processos biologicos basicos 1

Prévia do material em texto

- -1
PROCESSOS BIOLÓGICOS BÁSICOS
UNIDADE 1 - O SURGIMENTO DAS CÉLULAS: 
COMO A QUÍMICA E A BIOLOGIA PODEM 
EXPLICAR?
Ana Paula Felizatti
- -2
Introdução
Você já se questionou como a vida surgiu? Dentre as teorias existentes, as evolucionistas do surgimento da vida
são as mais aceitas na contemporaneidade para explicar as questões que dizem respeito às inúmeras dúvidas
sobre o início da vida em suas mais diversas formas. Você já parou para observar o quão diversa a vida se
apresenta? Há uma infinidade de formas de vida, desde as mais simples, formadas por uma única célula, como as
bactérias, até as mais complexas, como nós, os seres humanos, pluricelulares e altamente organizados. Como foi
possível o surgimento dos seres mais simples e como se deu a formação dos seres mais complexos? A premissa
base mais aceita no meio científico é respaldada na formação do caldo primordial ou sopa orgânica. Trata-se de
uma teoria que alia conhecimentos químicos e biológicos para explicar como uma sopa orgânica, contendo
inicialmente átomos e moléculas simples, foi capaz de originar todas as formas de vida.
Nesta unidade, veremos com mais detalhes como os seres vivos são organizados do ponto de vista químico e
biológico. Assim, vamos compreender como ligações químicas entre átomos e moléculas simples foram
responsáveis pela estruturação de moléculas complexas com enorme importância biológica no contexto do
surgimento da vida.
Bons estudos!
1 Química dos organismos vivos
A Química é uma ciência exata muito atrelada à formação da vida. Há milhões de anos, elementos químicos se
agruparam por meio de ligações químicas em um processo gradual e complexo e deram origem a moléculas
orgânicas precursoras das formas de vida mais simples. Essas formas simples, eventualmente, passaram por
processos evolutivos que deram origem a rotas bioquímicas que possibilitaram a evolução para formas de vida
mais complexas. Nosso organismo, do ponto de vista mais complexo para o mais simples, é formado por:
• Sistemas: conjunto de órgãos;
• Órgãos: conjunto de tecidos;
• Tecidos: conjunto de células.
As células são as unidades fundamentas que organizam nosso corpo. Elas são estruturas microscópicas que
funcionam como “fábricas” e desempenham funções específicas. As células possuem um conjunto fantástico e
altamente diversificado de moléculas. Essas moléculas são formadas pela união dos elementos químicos mais
simples ainda, chamados de átomos. Podemos dizer que no nível mais básico, nosso organismo é formado por
átomos.
Mas tudo começou com elementos químicos simples. Não é incrível? Vamos agora explorar os conceitos da
Química no contexto dos organismos vivos e surgimento da vida.
1.1 Composição química das células
Você certamente já ouviu dizer que somos feitos majoritariamente por água, não é mesmo? Essa premissa é
absolutamente correta, visto que somos formados por células, e elas têm, em sua composição, a água como
elemento mais abundante.
Além da água, outros elementos estão presentes na célula, entre compostos orgânicos e inorgânicos.
É interessante notar que as células são a unidade funcional mais básica dos seres vivos e têm características em
comum tanto nos seres mais simples como nos mais complexos. Vamos conhecer e compreender a importância
desses elementos comuns em quase todas as células.
•
•
•
- -3
1.2 Átomos, moléculas e íons
Os organismos vivos são compostos por somente uma pequena seleção dos ou elementos químicos queátomos 
ocorrem naturalmente (ilustrados na tabela periódica dos elementos), sendo que apenas quatro deles – carbono
(C), hidrogênio (H), nitrogênio (N) e oxigênio (O) – representam 95% do peso de um organismo e formam
algumas moléculas importantes em nossas células, como água, proteínas, carboidratos, lipídios e DNA. Os
átomos desses elementos são ligados um ao outro por ligações químicas, formando moléculas.
Figura 1 - Tabela periódica dos elementos.
Fonte: Humdan, Shutterstock, 2019.
Uma é um agregado de, pelo menos, dois ligados em um arranjo definido por forças químicasmolécula átomos
(também chamadas de ). Uma molécula pode possuir átomos do mesmo elemento ou átomosligações químicas
de dois ou mais elementos unidos.
A partir do tipo e número de átomos que uma molécula possui, podemos escrever sua fórmula molecular.
As moléculas que têm carbono na sua composição são chamadas de moléculas e aquelas que não têmorgânicas, 
são chamadas de . Posteriormente, vamos abordar as principais moléculas orgânicas, suasinorgânicas
características e funções.
Como dito anteriormente, dois átomos permanecem unidos por ligações químicas para formar moléculas. Dois
tipos de ligações químicas são muito importantes para a compreensão da química da vida: ligações covalentes e
não covalentes. Ligação covalente é a ligação em que há compartilhamento de elétrons entre átomos; essas
ligações tendem a ser mais fortes. Graficamente são mostradas como um ( – ) entre dois átomos e podem ser
ligações simples, duplas ou triplas, como ilustrado a seguir.
- -4
Figura 2 - Anotações moleculares amplamente utilizadas em bioquímica.
Fonte: Udaix, Shutterstock, 2019.
Dentre as ligações não covalentes, se destacam as ligações de hidrogênio e as ligações iônicas. Esse é um tipo de
ligação química em que não há compartilhamento de elétrons. A ligação é baseada na atração eletrostática entre
átomos, como a ligação que ocorre entre Na e Cl na formação do sal de cozinha.+ - 
Figura 3 - Ligações químicas entre átomos.
Fonte: Adaptada de Nasky; OSweetNature, Shutterstock, 2019.
- -5
Dando sequência aos seus estudos sobre o surgimento das células, veremos sobre de outro elemento químico
muito importante: a água. Vamos lá?
1.3 A água
A água representa cerca de 70% do peso nos organismos. As teorias evolutivas celebram que a formação da vida
como conhecemos atualmente é resultado das características dos ambientes aquosos primordiais.
Figura 4 - Molécula da Água.
Fonte: Shade Design, Shutterstock, 2019.
As características físico-químicas da água explicam por que a vida pode ter se estabelecido inicialmente em
ambientes aquosos.
Os seres vivos são adaptados a ambientes aquosos e a grande maioria das reações bioquímicas ocorre em
ambiente aquoso, dentro das células, no citoplasma ou citosol. Até mesmo as macromoléculas que repelem
água se organizam em estruturas hidrofóbicas (que não se solubilizam em água) essenciais para sua estabilidade
VOCÊ QUER VER?
Quer saber um pouco mais sobre a estrutura dos átomos? Assista ao vídeo (2012) a seguir: 
.https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
- -6
água se organizam em estruturas hidrofóbicas (que não se solubilizam em água) essenciais para sua estabilidade
e sem a presença de água para induzir a repulsão, essa estrutura não seria possível. Assim, a água é essencial
para a manutenção da vida, visto que sem ela não ocorrem as reações necessárias para a manutenção celular. 
Figura 5 - Manutenção da vida.
Fonte: ESB Professional, Shutterstock, 2019.
A seguir, você aprenderá mais sobre os ácidos e bases. Acompanhe com atenção!
Um dos tipos de reação química mais simples, que depende totalmente da água e tem grande importância para
as células, ocorre quando uma molécula que possui alguma ligação covalente entre um hidrogênio (H) e outro
átomo se dissolve em água. Quando uma molécula polar fica rodeada por moléculas de água, o próton (H ) é+
atraído pela carga parcialmente negativa do átomo de oxigênio de uma molécula de água vizinha. Esse próton
pode se dissociar facilmente do seu parceiro, na molécula original, e se associar ao átomo de oxigênio de uma
molécula de água, gerando um íon hidrônio (H
3
O+) (ALBERTS et al., 2017).
Sendo assim, as moléculas que liberam prótons quando dissolvidas em água, formando H O , são denominadas 
3
+
. Já a é o oposto de ácido: é definida como qualquer molécula capaz de aceitar um próton de umaácido base
molécula de água. O interior das células também é mantido próximo daneutralidade pela presença de ácidos e
bases fracos (tampões), que podem liberar ou receber prótons próximos do pH 7, o que mantém o ambiente
celular relativamente constante sob uma grande variedade de condições.
- -7
1.4 Moléculas orgânicas
As moléculas orgânicas são aquelas que têm o elemento (C) como parte estrutural. O carbono é umcarbono
elemento versátil, capaz de realizar diferente tipos de ligações covalentes – simples, duplas, triplas – com
diferentes elementos químicos, como oxigênio (O), hidrogênio (H) e nitrogênio (N), formando a estrutura básica
das biomoléculas. Veja abaixo alguns exemplos de moléculas orgânicas (aminoácido alanina e glicose) e de como
o átomo de carbono (representado com linha preta) pode se ligar a diversos outros átomos, como oxigênio (em
vermelho) e nitrogênio (em azul).
Figura 6 - Moléculas orgânicas dos aminoácidos alanina e glicose.
Fonte: Shmitt Maria, Shutterstock, 2019.
Há centenas ou até milhares de biomoléculas nas células. Essas biomoléculas foram sendo conservadas ao longo
dos processos evolutivos, participando ativamente das vias metabólicas essenciais dos seres vivos.
As principais biomoléculas, ou macromoléculas, presentes nas células são os carboidratos, lipídios, proteínas e
ácidos nucleicos.
1.5 Origem da vida e teoria celular
Como a vida começou? A explicação da origem da vida para as ciências biológicas tem um marco muito
importante: a descoberta das células. As células foram descobertas pelo cientista inglês Robert Hooke, no século
XVII, com o auxílio de um microscópio rudimentar. Hooke observou, pela primeira vez, uma estrutura de cortiça
VOCÊ O CONHECE?
Watson e Crick são considerados os pais da estrutura do DNA, mas foi Rosalind Franklind que
deu passos essenciais para que eles conseguissem desvendar a estrutura em hélice. Rosalind
infelizmente não teve seu talento reconhecido em vida, mas sua história de vida é inspiradora
para todos os amantes da ciência. Para conhecê-la melhor, leia A mulher que fotografou o DNA:
 (CIB, 2019): conheça Rosalind Franklin https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-
.conheca-rosalind-franklin/
https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/
https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/
- -8
XVII, com o auxílio de um microscópio rudimentar. Hooke observou, pela primeira vez, uma estrutura de cortiça
vegetal. Ele foi capaz de identificar pequenos compartimentos que nomeou de célula, pela origem latina “cella”,
compartimento fechado, ao observar as divisões referentes às paredes celulares. Anos depois, cientistas foram
capazes de observar o núcleo, com microscópios melhores. Desde o século XIX, os cientistas sabem que todos os
seres vivos são formados por células, e descobertas foram sendo realizadas para construir teorias que possam
explicar a origem das células e início da vida (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2012). Vamos compreender como as
células surgiram e qual o impacto disso no contexto da evolução dos organismos? Acompanhe!
Origem da vida: teorias e o elo com surgimento celular
O processo evolutivo que originou as primeiras células começou na Terra, há aproximadamente quatro bilhões
de anos. Naquela época, a atmosfera provavelmente continha vapor d’água, amônia, metano, hidrogênio, sulfeto
de hidrogênio e gás carbônico.
Para que o surgimento da vida fosse possível, como você estudou na seção anterior, há milhões de anos surgiram
ligações entre elementos químicos da atmosfera primitiva. Esses elementos deram origem às moléculas que
permitiram o surgimento das formas mais básicas de vida. Essas ligações foram resultado de descargas
energéticas que desencadearem desequilíbrio eletrônico. Esses elementos, por sua vez, se associaram em uma
sopa orgânica, gerando moléculas como os ácidos nucleicos e os aminoácidos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2012).
Em conjunto, essas moléculas possibilitaram o desenvolvimento das primeiras células, muito simples, chamadas
de procariontes (não possuíam seu material genético protegido por um envelope nuclear).
Eventualmente, após o surgimento dessas moléculas essenciais, as células mais complexas se desenvolveram,
chamadas de eucariontes (com material genético protegido por um envelope nuclear) e com o surgimento delas
vieram os primeiros organismos vivos complexos.
Células procariontes e eucariontes
Vimos que as células procariontes são mais simples e menores do que as células eucariontes. Para conhecer as
principais características dessas células, cujo material genético não protegido por núcleo, clique nas abas abaixo
(ALBERTS et al., 2017). As células procariontes não são capazes de se associar formando tecidos: uma única
célula procarionte dá origem a um organismo procarionte, isto é, um organismo unicelular. Podem ter formas
diversas, dentre elas coco (forma esférica) e bacilo (forma de bastão) e a reprodução ocorre de forma assexuada,
por fissão binária (ALBERTS et al., 2017).
Figura 7 - Tipos de bactérias.
Fonte: Designua, Shutterstock, 2019.
A célula procarionte mais estudada é uma bactéria chamada de e assim como ela há milhares deEscherichia coli
- -9
A célula procarionte mais estudada é uma bactéria chamada de e assim como ela há milhares deEscherichia coli
outras espécies de bactérias. Uma célula procarionte possui o material genético não compartimentalizado,
polissacarídeos formando uma cápsula protetora, parede celular e fosfolipídios formando a membrana celular,
flagelos para locomoção (em alguns organismos), citoplasma e ribossomos (JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2012).
Podemos observar a estrutura da célula procariótica e seus componentes na parte da figura abaixo.A
Figura 8 - A célula procariótica é mais simples e não apresenta carioteca, contendo estruturas para locomoção e 
reprodução em seu exterior.
Fonte: Ducus59us, Shutterstock, 2019.
Por outro lado, as células eucariontes são mais complexas e organizadas quando comparadas às procariontes.
Possuem organelas celulares e um núcleo bem definido e compartimentalizado. São capazes de se associar e
formar tecidos. Além disso, essas células podem estar presentes em organismos unicelulares, como leveduras e
parasitas, ou pluricelulares, como plantas e animais. Dentre as organelas mais importantes estão os ribossomos,
lisossomos, peroxissomos, mitocôndrias, complexo de Golgi e retículo endoplasmático rugoso e liso
(JUNQUEIRA; CARNEIRO, 2012).
A presença de organelas permite a ocorrência de reações bioquímicas mais complexas, possibilitando o
surgimento de funções que permitiram a evolução das espécies.
- -10
2 Aminoácidos, proteínas e enzimas: estruturas e função
As proteínas estão presentes e formam muitos componentes do nosso organismo. Elas representam,
aproximadamente, 40% do peso seco do nosso corpo e estão presentes em unhas, cabelos, pele, ossos, músculos
e até no sangue. Além de desempenharem uma função estrutural, há uma classe de proteínas especial, chamadas
de enzimas, que aceleram reações químicas em nosso organismo.
2.1 Aminoácidos
Você viu em seus estudos que as proteínas são importantes biomoléculas presentes nas células. Todas as 
 são formadas por , unidos por uma . A estrutura básica dosproteínas aminoácidos ligação peptídica
aminoácidos é composta por um átomo de carbono central (C), ligado a um grupo ácido carboxílico (COOH), um
grupamento amina (NH ) e uma cadeia lateral “R”. A cadeira lateral R é diferente para cada um dos 20
2
aminoácidos encontrados nas proteínas e confere propriedades bioquímicas diferentes para cada um (ALBERTS
et al., 2017).
VOCÊ QUER LER?
O livro (DAWKINS, 2007), de Richard Dawkins, traz uma visão diferenciadaO gene egoísta
sobre a evolução das células, pois apresenta um ponto de vista voltado para o DNA, como se os
genes fossem responsáveis pela evolução de modo consciente. É uma obra muito interessante
e que nos faz refletir sobre uma nova perspectiva em relação aos genes e informação
hereditária
- -11
Figura 9 - Estrutura básica de um aminoácido, ilustrando o grupo ácido carboxílico(COOH em vermelho), um 
grupamento amina (NH2 em azul) e uma cadeia lateral R (em amarelo). De acordo com a cadeira lateral, os 
aminoácidos adquirem características bioquímicas distintas.
Fonte: Adaptada de Luciano Cosmo, Shutterstock, 2019.
Os aminoácidos podem ser nomeados de três formas diferentes. A primeira delas é o nome por extenso, como,
por exemplo, “Glicina” ou “Glycine”, do inglês. A segunda forma é o código de três letras, que utiliza as três
primeiras letras do termo em inglês. Continuando o exemplo da glicina, o código de três letras são as iniciais
“GLY”. Por fim, há o código de uma letra, em que apenas uma letra, que pode ser a letra inicial ou não, é associada
a determinado aminoácido. No caso da glicina, temos a letra “G” (ALBERTS et al., 2017).
A figura a seguir apresenta a lista com todas as nomenclaturas para os 20 aminoácidos principais, assim como 
suas estruturas químicas. Atente-se para os grupamentos laterais e as diferenças entre eles, que conferem
características aos diferentes aminoácidos em relação a: solubilidade em água (hidrofobicidade), tamanho da
molécula, presença de carga, entre outras característica físico-químicas que influenciam diretamente o meio
biológico. Em pH neutro, todos os aminoácidos estão em sua forma ionizada (carregada).
- -12
Figura 10 - Os aminoácidos possuem diferentes cadeias laterais, que fornecem suas características físico-
químicas. Preto: átomos de carbono; azul: nitrogênio; vermelho: oxigênio; branco: hidrogênio; amarelo: enxofre.
Fonte: molekull_be, Shutterstock, 2019.
Nem todos os aminoácidos são produzidos pelos organismos e precisam ser adquiridos via alimentação. Nos
seres humanos, os aminoácidos produzidos por nós são chamados de não essenciais ou , ao passo quenaturais
os obtidos por vias exógenas (alimentação) são os .essenciais
- -13
Figura 11 - Aminoácidos essenciais.
Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.
Confira, na figura abaixo, uma representação de ligação peptídica entre dois aminoácidos.
Figura 12 - Ligação peptídica entre dois aminoácidos.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 15.
Perceba que a ligação peptídica ocorre entre a hidroxila (OH), presente no carbono de um aminoácido, e o
hidrogênio ligado ao nitrogênio de outro aminoácido. Dessa reação, ocorre a liberação de uma molécula de água.
Agora que já compreendemos como as proteínas são formadas e a importância de reconhecer as propriedades
das cadeias laterais, podemos começar nossos estudos sobre as proteínas. Vamos lá?
2.2 Proteínas
As proteínas são as “engrenagens celulares”. São elas que regulam e possibilitam reações químicas, participam
de processos estruturais, de proteção e manutenção basal e vital dos organismos vivos. Geralmente, são
formadas pela união de mais de 50 aminoácidos, podendo variar amplamente em conformação e número de
aminoácidos. A distribuição de aminoácidos depende da informação genética e conformação associada àquela
proteína. Usualmente, todos os 20 aminoácidos principais estão presentes, em proporções variadas. As proteínas
têm níveis de estruturação distintos. A engloba a sequência de aminoácidos ,estrutura primária per se
representada em um único plano, resultante das ligações peptídicas.
VOCÊ SABIA?
Você sabia que um dos adoçantes mais utilizados é um peptídeo? Trata-se do aspartame,
formado pelos aminoácidos fenilalanina e ácido aspártico. Ele é quase 200 vezes mais doce que
o açúcar.
- -14
Figura 13 - Estrutura primária de uma proteína.
Fonte: Ciência, Educação, Shutterstock, 2019.
Observe na parte de cima da figura, em verde, a ligação peptídica entre dois aminoácidos. Já na parte de baixo
identificamos as extremidades amino-terminal (NH2) e carboxi-terminal (COOH) e os aminoácidos que
compõem a proteína.
Agora. para dar sequência aos seus estudos sobre as proteínas, vamos aprender sobre a estrutura secundária e o
nível terciário.
Secundária
A já contempla o enovelamento bidimensional da molécula, gerando as principaisestrutura secundária
estruturas energeticamente mais estáveis: alfa hélices e folhas beta. Na estrutura de alfa hélice, ocorre o
enrolamento em um eixo vertical, gerando uma torção ao redor desse eixo; já nas folhas beta, a interação ocorre
lateralmente, lembrando uma estrutura de folhas empilhadas. Nesse nível, as interações ocorrem entre as
cadeias peptídicas, por ligações ou pontes de hidrogênio.
Terciária
No de estruturação, ocorre o enovelamento final, ou seja, interação entre estruturas secundárias.nível terciário
Pode ocorrer interações entre hélices, entre folhas beta, entre ambas, ou entre regiões não enoveladas. Os
radicais R dos aminoácidos são os responsáveis por esse nível de estruturação, e podem realizar diferentes tipos
de ligações para realização da estruturação terciária, como ligações de hidrogênio, interações hidrofóbicas,
ligações iônicas (eletrostáticas) e forças de van der Waals. Além dessas ligações não covalente, um tipo de ligação
covalente é frequentemente observado na estruturação terciária: as pontes dissulfeto. Essas pontes são
realizadas entre aminoácidos cuja cadeia lateral apresenta uma molécula de enxofre (S), como as cisteínas. Os
enxofres da cadeia peptídica interagem covalentemente formando a ponte na estrutura e influenciando o
dobramento (MARZZOCO; TORRES, 2015).
Veja, na figura a seguir, o nível de organização secundário e terciário das proteínas. Perceba que, além das
ligações peptídicas, ocorrem interações entre os próprios aminoácidos. Essas interações fazem com que a cadeia
de aminoácidos “dobre-se” sobre si mesma. Dependendo como essas interações ocorrem, formam-se estruturas
características chamadas de alfa hélice e folha beta.
- -15
Figura 14 - Nível de organização secundário e terciário das proteínas.
Fonte: magnetix, Shutterstock, 2019.
No nível quaternário, mais complexo, ocorre a interação entre duas ou mais cadeias terciárias, podendo gerar
proteínas com mais de uma subunidade. Nem todas as proteínas possuem esse nível de organização. Nos últimos
níveis, a representação ocorre tridimensionalmente, como ilustrado pela molécula de hemoglobina a seguir
(MARZZOCO; TORRES, 2015).
- -16
Figura 15 - Estrutura tridimensional da molécula de hemoglobina.
Fonte: molekull_be, Shutterstock, 2019
A classificação das proteínas pode ser de acordo com sua forma: globulares ou fibrosas.
Proteínas globulares
Apresentam forma enovelada, próxima a uma forma esférica. A classe das proteínas globulares é composta por
proteínas solúveis que desempenham funções, principalmente, no citosol.
Proteínas fibrosas
Possuem forma alongada e têm função estrutural. Um exemplo é a queratina, responsável pela rigidez das unhas,
e o colágeno, importante componente da matriz extracelular dos tecidos.
Para dar sequência aos seus estudos sobre os tipos de proteínas, realize a experiência prevista a seguir.
Aprender mais é gratificante. Aproveite!
As proteínas podem estar associadas a compostos não proteicos, como açúcares, lipídios e íons metálicos. Esses
grupos são chamados grupos prostéticos e são essenciais para o correto funcionamento das proteínas.
Dependendo do componente que estiver associado, a proteína passa a ser chamada de, por exemplo,
VOCÊ QUER VER?
Para ter uma experiência mais dinâmica, explore as formas tridimensionais de proteínas
fibrosas e globulares.
A proteína do colágeno pode ser vista em: .http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
Já a Proteína-Tirosina-Fosfatase 1B pode ser acessada em: http://www.3dchem.com
./3dmolecule.asp?ID=117
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=117
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=117
- -17
Dependendo do componente que estiver associado, a proteína passa a ser chamada de, por exemplo,
lipoproteína (se estiver associada a um lipídio), glicoproteína (se estiver associada a um açúcar), e assim por
diante. Um grupo especial de proteínas com função catalítica acelera processos químicos nas células, que são as
enzimas. Vamos aprender mais sobre elas?
2.3 EnzimasAs enzimas são proteínas com ação catalisadora ou catalítica. Mas o que é uma ação catalítica? É uma ação que
resulta no favorecimento de uma reação química pela diminuição da energia necessária para que ela ocorra.
Diversas reações químicas ocorrem em nosso organismo o tempo todo e a manutenção da vida celular depende
de dois fatores (MARZZOCO; TORRES, 2015).
Velocidade
As reações químicas devem ocorrer em uma velocidade adequada para que não haja falta nem excesso de certas
substâncias em nosso organismo.
Especificidade
As reações químicas precisam ser altamente específicas para que produtos definidos sejam produzidos, pois eles
são fundamentais para a vida.
O primeiro passo da reação enzimática é a ligação ao substrato por meio do seu (porção da enzima osítio ativo 
qual se liga ao substrato). A catálise se inicia com o reconhecimento do substrato pela enzima, formando um
estado de transição enzima-substrato, que é energeticamente mais favorável a formação dos produtos. Após a
ação da enzima, forma-se o produto, que agora é energeticamente estável.
É importante entender que a enzima faz parte da reação, mas não é modificada durante o processo. A ligação ao
substrato é altamente específica, e a reação chega a ser acelerada por fatores, que, às vezes, ficam na casa de
milhares.
VOCÊ QUER LER?
Durante muito tempo, admitiu-se que todas as enzimas eram proteínas. Ou seja, que todos os
catalisadores biológicos eram proteínas, polímeros de aminoácidos. No início da década de
1980, entretanto, verificou-se que moléculas de RNA catalisavam reações químicas celulares. A
descoberta foi surpreendente e este tipo particular de catalisador recebeu o nome de ribozima.
Para saber mais sobre o assunto, leia este artigo (WALTERS; ENGELKE, 2002): https://www.
.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
- -18
Figura 16 - Ilustração da ação de uma enzima sob seu substrato específico. No primeiro caso, a enzima age sobre 
o substrato formando o produto 1 + 2. No segundo caso, a enzimas agem nos substratos 1 + 2, formando o 
produto.
Fonte: VectorMine, Shutterstock, 2019.
Embora haja um sistema técnico e complexo para nomenclatura das enzimas, na terminologia usual, o nome é
dado indicando o substrato, seguido de outra palavra terminada em “ , que especifica o tipo de reação que aase”
enzima catalisa (MARZZOCO; TORRES, 2015).
As enzimas são classificadas em seis grupos, de acordo com o tipo de reação que catalisam (HARVEY; FERRIER,
2012).
Há enzimas que necessitam de cofatores para exercer sua função catalítica. Esses cofatores se associam aos
sítios ativos das enzimas e podem ser íons metálicos ou moléculas orgânicas, de complexidade variada, que
recebem o nome de coenzimas. Íons metálicos, como Zn2+, Fe2+, Cu2+, Mg+, Mn+, e algumas vitaminas são
importantes coenzimas. As vitaminas são compostos orgânicos sintetizados por plantas ou microrganismos,
indispensáveis ao crescimento e às funções normais dos animais superiores e são requeridos na dieta em
pequenas quantidades (microgramas ou miligramas diários). As vitaminas são classificadas como lipossolúveis
(vitaminas A, D, E, K) e hidrossolúveis, que incluem a vitamina C e as do complexo B. Essas são coenzimas
importantes para muitas enzimas que participam de vias metabólicas para produção de energia e uma ingestão
inadequada pode levar a sérias complicações, como anemia, fadiga e perda de memória (HARVEY; FERRIER,
2012).
- -19
Há fatores que podem interferir na eficiência de uma enzima: temperatura, pH e concentração do substrato. A
estrutura e a forma do sítio ativo dependem da estrutura tridimensional da enzima. Essa conformação pode ser
afetada por quaisquer agentes capazes de provocar mudanças na conformação da proteína. Para a maioria das
enzimas, existe uma faixa de pH e temperatura em que sua eficiência é máxima. Se alterações drásticas no pH ou
na temperatura do ambiente ocorrerem, a enzima pode ter sua eficiência reduzida. Há locais em nosso corpo,
como o estômago, em que o pH é extremamente baixo. Já locais como o intestino, o pH é mais elevado. As
enzimas presentes em cada um desses locais não teriam a mesma eficiência se o pH fosse diferente. Esse efeito
do pH e da temperatura sobre a estrutura das proteínas é chamado de .desnaturação
A atividade enzimática pode ser diminuída, também, pela ação de substâncias, genericamente chamadas de 
. Esses inibidores podem ser irreversíveis ou reversíveis. Estes, por sua vez, são classificados eminibidores
competitivos e não competitivos (quando competem ou não com o substrato pelo sítio ativo da enzima).
Algumas dessas substâncias são constituintes normais das células, outras são estranhas aos organismos (como
alguns compostos organofosforados presentes em pesticidas e fármacos, como a aspirina e penicilina).
3 Carboidratos e lipídios: estrutura e função
Você já estudou alguns conceitos sobre carboidratos e lipídios para compreender a importância dessas
moléculas na formação das células e origem da vida, não é mesmo? 
Vamos agora aprofundar nossos conhecimentos sobre essas moléculas tão importantes.
3.1 Carboidratos
A fórmula geral dos carboidratos é dada por (CH O) . Perceba que seu nome está diretamente ligado à fórmula
2
n
química (hidrato de carbono), embora alguns carboidratos fujam à regra. Os carboidratos estão presentes em
nossa alimentação e muitos conferem sabor doce aos alimentos como glicose, frutose e sacarose e são chamados
de açúcares ou sacarídeos. Os carboidratos podem ser classificados quanto ao número de suas unidades
componentes em e e . Os monossacarídeos são o tipo maismonossacarídeos oligossacarídeos polissacarídeos
simples de carboidratos, formados por apenas uma molécula. Podem ser nomeados de acordo com o número de
carbonos presentes em sua estrutura: trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C) e hexoses (6C). Os
monossacarídeos são classificados de acordo com o grupo funcional que possuem, em cetoses e aldoses, que
contêm grupo funcional do tipo cetona ou aldeído, respectivamente (MARZZOCO; TORRES, 2015).
Veja a estrutura linear de monossacarídeos com diferentes números de carbonos e grupos funcionais.
VOCÊ QUER LER?
A evolução da ciência permite que, atualmente, enzimas sejam sintetizadas em laboratório. Um
grupo de pesquisadores brasileiros conseguiu criar uma enzima sintética capaz de clivar DNA
de patógenos, com potencial aplicação para a saúde. A notícia (AGÊNCIA FAPESP, 2018) pode
ser lida aqui: http://agencia.fapesp.br/enzima-sintetica-abre-novas-perspectivas-na-pesquisa-
em-saude/28293/.
- -20
Figura 17 - Estrutura linear de monossacarídeos com diferentes números de carbonos e grupos funcionais. Na 
linha superior, temos as aldoses. Na linha inferior, as cetoses.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 84.
Em geral, as formas cíclicas prevalecem nas células. Para a molécula de glicose, por exemplo, apenas 1%
permanece na forma aberta (HARVEY; FERRIER, 2012).
- -21
Figura 18 - Estrutura cíclica da glicose.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 84.
Os oligossacarídeos são polímeros de monossacarídeos ligados por . ligações glicosídicas Agora, observe na
figura a seguir, uma ligação glicosídica alfa-1,4, em outros termos, uma ligação glicosídica entre o carbono 1 de
um monossacarídeo e o carbono 4 de outro monossacarídeo.
Figura 19 - Ligação glicosídica entre o carbono 1 de um monossacarídeo e o carbono 4 de outro monossacarídeo 
(ligação glicosídica alfa-1,4).
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 86.
Os oligossacarídeos com maior função biológica são os dissacarídeos (união de dois monossacarídeos). Entre os
- -22
Os oligossacarídeos com maior função biológica são os dissacarídeos (união de dois monossacarídeos). Entre os
dissacarídeos, os mais comuns são consequência da ligação entre glicose e frutose, gerando a sacarose
(componente do açúcar de mesa); glicose e galactose, gerando, porsua vez, a (o açúcar presente no leite).lactose
Figura 20 - Dissacarídeos e monossacarídeos em sua forma cíclica. Por meio da união de dois monossacarídeos, 
com uma ligação glicosídica, forma-se um dissacarídeo.
Fonte: lyricsaima, Shutterstock, 2019.
Você sabia que a junção de centenas de monossacarídeos dá origem aos polissacarídeos? Eles são moléculas de
reserva nos seres vivos, como o glicogênio nos animais e o amido nos vegetais. Os polissacarídeos podem ainda
ter função estrutural, como a quitina e a celulose nas plantas.
A figura a seguir apresenta uma estrutura de carboidratos. Observe que os destaques em verde são as unidades
formadoras. Em azul, temos as unidades de ramificação. E, por sua vez, em vermelho, estão as unidades
redutoras, pelas quais é possível fazer a adição ou remoção de unidades.
- -23
Figura 21 - Estrutura de carboidratos.
Fonte: Elaborada pelo autor, 2018.
As funções principais dos polissacarídeos são de armazenamento e estrutural. Além disso, são fonte principal
para o metabolismo energético das células. As moléculas mais simples, como a glicose, são o combustível celular
e base de rotas bioquímicas complexas que necessitam de energia ou precursores gerados na via da glicólise.
Você sabe por que os seres humanos não digerem a celulose, presente na alface e na rúcula? Mesmo sendo um
polissacarídeo de glicose, assim como o amido (presente na batata e no arroz), os seres humanos não conseguem
digeri-la para obter moléculas de açúcar isoladas e utilizar para produzir energia. Na celulose, as unidades de
glicose são polimerizadas por ligações glicosídicas entre os carbonos 1 (com configuração β) e 4: ligações β-1,4.
Os seres humanos não possuem a enzima digestiva necessária para a quebra dessa ligação específica e, portanto,
a celulose proveniente dos vegetais que ingerimos não é digerida em nosso trato gastrointestinal, sendo
considerada uma fibra dietética (HARVEY; FERRIER, 2012).
A glicose é um carboidrato chave para a sobrevivência humana. Ela é o combustível básico das funções
neurológicas e sem ela o cérebro pode entrar em colapso. Por isso, períodos longos de jejum ou atividade física
muito intensa sem reposição energética podem causar danos. Toda a maquinaria celular é sustentada pela via da
glicólise e outras rotas alternativas, que geram energia, sob a forma de calor e ATP.
Para complementar seus estudos sobre o tema, conheça o caso de uma jovem de 21 anos e aprenda mais sobre a
lactose.
VOCÊ SABIA?
Conheça mais sobre as fibras dietéticas e seus benefícios para a saúde lendo o artigo “Fibra
alimentar – Ingestão adequada e efeitos sobre a saúde do metabolismo” (BERNAUD;
RODRIGUES, 2013). Você irá se surpreender com o quanto é importante manter uma
alimentação equilibrada e rica em fibras. Disponível em: <http://www.scielo.br/pdf/abem
./v57n6/01.pdf
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
- -24
Agora que você já conheceu a estrutura e função dos carboidratos, vamos dar sequência aos seus estudos sobre o
surgimento das células e aprender sobre os lipídios. Mantenha-se concentrado e bons estudos!
3.2 Lipídios
O termo lipídio, conhecido como gordura ou óleo em nosso cotidiano, muitas vezes é tachado como vilão da
nossa dieta. Porém, essas moléculas são importantes fontes de energia para nosso organismo. Isto porque os
lipídios participam da estrutura das nossas membranas plasmáticas e servem como precursores para a síntese
de vitaminas e hormônios.
Os lipídios formam um grupo de moléculas bastante diverso e possuem a característica de serem pouco solúveis
em água. Fazem parte desse grupo de moléculas os ácidos graxos e os esteroides (como por exemplo o
colesterol).
Ácidos graxos
Os geralmente são compostos por uma cadeia carbônica longa, com número par de átomos deácidos graxos
carbono e sem ramificações, podendo ser saturada (conter apenas ligações simples entre os átomos de carbono)
ou conter uma ou mais instaurações (ligações duplas) ao longo da cadeia.
Ácidos graxos saturados
Os compostos que contém apenas ligações simples são chamados de ácidos graxos saturados.
CASO
E. J. D., 21 anos de idade, sexo feminino. Apresenta quadro de diarreia e dor abdominal há seis
meses. Acreditava que seu quadro estava atribuído ao estresse, porém, mesmo após início das
férias escolares não houve melhora. Orientada por um amigo se automedicou com
antiparasitário, pois acreditava estar com “vermes”. O tratamento também não surtiu efeito.
Ela então decidiu procurar um médico. Na consulta, relatou que os sintomas aparecem
principalmente no período da manhã, 1h – 2h após o café da manhã. Relata que costuma
consumir pão, leite, café, queijo e frutas. Alguns dias consome iogurte batido com aveia e
frutas. O médico suspeita de um quadro de intolerância à lactose e a jovem, então, relata que
seus pais apresentam a condição.
O médico solicita que a jovem suspenda laticínios da dieta e faça um exame chamado teste de
tolerância à lactose. No laboratório, a jovem mediu a glicemia às 7h da manhã em jejum. Ela,
então, ingeriu uma quantidade grande de lactose, na forma de um líquido. Às 8h e 9h mediram
novamente os índices de glicose na corrente sanguínea. Os índices não se elevaram, ficando
quase iguais ao medido em jejum. Frente aos resultados, o médico sugeriu o diagnóstico de
intolerância à lactose.
Você sabe como é possível justificar os fatos observados?
Se justifica porque, em indivíduos normais, a enzima lactase age sobre a lactose no intestino,
rompendo a ligação glicosídica, resultando em moléculas de galactose e glicose. A glicose, ao
ser absorvida, eleva os seus níveis na corrente sanguínea. Em indivíduos intolerantes, a enzima
não é produzida. Sendo assim, a lactose permanece na forma de dissacarídeo e não é
absorvida. Por isso, os níveis de glicose no sangue não se alteram e o acúmulo de lactose no
intestino causa a diarreia e a cólica.
Nas células, podem ocorrer associações entre os carboidratos e lipídios ou proteínas,
formando glicoconjugados, como os glicolipídios e glicoproteínas com funções diversas nas
células, incluindo sinalização e proteção celular.
- -25
Ácidos graxos saturados
Os compostos que contém apenas ligações simples são chamados de ácidos graxos saturados.
Monoinsaturados e poli-insaturados
Já aqueles que contêm apenas uma ligação dupla são chamados de monoinsaturados e duas ou mais ligações
duplas poli-insaturados (RODWELL, 2017).
Agora, confira, na figura a seguir, a estrutura molecular e tridimensional de dois ácidos graxos.
Figura 22 - Estrutura molecular e tridimensional de dois ácidos graxos. Ambos possuem 18 átomos de carbono, 
porém em (a) temos ácido esteárico, saturado e em (b), ácido oleico, insaturado (b). A presença da dupla ligação 
cis resulta em uma dobra na molécula.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 89.
Analisada a estrutura da molécula, perceba que em uma das extremidades temos uma carboxila (COO ) e na-
outra extremidade um CH . Em uma das nomenclaturas utilizadas para identificar as ligações químicas das
3
moléculas de ácidos graxos, o carbono da extremidade CH é identificado como carbono de número 1 ou também
3 
chamado de carbono ômega (ω). Ao representar a fórmula geral de um ácido graxo, identificamos, em primeiro
lugar, o número de carbonos totais da molécula, em seguida (separado por dois pontos), o número de ligações
duplas que ela possui.
Por fim, indicamos a posição da primeira ligação dupla presente na cadeia. Lembre-se de que o primeiro carbono
da cadeia extremidade CH é chamado de ômega, e, se a primeira ligação dupla está no segundo carbono, ela será
3
chamada de ômega-2, se estiver no 6 carbono, ômega-6. (MARZZOCO; TORRES, 2015). Para ampliar sua
compreensão sobre o tema, vamos tomar como exemplo o ácido oleico, apresentado anteriormente:
18:1 ω-9
Observe que esse ácido graxo possui 18 carbonos e uma ligação dupla em sua estrutura. A ligação dupla está no
carbono número nove. Como vimos, os ácidos graxos poli-insaturados chamados de ômega-3são aqueles que
possuem uma ligação dupla entre o terceiro e quarto carbono da cadeia (numerado a partir do carbono 1 ou
- -26
possuem uma ligação dupla entre o terceiro e quarto carbono da cadeia (numerado a partir do carbono 1 ou
carbono ômega). Pode haver mais duplas ligações ao longo da cadeia, porém apenas uma é identificada.
Alimentos como peixes (atum, salmão e sardinha) e azeite de oliva são fontes desses ácidos graxos.
Figura 23 - Ácidos graxos do tipo ômega 3.
Fonte: Perception7, Shutterstock, 2019.
Lembrando que o EPA é o ácido eicosapentaenoico. Há o DHA é o ácido docosahexaenóico. E, por sua vez, o ALA é
o ácido alfa-linolênico; são ácidos graxos do tipo ômega-3, que trazem inúmeros benéficos à saúde. O último é
encontrado no azeite extravirgem, e os dois primeiros em peixes, como salmão e sardinha.
À temperatura ambiente, os ácidos graxos podem apresentar consistência diferentes. Ácidos graxos saturados
com mais de 14 carbonos são sólidos e, se possuírem pelo menos uma dupla ligação, são líquidos.
O grau de fluidez das membranas biológicas depende, então, do tipo de ácido graxo presente nos seus lipídios
estruturais. A diversidade lipídica é espécie-dependente, sendo que alguns só são produzidos por vegetais,
outros apenas por microrganismos e outros apenas por mamíferos, por exemplo. Sendo assim, o consumo de
diferentes formas de ácidos graxos é o ideal para a manutenção da saúde humana (RODWELL, 2017).
Os ácidos graxos livres são pouco encontrados nos organismos vivos e mais frequentemente ligados a uma
molécula de glicerol (um tipo de álcool) formando os ou .triglicerídeos triacilgliceróis
Acompanhe, na sequência, uma representação de um triacilglicerol formado pela ligação de um glicerol e três
ácidos graxos.
VOCÊ QUER LER?
Nos últimos anos, as investigações científicas têm comprovado que as dietas com quantidades
adequadas de ácidos graxos poli-insaturados desempenham papel importante na prevenção de
doenças cardiovasculares e aterosclerose. Nesta revisão da literatura, descubra diversos
benefícios relacionados ao consumo regular desse tipo de ácido graxo. Leia o artigo Ácidos
 (PERINI, et al.,graxos poli-insaturados n-3 e n-6: metabolismo em mamíferos e resposta imune
2010) disponível em: .http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
- -27
Figura 24 - Triacilglicerol formado pela ligação de um glicerol e três ácido s graxos.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 92.
Outro tipo de lipídio com importante função biológica são os . Eles são compostos de maneirafosfolipídios
semelhante aos triacilgliceróis, porém possuem apenas duas cadeias de ácidos graxos ligados à molécula de
glicerol. Na terceira posição do glicerol, liga-se um grupo fosfato, que ainda pode se ligar a outras moléculas. Essa
configuração molecular confere aos fosfolipídios um caráter . Isso significa que uma porção daanfipático
molécula é ou (cabeça de fosfato) e a outra é ou (cauda de ácidos graxos)hidrofílica polar hidrofóbica apolar
(RODWELL, 2017). Essa propriedade é fundamental para a organização da membrana plasmática.
Figura 25 - Fosfolipídio.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p.72.
Na estrutura do fosfolipídeo, observe uma porção hidrofóbica (caudas de ácidos graxos) e uma hidrofílica
- -28
Na estrutura do fosfolipídeo, observe uma porção hidrofóbica (caudas de ácidos graxos) e uma hidrofílica
(grupamento fosfato ligado ao glicerol).
Além dos ácidos graxo, triglicerídeos e fosfolipídios há uma outra classe de lipídios importantes, os .esteroides
Os esteroides possuem uma conformação bastante diferente dos ácidos graxos, que são cadeias carbônicas
lineares. Essa classe de lipídios apresenta um núcleo tetracíclico característico em sua estrutura. O principal
representante desse grupo é o colesterol.
O colesterol é o esteroide mais abundante nos tecidos animais. É capaz de servir de precursor para síntese de
todos os outros esteroides, que incluem hormônios esteroides (hormônios sexuais e do córtex das glândulas
suprarrenais), sais biliares e vitamina D (MARZZOCO; TORRES, 2015).
Por fim, o colesterol apresenta uma função estrutural importante, compondo a membrana plasmática das células.
Figura 26 - Molécula de colesterol.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 95.
A figura ilustra a molécula de colesterol, na qual podemos observar os quatro anéis carbônicos, o grupo polar
(OH) e a região apolar com aspecto mais linear. Essas características tornam a molécula anfipática.
- -29
Os triacilgliceróis e as moléculas de colesterol provenientes da dieta, e mesmo aquelas produzidas por via
endógena, viajam na corrente sanguínea em partículas chamadas de . São agregados moleculareslipoproteínas
formados por um núcleo central de triglicerídeos e ésteres de colesterol (colesterol ligado a um ácido graxo).
Esse núcleo é envolto por uma camada de fosfolipídios e proteínas chamadas de apoproteínas. Essa partícula se
torna solúvel em água devido à cabeça (hidrofílica) do fosfolipídio. Dependendo do tamanho e composição
(quantidade de lipídios e proteínas) dessas lipoproteínas, elas são chamadas de lipoproteínas de alta (HDL),
baixa (LDL) e muito baixa (VLDL) densidade. (RODWELL, 2017).
Na sequência, observe a representação de lipoproteínas de alta e baixa densidade (HDL e LDL) transportadoras
de colesterol e triglicerídeos na corrente sanguínea.
VOCÊ O CONHECE?
Bruce D. Roth (1954- ) é um americano PhD em química orgânica que, aos 32 anos, descobriu a
atorvastatina enquanto trabalhava na empresa Warner-Lambert, posteriormente adquirida
pela gigante farmacêutica Pfizer. Essa droga pertence à classe das estatinas e é vendida como o
medicamento Lipitor™ que se tornaria o medicamento mais vendido na história da indústria
farmacêutica. Ele é utilizado para reduzir os níveis de colesterol e na prevenção de doenças
cardiovasculares e já auxiliou no tratamento de milhões de pessoas em todo o mundo. Entre
1996 e 2012, estima-se que o medicamento tenha um resultado de vendas de mais de 125
bilhões de dólares.
Para saber mais sobre o Bruce D. Roth, acesse (2011): https://www.crainsnewyork.com
./article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
VOCÊ QUER LER?
Diversos estudos clínicos, epidemiológicos e experimentais têm mostrado de maneira
incontestável a relação entre dosagem sérica dos níveis de lipoproteína de alta densidade
(HDL) e doença cardiovascular. Baixos níveis de HDL estão presentes em aproximadamente
10% da população e representam um dos mais frequentes achados de dislipidemia nos
pacientes com doença arterial coronariana (DAC).
Leia este artigo (LIMA; COUTO, 2006) e descubra fatos interessantes sobre ela: estrutura,
metabolismo e funções fisiológicas da lipoproteína de alta densidade.
Disponível em: .http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v42n3/a05v42n3.pdf
https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v42n3/a05v42n3.pdf
- -30
Figura 27 - Lipoproteínas de alta e baixa densidade (HDL e LDL) transportadoras de colesterol e triglicerídeos na 
corrente sanguínea.
Fonte: lyricsaima, Shutterstock, 2019.
Graças às lipoproteínas é possível transportar moléculas de ácidos graxos e colesterol por todo organismo para
que eles possam desempenhar suas funções energética, estrutural, de sinalização e precursora de hormônios nos
diferentes órgãos.
Sendo assim, podemos entender os lipídios e carboidratos não somente como moléculas provenientes da nossa
dieta que nos fornecem energia, mas também como importantes constituintes estruturais das nossas células.
Eles são essenciais para a manutenção da vida celular e, por consequência, de todo nosso organismo.
VOCÊ QUER VER?
Você já ouviu falar na relação existente entre colesterol e doenças cardíacas? Para entender
melhor essa relação, precisamos descobrir como essas moléculas de lipídios sãotransportadas
pela corrente sanguínea. Afinal, eles são lipídeos, insolúveis em meio aquoso e o plasma
sanguíneo é um composto aquoso. Como isso acontece? Assista ao vídeo (2018) e saiba mais
sobre as lipoproteínas de alta e baixa densidade (LDL e HDL) e o transporte de lipídios pela
corrente sanguínea.
Disponível em: .https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw
https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw
- -31
4 Ácidos nucleicos (DNA e RNA)
Os ácidos nucleicos são moléculas orgânicas muito importantes para a manutenção da vida dos organismos e
suas gerações de células futuras. São representados pelo Ácido Desoxirribonucleico (ADN ou DNA) e pelo Ácido
Ribonucleico (ARN ou RNA), macromoléculas constituídas por unidades monoméricas conhecidas como
nucleotídeos. Como descrito, o DNA compõe, com proteínas nucleares, a . Nas células eucarióticas, elecromatina
se encontra armazenado e protegido no núcleo, mas também em organelas, como nas mitocôndrias. Além disso,
o material genético das células eucarióticas é organizado em fragmentos lineares, ou seja, em . Oscromossomos
cromossomos são as estruturas nucleares que contêm milhares de genes, sendo estes os responsáveis por
armazenar as informações para síntese de proteínas nas células. Ao contrário, nas células procarióticas, o DNA
não tem uma estrutura membranosa de proteção (carioteca) e está localizado em uma região específica
conhecida como nucleoide. Os cromossomos procarióticos, em comparação aos eucarióticos, são menores e
normalmente circulares.
Unidades monoméricas dos ácidos nucleicos são os nucleotídeos de DNA e RNA 
Tanto o DNA quanto o RNA são considerados biopolímeros, cuja constituição monomérica (unidade constitutiva)
é feita por nucleotídeos. Os nucleotídeos se associam ordenadamente em cadeias polinucleotídicas. Esse
processo de polimerização será detalhado, na sequência, nos processos de replicação do DNA e transcrição de
genes.
Os nucleotídeos são constituídos por três estruturas distintas: , estrutura cíclica, que contémbase nitrogenada
átomo de nitrogênio; , monossacarídeo (açúcar simples) de cinco carbonos; e . A pentosepentose grupo fosfato
ocupa a região central do nucleotídeo, estando a ela associada a base nitrogenada e o grupo fosfato.
Figura 28 - Nucleotídeos constituem o DNA e o RNA.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
Na imagem, os componentes estão presentes no DNA e RNA e incluem o açúcar (desoxirribose ou ribose), o
grupo fosfato e a base nitrogenada. As bases são bases pirimidinas (citosina, timina no DNA e uracila no RNA, um
anel) e as bases purinas (adenina e guanina, dois anéis). O grupo fosfato está ligado ao carbono 5'. O carbono 2'
liga-se a um grupo hidroxila na ribose, mas nenhuma hidroxila (apenas hidrogênio) na desoxirribose.
Bases nitrogenadas 
- -32
Bases nitrogenadas 
No total, são conhecidas quatro categorias de bases nitrogenadas nas moléculas de DNA e que são sempre
lembradas por suas letras iniciais A, G, C e T. Assim, “A” é atribuído à adenina, “G” à guanina, “C” à citosina e “T” à
timina. Além disso, as bases adenina e guanina são classificadas como purinas, uma vez que apresentam,
estruturalmente, dois anéis de carbono e nitrogênio. Já as bases citosina e timina são pirimidinas, sendo
constituídas por um anel de carbono e nitrogênio. Observe na imagem a seguir as diferentes bases nitrogenadas.
Figura 29 - Bases purinas e pirimidinas.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
No RNA, há nucleotídeos como bases adenina, guanina e citosina, porém não timina, mas sim outra pirimidina,
uracila, na qual é referida a letra “U”.
Pentoses 
Como citado anteriormente, o monossacarídeo de cinco carbonos no DNA é a desoxirribose e no RNA é a ribose,
ambos com estrutura bastante parecidas. Diferem pelo ligante do carbono dois ser uma hidroxila na ribose e um
hidrogênio na desoxirribose.
Figura 30 - Pentose dos nucleotídeos de DNA e RNA.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
Os carbonos da pentose são numerados como na figura. Dessa forma, a pentose tem a base associada ao seu
- -33
Os carbonos da pentose são numerados como na figura. Dessa forma, a pentose tem a base associada ao seu
carbono 1', e o fosfato ao carbono 5'. Ao serem incorporados à cadeia polinucleotídica nascente do DNA ou do
RNA, os fosfatos unem o carbono 3 da pentose de um nucleotídeo com o carbono 5 da pentose de um próximo
nucleotídeo.
Fosfato 
Nos nucleotídeos, há um grupo fosfato, variando para grupos de três fosfatos naqueles que serão incorporados à
cadeia polinucleotídica nascente. Ao serem associados à cadeia do DNA ou do RNA, acaba perdendo os dois
grupos fosfato. Nessas ligações, os fosfatos unem o carbono 3 da pentose de um nucleotídeo com o carbono 5 da
pentose do próximo nucleotídeo.
Figura 31 - Fosfatos estão normalmente ligados à hidroxila C5 da ribose ou desoxirribose (especificado como 5’). 
Os mais comuns são mono-, di- e trifosfatos.
Fonte: ALBERTS et al., 2017. p. 76.
Cadeias polinucleotídicas 
As cadeias de polinucleotídeos vão sendo originadas quando nelas são incorporados nucleotídeos. Dessa forma, a
estrutura da cadeia tem extremidades diferentes. Sendo assim, na extremidade 5' há um grupo fosfato, e na
extremidade 3', uma hidroxila. Por isso, no DNA, a orientação da direção é dita 5' para 3'. A hidroxila do carbono
3 da pentose de um nucleotídeo se associa ao grupo fosfato, ligado ao carbono 5 de outro por ligação
fosfodiéster.
- -34
- -35
Figura 32 - Exemplo de como se forma a ligação fosfodiéster.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 7.
Estrutura da dupla hélice do DNA 
As cadeias de DNA são dispostas em uma estrutura de dupla hélice, com duas fitas complementares associadas,
sendo que as pentoses e os fosfatos se localizam na porção externa da hélice, formando um esqueleto de açúcar-
fosfato. Já as bases nitrogenadas são projetadas para o interior da molécula e, dessa forma, lembram degraus de
uma escada em caracol. Pareadas, as bases nitrogenadas são mantidas unidas entre si por interações
intermoleculares do tipo ponte de hidrogênio (ligações hidrogênio).
Figura 33 - Quatro unidades de nucleotídeos do DNA. Cada uma é composta de açúcar-fosfato ligado à base (A). 
Os nucleotídeos são ligados em cadeias polinucleotídicas com uma cadeia principal de açúcar-fosfato de onde as 
bases se projetam (B). DNA tem duas cadeias unidas por ligações de hidrogênio entre a bases (C). DNA 
organizado em dupla-hélice (D).
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 173.
Essa configuração da molécula de DNA permite que as informações genéticas permaneçam armazenadas em
sequências lineares para serem codificadas em proteínas. 
- -36
Síntese
Concluímos o primeiro capítulo sobre evolução das células e composição química dos organismos. Agora, você já
conhece as células e as macromoléculas fundamentais para a vida.
Sendo assim, neste capítulo você teve a oportunidade de:
Nesta unidade, você teve a oportunidade de:
• descrever como a vida surgiu na Terra;
• conceituar átomos e moléculas essenciais para a vida;
• relacionar a forma das proteínas com sua composição de aminoácidos;
• descrever carboidratos e lipídios com funções biológicas relevantes;
• descrever as propriedades estruturais e informacionais dos ácidos nucleicos;
• relacionar as moléculas a condições fisiológicas e patológicas que ocorrem em nosso organismo.
Bibliografia
AGÊNCIA FAPESP. Enzima sintética abre novas perspectivas na pesquisa de saúde. , 24 jul.Agência FAPESP
2018. Disponível em: http://agencia.fapesp.br/enzima-sintetica-abre-novas-perspectivas-na-pesquisa-em-saude
/28293/. Acesso em: 8 ago. 2019.
ALBERTS, B. . . et al Fundamentos da Biologia Celular 4 ed. Porto Alegre: ArtMed, 2017.
ALBERTS, B. . et al Biologia Molecular da Célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.
BERNAUD, F. S. R.; RODRIGUES, T. C. Fibra alimentar – Ingestão adequada e efeitos sobre a saúde do
metabolismo. . v. 57, n. 6, p. 397-405, 2013. Disponível em: Arq. Bras. Endocrinol. Metab http://www.scielo.br
/pdf/abem/v57n6/01.pdf. Acesso em: 8 ago. 2019.
CIB. Amulher que fotografou o DNA: conheça Rosalind Franklin. , 2019. Disponível em: CIB https://cib.org.br
/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/. Acesso em: 8 ago. 2019.
CHANG, R. . 4. ed. Porto Alegre: AMGH.Química Geral
CHOLESTEROL Metabolism, LDL, HDL and other Lipoproteins, Animation. 2018. 1 vídeo (3 min 45 s). Publicado
no canal Alila Medical Media. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw. Acesso em: 8
ago. 2019.
COOPER, G. M. A Molecular Approach. 2 ed. Sunderland (MA): Sinauer Associates, 2000. The Cell: Disponível em:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK9841/. Acesso em: 22 dez 2018.
CRAINS’S NEW YORK BUSINESS. Lipitor becomes worlds’s top-selling drug. , 27Crains’s New York Business
dez. 2011. Disponível em: https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902
/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug. Acesso em: 8 ago. 2019.
DAWKINS, R. . Tradução: Rejane Rubino. São Paulo: Companhias das Letras, 2007.O gene egoísta
HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. . 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2012.Bioquímica Ilustrada
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. . 9. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2012.Biologia Celular e Molecular
LIMA, E. S.; COUTO, R. D. Estrutura, metabolismo e funções fisiológicas da lipoproteína de alta densidade. J. Bras.
., v. 42, n. 3, p. 169-178, 2006. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v42n3Patol. Med. Lab
/a05v42n3.pdf. Acesso em: 8 ago. 2019.
LODISH, H. . . 6. ed. New York: W. H. Freeman, 2008.et al Molecular cell biology
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. . 4. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan. 2015.Bioquímica Básica
NELSON, D. L.; COX, M. M. . 6. ed. Porto Alegre: Artmed.Princípios de Bioquímica de Lehninger
PERINI, J. A. L. . Ácidos graxos poli-insaturados n-3 en-6: metabolismo em mamíferos e resposta imune.et al Rev.
Nutr., Campinas, v. 23, n. 6, p. 1075-1086, 2010. Disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf.
Acesso em: 8 ago. 2019.
RODWELL, V. W. . 30. ed. Porto Alegre: AMGH. 2017.Bioquímica Ilustrada de Harper
•
•
•
•
•
•
http://agencia.fapesp.br/enzima-sintetica-abre-novas-perspectivas-na-pesquisa-em-saude/28293/
http://agencia.fapesp.br/enzima-sintetica-abre-novas-perspectivas-na-pesquisa-em-saude/28293/
http://agencia.fapesp.br/enzima-sintetica-abre-novas-perspectivas-na-pesquisa-em-saude/28293/
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/
https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/
https://cib.org.br/mulher-que-fotografou-o-dna-conheca-rosalind-franklin/
https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE/111229902/lipitor-becomes-world-s-top-selling-drug
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
- -37
Acesso em: 8 ago. 2019.
RODWELL, V. W. . 30. ed. Porto Alegre: AMGH. 2017.Bioquímica Ilustrada de Harper
VOET, D.; VOET, J. G. . Bioquímica 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.
WALTERS, N. G.; ENGELKEN, D. R. Ribozymes: Catalytic RNAs that cut things, make things, and doodd and useful
Jobs. Biologist, London, v. 49, n. 5, p. 199–203, 2002. Disponível em: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles
/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf. Acesso em: 8 ago. 2019.
WHAT’S all matter? Atoms and Molecules. 2012. 1 vídeo (4 min 35 s). Publicado no canal MITK12Videos.
Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo. Acesso em: 8 ago. 2019.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3770912/pdf/nihms413112.pdf
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
	Introdução
	1 Química dos organismos vivos
	1.1 Composição química das células
	1.2 Átomos, moléculas e íons
	1.3 A água
	1.4 Moléculas orgânicas
	1.5 Origem da vida e teoria celular
	2 Aminoácidos, proteínas e enzimas: estruturas e função
	2.1 Aminoácidos
	2.2 Proteínas
	2.3 Enzimas
	3 Carboidratos e lipídios: estrutura e função
	3.1 Carboidratos
	3.2 Lipídios
	4 Ácidos nucleicos (DNA e RNA)
	Síntese
	Bibliografia