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alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 1 SUMÁRIO BIOQUÍMICA ...................................................................................................................................................... 2 CONCEITO .................................................................................................................................................. 2 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS ............................................................................................... 2 COMPONENTES INORGÂNICOS ................................................................................................................. 3 COMPONENTES ORGÂNICOS ......................................................................................................................... 4 CARBOIDRATOS ......................................................................................................................................... 4 CLASSIFICAÇÃO .......................................................................................................................................... 5 https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 2 BIOQUÍMICA CONCEITO Biologia é a ciência que estuda a vida em suas várias formas. O conceito oficial de biologia surgiu por volta de 1800, época em que vários naturalistas, inclusive Jean-Baptiste Lamarck, diferenciaram seres vivos de seres inanimados por meio da palavra Biologia. Os seres vivos são constituídos de moléculas orgânicas e inorgânicas. As principais moléculas orgânicas (que são formadas por C, H, O, N, P, S) estruturam proteínas, lipídeos, carboidratos, material genético, entre outros. As moléculas inorgânicas (cálcio, fósforo, magnésio, etc.) também exercem função primordial no metabolismo humano. Quando se fala em metabolismo, o processo de construção de moléculas grandes a partir de moléculas menores é chamado de ANABOLISMO, enquanto o inverso consiste no CATABOLISMO. Esse constante processo de construção e destruição de moléculas fez com que fosse criado diversos tipos de seres vivos, constituídos ou não por células. Os vírus, por exemplo, até hoje, não se encaixam perfeitamente na classificação de seres vivos, pois são estruturas acelulares. Perceba que um dos critérios a ser selecionado para classificar um indivíduo como vivo é a presença de células. ATENÇÃO! Definição de vida: hierarquia de unidades funcionais que, por meio da evolução, adquiriu estabilidade e habilidade de armazenar e processar a informação necessária para sua própria reprodução (Wicken, 1987). A organização dos seres vivos se baseia em uma cadeia, a qual pode ser representada da seguinte forma: átomos se organizam de forma a criar moléculas, que por sua vez geram as células. Um conjunto de células de mesma função ou funções semelhantes relacionadas à fisiologia forma um órgão. Um conjunto de órgãos se combina em sistemas, o qual materializa um organismo. Representação da organização dos seres vivos COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS O estudo da composição química dos seres vivos revela que a presença de certas substâncias se torna fundamental para que este organismo possa desempenhar suas funções vitais. Analisando-se a composição de um ser vivo, verificamos que o valor percentual das moléculas pode diferir, porém, a ocorrência dos componentes pode ser subdividida em dois grupos: COMPONENTES INORGÂNICOS E COMPONENTES ORGÂNICOS. ÁTOMOS MOLÉCULAS CÉLULAS TECIDOS ÓRGÃOS SISTEMA ORGANISMO https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 3 COMPONENTES INORGÂNICOS A ÁGUA é a substância mais abundante nos sistemas vivos, perfazendo 70% ou mais da massa da maioria dos organismos. A água presente em nosso corpo varia de acordo com 3 características: IDADE: quanto mais novo o ser vivo, maior é a quantidade de água encontrada, que pode estar dentro ou fora das células; ESPÉCIE: a água é componente fundamental de todo ser vivo, e por isso, obviamente, um elefante tem muito mais água que um cachorro; ATIVIDADE METABÓLICA: a taxa e o tipo de metabolismo influenciam diretamente na quantidade de água. Por exemplo, uma planta utiliza quantidade de água diferente de um humano devido à realização da fotossíntese. Geralmente a taxa de água é maior quanto maior o metabolismo de um determinado tecido ou órgão. As células nervosas do cérebro de um homem adulto podem conter cerca de 80% de água, enquanto as células ósseas, de menor atividade metabólica, contêm cerca de 40% de água. Verifica-se, também, que há uma diferença do teor de água em função da idade. Nos indivíduos jovens, o teor de água é geralmente maior que nos indivíduos adultos de sua espécie. Um embrião humano de três meses, contém em média 94% de água, enquanto um homem adulto apresenta cerca de 70%. A água também é dita como solvente universal pela capacidade de dissolver a grande maioria das substâncias polares. Cada molécula de água é capaz de realizar entre 3 e 4 pontes de hidrogênio formando uma estrutura extremamente tensa. Características da água Molécula com geometria angular (104,5º) Molécula polar (Oxigênio é o elemento mais eletronegativo) Forma interações de hidrogênio (4 no estado sólido e 3,6 no estado líquido) Dilatação anômala entre 0-4ºC Os sais minerais são encontrados tanto nas células vivas como na natureza não-viva. Desempenham funções variadas, apresentando-se nos seres vivos sob duas formas básicas: dissolvidos em água e imobilizados como componentes de esqueletos. Dissolvidos: em água, sob a forma de íons. Os íons são tão importantes que pequenas variações na sua porcentagem modificam profundamente a permeabilidade, a viscosidade e a capacidade de responder a estímulos das células. C o m p o n en te s C el u la re s Orgânicos - Carboidratos - Lipídeos - Proteínas - Vitaminas - Ácidos Nucleicos Inorgânicos - Água - Sais Minerais https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 4 Além disso, a concentração total dos íons minerais nos líquidos celulares tem relação com a entrada e a saída de água na célula. No estudo da membrana plasmática, a participação dos sais será fundamental para o estudo da concentração dos mesmos dentro e fora da célula, influenciando as trocas de água entre a célula e o ambiente; Imobilizados: como componentes de estruturas esqueléticas. Neste caso, são pouco solúveis. É o caso dos esqueletos, das cascas de ovos, das carapaças de insetos e caranguejos. Nos vertebrados, por exemplo, o fosfato de cálcio é um componente abundante dos ossos, nos quais ele é armazenado. NOME FUNÇÃO Selênio Antioxidante + auxílio no metabolismo de gorduras Cálcio Construção e formação dos ossos e dentes + importante na coagulação sanguínea Fósforo Manutenção do pH + estrutura do ATP + construção e formação dos ossos Ferro Auxilia como grupo prostético de hemácias, função imunológica e conhecimento cognitivo Zinco Estabiliza DNA e RNA + auxilia em vários metabolismos Cobre Antioxidante + grupo prostético da ceruloplasmina (proteína sérica com função oxidorredutora) Manganês Formação de tecido conjuntivo e esquelético + Auxilia no metabolismo de carboidratos e gorduras Iodo Constituinte dos hormônios tireoidianos Magnésio Síntese de ácido graxo e proteínas + Auxilia na atividade neuromuscular COMPONENTES ORGÂNICOS Dentre os diversos componentes orgânicos da célula, o edital prevê apenas as modalidades de formas de obtenção de energia, regulação, proteínas e enzimas. Por isso o foco do estudo neste ponto será nestes tópicos. CARBOIDRATOS Também chamados de hidratos de carbono, açúcares, glúcides ou glicídios, os carboidratos são moléculas orgânicas constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio (e ainda, alguns contêm nitrogênio, fósforo e enxofre). São as principais substâncias produzidas pelas plantas durante o processode fotossíntese. De modo geral, são utilizados como combustível pelas células, sendo matéria-prima para a formação de ATP (adenosina trifosfato – uma molécula química de energia) ou em forma de armazenamento. Bioquimicamente são classificados como POLI-HIDROXIALDEÍDOS E POLI- HIDROXICETONAS. Os carboidratos mais simples são os monossacarídeos. Os dissacarídeos e polissacarídeos são moléculas maiores, constituídas pela união de monossacarídeos. https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 5 Esquema de dois açúcares de três carbonos (trioses) CLASSIFICAÇÃO 1) MONOSSACARÍDEOS Os monossacarídeos são as biomoléculas mais abundantes do planeta. Normalmente apresentam a fórmula Cn(H2O)n, em que n varia de 3 a 7. Assim, em monossacarídeos existe a proporção de um carbono para dois hidrogênios e para um oxigênio. Eles são classificados de acordo com o seu número de átomos de carbono: trioses (C3H6O3), tetroses (C4H8O4), pentoses (C5H10O5), hexoses (C6H12O6), heptoses (C7H14O7). Alguns também contém nitrogênio, fósforo ou enxofre. ATENÇÃO! Os monossacarídeos mais frequentes nos organismos são as pentoses (5C) e as hexoses (6C). Estrutura molecular das principais pentoses e hexoses ATENÇÃO! A glicose e a galactose são aldohexoses, enquanto a frutose é uma cetohexose! Monossacarídeos podem ser oxidados (ou seja, perder elétrons) e reduzir uma variedade de agentes oxidantes, como ferro (transformando Fe3+ em Fe2+). Dessa forma, eles atuam como AGENTES REDUTORES e são chamados de açúcares redutores. O grupo redutor é o carbono carbonílico, ou seja, o carbono um das aldoses e o carbono dois das cetoses. Este carbono deve estar livre, ou seja, não envolvido em ligação glicosídica. O carbono carbonílico é oxidado a um ácido carboxílico. É comum ser encontrado em monossacarídeos a presença de carbonos assimétricos. Isso significa que podem ser encontrados dois tipos de isômeros nos seres vivos: dextrógiro ou levógiro. A forma mais abundante e biologicamente importante é a FORMA DEXTRÓGIRA. 2) OLIGOSSACARÍDEOS https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 6 Os oligossacarídeos (do grego oligo = poucos) são carboidratos formados pela junção de 2 a 10 monossacarídeos, que se separam por hidrólise. Os mais importantes oligossacarídeos para os seres vivos são os dissacarídeos, formados por dois monossacarídeos. Na tabela abaixo, é citado os principais dissacarídeos e os respectivos monossacarídeos que os constituem, além de sua ocorrência e papel biológico. Dissacarídeo Formado por: Função Sacarose Glicose + Frutose Energética (presente em vegetais, como a cana-de- açucar) Lactose Glicose + Galactose Energética (presente no leite) Maltose Glicose + Glicose Energética (presente em vegetais, como a cana-de- açucar) Os oligossacarídeos são ligados por ligação glicosídica. A ligação glicosídica ocorre a partir de uma reação de condensação entre uma hidroxila de um monossacarídeo (à direita) com o hemiacetal (ou hemicetal) de outro monossacarídeo (à esquerda), com a eliminação de uma molécula de H2O. Reação de condensação e hidrólise de dissacarídeos A ligação glicosídica, como dito, é formada a partir da ligação de dois monossacarídeos. Sendo assim, dependendo da posição da hidroxila no carbono ligante do primeiro monossacarídeo, divide-se ligação do tipo alfa ou beta. A ligação alfa é realizada quando a hidroxila está voltada para baixo enquanto a do tipo beta ocorre quando a hidroxila está voltada para cima. Representação da ligação glicosídica do tipo alfa (α) e beta (β) https://www.alfaconcursos.com.br/ alfaconcursos.com.br MUDE SUA VIDA! 7 Em relação à capacidade de oxidar compostos, os dissacarídeos, em geral, são considerados açúcares redutores. Lembrando que o que caracteriza o açúcar ser ou não redutor é a presença de hidroxila livre no carbono anomérico (carbono 1 ao lado do oxigênio). A partir disso, sabe-se que a ligação glicosídica na maltose é do tipo α14, por isso, é capaz de gerar uma redução, já que possui hidroxila livre em um carbono anomérico. Já a lactose apresenta uma ligação do tipo β14, tal qual também torna esse dissacarídeo um açúcar redutor. Diferente acontece com a sacarose, a qual apresenta uma ligação glicosídica do tipo α12, envolvendo ambos os carbonos livres e com impedimento estérico (espacial) de acesso ao grupamento hidroxila. A sacarose é, assim, um açúcar não redutor, e sua estabilidade frente à oxidação a torna uma molécula adequada para o armazenamento e o transporte de energia em plantas. 3) POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos são moléculas grandes, formadas pela junção de centenas ou milhares de monossacarídeos, formando verdadeiras cadeias de açúcares. Apresentam fórmula geral: (C6H10O5)n. São exemplos de polissacarídeos: amido, glicogênio, celulose e quitina. Veja as funções desses polissacarídeos: Existem 2 tipos de polissacarídeos: os homopolissacarídeos e o heteropolissacarídeos. Os homopolissacarídeos contêm apenas um único tipo de unidades monoméricas (amido, celulose, glicogênio, quitina). Já os heteropolissacarídeos contêm dois ou mais tipos de unidades monoméricas (peptideoglicano e agarose). Os polissacarídeos não são considerados açúcares redutores devido à longa cadeia de açúcares, o que retira a potência de redução da extremidade livre. É como de toda a cadeia “puxasse” a hidroxila ligada ao carbono anomérico, impedindo-o de realizar a doação do grupamento. CUIDADO! Os humanos não têm capacidade de quebrar ligação β14 da celulose, por isso humanos não digerem esse polissacarídeo! Polissacarídeos ESTRUTURAIS Celulose Parede Celular de plantas Quitina Grupos aminados constituinte da parede celular de fungos e exoesqueleto de artrópodes ENERGÉTICOS Amido Reserva de plantas Glicogênio Reserva de fungos e animais https://www.alfaconcursos.com.br/
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