a célula por exocitose. Os quilomicrons são absorvidos para dentro dos lactíferos, os vasos linfáticos das vesículas.
Figura 34: digestão e absorção de gorduras. ( 1 ) os s ais biliares provenientes do fíg ado cobrem as g otas de g ordur as. ( a) sais biliares provenientes do fígado; ( b ) emulsão; ( c ) g landes g lóbulos de gorduras provenientes do estomago. ( 2 ) s lípas e e a c olipas e pancreática quebram g ordur as em monoacilg licer ois e ácidos g raxos estocados em mic elas . ( a ) lípas e e colipas e; ( b ) micelas ; ( c )
reciclagem e sais biliares. ( 3 ) monoacilg licer ois e ácidos g raxos movem-se para fora das micelas e entram nas c élulas por difus ão. ( 4 ) o coles terol é trans portado para dentro das células por um transportador de membrana; ( a ) R E L. ( 5 ) os lipí deos absor vidos
combinam-se dentro do sistema linfático
triacilgliceróis+colesterol+proteínas: ( a ) quilomicr on; ( b ) aparelho de Golgi. ( 6 ) os quilomicrons s ão liberados dentro do s is tema linfático: ( a ) capilar; ( b ) lactífero; ( c ) da linfa para a veia.
Figura 35: processamentos lipídios alimentares em vertebrados. ( a ) g ordur as ing eridas na alimentação; ( b ) ves íc ula bili ar; ( c ) intestino delgado; ( d ) capilar s anguíneo; ( e ) mucos a intes tinal; ( f ) quilomicron; ( g ) lipoproteín a lípas e; ( h ) mióci tos ou adipóci tos.
Via endógena
O fígado sintetiza triglicerídeos através de carboidratos e ácidos graxos. Também sintetiza o colesterol, a partir do acetato, aumentando a atividade da enzima 3-hidroxi-3-metilglutaril coenzima. A HMG-COA redutase, que regula essa síntese nos hepatócitos. O colesterol e o triglicerídeos formados são empacotados em vesículas secretoras do aparelho de Golgi e transportados por exocitose pelos capilares para a circulação, formando o VLDL nascente.
Ocorre a hidrólise dos triglicerídeos, restando um VLDL remanescente que pode ser incorporado ao fígado ou formar uma lipoproteína densa conhecida como IDL. O IDL é rapidamente processado para LDL ou removido pelos hepatócitos. Esse processo de remoção é rápido, dificultando a detecção de IDL no plasma.
O LDL formado é a principal fonte de transporte de colesterol periférico o seu metabolismo ocorre lentamente durante dias. Receptores específicos na superfície celular reconhecem apoB100, fazendo com que a membrana celular sofra invaginação e interiorize a lipoproteína, formando uma vesícula endocítica com enzima hidrolitica. Seu conteúdo proteico é hidrolisado a aminoácidos e o colesterol esterificado em colesterol livre.
O colesterol livre das células é também transferido para o HDL nascente, após ser esterificado, estimulado pela enzima lecitina colesterol. Os ésteres de colesterol são então envolvida ao fígado. Esse processo consiste no transporte inverso do colesterol, removendo-o dos tecidos periféricos e devolvidos ao fígado. Esse papel de HDL pode ser a base da proteção atribuída a essa lipoproteína como forte e independente fator de risco inverso para a DAC. A disponibilidade de HFL evita o acúmulo de colesterol nas células.
LIPOPROTEÍNAS
Os lipídeos, devido a sua insolubilidade no meio aquoso, são transportados no plasma em
complexos de macromoléculas chamadas
lipoproteínas. Estas são esféricas, com camada externa formada por proteínas e lipídeos polares (fosfolipídios e colesterol livre e a camada interna (core) de lipídeos apolares (triglicerídeos e éster de
colesterol). As lipoproteínas apresentam
características físicas e químicas diferentes devido a sua composição variada entre lipídeos e proteínas.
As lipoproteínas são distinguidas de acordo com sua densidade e são designados pelas iniciais em inglês dessa separação temos:
VLDL: Very low density lipoproteins;
lipoproteínas de densidade muito baixa.
IDL: intermediate-density lipoproteins; ou
lipoproteína de densidade baixa;
HDL: High density lipoproteins; ou lipoproteína
de alta densidade.
A densidade das lipoproteínas está relacionada com seu conteúdo de proteínas e de lipídeos como colesterol, fosfolipídios e triglicerídeos.
Os quilomicros e o VLDL apresentam elevado conteúdo de triglicerídeos e baixo teor de proteínas. São de densidade muito baixa e partículas menores. As lipoproteínas ricas em colesterol são a LDL, de densidade baixa, e a HDL de densidade alta. As subclasses de HDL (HDL2 e HDL3),
possuem, além das características diferentes, funções metabólicas e clinicas distintas.
Apolipoproteínas
As proteínas especificas que constituem as lipoproteínas são chamadas Apolipoproteínas (Apo) e são divididas por função e estrutura em classes de A e H. as Apolipoproteínas têm funções importante no metabolismo lipídico, como:
Cofatores enzimáticos no metabolismo das
lipoproteínas;
Responsáveis pela manutenção da integridade
estrutural do complexo da lipoproteínas;
No reconhecimento dos receptores de superfície
celular para entrada da lipoproteína no interior da célula.
Cada classe de lipoproteína tem uma variedade de Apolipoproteínas em diferentes proporções com
exceção do LDL, que possui apenas apoB-100. No caso da HDL a principal constituinte é a Apoa-1 em menor quantidade as Apoc I, II e apoE.
A lipoproteína (a) ou Lp(a) é parecida com LDL, mas tem uma glicoproteína adicional, chamada de apolipoproteína(a) ligada a apoB-100 por pontes de dissulfetos.
A Apoa é estruturalmente parecida ao
plasminogênio e age como inibidor competitivo de ativador tecidual do plasminogênio (Tpa). Impedindo a formação de plasmina e, consequente, formação de fibrinólise, tais características dão à
Lp(a) propriedades aterogênicas e sua presença nas pessoas com pele branca e amarelada representam fator de risco de aterosclerose independente.
