Bioquímica est.

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Bioquímica 
 Estética.
As biomoléculas são constituídas por um número limitado de elementos químicos, sendo os mais comuns o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o nitrogênio (N), o fósforo (P), o cálcio (Ca) e o enxofre (S), representando 97% do peso corporal seco. Existem, ainda, outros elementos presentes em menor quantidade, tais como, ferro (Fe), magnésio (Mg), selênio (Se), zinco (Zn) e níquel ( Ni), entre outros, que fazem parte da estrutura das biomoléculas ou se apresentam na forma de minerais. 
 As principais biomoléculas são: aminoácidos, proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos e podem se apresentar em formas simples ou individuais, sendo denominados monômeros, e formas complexas, formadas por unidades repetitivas de monômeros, denominadas polímeros. 
Água
A água representa 70% do peso corporal humano, portanto, as biomoléculas e as reações às quais estão sujeitas estão dispersas ou acontecem em ambiente aquoso, tornando o estudo da água essencial na Disciplina de Bioquímica. A água possui diversas funções no organismo humano, tais como ser meio para as reações bioquímicas, transporte de substâncias, descarte, participação ativa em reações químicas e regulação da temperatura corporal. Quimicamente, a água é constituída por um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio e é definida como uma substância polar. O oxigênio possui carga negativa parcial e o hidrogênio carga positiva parcial, facilitando a interação entre várias moléculas de água, pois elas se atraem. Essa atração eletrostática favorece a solubilização de diversas substâncias na água e a ligação entre as moléculas de água define-se por pontes de hidrogênio ou ligação de hidrogênio. As biomoléculas estão dispersas no organismo humano na forma de solução. Quimicamente, uma solução é composta por um soluto, substância sólida ou em menor quantidade, e um solvente, substância em maior quantidade. A solubilidade refere-se à capacidade de um soluto interagir com um solvente.
A característica polar da água a faz dissolver mais substâncias e em maiorquantidade, sendo considerado o “solvente universal”. De acordo com a solubilidade em água, as biomoléculas são divididas em polares ou hidrofílicas, apolares ou hidrofóbicas ou anfipáticas. Substâncias polares ou hidrofílicas se dissolvem completamente na água; substâncias apolares ou hidrofóbicas são insolúveis em água e substâncias anfipáticas possuem uma região polar que interage com a água e uma região apolar que interage com as substâncias hidrofóbicas. As substâncias anfipáticas tendem a formar agregados denominados micelas, nas quais o grupo hidrofílico interage com o ambiente aquoso e os grupos hidrofóbicos se associam no centro.
Propriedades Químicas da Água
A água é uma molécula que, ao ionizar-se, libera o íon hidrônio H+ (H3O+) e íon hidróxido OH-, conforme equação a seguir:
 H2O → H+(H3O)+ OH-
Uma característica importante da água é o pH ou potencial hidrogêniônico, definido pela concentração de H + em uma solução ou meio. Como as concentrações deste íon são muito pequenas, o cálculo do pH, definido pelo logaritmo negativo da concentração de H+, equação a seguir, torna-se uma medida mais prática. pH= -log [H+]
A água pura possui a mesma concentração dos íons H+ e OH- - [10-7], portanto, pH = 7,0, e é classificada como neutra. A escala de pH varia de 1,0 a 14,0, soluções que apresentam pH <7,0 são classificada como ácidas, possuem concentrações maiores de H+ e diminuem o pH do meio. Soluções que apresentam pH >7,0 são classificadas como básicas,possuem concentrações maiores de OH- e elevam o pH do meio.
Substâncias ácidas são classificadas em ácidos fracos, com baixo grau de ionização (liberam poucos íons H + na presença da água, não alterando significativamente o pH) e ácidos fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos íons OH- na presença da água, alterando fortemente o pH). As substâncias básicas também são classificadas em bases fracas, com baixo grau de ionização (liberam poucos íons OH- na presença da água, não alterando significativamente o pH) e bases fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos íons OH - na presença da água, alterando fortemente o pH). 
Equilíbrio Ácido – Base
Moléculas biológicas, na presença de água, agem como ácidos ou bases influenciando no pH do meio aquoso e sofrem alterações estruturais e na sua ação influenciadas pelo pH do ambiente. O pH, tanto do ambiente intracelular, como do ambiente extracelular, deve se manter estável, pois pequenas alterações podem afetar a estrutura e as funções das moléculas biológicas de forma grave. Às diminuições no pH biológico damos o nomes de acidose e às elevações damos o nome de alcalose. Para manter o equilíbrio ácido-base existente no nosso organismo, encontramos substâncias tamponantes ou sistemas tampões, que não permitem alteração no pH, mesmo na presença de ácidos e bases. Os tampões são constituídos por um ácido fraco e seu sal, que interagem com substâncias ácidas ou básicas, neutralizando-as e, consequentemente, evitando a alteração no pH. O ácido fraco do sistema tampão libera pouca quantidade de íons H+, que interage com os ânions OH - das substâncias básicas, formando água, e o sal interage com o H + das substâncias ácidas, formando moléculas do ácido fraco, os principais tampões biológicos são o tampão bicarbonato, responsável por manter o pH do sangue e da saliva em 7,4 e o tampão fosfato, que mantém o pH do citoplasma das células próximo ao neutro.
Aminoácidos
Os aminoácidos são os monômeros da principal biomolécula do organismo humano, as proteínas. Existem 20 tipos de aminoácidos; a maioria deles, presentes em todas as proteínas. Os aminoácidos são divididos em essenciais e não essenciais, de acordo com a capacidade do organismo humano em sintetizá-los. Aminoácidos essenciais são nove, não são sintetizados pelo organismo e são fornecidos pela alimentação. Os aminoácidos são estruturas químicas constituídas de um grupo amino primário (-NH2) e um grupo ácidos carboxílico (-COOH) ligados a um carbono alfa - α e uma cadeia lateral – grupo R, que difere os 20 aminoácidos e os classifica em aminoácidos apolares, polares, ácidos e básicos. Os aminoácidos são abreviados com três letras na literatura Bioquímica e com uma letra para se comparar sequências de aminoácidos de proteínas similares.
Aminoácidos apolares são aqueles que apresentam radicais hidrofóbicos, ou seja, hidrocarbonetos (apresentam apenas carbono – C e hidrogênio – H) simples ou modificados. Os representantes desse grupo são a glicina, a alanina, a valina, a leucina, a isoleucina, a metionina, a prolina, a fenilalanina e o triptofano. São aminoácidos com a característica de unirem formando estruturas compactas com pequenos espaços vazio, agrupando-se dentro da proteína, longe da água da célula.
Aminoácidos polares são aqueles que apresentam cadeias laterais polares ou hidrofílicas, apresentam grupos hidroxila (-OH), amida ou tiol (-SH); são eles: serina, treonina, asparagina, glutamina, tirosina e cisteína. A presença de hidroxila na serina, treonina e na tirosina aumentam sua atração pela água, ou seja, ficam mais hidrófilos. A função tiol presente na cisteína pode formar pontes, denominadas ligações dissulfeto, importantes na estabilidade de algumas proteínas.
Aminoácidos ácidos possuem o grupo ácido carboxílico (-COOH) na cadeia lateral, um importante doador de prótons (H +), e são carregados negativamente no interior celular, são eles ácido aspártico e ácido glutâmico. Quando carregados negativamente, são chamados de aspartato e glutamato. Aminoácidos básicos são carregados positivamente na cadeia lateral devido à presença do grupo amina, um aceptor de prótons (H +); são eles lisina, arginina e histidina. São altamente hidrófilos e estão envolvidos em diversos processos metabólicos, como, por exemplo, nas reações enzimáticas. 
A ligação entre os aminoácidos para formação dos polímeros é conhecida como ligaçãopeptídica, caracteriza-se por uma reação de condensação (ligação com a perda de uma molécula de água) e ocorre entre o grupo amina de um aminoácido, denominado porção amino terminal (N-terminal), com o grupo ácido carboxílico do outro, denominado porção caboxi-terminal (C-terminal). Os polímeros são também chamados de peptídeos e os aminoácidos que os compõem são denominamos resíduos. As proteínas são moléculas que contêm uma ou mais cadeias polipeptídicas.
 Aminoácidos Biologicamente Ativos
Os 20 aminoácidos-padrão sofrem diversas alterações no citoplasma celular, dando origem a outras moléculas que agem independentemente, não só fazendo parte das cadeias polipeptídicas, atuam como transportadores de nitrogênio para o metabolismo celular e como mensageiros químicos entre as células, além de poder fornecer energia para as células. Como exemplo, temos a glicina, o ácido Υ-aminobutírico (GABA), derivado da glutamina, e a dopamina, derivada da tirosina, que são neurotransmissores, substâncias liberadas pelos neurônios, modulando a ação do Sistema Nervoso Central, a histamina, que age como um importante mediador de reações alérgicas, e a tiroxina, derivada da tirosina, um hormônio produzido pela tireoide e que regula o metabolismo. A glutationa é um tripeptídeo (composto por três aminoácidos), com ação antioxidante no ambiente celular, composto com alto poder de lesar as células.
Proteínas
As proteínas são as moléculas em maior quantidade no organismo humano, desempenhando diversas funções e envolvidas em todos os processos metabólicos. Atuam na defesa do organismo, como transportadoras de substâncias, têm ações regulatórias, além de serem componentes estruturais das células e tecidos. As proteínas são polímeros formados pela união de aminoácidos. A sequência de aminoácidos determina as propriedades física e química das proteínas, assim como a interação entre proteínas e seu mecanismo de ação. As proteínas podem se associar a íons, como o zinco e o cálcio, e também a grupos fosfatos, lipídeos e carboidratos.
 Classificação e Estrutura das Proteínas
• Estrutura primária: define-se pela sequência de aminoácidos da cadeia ou cadeias polipeptídicas que formam a proteína. A sequência de aminoácidos é definida por um gene, informação genética presente no DNA celular e determina a estrutura tridimensional e a função da proteína. Normalmente, a proteína contém entre 100 e 1000 resíduos, com algumas exceções, e o limite mínimo para a formação de uma proteína estável e com funções específicas é de 40 resíduos. Algumas proteínas são compostas por cadeias polipeptídicas simples, unidas posteriormente; um exemplo é a insulina. A sequência de aminoácidos é determinante para a função de uma proteína, devido à estrutura química deles, que influencia na forma tridimensional da proteína.
• Estrutura secundária: é caracterizada pelos padrões de enovelamento dos polipeptídios, resultante de um padrão regular de pontes de hidrogênio entre átomos de carbono e hidrogênio do interior dos resíduos, sendo os mais comuns a alfa-hélice (α-hélice) e a folha β (beta) pregueada. A α-hélice é uma estrutura espiralada, formada por pontes de hidrogênio dentro da cadeia, já a folha β pregueada é uma estrutura estendida, formada por pontes de hidrogênio entre duas ou mais cadeias polipeptídicas;
• Estrutura terciária: define-se pela estrutura tridimensional ou enovelamento global da cadeia polipeptídica, criada por interações diversas entre as cadeias laterais e pontes de dissulfeto. Normalmente, as cadeias laterais hidrofóbicas estão voltadas para o interior da proteína, longe do ambiente aquoso e as cadeias laterais hidrofílicas voltadas para o lado externo;
• Estrutura quaternária: presente somente em proteínas formadas por mais de uma cadeia polipeptídica, denominadas subunidades, define como estas subunidades se agrupam para formar a estrutura final da proteína. Elas são classificadas como fibrosas ou globulares. Proteínas fibrosas apresentam-se em fibras alongadas, geralmente, insolúveis em água e com papel basicamente estrutural; as proteínas globulares são esféricas, solúveis em água e com ações diversas, como, por exemplo, enzimas, proteínas transportadoras.
Desnaturação Proteica
A desnaturação de uma proteína ocorre quando há modificação na estrutura secundária, terciária ou quaternária devido a alterações nas forças fracas que mantém a estrutura, pode ser reversível ou irreversível. Diversos fatores podem causar a desnaturação proteica, tais como:
• Temperatura: pequenas elevações de temperatura podem causar modificações importantes nas propriedades das proteínas; a maioria apresenta ponto de fusão bem menor que 100ºC;
· pH: altera a característica iônica das cadeias laterais dos aminoácidos, alterando as ligações de hidrogênio;
• Detergentes: ligam-se aos aminoácidos apolares, interferindo nas interações hidrofóbicas;
• Agentes caotrópicos: aumentam a solubilidade das substâncias apolares, interferindo nas interações hidrofóbicas; exemplo, guanidina e ureia.
 Função das Proteínas
As proteínas desempenham inúmeras e distintas funções no organismo humano. Abordaremos as principais:
• Veículos de transporte: diversas proteínas tem a função de transportar substâncias no organismo humano, como, por exemplo, a mioglobina, uma proteína pequena, que se liga ao oxigênio, transportando-o para os músculos e a hemoglobina, proteína constituída por 4 subunidades, presente no sangue, que faz o transporte de oxigênio para todas as células.
• Contração muscular: o músculo estriado esquelético é constituído de fibras musculares que, microscopicamente, tem o aspecto de fibras e contêm feixes paralelos, denominados miofibrilas, responsáveis pelo encurtamento no momento da contração. As miofibrilas estão acondicionadas no sarcômero e são compostas por filamentos grossos e filamentos finos. Os filamentos grossos são de miosina, proteína constituída por 6 cadeias polipeptídicas e os filamentos finos consistem principalmente em actina, proteína com 357 resíduos.
 • Defesa: os anticorpos são um grupo de proteínas que contêm pelo menos 4 subunidades, produzidas pelos linfócitos B e que têm a função de defesa contra infecções bacterianas e virais;
• Estrutural: a queratina é uma proteína fibrosa, formada por cadeias polipeptídicas em hélice, insolúvel em água, rica em cisteína, aminoácido que apresenta enxofre em sua estrutura, o que permite que as cadeias que a formam sejam unidas por pontes dissulfeto, conferindo rigidez a estrutura. É o principal componente da rígida camada externa da epiderme e dos cabelos e unhas. A diferença de rigidez entre eles se dá pela presença das ligações dissulfeto; quanto mais presentes, mais rígida é a matriz. A queratina, quando aquecida, é esticada ao dobro do seu tamanho, o que explica o cabelo esticar quando é escovado. O colágeno é a proteína mais abundante nos vertebrados, é fibrosa e insolúvel em água e constituída por três cadeias polipeptídicas, sendo os aminoácidos mais presentes à glicina e a prolina. No organismo humano, existem pelo menos 28 diferentes tipos de colágeno, sendo o mais comum o colágeno tipo I, que é responsável pela estrutura e resistência ao estresse dos ossos, dentes, cartilagem, tendões, pele e veias. A elastina é uma proteína fibrosa, que compõe a estrutura da matriz extracelular e tem propriedade elástica, podendo ser estendida várias vezes em relação ao seu comprimento normal, voltando ao estado original quando relaxada. É composta, basicamente, por aminoácidos polares como a glicina, a alanina e a valina;
• Catalisador biológico: as reações bioquímicas são responsáveis pelo funcionamento do organismo humano e todas elas são mediadas por catalisadores biológicos, as enzimas. Elas aceleram a velocidade da reação e as tornam mais leves e mais específicas
 Enzimas
As enzimas, também conhecidas como catalisadores biológicos, representam um grupo de proteínas com ações diretas no metabolismo, que têm por função básica acelerar as reações químicas. Elas estão envolvidas nasreações mais simples, como, por exemplo, na adição de água ao dióxido de carbono (CO2) pela anidrase carbônica, facilitando a eliminação pelos pulmões, como nas mais complexas, como a transformação de glicose em “energia”, na qual agem até 12 diferentes enzimas. Essas moléculas são nomeadas adicionando-se o sufixo “ase” ao nome da substância envolvida na reação química; por exemplo, a peptidase é uma enzima responsável pela quebra da ligação peptídica no processo de digestão das proteínas. São classificadas de acordo com as reações químicas nas quais estão envolvidas em: oxidorredutases: catalisam reações de óxido-redução; transferases: catalisam transferência de grupos funcionais; hidrolases: catalisam reações de hidrólise; liases: catalisam reações de eliminação de grupos para formar ligações duplas; isomerases: catalisam reações de isomerização e ligases: catalisam reações de ligação.
 As enzimas possuem três características principais:
• Aceleram a velocidade de reação: as enzimas diminuem a energia de ativação ou energia necessária para a reação, diminuindo a velocidade da reação, sem alterar o resultado final. Quanto maior a energia necessária, menor será a velocidade; 
• Tornam as reações mais leves: na presença de enzimas, as reações acontecem em menores temperaturas e valores de pH próximo ao neutro;
• São altamente específicas: as enzimas se ligam às suas moléculas de interesse e catalisam as reações com alta especificidade, devido à sua estrutura e afinidade por grupos químicos.
As enzimas agem especificamente na substância alvo da reação química que é definida como substrato, sendo que a interação entre eles segue o modelo “chave e fechadura” e a região de ligação entre a enzima e o substrato denomina-se sítio ativo. Algumas enzimas necessitam de cofatores para desempenhar sua função, que são diferentes tipos de moléculas associadas à estrutura da proteína. A interação da enzima com o cofator é denominada holoenzima, e a enzima inativa, na ausência do cofator, é denominada apoenzima. Os cofatores são divididos em dois grupos: metais como o Cu2+ (cobre), o Fe3+ (ferro), o Zn 2+ (zinco) e o mg 2+ (magnésio) e moléculas orgânicas, chamadas de coenzimas, como NAD + (dinucleotídeo de nicotinamida adenina) e o NADP + (dinucleotídeo de nicotinamida adenina fosfato).
 Fatores que Afetam a Ação das Enzimas
As enzimas são sensíveis a parâmetros ambientais que influenciam todas as reações química, como a temperatura e o pH.
• Temperatura: normalmente, a elevação da temperatura aumenta a velocidade das reações; porém, para a maior parte das enzimas, existe uma temperatura ideal para sua atividade, e caso haja um aumento de temperatura, a enzima perde totalmente a capacidade de ação; isso ocorre porque a proteína é desnaturada, ou seja, perde sua estrutura;
• pH: para cada enzima existe um pH ótimo, pH no qual exibem atividade máxima e uma faixa aceitável para sua ação; caso o pH se altere, a característica dos grupos funcionais dos resíduos também se modificarão, alterando a capacidade catalítica da enzima.
 Nucleotídeos
Os nucleotídeos são constituídos quimicamente por uma pentose, um açúcar, formado por cinco carbonos, ligado a uma base nitrogenada – anéis carbônicos contendo nitrogênio – e a um ou mais grupos fosfato. Em relação ao tipo de açúcar, existem dois tipos de nucleotídeos: os ribonucleotídeos, que possuem uma ribose; e os desoxirribonucleotídeos, que possuem uma desoxirribose. As bases nitrogenadas podem ser derivadas da purina – composta por dois anéis nitrogenados – ou da pirimidina – composta por um anel nitrogenado. As purinas são a Adenina (A) e Guaninia (G), enquanto as pirimidinas são a Citosina (C), Uracila (U) e Timina (T).
A maior parte dos nucleotídeos está presente nas células na forma de polímeros, DNA ou RNA, porém, alguns livres desempenham papel importante, tal como o Trifosfato de Adenosina (ATP), que contém adenina, uma ribose e um grupo trifosfato. O ATP é um transmissor de energia por meio da transferência de um ou dois grupos fosfato para outra molécula.
Ácidos Nucleicos
Os ácidos nucleicos são polímeros formados pela união de nucleotídeos, ligados por pontes de fosfato ou ligações fosfodiéster entre os açúcares, nas posições 3 ́ e 5 ́. A unidade terminal cujo carbono 5 ́ (C5 ́) está livre é denominada extremidade 5 ́ (linha), enquanto que a unidade terminal cujo carbono 3 ́ (C3 ́) está livre é chamada de extremidade 3 ́ (linha). O DNA é um polímero formado pela união de nucleotídeos que possuem o açúcar desoxirribose, enquanto que o RNA apresenta o açúcar ribose.
Ácido Desoxirribonucleico (DNA)
O DNA é formado por duas cadeias polinucleotídicas, conhecidas como cadeias de DNA ou fitas de DNA, encontrando-se no núcleo celular e apresentando as seguintes características:
• As duas cadeias estão em dupla-hélice, ou seja, uma molécula helicoidal;
• As duas cadeias são antiparalelas, ou seja, estão em direções opostas – uma segue a direção 5 ́-3 ́e a outra 3 ́-5;
• As bases nitrogenadas estão no centro da hélice e se ligam por pontes de hidrogênio, segundo o pareamento de bases complementares, que se trata do fato de que as bases não pareiam ao acaso – a Adenina (A) pareia com a Timina (T) por duas pontes de hidrogênio, enquanto a Citosina (C) pareia com a Guanina (G) por três pontes de hidrogênio (Figura 4); este pareamento é denominado pares de bases.
O DNA humano é uma molécula considerada grande, com aproximadamente três bilhões de pares de bases; encontra-se no núcleo celular e tem a função de carregar e transmitir as informações genéticas, estas que são sequências de nucleotídeos com informação para gerar proteínas denominadas genes. As informações genéticas são transmitidas de uma geração para outra por meio do processo de replicação do DNA – e que veremos mais adiante. O conjunto de genes de um indivíduo denominamos genoma. Ademais, por meio dos processos de transcrição e tradução, os genes indicam a sequência de aminoácidos de uma proteína. O DNA humano está compactado e condensado na forma de cromossomos, porém, em diferentes graus de condensação, dependendo da fase do ciclo celular. Cada cromossomo é formado por DNA e histonas, complexo que denominamos cromatina; observamos a condensação máxima da cromatina na metáfase. Nos seres humanos encontramos 46 cromossomos, ou 23 pares, numerados de 1 a 22 e classificados como cromossomos autossomos, que carregam informações ao desenvolvimento e funcionamento de órgãos somáticos e que não estão ligados ao sexo; e um par identificado pelas letras X e Y, classificado como cromossomos sexuais, com a função de definir o sexo do indivíduo, de modo que as mulheres apresentam o par de cromossomos XX e os homens, o par XY. 
Ácido Ribonucleico (RNA)
O RNA também é formado pela união de nucleotídeos, assim como o DNA, porém, ocorre como fita simples e há uma substituição da timina pela Uracila (U). Pode parear com fitas complementares de RNA ou DNA, onde a uracila pareia com a Adenina (A) e a Guanina (G) pareia com a Citosina (C);
• RNA mensageiro (RNAm): RNA com informação para a construção de uma proteína específica;
• RNA funcional: com atribuições biológicas, a saber: RNA transportador (RNAt), responsável pelo transporte de aminoácidos que serão incorporados na proteína do citoplasma ao ribossomo; RNA ribossomal (RNAr), faz parte da estrutura do ribossomo, organela responsável pela construção das proteínas; pequenos RNA nucleares (snRNA), envolvidos no processamento – splincing – do RNAm e microRNA e RNA de interferência (siRNA) com papel importante na regulação gênica.
Replicação do DNA
A duplicação do DNA, processo conhecido como replicação do DNA, garante a transmissão das informações genéticas de geração a geração e a cópia do genoma a cada divisão celular com uma precisão extraordinária. Esse processo ocorre no núcleo celular e é realizado por um grupo de proteínas que formam a máquina de replicação.
A principal característica deste processo que garante a hereditariedade – informações passadas degeração a geração – é que se trata de um padrão semiconservativo, isto porque cada fita do DNA atua como molde para a construção das novas fitas e, ao final do processo, a molécula de DNA gerada é composta por uma fita antiga e uma fita nova. Para o processo de replicação acontecer é necessária a separação das fitas que formam o DNA; o local onde ocorre a abertura inicial chamamos de origens de replicação e são regiões caracterizadas por uma sequência específica de nucleotídeos e que atraem as proteínas envolvidas no processo de replicação. No genoma humano existem, aproximadamente, 10.000 origens de replicação, permitindo que esse processo seja bem rápido. 
Quando a proteína iniciadora se liga ao DNA na origem de replicação e provoca a abertura da fita, um conjunto de proteínas, denominado máquina de replicação, é atraído para essa região, cada qual desempenhando um papel específico. A região do DNA onde ocorre a replicação é chamada de forquilha de replicação. A replicação é um processo bidirecional, pois duas forquilhas de replicação são formadas a partir das origens desse processo. No centro da máquina de replicação está o DNA polimerase, enzima responsável pela criação das novas fitas de DNA, utilizando a fita antiga como molde. Essa enzima possui uma característica importante: adiciona nucleotídeos sempre na extremidade 3 ́, comprometendo a criação da fita 3 ́-5 ́.
A partir da fita molde 3 ́-5 ́ será construída uma nova fita na direção 5 ́-3 ́, ou seja, os nucleotídeos sempre serão adicionados na extremidade 3 ́, o que não é nenhum problema ao DNA polimerase, porém, com a fita molde 5 ́-3 ́ a nova fita terá a direção 3 ́-5 ́; assim, os novos nucleotídeos deveriam ser adicionados à extremidade 5 ́, processo que o DNA polimerase não consegue executar. Para resolver isto, a enzima faz um processo de “costurar para trás”.
A fita 3 ́-5 ́é construída em pequenos fragmentos, denominados fragmentos de Okazaki, pois o DNA polimerase polimeriza – une – os nucleotídeos na direção 5 ́-3 ́, ou seja, polimerizando-os para trás, não seguindo a direção da fita. Por esse motivo, a fita 5 ́-3 ́ é construída continuamente, sendo chamada de fita líder, enquanto a fita 3 ́-5 ́ é construída em fragmentos, de forma descontinuada, sendo chamada de fita retardada. O DNA polimerase não consegue iniciar uma fita totalmente nova, necessitando de um nucleotídeo pareado para principiar a polimerização. Assim, para auxiliar nesse processo, a enzima primase sintetiza uma pequena molécula de RNA, denominada iniciador ou primer, que pareia com a fita molde na origem de replicação. Na fita líder apenas um primer é necessário; porém, na fita retardada novos primers são requisitados sempre que um novo segmento for produzido.
Além do DNA polimerase e da primase, outras proteínas são essenciais para que a replicação aconteça de forma eficiente:
• Helicase: promove a abertura da dupla hélice ao longo da fita de DNA ao romper as pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, expondo do DNA molde ao DNA polimerase;
• Proteína de ligação à fita simples: impede a reformação de pares de bases na fita aberta pela helicase;
• Grampo deslizante: mantém o DNA polimerase ligado à fita de DNA molde;
• Ligase: retira os primers, substituindo por nucleotídeos de DNA e faz a ligação entre os quais e os fragmentos de Okazaki;
• Toposoimerase: alivia a força de tensão fora das forquilhas de replicação.
Monossacarídeos
São os mais simples dos carboidratos, sólidos, cristalinos e incolores e a maioria tem sabor doce. Apresentam em sua estrutura química cetona ou aldeído e dois ou mais grupos hidroxilas. São classificados em relação ao grupo funcional, ao número de carbonos, aos esteroisômeros e quanto à posição do carbono anomérico nas estruturas cíclicas. 
Classificação em Relação ao Grupo Funcional
Em relação à presença dos grupos funcionais cetona ou aldeído, os monossacarídeos são denominados Cetose e aldose. 
 Classificação em Relação ao Número de Carbonos
Os monossacarídeos apresentam de três a sete carbonos, unidos por ligações simples na forma de cadeias não ramificadas e são denominados trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C) e heptoses (7C). As trioses mais comuns são o gliceraldeído e a di-hidroxiacetona, e as hexoses, a glicose e a frutose. A nomenclatura final dos monossacarídeos faz-se pela presença de aldeído ou cetona e número de carbono, por exemplo, um monossacarídeo que apresenta um aldeído e possui três carbonos é um aldo-triose. Os monossacarídeos mais comuns na natureza são a glicose e a frutose; ambos são hexoses, fonte de energia e produtos da fotossíntese, respectivamente; porém, a glicose é uma aldose e a frutose é uma Cetose. Também são hexoses a galactose, presente no leite, e a manose, encontrado emfrutas e árvores. Nos ácidos nucleicos encontramos as aldo-pentoses D-ribose no RNA e a 2-desóxi-D-ribose no DNA. 
 Classificação dos Esteroisômeros
Os monossacarídeos possuem diversos carbonos quirais, que são carbonos assimétricos por possuírem quatro ligações com elementos diferentes, o que possibilita a formação de diversos esteroisômeros. A classificação dos esteroisômeros se dá pela posição da hidroxila do carbono quiral mais distante dos grupos funcionais aldeído ou cetona e se define por monossacarídeo D quando a hidroxila estiver do lado direito e monossacarídeo L quando estiver à esquerda.
Classificação Quanto à Posição do Carbono
Anomérico nas Estruturas Cíclicas Em solução aquosa, as aldotetroses e todas as pentoses, hexoses e heptoses assumem a forma de cadeias cíclicas ou cadeias carbônicas fechadas em anel. Isso ocorre devido a uma reação entre álcoois (OH) e aldeídos ou cetonas que formam os hemiacetais ou hemicetais.Os monossacarídeos cujo anel é composto por 6 elementos são denominamos piranoses e aqueles que possuem 5 elementos são denominados furanoses.
A forma cíclica da glicose também é chamada de glicopiranose e o anel da frutose é conhecido como frutofuranose. Esses monossacarídeos cíclicos possuem dois esteroisômeros denominados anômeros alfa – α e beta – β, que se distinguem pela posição do grupo hidrolixa (OH) do carbono 1, classificado como carbono anomérico. Esteroisômeros α – alfas apresentam a hidroxila (OH) para baixo e nos esteroisômeros β – beta, a hidroxila está para cima. 
Dissacarídeos
Os dissacarídeos são formados por uma ligação covalente entre dois monossacarídeos denominada ligação glicosídica, que ocorre sempre entre a hidroxila de uma molécula de açúcar e o carbono anomérico de outro. Para descrevê-la, iniciamos indicando se o carbono anomérico é alfa ou beta; o número do carbono anomérico seguido por uma seta e o número do carbono ao qual a hidroxila está ligada. Essa ligação é facilmente hidrolisada por ácidos, originando seus componentes monossacarídeos livres. Os dissacarídeos mais comuns são a lactose, composta por β-D-galactose e β-D-glicose, presente no leite numa concentração que varia de 0 a 7%, a sacarose, popularmente conhecida como açúcar de mesa, formada pela união de α-D-glicose e β-D-frutose e a maltose, presentes nos derivados do malte, formado pela união de α-D-glicose e β-D-glicose. A digestão desses dissacarídeos ocorre por ação de enzimas presentes na superfície das células epiteliais intestinais e consiste na quebra das ligações glicosídicas e liberação dos monossacarídeos.
Polissacarídeos
Os polissacarídeos, também conhecidos como glicanos, são os carboidratos mais comuns na natureza, formados por 20 ou mais monossacarídeos com peso molecular médio ou alto. São divididos em homopolissacarídeos, que contém apenas um tipo de monossacarídeo, e heteropolissacarídeos, que contêm dois ou mais tipos diferentes, formando cadeias lineares ou ramificadas. O amido e o glicogênio são homopolissacarídeos de armazenamento nos vegetais e nas células animais, respectivamente, encontrados no interior celular, na forma de agrupamentos ou grânulos. O amido é sintetizado por várias células vegetais, sendo encontrado em grande quantidade em tubérculos, comoa batata, e em sementes; é formado por dois polímeros de glicose, a α-amilose e a amilopectina, depositados na forma de grânulos nos vegetais.
A α-amilose é um polímero não ramificado, formado pela união de D-glicose e a amilopectina também é formada pela ligação glicosídica entre D-glicoses; porém, altamente ramificada. A digestão do amido consiste na quebra das ligações glicosídicas e liberação dos monossacarídeos de D-glicose para absorção. Esse processo inicia-se na boca, por ação da amilase salivar, que hidrolisa aleatoriamente as ligações glicosídicas no intestino delgado; sob influência da amilase pancreática, o amido é degradado a uma mistura de pequenos oligossacarídeos que são hidrolisados a um resíduo de glicose por vez por ação da enzima α-glicosidade e da enzima desramificadora. 
O glicogênio é o principal polissacarídeo de armazenamento em células animais, formado pela união de D-glicoses em cadeias ramificadas, bastante parecido com a amilopectina. É armazenado, na sua maior parte no fígado e também no músculo esquelético; porém, está presente em todas as células, na forma de grânulos citoplasmáticos. A degradação do glicogênio consiste na quebra das ligações glicosídicas e liberação das D-glicose por ação da enzima glicogênio-fosforilase. A Matriz Extracelular (MEC), também chamada de matriz amorfa ou substância fundamental, é formada por um material semelhante a um gel e tem a função de manter as células, como os fibroblastos, unidas e permitir o transporte de nutrientes e oxigênio em tecidos como cartilagem, tendões, pele e parede dos vasos sanguíneos. Essa matriz é constituída por heteropolissacarídeos não ramificados denominados glicosaminoglicanos e proteínas, como o colágeno, a elastina e as fibronectinas fibrilares. Entre os principais glicosaminoglicanos, temos o ácido hialurônico ou hialuronato, formado por até 50.000 repetições do dissacarídeo ácido-D-glicurônico e N-acetil-D-glicosamina e com massa molecular altíssima.
Ele faz parte do líquido sinovial das articulações, é responsável pela consistência do humor vítreo nos olhos, compõe a matriz celular das cartilagens e tendões, auxiliando na elasticidade e resistência à tensão. O ácido hialurônico, quando em solução, ocupa um volume aproximadamente 1.000 vezes maior comparado ao seu estado seco; possui elevada capacidade de retenção de água e dureza, o que limita a sua flexibilidade. Este glicosaminoglicano é extremamente importante na estrutura e organização da derme, pois garante flexibilidade e firmeza à pele. Essas características do ácido hialurônico permitem sua aplicação na estética com a finalidade de preenchimento da boca, em olheira profundas, em sulcos e em rugas.
Lipídeos
Os lipídeos compõem um grupo de substâncias com diferentes estruturas químicas e funções, porém, com uma característica comum, a insolubilidade em água. Existem lipídeos de armazenamento de energia, tais como os óleos e as gorduras; lipídeos estruturais, tais como os fosfolipídeos; e ainda lipídeos que atuam como cofatores enzimáticos, transportadores de elétrons, pigmentos fotossensíveis, entre outras funções.
Lipídeos de Armazenamento
Ácidos Graxos
Os lipídeos de armazenamento são comumente conhecidos como óleos e gorduras e são derivados do ácido graxo, um hidrocarboneto que possui um grupo ácido carboxílico ligado a cadeias carbônicas que variam de 4 a 36 carbonos.
Em relação à cadeia carbônica, que normalmente não é ramificada, os ácidos graxos são classificados em:
• Saturados: possuem cadeia carbônica saturada, ou seja, sem duplas ligações entre os carbonos;
• Insaturados: possuem cadeia carbônica insaturada, ou seja, com duplas ligações entre os carbonos. São divididos em ácidos graxos monoinsaturados, quando apresentam apenas uma ligação dupla; e ácidos graxos poli-insaturados, com duas ou mais ligações duplas.
A nomenclatura básica dos ácidos graxos não ramificados especifica os números de carbonos e de ligações duplas, separados por dois pontos. Por exemplo, o ácido palmítico saturado com 16 carbonos é abreviado como 16:0 e o ácido oleico com 18 carbonos e uma ligação dupla é 18:1. 
Triacilgliceróis
Conhecidos também como triglicerídeos ou triglicérides são os lipídeos mais simples e a principal forma de depósito de energia, formados a partir dos ácidos graxos por uma reação de esterificação; são compostos por um glicerol ligado a três ácidos graxos. Podem ser triacilgliceróis simples, quando contêm apenas um tipo de ácido graxo; ou triacilgliceróis mistos, os mais comuns, formados por dois ou três diferentes tipos de ácidos graxos. São armazenadas na forma de gotícula no citoplasma dos adipócitos, que contêm lipases, enzimas responsáveis pela “quebra” desses compostos, liberando os ácidos graxos para a produção de energia, quando necessário.
Lipídeos Estruturais de Membranas
As membranas biológicas são também conhecidas como bicamadas lipídicas por serem formadas por duas camadas de lipídeos com importante função no transporte e na regulação de transporte de substâncias. Quimicamente, os lipídeos de membrana são considerados anfipáticos, pois possui uma região polar, esta identificada como cabeça, com afinidade pela água; e uma região apolar, a cauda, insolúvel em água. Os principais representantes desse grupo são os fosfolipídeos, nos quais a cabeça polar está associada à cauda por uma ligação fosfodiéster. São também lipídeos de membrana os esfingolipídios, grupo no qual encontramos as ceramidas que atuam como mensageiros intracelulares, moléculas reguladoras com papel essencial nas inflamações, fazendo parte de uma mistura de lipídeos produzidos pelas glândulas sebáceas, perfazendo três por cento da composição do cabelo. São encontradas no bulbo capilar e formam um cimento intercelular, conferindo impermeabilidade e coesão da fibra capilar, garantindo flexibilidade e brilho, além de lubrificar. Os esteróis também são encontrados nas membranas, sendo o principal o colesterol, com a função de aumentar a impermeabilidade da membrana. São estruturas formadas por anéis carbônicos fusionados, com uma cabeça polar representada pela hidroxila e um corpo apolar. 
Outros Lipídeos Importantes
Os lipídeos de armazenamento e os de membrana correspondem a 85% dos presentes no organismo humano e são considerados lipídeos passivos. O restante dos lipídeos é considerado ativo e se divide em:
• Sinalizadores intercelulares: são lipídeos que regulam a estrutura e o metabolismo da célula. Os enfingolipídeos de membrana também atuam como sinalizadores, tendo importante ação na regulação da divisão celular, diferenciação, migração e até no apoptose – morte programada. Os eicosanoides – prostaglandinas, tromboxanos e leucotrienos – estão envolvidos na reprodução celular, inflamação, febre e dor em processos patológico;
• Precursores de hormônios: a vitamina D3, lipossolúvel, conhecida também como cole calciferol é um precursor para a síntese de 1,25-di-hidroxivitamina – calcitriol –, forma ativa da vitamina D que regula a absorção de cálcios no intestino e níveis nos rins e ossos. A vitamina A, igualmente lipossolúvel, é um precursor ao ácido retinoico, importante regulador no desenvolvimento do tecido epitelial, inclusive a pele;
• Agentes antioxidantes: tocoferóis são substâncias agrupadas como Vitamina E, sendo lipídeos e exercendo importante ação antioxidante, pois se ligam a formas reativas de radicais de oxigênio e outros radicais livres, inativando-os e impedindo danos que possam causar fragilidade à membrana.
Epiderme
Queratinização
A epiderme caracteriza-se por um epitélio estratificado queratinizado e é a camada mais superficial da pele com estrutura complexa formada por diferentes subcamadas de queratinócitos em diferentes graus de diferenciação. Tem como função proteção mecânica da superfície corporal, barreira à permeabilidade, ação imunológica, proteção à radiação ultravioleta, manutenção da temperatura corporal e função sensorial. 
A queratina é a principal proteína da epiderme, rica em aminoácidos sulfurados como a cisteína, commais de 20 tipos de isoformas em humanos. De acordo com seus aminoácidos, são classificadas em ácidas, ou básicas, denominadas tipo I e tipo II, respectivamente. Os diferentes tipos de queratina geram proteínas moles, presentes nos corneócitos e responsáveis pela descamação e proteínas duras, presentes nos pelos e unhas. As camadas ou estratos que formam a epiderme são: camadas basais, espinhosas, granulosas e córneas e, em algumas áreas como palma das mãos e solas dos pés, encontraram a camada lúcida, tornando a pele dessas regiões mais espessa. Os queratinócitos sofrem diferenciação conforme migram da camada basal para o estrato córneo e esse processo também é denominado queratinização.
A camada basal é também denominada camada germinativa, pois nela encontramos queratinócitos atuando como células-tronco, ou seja, em intenso processo de divisão, responsável pela substituição das células das demais camadas. As células que não estão em processo de divisão conferem sustentação à epiderme. Esse estrato apresenta uma fileira de células cúbicas ou prismáticas com citoplasma denso, rico em ribossomos. É a camada mais profunda, separada da derme subjacente pela membrana basal ou lâmina basal, formada pela lâmina lúcida unida aos queratinócitos pelos hemidesmossomas e a lâmina densa formada por filamentos de colágeno tipo IV. Além, da ligação pelos hemidesmossomas, as células vizinhas são unidas por outra junção de adesão, os desmossomas, que conferem rigidez, força e impermeabilidade ao epitélio. Na camada basal, encontramos também os melanócitos, células responsáveis pela produção de melanina, pigmento de cor acastanhada que confere cor à pele, cabelos e olhos e protege contra a radiação ultravioleta. A melanina é produzida pela enzima tirosinase que, numa reação de oxidação, converte o aminoácido tirosina em DOPA (3,4 diidroxifenilalanina) e posteriormente em dopaquinona que dará origem a melanina. Existem dois tipos de melanina, a eumelanina de alto peso molecular e de cor marrom, a negra e a feomelanina de cor amarela, ou vermelha.
A camada espinhosa é formada por uma fileira de dez ou mais células com aparência de espinhos. É a camada onde se inicia a queratinização através dos filamentos de citoqueratina (tonofilamentos) que, ao se ligarem com os desmossomas, estabilizam as células, tornando a epiderme estável contra pressões mecânicas. Os queratinócitos mais basais desse estrato também podem passar pelo processo de divisão celular e junto com o estrato basal formam o estrato de Malpighi. Nessa camada, encontramos uma concentração maior de células de Langerhans, com função imunológica, pois são células apresentadoras de antígenos.A camada granulosa apresenta de três a cinco camadas de queratinócitos achatados que contêm grânulos de querato-hialina no seu citoplasma que darão origem às placas de queratina. Os grânulos de queratohialina apresentam aminoácidos ricos em enxofre e são precursores da filagrina, proteína importante para o processo de queratinização e na produção do fator atural de hidratação (NMF). As células desse estrato também são responsáveis pela produção dos corpos lamelares, grânulos citoplasmáticos constituídos de uma mistura de lipídeos, também conhecidos como lipídeos inter-celulares ou lipídeos epidérmicos (ceramidas, colesterol, ácidos graxos e éster de colesterol) e enzimas hidrolíticas (fosfatases ácidas, proteases, lipases e glicosídeos).
Manto hidrolipídico
No estrato córneo, mais superficialmente, encontraremos o manto hidrolipídico, que confere pH entre 5,0 e 6,0 à pele, com a função de hidratação da camada córnea, manutenção da flexibilidade da pele, formação de barreira de proteção ácida evitando a penetração de agentes externos. É uma emulsão natural (associação de uma fase oleosa e uma fase aquosa) constituída de suor (água e sais minerais, como cloreto de sódio, cálcio, cloro), lipídeos epidérmicos (colesterol, ceramidas e ácidos graxos), fator de hidratação natural – NMF e sebo (triglicerídeos colesterol e ácidos graxos). O NMF além de constituir o manto hidrolipídico é também encontrado no interior dos corneócitos e desempenha função importante na hidratação e manutenção das propriedades físicas do estrato córneo. É produzido a partir da degradação da filagrina, uma proteína epidérmica, e constituída de ácido pirrolidônico carboxílico (PCA), aminoácidos, lactato, ureia, cloreto, sódio, potássio, amônia, creatinina, cálcio, magnésio, fosfato, citrato, açúcar, ácidos orgânicos, peptídeos e outras substâncias. Essas substâncias quimicamente são definidas como higroscópicas, pela capacidade de atrair e fazer ligações químicas com a molécula de água tem ação umectante, pois “prendem” a água da atmosfera, favorecendo a hidratação.
Derme
A derme está localizada logo após a epiderme e tem função de promover resistência física e fornecer nutrientes para epiderme. É dividida em derme papilar, em contato direto com a epiderme e logo abaixo a derme reticular. Sua constituição é um tecido conjuntivo no qual estão dispersos células e uma matriz extracelular, além de apresentar vasos sanguíneos, folículos pilosos, terminações nervosas e órgãos sensoriais e glândulas sebáceas e sudoríparas. A principal célula presente na derme é o fibroblasto que tem a função de produzir o colágeno, a elastina, que associados à substância fundamentem amorfa, compõe e a matriz celular.
 Colágeno
O termo colágeno refere-se a uma família de 27 isoformas de proteínas encontradas no tecido conjuntivo, é quimicamente inerte e possui propriedades mecânicas importantes. São proteínas fibrosas, que conferem resistência e elasticidade à pele, além de manter a integridade da matriz extracelular. Os diferentes tipos de colágeno estão distribuídos por todo o organismo com ações e estruturas diferentes. Os mais abundantes são:
• Tipo I: Presente na derme, é o mais comum, forma fibras e feixes e tem a função de conferir resistência a tensões.
• Tipo III: Presente no tecido conjuntivo frouxo, encontrado na artéria aorta, fígado, útero, entre outros. As cadeias polipeptídicas são formadas basicamente pelos aminoácidos glicina, prolina, lisina, hidroxilisina, hidroxiprolina e alanina, que estão organizados em unidades tripeptídicas de glicina-X-prolina ou glicina-X-hidroxiprolina, onde X pode ser qualquer dos 20 aminoácidos. Os aminoácidos hidroxiprolina e hidroxilisina não são sintetizados, são produzidos por meio de uma reação de hidroxilação da prolina e da lisina durante a tradução dos RNAm do colágeno nos ribossomos. A hidroxilação ocorre por ação de duas principais enzimas, a lisil e a prolil hidroxilases, que têm o ácido ascórbico (vitamina C) como cofator essencial para essa biossíntese e é de extrema importância para a formação e estabilização da estrutura tripla-hélice do colágeno. Os filamentos proteicos de colágeno se unem e também se ligam com outras matrizes extracelulares formando a fibrilas, filamentos ou redes. A molécula de colágeno pode ter até três diferentes tipos de cadeias polipeptídicas, denominadas cadeias alfa, unidas por pontes de hidrogênio na forma de tripla-hélica que formam o procolágeno. A produção de colágeno inicia-se no interior dos fibroblastos, mais precisamente nos ribossomos com a tradução do RNAm e reações químicas no retículo endoplasmático formando o procolágeno solúvel. Essa molécula é secretada pelo Complexo de Golgi para a matriz extracelular e a ação de peptidases ou colagenases inicia o processo de formação fibrilogênese (produção de colágeno). As peptidades clivam o procolágeno transformando-o em tropocolágeno que se liga a outras moléculas de tropocolágeno, por meio de ligações covalentes intermoleculares, formando as fibrilas. As fibras de colágenos se organizam em feixes e são formadas pela união das fibrilas. O colágeno formado é insolúvel em água,pois apresenta uma grande quantidade de aminoácidos hidrofóbicos e sua estabilidade estrutural se dá pelas ligações covalentes entre os tropocolágenos.
Elastina
A elastina é uma proteína fibrosa, insolúvel, que agecom uma mola, permitindo uma extensa deformação da pele e retorno ao estado original. É constituída basicamente pelos aminoácidos lisina, valina, prolina e glicina e produzida pelos fibroblastos na forma de protoelastina, uma proteína solúvel. As moléculas de protoelastina são secretadas para a matriz extracelular e se unem por ligações covalentes,posteriormente envoltas por microfibrilas, filamentos proteicos, formando as fibras elásticas .
Substância Fundamental Amorfa
O espaço entre as células e fibras presentes no tecido conjuntivo é preenchido por um gel hidrofílico constituído de polissacarídeos, às vezes, ligados às proteínas, denominado substância fundamental amorfa (SFA). A SFA é produzida e secretada pelos fibroblastos e os polissacarídeos presentes são as glucosaminoglicanas, as proteoglucanas e as glucoproteínas e têm a função de manter a estrutura do tecido conjuntivo. As glucosaminoglicanas, os mais abundantes, são polissacarídeos aniônicos em virtude de seus numerosos radicais carboxila e sulfato, formados por unidades repetidas de dissacarídeos. São substâncias carregadas negativamente que atraem o íon sódio (Na+) e consequentemente, a água, formando um gel, viscoso que confere a derme elasticidade e alto grau de hidratação, além de preencher os espaços e absorver impactos. Os mais comuns são o ácido hialurônico, sulfato de condroitina, sulfato de dematana, sulfato de queratano, sulfato de heparane de heparina. O ácido hialurônico é a principal glucosaminoglicana da SFA da derme, é formado por unidades de dissacarídeos compostos por ácido D-glicurônico e N-acetilglicosamina, unidos por ligações glicosídicas β1,3 e β1,4 e além das funções já descritas, também parecem ter influência na proliferação e diferenciação celular e no reparode tecido. As glucosaminoglicanas que se ligam às proteínas são denominadas proteoglucanas e têm importante capacidade de retenção de água, por serem altamente hidrofílicos.