Processos biologicos 1pdf

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PROCESSOS BIOLÓGICOS
BÁSICOS
UNIDADE 1 - O SURGIMENTO DAS
CÉLULAS: COMO A QUÍMICA E A
BIOLOGIA PODEM EXPLICAR?
Ana Paula Felizatti
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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
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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.
1.2 Átomos, moléculas e íons
Os organismos vivos são compostos por somente uma pequena seleção dos átomos ou
elementos químicos que 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. 
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Uma molécula é um agregado de, pelo menos, dois átomos ligados em um arranjo
definido por forças químicas (também chamadas de ligações químicas). Uma molécula
pode possuir átomos do mesmo elemento ou átomos 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
orgânicas, e aquelas que não têm são chamadas de inorgânicas. Posteriormente,
vamos abordar as principais moléculas orgânicas, suas 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.
Figura 1 - Tabela periódica dos elementos.
Fonte: Humdan, Shutterstock, 2019.
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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 2 - Anotações moleculares amplamente utilizadas em bioquímica.
Fonte: Udaix, Shutterstock, 2019.
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Figura 3 - Ligações químicas entre átomos.
Fonte: Adaptada de Nasky; OSweetNature, Shutterstock, 2019.
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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. 
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).
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https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
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https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
https://www.youtube.com/watch?v=FsS0nLKoaoo
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 e sem a
presença de água para induzir a repulsão, essa estrutura não seria possível. Assim, a
água é essencial paraa manutenção da vida, visto que sem ela não ocorrem as reações
necessárias para a manutenção celular. 
Figura 4 - Molécula da Água.
Fonte: Shade Design, Shutterstock, 2019.
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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 O ) (ALBERTS et al., 2017).
Sendo assim, as moléculas que liberam prótons quando dissolvidas em água, formando
H O , são denominadas ácido. Já a base é o oposto de ácido: é definida como qualquer
molécula capaz de aceitar um próton de uma molécula de água. O interior das células
também é mantido próximo da neutralidade 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.
1.4 Moléculas orgânicas
As moléculas orgânicas são aquelas que têm o elemento carbono (C) como parte
Figura 5 - Manutenção da vida.
Fonte: ESB Professional, Shutterstock, 2019.
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estrutural. O carbono é um 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).
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. 
Figura 6 - Moléculas orgânicas dos aminoácidos alanina e glicose.
Fonte: Shmitt Maria, Shutterstock, 2019.
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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 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
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: conheça Rosalind Franklin (CIB,
2019):
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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). 
A célula procarionte mais estudada é uma bactéria chamada de Escherichia coli e assim
como ela há milhares de 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 A da figura abaixo.
Figura 7 - Tipos de bactérias.
Fonte: Designua, Shutterstock, 2019.
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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. 
Figura 8 - A célula procariótica é mais simples enão apresenta carioteca, contendo
estruturas para locomoção e reprodução em seu exterior.
Fonte: Ducus59us, Shutterstock, 2019.
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VOCÊ QUER LER?
O livro O gene egoísta (DAWKINS, 2007), de Richard Dawkins, traz uma
visão diferenciada 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
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 proteínas são formadas por aminoácidos, unidos por uma ligação
peptídica. A estrutura básica dos 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 aminoácidos
encontrados nas proteínas e confere propriedades bioquímicas diferentes para cada um
(ALBERTS et al., 2017).
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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).
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.
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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.
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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 naturais, ao passo que os obtidos por vias exógenas (alimentação)
são os essenciais. 
Confira, na figura abaixo, uma representação de ligação peptídica entre dois
aminoácidos.
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.
Figura 11 - Aminoácidos essenciais.
Fonte: Elaborado pelo autor, 2019.
Figura 12 - Ligação peptídica entre dois aminoácidos.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 15.
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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 estrutura
primária engloba a sequência de aminoácidos 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. 
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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 estrutura secundária já contempla o enovelamento bidimensional da molécula,
gerando as principais 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 nível terciário de estruturação, ocorre o enovelamento final, ou seja, interação
entre estruturas secundárias. 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
Figura 13 - Estrutura primária de uma proteína.
Fonte: Ciência, Educação, Shutterstock, 2019.
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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 interaçõesentre 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.
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).
Figura 14 - Nível de organização secundário e terciário das proteínas.
Fonte: magnetix, Shutterstock, 2019.
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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!
Figura 15 - Estrutura tridimensional da molécula de hemoglobina.
Fonte: molekull_be, Shutterstock, 2019
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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, 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 Enzimas
As 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 sítio
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 (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=117).
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http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
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http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=195
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=117
http://www.3dchem.com/3dmolecule.asp?ID=117
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ativo (porção da enzima o 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).
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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
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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
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 “ase”, que especifica o tipo de reação que a 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 Zn , Fe , Cu , Mg , Mn , e algumas vitaminas são importantes
coenzimas. As vitaminas são compostos orgânicos sintetizados por plantasou
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).
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.
2+ 2+ 2+ + +
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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 inibidores. Esses inibidores podem ser irreversíveis ou
reversíveis. Estes, por sua vez, são classificados em 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).
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).
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
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A fórmula geral dos carboidratos é dada por (CH O)n. Perceba que seu nome está
diretamente ligado à fórmula 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 monossacarídeos e oligossacarídeos e polissacarídeos.
Os monossacarídeos são o tipo mais 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.
Em geral, as formas cíclicas prevalecem nas células. Para a molécula de glicose, por
exemplo, apenas 1% permanece na forma aberta (HARVEY; FERRIER, 2012).
2
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.
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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 18 - Estrutura cíclica da glicose.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 84.
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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, por sua vez, a lactose (o açúcar presente no leite).
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.
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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.
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.
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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).
Figura 21 - Estrutura de carboidratos.
Fonte: Elaborada pelo autor, 2018.
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A glicose é um carboidrato chavepara 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).
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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
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
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http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
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http://www.scielo.br/pdf/abem/v57n6/01.pdf
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!
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.
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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 ácidos graxos geralmente são compostos por uma cadeia carbônica longa, com
número par de átomos de 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.
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.
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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 moléculas de ácidos graxos, o carbono da
extremidade CH é identificado como carbono de número 1 ou também 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 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-3 são aqueles que possuem uma ligação dupla entre o
terceiro e quarto carbono da cadeia (numerado a partir do carbono 1 ou carbono
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.
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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.
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. 
Figura 23 - Ácidos graxos do tipo ômega 3.
Fonte: Perception7, Shutterstock, 2019.
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
cardiovascularese aterosclerose. Nesta revisão da literatura, descubra
diversos benefícios relacionados ao consumo regular desse tipo de ácido
graxo.   Leia o artigo Ácidos graxos poli-insaturados n-3 e n-6:
metabolismo em mamíferos e resposta imune (PERINI, et al., 2010)
disponível em: http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
(http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf).
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http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
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http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
http://www.scielo.br/pdf/rn/v23n6/13.pdf
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
triglicerídeos ou triacilgliceróis. 
Acompanhe, na sequência, uma representação de um triacilglicerol formado pela
ligação de um glicerol e três ácidos graxos.  
Outro tipo de lipídio com importante função biológica são os fosfolipídios. Eles são
compostos de maneira 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 anfipático. Isso significa que uma
porção da molécula é hidrofílica ou polar (cabeça de fosfato) e a outra é hidrofóbica
ou apolar (cauda de ácidos graxos) (RODWELL, 2017). Essa propriedade é fundamental
para a organização da membrana plasmática. 
Figura 24 - Triacilglicerol formado pela ligação de um glicerol e três ácido s graxos.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 92.
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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 25 - Fosfolipídio.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p.72.
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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.
Figura 26 - Molécula de colesterol.
Fonte: MARZZOCO; TORRES, 2015, p. 95.
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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
lipoproteínas. São agregados moleculares 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).
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
(https://www.crainsnewyork.com/article/20111228/HEALTH_CARE
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Na sequência, observe a representação de lipoproteínas de alta e baixa densidade (HDL
e LDL) transportadoras de colesterol e triglicerídeosna corrente sanguínea. 
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
(http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v42n3/a05v42n3.pdf).
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http://www.scielo.br/pdf/jbpml/v42n3/a05v42n3.pdf
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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.
Figura 27 - Lipoproteínas de alta e baixa densidade (HDL e LDL) transportadoras de
colesterol e triglicerídeos na corrente sanguínea.
Fonte: lyricsaima, Shutterstock, 2019.
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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 são transportadas 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).
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 cromatina. Nas células
eucarióticas, ele 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 cromossomos. Os
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.
 
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https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw
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https://www.youtube.com/watch?v=9dghtf7Z7fw
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: base nitrogenada,
estrutura cíclica, que contém átomo de nitrogênio; pentose, monossacarídeo (açúcar
simples) de cinco carbonos; e grupo fosfato. A pentose ocupa a região central do
nucleotídeo, estando a ela associada a base nitrogenada e o grupo fosfato. 
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
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
Figura 28 - Nucleotídeos constituem o DNA e o RNA.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
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diferentes bases nitrogenadas.
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 29 - Bases purinas e pirimidinas.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
Figura 30 - Pentose dos nucleotídeos de DNA e RNA.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 76.
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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 dopróximo nucleotídeo. 
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
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.
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ligação fosfodiéster.
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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 32 - Exemplo de como se forma a ligação fosfodiéster.
Fonte: ALBERTS et al., 2017, p. 7.
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Essa configuração da molécula de DNA permite que as informações genéticas
permaneçam armazenadas em sequências lineares para serem codificadas em
proteínas. 
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.
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:
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• 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.
Agência FAPESP, 24 jul. 2018. Disponível em: (http://agencia.fapesp.br/enzima-
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