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BioquímicaBioquímica 1. Introdução a) reações químicas: metabolismo) 2. Compostos Inorgânicos a) Água b) Sais minerais 3. Compostos orgânicos a) Proteínas b) Carboidratos c) Lipídios d) Ácidos nucleicos e) Vitaminas Introdução Moléculas e íons são encontrados formando as substâncias (compostos químicos), que podem ser subdivididas em dois grupos: substâncias inorgânicas e substâncias orgânicas. Reações químicas Metabolismo O metabolismo é responsável pela utilização e transformação da matéria no organismo e pode ser subdividido em anabolismo e catabolismo. Anabolismo: é um processo que constrói moléculas complexas a partir de moléculas simples, consumindo energia para isso. Um bom exemplo de reação anabólica é a síntese de proteínas que ocorre no interior das células, por meio da união de várias moléculas menores de aminoácidos. As reações do anabolismo são, em geral, endergônicas (endotérmicas), pois a quantidade de energia contida nos produtos finais é maior que a existente nos reagentes. Isso significa que, no decorrer da reação, houve absorção de energia do meio. Catabolismo: é o conjunto de reações envolvidas na degradação ou quebra de moléculas complexas em moléculas menores. Esse processo geralmente fornece energia para o organismo. A reação da glicólise (lise ou quebra da glicose), que ocorre durante o processo da respiração celular, é um bom exemplo de reação catabólica. As reações do catabolismo são exergônicas (exotérmicas), uma vez que a quantidade de energia contida nos produtos finais é menor que a existente nos reagentes. Isso significa que, no decorrer da reação, houve liberação de energia para o meio. Em resumo, o anabolismo é um processo construtivo, enquanto o catabolismo é um processo destrutivo. Água Características gerais: 1. Molécula composta: H2O; 2. Polar: possui polo positivo e negativo; 3. Solvente de muitas substâncias (universal); 4. Classificação das substâncias quanto à solubilidade em água: a) Hidrofílica: substâncias solúveis; b) Hidrofóbicas: substâncias insolúveis. 5. Participação da água em reações químicas: a) Reações de hidrólise: quebra com ajuda da água; b) Reações de síntese por desidratação: união com perda de água. 6. Participa do transporte de substâncias; 7. Atua como regulador térmico; 8. Substância mais abundante nos seres vivos; 9. Variações do teor de água nos seres vivos: a) Entre seres vivos; b) Entre tecidos ou órgãos do mesmo indivíduo; c) Entre faixas etárias diferentes. Sais minerais Características gerais: 1. São substâncias inorgânicas; 2. Necessários em pequenas doses diárias; 3. Funções gerais: a) Estrutural ou plástica; b) Reguladora. 4. Estão sob as formas: a) Dissolvida em água; b) Cristais ou imobilizados. 5. Quanto à necessidade de consumo diário: a) Microminerais; b) Macrominerais. Proteínas Características gerais: 1. Substâncias orgânicas; 2. São macromoléculas: polímeros formados por aminoácidos; 3. Ligações peptídicas: a) São ligações entre os aminoácidos; b) Classificadas como reações de síntese por desidratação. Proteínas simples: são aquelas constituídas apenas de aminoácidos. Ex: queratina, proteína encontrada na pele, nos cabelos, nas unhas, nos cascos e chifres de animais e que exerce importante papel na impermeabilização dessas estruturas. Proteínas conjugadas (complexas): são aquelas que contêm outras substâncias além de aminoácidos. A porção constituída de aminoácidos de uma proteína conjugada é chamada de apoproteína, enquanto a parte constituída pela substância diferente de aminoácidos é chamada de grupo prostético. Ex: hemoglobina, encontrada no sangue de muitos animais, é um exemplo de proteína conjugada que tem como grupo prostético o pigmento heme, no qual há íons de ferro. A ligação peptídica: o grupo ácido carboxílico de um aminoácido se liga ao grupo de outro, liberando água. (H2O) a) Na ligação – síntese (forma uma molécula) por desidratação (perda de água) b) Na quebra – Hidrólise (quebra na presença de água) Classificação dos aminoácidos quanto à obtenção 1. Naturais: produzidos pelo próprio organismo por meio de reações químicas próprias (produzimos); 2. Essenciais: obtidos apenas por meio da alimentação (não produzimos); 3. Semi-essenciais: produzimos pouco). Papéis biológicos das proteínas 1. Estrutural: cabelo, unha, pele (colágeno e queratina); 2. Transporte: hemoglobina e mioglobina; 3. Energética: 3a fonte de energia (açúcares, lipídios); 4. Defesa: imunoglobulina (anticorpo); 5. Catalisador (enzimático): amilase, pepsina e tripsina; 6. Hormonal: insulina e glucagon; 7. Motor: miosina e actina; 8. Nutricional: caseína, ovoalbumina. Estrutura das proteínas 1. Primária: sequencia linear de aminoácidos 2. Secundária: Se enrola nela mesma 3. Terciária: forma um “bolo” 4. Quaternária: quatro terciárias Altas temperaturas, alterações bruscas do pH e altas concentrações de certos compostos químicos (ureia, por exemplo) podem modificar a configuração espacial das proteínas, fazendo com que suas moléculas se desenrolem e alterem sua configuração nativa (configuração tridimensional original da molécula). Essa modificação da configuração nativa de uma proteína é denominada desnaturação. Desnaturação das proteínas – A desnaturação altera as propriedades da proteína, que deixa de desempenhar sua função biológica normal. O processo de desnaturação é, via de regra, irreversível. Às vezes, entretanto, a desnaturação pode ser reversível, especialmente se foi causada pela ruptura de forças fracas. As proteínas sintetizadas no organismo desempenham as seguintes funções: 1. Estrutural – Muitas proteínas participam da formação de importantes estruturas no organismo. A membrana plasmática, película que reveste e protege a célula, é um exemplo de estrutura formada basicamente por lipídios e proteínas. Outro exemplo é o colágeno, proteína que confere resistência aos ossos, tendões, cartilagens e outras estruturas do organismo. 2. Hormonal – Muitos hormônios (substâncias reguladoras) são de natureza proteica. É o caso, por exemplo, da proteína insulina (hormônio produzido no pâncreas e que atua no controle da taxa de glicose no sangue). 3. Defesa – Um dos mecanismos de defesa do organismo é realizado por proteínas especiais, denominadas imunoglobulinas (Ig), conhecidas também por anticorpos. Quando um antígeno (proteína estranha ao organismo) penetra em nosso corpo, o nosso sistema imunológico (sistema de defesa) procura elaborar um anticorpo específico para neutralizá-lo. 4. Contração muscular – Actina e miosina são proteínas indispensáveis para a ocorrência das reações de contração muscular. 5. Coagulação sanguínea – A coagulação sanguínea é resultado de uma série de reações químicas que culminam com a formação do coágulo, isto é, o endurecimento do sangue. Dessas reações participam várias substâncias, e, entre elas, algumas são proteínas, como a tromboplastina, a protrombina e o fibrinogênio. Impermeabilização de superfícies – A proteção e impermeabilização de nossa pele, unhas e pelos, por exemplo, é feita pela proteína queratina (ceratina). Transporte de gases respiratórios – O oxigênio (O2) é transportado dos nossos pulmões para as demais partes do organismo pelas moléculas de hemoglobina existentes no interior dos glóbulos vermelhos (hemácias). Um certo percentual de gás carbônico (CO2) produzido nos tecidos é transportado até os pulmões, a fim de ser eliminado do organismo, também pela hemoglobina e por algumas proteínas plasmáticas (proteínas existentes no plasma sanguíneo). Essas proteínas transportadoras dosgases respiratórios (O2 e CO2) são conhecidas, genericamente, por pigmentos respiratórios. A hemoglobina, portanto, é um exemplo de pigmento respiratório. • Enzimática – Enzimas são catalisadores orgânicos que aceleram as reações do metabolismo, isto é, tornam as reações mais rápidas. A maioria das enzimas é de natureza proteica, isto é, são proteínas. Carboidratos Características gerais 1. Substâncias orgânicas; 2. Esqueleto químico básico: C, H, O; 3. Funções gerais: a) Energética; b) Formação estrutural ou plástica; Carboidratos são compostos orgânicos também conhecidos por hidratos de carbono,glicídios ou açúcares. As moléculas desses compostos orgânicos, possuem átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Em alguns deles, encontra-se também o nitrogênio. De acordo com a complexidade de suas moléculas, os carboidratos podem ser classificados em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Classificação Monossacarídeos Mais simples; Unidades estruturais(monômeros); Fórmula química geral: Cn(H2O) n Exemplos: triose, tetrose, pentose, hexose. Dissacarídeos Originados da união entre dois monossacarídeos; Síntese por desidratação; Exemplos: lactose, maltose, sacarose. Dissacarídeos Originados da união entre dois monossacarídeos; Síntese por desidratação; Exemplos: lactose, maltose, sacarose. Polissacarídeos Carboidratos complexos (polímeros); Originados da união de vários monossacarídeos; Exemplos: glicogênio, amido, quitina, celulose. Lipídeos Características gerais Substâncias orgânicas; Baixa solubilidade em água; Possuem longas cadeias carbônicas (ácidos graxos); Funções biológicas gerais: a) Reserva energética; b) Isolante térmico; c) Impermeabilizante; d) Estrutural ou plástico. Classificação Glicerídeos Conhecidos como óleos e gorduras; Feitos de ácidos graxos + glicerol (álcool); Reserva energética; Óleo ≠ gordura. Cerídeos Conhecidos como ceras; Feitos de ácidos graxos + grupo álcool; Impermeabilizantes. Fosfolipídios Lipídios compostos; São ditos anfipáticos ou anfifílicos; Presentes na membrana plasmática. Esteroides Lipídios especiais; Formados de anéis carbônicos interligados; Exemplos: colesterol e ergosterol. Ácidos Nucleicos Visão geral 1. São substâncias orgânicas; 2. São macromoléculas; 3. Polímeros de nucleotídeos; Tipos: a) DNA ou ADN: Ácido Desoxirribonucleico; b) RNA ou ARN: Ácido Ribonucleico. Os nucleotídeos 1. São monômeros; 2. São formados por três partes: 3. Base nitrogenada; 4. Grupo fosfato; 5. Pentose (açúcar de 5 carbonos) Nucleotídeos de DNA e de RNA: Desoxirribonucleotídeo Ribonucleotídeo Atenção: Nucleosídeos: formados por uma pentose mais uma base nitrogenada. DNA Pentose: desoxirribose Bases: Adenina = Timina Guanina ≡ Citosina Localização na célula 1. Procariótica: formando o nucleoide e o plasmídeo; 2. Eucariótica: no interior do núcleo, das mitocôndrias e cloroplastos. 3. Papéis biológicos Material genético hereditário; Controle celular 1. Capacidade de autoduplicação (replicação semiconservativa) 2. Uma molécula de DNA é usada para síntese de RNA (transcrição) 3. Armazenamento de informações genéticas: cada indivíduo possui uma sequencia única de nucleotídeos no seu DNA RNA Pentose: ribose Bases: Adenina = Uracila Guanina ≡ Citosina Localização na célula 1. Procariótica: citoplasma; 2. Eucariótica: no interior do núcleo, do citoplasma, das mitocôndrias e cloroplastos. 3. Papéis biológicos: participa do controle do metabolismo a partir de informações do DNA. Existem 3 tipos: 1. Mensageiros: leva o código de DNA até o citoplasma, onde será determinada a sequência de proteínas 2. Transportador: Transporta aminoácidos até o local da síntese proteica 3. Ribossômico: faz parte da estrutura cromossômica onde ocorre a síntese proteica Vitaminas Características gerais 1. Substâncias orgânicas; 2. Possuem pequeno peso molecular e tamanho; 1. Não sofrem digestão quando ingeridas; 2. São quimicamente e funcionalmente diversificadas; 3. Função geral: reguladores do metabolismo; 4. Classificação das vitaminas quanto à solubilidade: a) Hidrossolúveis: solúveis em água; b) Lipossolúveis: insolúveis em água. Tipos de vitaminas, papéis biológicos e consequências da carência 1. Vitamina A (Retinol) a) PB: formação dos pigmentos visuais; manutenção dos epitélios. b) CC: cegueira noturna; xeroftalmia; ressecamento dos epitélios. 2. Vitamina B1, B6, B8, B9, B12 a) PB: coenzimas do metabolismo de proteínas, lipídios e ácidos nucleicos. b) CC: B1 = beribéri; B6, B9, B12 = anemia; B8 = dermatite. 3. Vitamina B3 (Niacina) a) PB: metabolismo do sistema nervoso. b) CC: pelagra (doença dos 3D´s). 4. Vitamina C (Ácido ascórbico) a) PB: antioxidante; favorece a absorção intestinal de ferro; fortalece a imunidade; formação de colágeno. b) CC: escorbuto. 5. Vitamina D (Calciferol) a) PB: favorece a absorção intestinal de cálcio. b) CC: raquitismo (crianças); osteomalácia (adultos). 6. Vitamina E (Tocoferol) a) PB: antioxidante. b) CC: alterações neurológicas; esterilidade (experimental). 7. Vitamina K a) PB: metabolismo da coagulação sanguínea. b) CC: hemorragias.
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