Bases Moleculares - Bioquímica

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Bioquímica: Bases Moleculares
Todas as espécies são formadas por elementos básicos, como o carbono,
hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre e moléculas complexas, que
realizam processos químicos para que a energia necessária à sobrevivência
seja produzida.
➔ As biomoléculas são compostos sintetizados pelos organismos e
que estão envolvidas com o metabolismo. São substâncias
orgânicas geradas a partir das ligações entre os átomos de
carbono. A junção dos átomos de carbono é feita por ligações
simples ou duplas, compondo uma cadeia linear, cíclica ou
ramificada.
Elementos químicos que estão sempre presentes na matéria viva:
CHONPS
carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo, enxofre
CARBOIDRATOS: glicídios, hidratos de carbono ou açúcares.
- As principais fontes de energia dos seres vivos.
(CH2O)n
➔ São as moléculas orgânicas mais numerosas da Terra e são
formadas por carbono, oxigênio e hidrogênio;
➔ Função energética;
➔ Essas macromoléculas são classificadas em monossacarídeos,
oligossacarídeos e polissacarídeos- classificação relacionada
com o tamanho dessa molécula;
➔ Estrutura dos ácidos nucleicos e funções estruturais.
Funções
Estrutural e Sustentação: proporcionam rigidez, consistência e
elasticidade a algumas células: a pectina, e hemicelulose e a celulose
compõem a parede celular dos vegetais;
Genética: Ácidos Nucléicos(ribose e a desoxirribose);
Reserva Energética: o principal combustível utilizado pelas células no
processo respiratório, e a ser convertida em energia calorífica nas
células, sob a forma de ATP - Glicogênio( é armazenado no fígado e nos
músculos) e Amido(vegetal);
Comunicação/ Reconhecimento e Defesa: Glicoproteínas e
Imunoglobulina.
Glicose: o substrato energético universal para células,é um
monossacarídeo(carboidrato simples) que apresenta fórmula molecular
C6H12O6. Ela é constituída por seis carbonos - hexose. Essa molécula é
polar e não é capaz de difundir-se pela membrana plasmática.
➔ A glicose é obtida por meio da alimentação, e sua quantidade em
nosso sangue (glicemia) é regulada pela ação de dois hormônios
que agem de maneira contrária: à insulina e ao glucagon;
➔ A insulina e o glucagon são os dois principais hormônios que
regulam o armazenamento ou a mobilização de substratos
energéticos. A insulina é o principal hormônio anabólico do
organismo, ela promove o armazenamento de substrato
energético e sua utilização para o crescimento;
➔ O glucagon é o principal hormônio de mobilização de substratos
energéticos;
➔ A excreção de insulina e glucagon pelo pâncreas auxilia o uso e o
armazenamento da glicose pelo organismo
➔ Outros carboidratos( frutose e galactose) são convertidos em
glicose.
➔ O transporte da glicose ocorre por meio da difusão facilitada,
processo no qual proteínas transportadoras são utilizadas. As
proteínas transportadoras de glicose são conhecidas como
GLUTs, e elas garantem o transporte de uma área com maior
concentração de glicose para uma com menor concentração.
Glicólise: processo bioquímico em que uma molécula de glicose é
degradada em duas moléculas com três átomos de carbono: o ácido
pirúvico, ocorre no citoplasma da célula com a liberação de energia e
a formação de intermediários metabólicos utilizados em outras
reações. Pode ocorrer na presença ou ausência de oxigênio, e as várias
reações que ocorrem durante esse processo são catalisadas por
enzimas específicas.
Classificação
Os carboidratos podem ser classificados em simples e complexos. Os
carboidratos simples são facilmente absorvidos pelo corpo, enquanto
os complexos apresentam um processo de absorção mais demorado.
Monossacarídeos: São mais simples – com fórmula (CH2O)n
➔ 1 cadeia carbônica
➔ Sua fórmula é C6H12O6
➔ Glicose (processo de respiração celular), galactose e frutose
➔ São solúveis em água
➔ Possuem sabor adocicado
➔ Hexoses (n = 6): glicose(Aldo-hexose), frutose(Ceto- hexose),
galactose que são importantes fonte de energia para as células
➔ Pentoses (n = 5) ribose(RNA) e desoxirribose(DNA)
Dissacarídeos: Formados por dois monossacarídeos por meio de
ligações glicosídicas.
➔ Moléculas que se dissolvem na água
➔ Formadas pela ligação glicosídica (junção de dois
monossacarídeos)
➔ Sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose) e
maltose (glicose + glicose)
Polissacarídeos: Carboidratos complexos formados por vários
monossacarídeos unidos entre si por ligações glicosídicas
➔ Macromoléculas
➔ São formados por cadeias longas e podem apresentar moléculas
de nitrogênio ou enxofre
➔ Não são solúveis em água
➔ Não possuem sabor doce
➔ Celulose, Amido e Glicogênio
➔ Função de reserva energética – o amido(encontrado em plantas e
algas), glicogênio(que é armazenado no fígado e músculo dos
animais- reserva endógena. Quando necessitamos de energia, o
glicogênio é quebrado em glicose
➔ Função estrutural: celulose(parede celular das plantas) e a
quitina(exoesqueleto dos artrópodes e na parede celular dos
fungos)
LIPÍDIOS: Moléculas orgânicas formadas a partir da associação entre
ácidos graxos e álcool, tais como óleos e gorduras.
➔ São moléculas orgânicas que apresentam estrutura molecular
variada;
➔ São ésteres compostos por uma molécula de ácido (ácido graxo) e
uma de álcool (glicerol);
➔ Não dissolvem na água (polar) - não têm carga elétrica
➔ Dissolvem em solventes orgânicos, como a benzina, acetona,
álcool e o éter(apolares);
➔ São feitas de carbono, oxigênio e hidrogênio;
➔ Todos os seres vivos são capazes de sintetizar lipídios, no
entanto, algumas classes só podem ser sintetizadas por vegetais,
como é o caso das vitaminas lipossolúveis e dos ácidos graxos
essenciais.
➔ Os principais tipos de lipídios são os fosfolipídios, as ceras, os
esteroides e triglicerídeos (óleos e gorduras).
Funções
➔ Reserva de energia;
➔ Isolamento térmico (equilíbrio da temperatura corporal);
➔ Captação de vitaminas (auxiliam a absorção das vitaminas A, D, E
e K que são lipossolúveis e se dissolvem nos óleos.);
➔ Síntese de membranas celulares e moléculas orgânicas por meio
dos ácidos graxos;
➔ Composição das membranas: Todos os tecidos apresentam
lipídios em sua composição, uma vez que a membrana das
células é formada por fosfolipídios;
➔ Precursores de hormônios e de sais biliares: Os lipídios estão
relacionados com a produção de hormônios esteróides - a
testosterona, progesterona e estradiol. Também se relacionam
com a produção de sais biliares, compostos que agem como
detergente, ajudando no processo de absorção de lipídios;
➔ Impermeabilização de superfícies: Os lipídios impermeabilizam
evitando a desidratação;
Classificações
● Gorduras: substâncias saturadas, sólidas em temperatura
ambiente e de origem animal.
● Óleos: substâncias insaturadas, líquidas em temperatura
ambiente e de origem vegetal.
Ácidos graxos: são substâncias orgânicas encontradas em temperatura
ambiente nas fases sólida e líquida e semi sólida. Pertencem ao grupo
dos ácidos carboxílicos, compostos que apresentam a carboxila,
carbono ligado a um oxigênio e a uma hidroxila.
Podem ser saturados (ligações simples) ou insaturados (ligação dupla).
Na maioria das vezes, as gorduras já apresentam ácidos graxos
saturados e os óleos, insaturados
https://www.todamateria.com.br/vitaminas/
https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/membrana-plasmatica.htm
Natureza do ácido graxo e do álcool:
➔ Simples (Gorduras, óleos e ceras): compostos apenas por átomos
de carbono, hidrogênio e oxigênio - Quando sofrem hidrólise total
(quebra de uma molécula pela água), originam somente ácidos
graxos e álcoois;
➔ Complexos (Fosfolipídios): compostos por lípidos simples + átomos
de outros elementos químicos (fósforo, nitrogênio e enxofre);
➔ Derivados: gerados a partir da hidrólise de lipídios simples e
complexos - produzem hormônios esteróides (testosterona,
progesterona e estradiol) e sais biliares;
➔ Precursores: gerados a partir das reações químicas metabólicas
dos ácidos graxos(vitaminas lipossolúveis, hidrocarbonetos e
pigmentos)
Tipos
➔ Cerídeos → lipídios simples,encontrados na cera produzida pelas
abelhas (construção da colmeia) e na superfície das folhas (cera
de carnaúba) e dos frutos (a manga). Exercem função de
impermeabilização e proteção (altamente insolúvel e evita a
perda de água por transpiração);
➔ Glicerídeos → formados por glicerol e ésteres de ácidos graxos. A
reação é chamada de saponificação e dá origem a glicerol e
ácidos graxos. Podem ser sólidos (gorduras) ou líquidos (óleos) em
temperatura ambiente. Podem ter de 1 a 3 ácidos graxos unidos a
uma molécula de glicerol (um álcool, com 3 carbonos unidos a
hidroxilas-OH). O exemplo mais conhecido é o triglicerídeo, que é
composto por três moléculas de ácidos graxos;
➔ Esteróides → formados por longas cadeias carbônicas(17 átomos
de carbono) dispostas em quatro anéis ligados entre si. São
amplamente distribuídos, constituindo os hormônios sexuais(
características sexuais),a vitamina D e os esteróis (colesterol-
controle metabólico)- fundamental para a síntese de sais biliares
e de hormônios como cortisol, aldosterona, testosterona,
progesterona);
Colesterol:
➔ As moléculas de colesterol associam-se às proteínas sanguíneas
(apoproteínas), formando as lipoproteínas HDL(bom colesterol) ou
LDL(mau colesterol), que são responsáveis pelo transporte dos
esteróides.
➔ A maioria do colesterol é transportado no sangue na forma de
LDL, uma parte é metabolizada no fígado e a outra atua na
síntese de membranas celulares.
➔ O HDL retira o excesso do colesterol ruim das artérias e o leva até
o fígado, onde é utilizado na fabricação da bile e é expulso do
corpo através das fezes. Esse processo de deslocamento do
colesterol para o fígado é chamado de transporte reverso.
➔ Fosfolipídios → moléculas anfipáticas - possuem uma região polar
(cabeça hidrofílica), tendo afinidade por água, e outra região
apolar (cauda hidrofóbica), que repele a água - membranas das
células, é um glicerídeo (um glicerol unido a ácidos graxos)
combinado com um fosfato.
➔ Carotenóides: Compostos químicos pigmentados, lipossolúveis,
principalmente amarelos, alaranjados ou avermelhados,
sintetizados apenas por plantas e microorganismos - Pigmentos
lipídicos amarelos, vermelhos e laranjas;Insolúveis em água e
solúveis em óleos e solventes orgânicos; Presentes nas células das
plantas; Matéria-prima para produção de Vitamina A (importante
para a visão).
PROTEÍNAS: Um conjunto de aminoácidos ligados entre si (ligações
denominadas de peptídicas).
Macromoléculas composta por cadeias lineares de aminoácidos -
Carboxila de uma unidade e o grupo amina da outra unidade.
➔ Os aminoácidos são moléculas formadas por carbono,
hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, em que são encontrados um
grupo amina (-NH2) e um grupo carboxila (-COOH) que estão
ligados a um átomo de carbono. Nesse átomo de carbono estão
ligados ainda um átomo de hidrogênio e um radical (R), que varia
de um aminoácido para outro.
Essenciais - são obtidos obrigatoriamente na alimentação
participam da:
● Produção de células vermelhas do sangue;
● Produção de anticorpos;
● Produção de hormônios, como a serotonina;
● Regeneração celular (da pele);
● Promoção da sensação de saciedade no cérebro após a
alimentação.
Ex: Treonina, triptofano, histidina, lisina (feijão), leucina (arroz),
isoleucina, metionina, valina, fenilalanina.
Não-essenciais: produzidos pelo próprio organismo
Ex: alanina, arginina, aspartato, asparagina, glutamato, glutamina,
glicina, prolina, serina, cisteína, tirosina.
Semi- essenciais: organismo produz em quantidade insuficiente
➔ Ligação peptídica: interação entre duas ou mais moléculas
menores (monômeros) de aminoácidos
➔ Reação de desidratação (liberação de molécula de água) - quebra
da ligação entre o carbono e a hidroxila, na carboxila, e pela
quebra de uma ligação entre o nitrogênio e um hidrogênio;
➔ Depois na formação ocorre uma reação de condensação (união)
entre o carbono do grupo carboxílico e o nitrogênio do grupo
amino.
Características
➔ As proteínas são compostas por moléculas de carbono,
hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.
➔ Diferem dos carboidratos e lipídios porque contêm Nitrogênio;
➔ Os compostos protéicos podem estar conjugados ao enxofre,
ferro, cobalto ou fósforo em algumas substâncias orgânicas,
como metaloproteínas, hemoproteína e fosfoproteína, que são
consideradas os grupos prostéticos. Esses grupos são
responsáveis pela denominação da proteína como lipoproteína,
nucleoproteína e glicoproteína.
➔ As proteínas são diferentes entre si: ordem dos aminoácidos, tipo
dos aminoácidos, número do aminoácido
➔ Os compostos protéicos podem estar conjugados ao enxofre,
ferro, cobalto ou fósforo em algumas substâncias orgânicas,
como metaloproteínas, hemoproteína e fosfoproteína, que são
consideradas os grupos prostéticos. Esses grupos são
responsáveis pela denominação da proteína como lipoproteína,
nucleoproteína e glicoproteína.
Processos Metabólicos da Proteínas
● Toda e qualquer proteína que não for usada e estiver “sobrando”
no organismo não vai para os músculos, mas é quebrada em
aminoácidos que são transformados em compostos energéticos,
como glicose (se for um aminoácido glicogênico) e em corpos
cetônicos (se for um aminoácido cetogênico);
● As reservas endógenas de proteína são utilizadas apenas para a
produção limitada de glicose por meio da gliconeogênese a
partir de aminoácidos;
● Os compostos protéicos podem estar conjugados ao enxofre,
ferro, cobalto ou fósforo em algumas substâncias orgânicas,
como metaloproteínas, hemoproteína e fosfoproteína, que são
consideradas os grupos prostéticos. Esses grupos são
responsáveis pela denominação da proteína como lipoproteína,
nucleoproteína e glicoproteína;
● O excesso de aminoácidos circulantes é degradado para a
produção de energia ou sofre conversão em glicogênio
(gliconeogênese) ou lipídios (cetogênese) para armazenamento
● Gliconeogênese - É uma via que ocorre no fígado, é a síntese de
glicose a partir de substâncias que não sejam carboidratos,
utilizando glicerol, aminoácidos, lactato - serve para manter os
níveis de açúcar estáveis no sangue, mesmo na ausência de
carboidratos;
● Cetogênese - É a quebra de ácido graxo no fígado que produz
os corpos cetônicos: acetoacetato, acetona e hidroxibutirato. Os
corpos cetônicos são partículas solúveis na urina e no sangue. O
processo de síntese desses elementos ocorre em mitocôndria de
células do fígado, é a consequência da quantidade excessiva de
acetil-CoA, que se forma no processo de oxidação envolvendo os
ácidos graxos.
Classificação
1. De acordo com a sua natureza química
2. De acordo com seu papel biológico
3. De acordo com seu valor nutritivo
➔ O tipo de proteína é determinado pelo número, tipo e sequência
de aminoácidos.
Proteínas simples: somente aminoácidos;
Proteínas conjugadas: aminoácidos unidos a outros elementos não
protéicos (grupo prostético): Nucleoproteínas, Glicoproteínas,
Metaloproteínas, Lipoproteínas;
Proteínas Estruturais: são as responsáveis pela construção dos tecidos:
- Colágeno (ossos, cartilagem, tendões e pele);
- Queratina (pelos, cabelo, unha);
- Miosina (músculos responsáveis pela contração);
- Albumina (plasma sangüíneo);
- Hemoglobina (hemácias – transportam gases).
Proteínas Reguladoras: são as que controlam e regulam as funções
orgânicas:
- Enzimas(catalisadoras das reações do metabolismo): amilase, maltase,
pepsina, etc);
- Hormônios (regulam as funções orgânicas: insulina, gastrina e etc);
Proteínas protetoras ou de defesa: anticorpos
- Antitoxinas: neutralizam as toxinas dos agentes de infecção, como as
bactérias;
- Lisinas: dissolvem certos agentes de infecção;
Fibrosas e as globulares
➔ Proteínas fibrosas: as cadeias polipeptídicas estão enroladas
entre si como se fossem uma corda. Ex: a queratina, proteína
presente nas unhas e cabelos.
➔ Proteínas globulares: as cadeias polipeptídicas dobram-se em
uma forma mais esférica(esferóide). Ex: anticorpos e enzimas.
Funções: Estrutural, enzimática, energética, contrátil, hormonal, de
defesa, de transporte e proteção contraagentes externos.
● Papel de enzimas, influenciando diretamente a aceleração de
uma reação química - catalisadores (alteram a velocidade de uma
reação) amilase salivar, que atua na quebra de amido, e a lactase,
que atua na quebra de lactose;
● Movimentação de músculos - contração (realizado pela miosina e
actina);
● Composição hormonal - insulina;
● Protetora( sistema de defesa) - composição de anticorpos;
● Coagulação sanguínea;
● Transporte de oxigênio no sangue (hemoglobina).
● Estrutural- Formam estruturas celulares (dão formato ao
citoplasma e organizam a distribuição das organelas por meio do
citoesqueleto e dos seus lamentos de actina) órgãos e tecidos;
● Controlam a entrada e saída de substâncias pela membrana
plasmática;
● Construtora: promove o crescimento e manutenção dos tecidos
(colágeno, proteínas musculares, queratina)
● Reguladora: equilíbrio ácido-básico e hidroeletrolítico,
coagulação sanguínea e transportadora de substâncias, facilitam
reações químicas (enzimas); regulam processos do organismo
(pepsina, insulina, tiroxina, tripsina).
Estruturas
Estrutura primária
Determinada pelos genes (DNA) - Nucleotídeos (RG das proteínas). A
cadeia principal de uma proteína, ilustra a sequência linear dos
aminoácidos unidos por ligações peptídicas.
Estrutura secundária
● Dobras
● Pontes de hidrogênio
● Arranjo regular e repetitivo (Padrão de repetição)
● Conformação beta-folha - cadeia polipeptídica em zig-zag
Equivale ao primeiro nível de enrolamento helicoidal ao redor de um
eixo imaginário, sendo reconhecida pelos padrões repetitivos e
regulares.
Estrutura terciária - Hélice - dobra
● Forma enovelada
● Pontes de Hidrogênio ( estabilizada por ligações fracas)
● Interação Iônica
● Hidrofóbicas
● Conformação beta-folha
A proteína é caracterizada pelo formato tridimensional específico,
correspondendo ao dobramento (sobre ela mesmo) da cadeia
polipeptídica.
Estrutura quaternária - Estruturas terciárias juntas
São duas ou mais cadeias polipeptídicas (não importando se são
idênticas ou não) agrupadas. - Compõe a proteína funcional.
Desnaturação Proteica: é um processo no qual as proteínas perdem
suas funções, devido a alguma mudança no meio: altas temperaturas,
variações de PH, alteração na estrutura.
➔ Altas temperaturas - Existem bactérias termofílicas e
arqueobactérias, que produzem proteínas altamente resistentes
a elevadas temperaturas. Mas proteínas não suportam uma
grande variação de temperatura no meio em que estão ativas.
Cada uma delas suporta um limite de calor específico, que
quando ultrapassado sofrerá mudanças em sua estrutura;
➔ PH - PHs extremos podem alterar a carga, levando ao rompimento
das ligações de hidrogênio e consequentemente à mudança
estrutural da proteína.
Síntese Proteica - É o mecanismo de produção de proteínas
determinado pelo DNA, que acontece em duas fases chamadas
transcrição e tradução. No qual a informação que está presente no
DNA da célula é transformada em proteínas
➔ Na síntese proteica, participam o DNA da célula; RNA
transportador, mensageiro e ribossômico; além dos ribossomos,
enzimas e aminoácidos.
➔ Se inicia no núcleo e termina no citoplasma dentro dos
ribossomos, onde uma cadeia de polipeptídeos é formada. No
citoplasma das células e envolve ainda RNA, ribossomos, enzimas
específicas e aminoácidos que auxiliarão na sequência da
proteína a ser formada.
Processo: envolve três etapas:
● transcrição;
● ativação;
● tradução.
O DNA é "transcrito" pelo RNA mensageiro (RNAm) e depois a
informação é "traduzida" pelos ribossomos (compostos RNA
ribossômico e moléculas de proteínas) e pelo RNA transportador (RNAt),
que transporta os aminoácidos, cuja sequência determinará a proteína
a ser formada.
➔ Expressão Gênica: o processo pelo qual a informação contida nos
genes (a sequência do DNA) gera produtos gênicos, que são as
moléculas de RNA (na etapa de transcrição gênica) e as proteínas
(na etapa de tradução gênica);
➔ Transcrição Gênica: uma enzima presente — a RNA-polimerase —
liga-se a uma extremidade da molécula de DNA do gene. Quando
isso acontece, quebram-se as ligações de hidrogênio entre as
bases nitrogenadas das duas fitas do DNA, a estrutura de
dupla-hélice se desfaz e as fitas se separam.
Depois, a RNA-polimerase começa a sintetizar uma molécula de RNAm,
isto é, RNA mensageiro. Para isso, a sequência de bases nitrogenadas
da fita do DNA é lida, modelando a sequência do RNAm com bases
complementares.
➔ A sequência das bases nitrogenadas do RNA seguem exatamente
a sequência de bases do DNA:
● U = A (Uracila-RNA e Adenina-DNA),
● A = T (Adenina-RNA e Timina-DNA),
● C = G (Citosina-RNA e Guanina-DNA)
● G = C (Guanina-RNA e Citosina-DNA).
➔ Tradução Gênica: O RNAm é decodificado pelo ribossomo, a
cadeia polipeptídica é formada pela união de aminoácidos
segundo a sequência de nucleotídeos do RNAm. Essa sequência
do RNAm, denominada códon, é determinada pela sequência de
bases da fita do DNA que serviu de molde.