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Apesar de os carboidratos apresentarem grande importância, as pentoses e as hexoses se destacam por seus papéis biológicos: • Pentoses: Componentes essenciais para a formação dos ácidos nucleicos RNA e DNA. • Hexoses: Desempenham funções no metabolismo energético. Oligossacarídeos São moléculas hidrossolúveis formadas por dois a dez monossacarídeos, que se unem por meio de ligações glico- sídicas, as quais ocorrem por síntese de desidratação, conforme ilustrado a seguir. Dentre os oligossacarídeos, os dissacarídeos são os mais comuns, sendo eles: Dissacarídeo Constituição Fontes Papel biológico Maltose Glicose + Glicose Vegetais EnergéticaLactose Glicose + Galactose Leite Sacarose Glicose + Frutose Frutos Carboidratos Também conhecidos como carboidratos, glucídios, açúcares e hidratos de carbono, os glicídios apresentam es- trutura química formada por carbono, oxigênio, hidrogênio e, e eventualmente, podem conter nitrogênio, fósforo e enxofre em sua composição. De acordo com o tamanho e a organização de sua molécula, os glicídios são classificados em três grandes grupos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. Monossacarídeos São os glicídios mais simples, solúveis em água e, geralmente, apresentam sabor adocicado. Apresentam a fórmula geral (CH2O)n, onde n corresponde ao número de átomos de carbono, que varia de 3 a 7 na molécula. É com base no número de átomos de carbono que se dá o nome genérico aos diferentes subgrupos. O prefixo indica o número de carbonos, acompanhado do sufixo -ose, conforme pode ser visto no quadro a seguir. Classificação dos monossacarídeos Nº de carbonos (n) Fórmula Classificação Exemplos 3 C3H6O3 Triose Di-hidroxiacetona, gliceraldeído 4 C4H8O4 Tetrose Eritroses 5 C5H10O5 Pentose Desoxirribose 6 C6H12O6 Hexose Glicose, frutose, galactose 7 C7H14O7 Heptose Sedoheptulose Ligação glicosídica por síntese de desidratação, que resulta na saída de uma molécula de água. Polissacarídeos São, geralmente, macromoléculas hidrofóbicas constituídas pela união de mais de dez monossacarídeos. Assim como na formação de um dissacarídeo, os polissacarídeos são unidos por desidratação. No quadro a seguir, são encon- trados alguns exemplos de polissacarídeos. Polossacarídeo Papel biológico Fonte Glicogêno Reserva Energética Fígado e músculos Amido Raízes, caules e sementes Celulose Estrutural Células dos vegetais Quitina Exoesqueleto dos artrópodes Anotações K ic ky P rin ce ss /S hu tt er st oc k Maltose 17 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 17 28/06/2021 21:56 Dependendo do tipo de ácido graxo que as compõem, as gor- duras podem ser classificadas em saturadas e insaturadas: • Saturadas: ácidos graxos que têm apenas ligações simples en- tre dois carbonos, como o ácido palmítico e o esteárico. • Insaturadas: ácidos graxos com ligações duplas (represen- tadas por traços duplos) entre carbonos da cadeia, como os ácidos oleico e linoleico. Cerídeos Os cerídeos são popularmente conhecidos como ceras, são lipídios constituídos de álcoois, diferentes do glicerol, ligados a moléculas de ácidos graxos. Nas plantas, as ceras se depositam sobre a superfície de folhas e fru- tos, por exemplo, impermeabilizando-os, e assim evitam que haja perda excessiva de água. Nos animais, as ceras estão presentes nas secreções de alguns inse- tos, como as abelhas, e em alguns animais vertebrados, formando uma película protetora e impermeável, como ocorre nas orelhas dos mamífe- ros por meio do cerume produzido pelas glândulas sebáceas. Carotenoides São pigmentos acessórios hidrofóbicos, de cor amarela ou laranja, encontrados nos vegetais, e que desempenham papel importante no processo fotossintético. Além disso, são fun- damentais na dieta de muitos animais, por servirem de maté- ria-prima para a síntese de vitamina A, essencial para a visão. Lipídios São substâncias orgânicas formadas basicamente por carbono, hidrogênio e oxigênio a partir da combinação de ácidos graxos e álcool, sendo comumente o glicerol. Os lipídios, por conterem moléculas apolares, são insolúveis em água, ou seja, hidrofóbicos, dissolvem-se apenas em solventes orgânicos, como benzina, acetona, álcool, éter e clorofórmio. Diferentes tipos de lipídios desempenham diversos papéis nos organismos. Os principais tipos de lipídios são os: glicerídeos, cerídeos, carotenoides, esteroides e fosfolipídios. A formação de alguns glicerídeos ocorre por meio da reação de esterifi cação. E m ir K aa n/ S hu tt er st oc k Cera presente nos vegetais. M oe H a/ S hu tt er st oc k Le ah R ol an do /S hu tt er st oc k Síntese de triglicerídeos Glicerol + ácidos graxos → triacilglicerol + 3 H2O Glicerídeos Os glicerídeos são constituídos por glicerol (álcool) e por uma a três moléculas de ácidos graxos. Conforme o número de ácidos graxos que o glicerídeo apresenta, ele pode ser chamado de monoglicerídeo, diglice- rídeo e triglicerídeo, que é o tipo mais conhecido. No glicerídeo, o álcool é o glicerol. Já os ácidos graxos podem ser iguais ou distintos entre si. Os glicerídeos são exemplificados por: • Óleos: comumente encontrados nas plantas, em especial nas se- mentes. Em temperatura ambiente (aproximadamente 20 °C) são líquidos e têm função energética, protetora e impermeabilizante. • Gorduras: são características dos animais, apesar de estarem pre- sentes em algumas plantas. M ar ko B r/ S hu tt er st oc k Óleo e gordura em temperatura ambiente. A cenoura é uma raiz rica em carotenoides. 18 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 18 28/06/2021 21:56 Esteroides Os esteroides formam um grupo especial de lipídios, muito diferente dos já estudados. Na composição química dos esteroides entram átomos de carbono interligados, formando quatro ciclos ou anéis, nos quais estão ligados hi- droxilas (OH), átomos de oxigênio e cadeias carbônicas. Fazem parte deste grupo de lipídios os hormônios: testosterona, progesterona e estrógeno. Além dos corticoste- roides, produzidos na glândula suprarrenal; sais biliares; ergosterol, precursor da vitamina D; e o colesterol, substân- cia fundamental para o corpo humano. O colesterol confere maior rigidez às membranas celulares e pode ser usado na síntese dos hormônios sexuais. A obtenção do colesterol ocorre por meio da ingestão de alimentos de origem animal ou por meio de sua síntese, no fígado. Anabolizantes comprometem funcionalidade do “colesterol bom” Com a popularidade do estilo de vida fitness das academias, o uso de anabolizantes tem se tornado cada vez mais comum, apesar dos conhecidos malefícios para a saúde. Uma pesquisa do Instituto do Coração (Incor) do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da USP (FMUSP) verificou mais um deles: o efeito desses esteroides na funcionalidade do HDL, a lipoproteína de alta densidade, mais conhecida como “colesterol bom”. Ao final dos exames, foi revelado que um a cada quatro usuários de anabolizantes sofria de aterosclerose precoce, doença que não foi diagnosticada em nenhum dos outros grupos. A aterosclerose é uma doen- ça caracterizada pelo acúmulo de placas de gordura em artérias coronárias. Segundo os pesquisadores, os anabolizantes estariam prejudicando a funcionalidade do HDL, que é o responsável por evitar que a LDL, a lipoproteína de baixa densidade ou “colesterol ruim”, se acumule nas artérias. [...] “É como se o HDL não conseguisse identificar e separar as partículas ruins de colesterol para retirá-las do sangue”. Quando se fala sobre esses esteroides, há duas realidades diferentes, [...] uma é a da deficiência hormonal, quando alguém recorre aos anabolizantes porque precisa repor hormônios que estão em falta. Outra é a da busca pela força e pelo desempenho físico por parte de pessoas que não precisam dessa reposição hormonal. Os anabolizantes são uma categoria de hormônios análogos à testosterona que têm a função de aumentar a síntese de proteínas responsáveis pelo crescimento da musculatura. Uma vezque uma pessoa começa a autoadministrar anabolizantes sem necessidade, a produção natural dos hormônios começa a ser inibida e cai. Essa alteração, por sua vez, pode causar problemas de saúde. LOPES, Larissa. Anabolizantes comprometem funcionalidade do “colesterol bom”. Jornal da USP. Disponível em: https:// jornal.usp.br/ciencias/ciencias-da-saude/ciencias-2811-anabolizantes-comprometem-funcionalidade-do-colesterol- bom/. Acesso em: 14 jan. 2021. Vá além Anotações Ca be ça h id ro fíl ic a (r eg iã o po la r) Estrutura do fosfolipídio. Ca ud a hi dr of ób ic a (r eg iã o ap ol ar ) S tr un a/ S hu tt er st oc k Fosfolipídios São lipídios que apresentam, além de álcool e ácidos graxos, fosfato e uma molécula nitrogenada. Didaticamente, podemos dizer que o fos- folipídio possui: • Cabeça (região polar): constituída por uma molécula nitrogenada e um fosfato cuja carga elétrica é negativa; • Cauda (região apolar): constituída por duas moléculas de ácidos gra- xos e sem carga elétrica. Os fosfolipídios são os componentes mais abundantes da membrana plasmática das células, conferindo elasticidade e mobilidade à bicamada. Faça em sala: 1 e 2 | Faça em casa: 1 e 2 Proteínas As proteínas são polímeros formados por aminoácidos. Essas subs- tâncias são essenciais e estão presentes em todas as estruturas da célula, sendo fundamentais para o funcionamento dos organismos. Professor, explore os as- suntos “anabolizantes e colesterol” com os alunos. Solicite que pesquisem em sites con� áveis a respeito do aumento do uso de ana- bolizantes entre jovens e adultos ao longo dos anos, elaborando um grá� co com- parativo, como forma de ilustrar os dados pesquisa- dos. Em seguida, solicite que apresentem à turma os dados tabulados, e juntos concluam as consequên- cias do uso indiscriminado dos anabolizantes para a população. Ácidos graxos Glicerol Gr up o po la r c ol in a 19 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 19 28/06/2021 21:56 De defesa Existem células no organismo capazes de reconhecer a presença de elementos não específicos, isto é, estranhos, cha- mados de antígenos. Na presença dos antígenos, o organismo produz proteínas de defesa, denominadas anticorpos. Os anticorpos podem se ligar aos antígenos, neutralizando toxinas e microrganismos invasores. A reação antígeno-anticorpo é altamente específica, o que significa que um determinado anticorpo neutraliza antígenos muito semelhantes entre si. Catalisadora As enzimas são proteínas com função catalítica, ou seja, aumentam a velocidade das reações químicas. Em geral, as enzimas atuam em concentrações muito baixas e são específicas para cada tipo de reação química. Assim como as demais proteínas, as enzimas são produzidas a partir da sequência de nucleotídeos presente no DNA. As enzimas têm atividade intracelular ou extracelular e agem na indução e na aceleração de reações químicas, que dificilmente ocorreriam sem a sua participação nas condições normais de temperatura e pressão. G rit sa la k K ar al ak /S hu tt er st oc k Representação do complexo enzima-substrato. Enzima digestiva Sacarose Enzima Complexo enzima- substrato Glicose Frutose Ação enzimática Para que ocorra uma reação enzimática, a enzima (E) reage com o substrato (S) para formar um complexo enzima-substrato (CES). Essa as- sociação é reversível, mas pode formar o complexo ativado ES que leva à formação do produto (P). Ao final da reação, a enzima (E) sai inalterada e poderá catalisar a conversão de uma nova molécula de S em P. A união ES é específica, uma vez que o substrato se “encaixa” no centro ativo da enzima. Por conta dessa especificidade, dizemos que a enzima e o substrato formam um modelo chave-fechadura. A função das enzimas é a de “diminuir” a energia de ativação para que uma reação ocorra. Dessa forma, as enzimas desempenham impor- tante papel biológico, tornando possíveis reações químicas que seriam inviáveis nas condições normais de temperatura do organismo. Por esse motivo, as enzimas são conhecidas como catalisadores biológicos. Professor, indique aos alu- nos o vídeo que trata da reprodução de soros no Ins- tituto Butantan. Desnaturação proteica A forma da proteína está estreitamente ligada à sua função. Assim, quando a sequência dos aminoácidos de determinada proteína é alterada, sua forma poderia mudar, e consequentemente sua função biológica poderia ser alterada. Em certos casos, a molécula de proteína se deforma, alterando a estrutura espacial. Essas alterações podem ser causadas por fatores como o au- mento na temperatura, variações no pH do meio e altas concentrações de substâncias apolares. Tal fenômeno recebe o nome de desnaturação: a pro- teína tem sua estrutura química alterada, tornando-se inativa. Dependendo do grau de modificação, a desnaturação da proteína pode ser reversível com a volta do meio às condições naturais. Ocorre, então, o processo inverso, a renaturação, na qual é possível a algumas proteínas terem removido seu agente causador da desnaturação. Funções das proteínas Para facilitar o entendimento, essas moléculas podem ser agrupadas em categorias de acordo com sua função: nutritiva, hormonal, transporta- dora, estrutural, de defesa e catalisadora. Nutritiva Muitas proteínas fornecem aminoácidos que podem ser utilizados como fonte de energia para embriões de plantas ou animais. Na espécie humana, órgãos como o fígado e os rins podem utilizar os aminoácidos das proteínas para sintetizar glicose, na via metabólica da gliconeogênese. Hormonal Nos mamíferos há hormônios em que a composição molecular é proteica e, uma vez lançados no sangue, estimulam ou inibem a atividade de células-alvo em outros órgãos e tecidos. São exemplos de hormônios proteicos: a insulina, produzida no pâncreas; a prolactina e a somatotrofina (hormônio do crescimento), produzidas pela hipófise. Transportadora Algumas proteínas localizadas na membrana plasmática possibilitam a passagem de substâncias específicas para o interior ou exterior das célu- las; outras proteínas se ligam a um substrato e o transportam de um tecido ou órgão para outro. Por exemplo, a hemoglobina, que transporta oxigênio. Estrutural Participam da estrutura das células e dos tecidos. Por exemplo, o colágeno, encontrado na pele, nos ossos e nas cartilagens, a actina e a miosina, que participam da contração muscular e sustentação celular, e a queratina, que impermeabiliza unhas, cabelos e pele. 22 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 22 28/06/2021 21:56 Fatores que interferem na ação enzimática Alguns fatores podem alterar a velocidade das reações enzimáticas, como o pH do meio, a concentração do substrato e a temperatura. Professor, indique aos alu- nos o vídeo da SBAN (Socie- dade Brasileira de Alimenta- ção e Nutrição), sobre como interpretar as informações dos rótulos dos alimentos. Ao atingir o ponto ótimo, a velocidade de reação se mantém constante. Ve ra A lm ei da Cada enzima apresenta um valor ótimo. Ve ra A lm ei da • Concentração do substrato A velocidade da ação enzimática depende da concentração do substra- to. Quanto maior a quantidade de substrato, mais rapidamente se dará a reação. Porém, chegando ao “ponto ótimo”, ainda que se aumente a concen- tração do substrato, a velocidade da reação não aumentará, nesse ponto a reação atinge a sua velocidade máxima. Ao atingir o ponto ótimo, a velocidade de reação se mantém constante. • Temperatura As enzimas apresentam um ponto ótimo de temperatura para sua ati- vidade. Dependendo da enzima, a velocidade da ação enzimática pode du- plicar e até triplicar a cada elevação de 10 °C no meio onde ocorre a reação. O inverso também é verdadeiro: a cada 10 °C que se abaixam na temperatura ambiente, a ação enzimática se reduz à metade ou à terça parte. Geralmente, o ponto ótimo para a maioria das enzimas está em torno de 35 °C a 40 °C, que corresponde à faixa de temperatura normal do nosso corpo.Porém, se a temperatura se eleva muito, ocorre a desnaturação. O processo febril constitui, portanto, uma ameaça à integridade fun- cional das enzimas. Curiosamente, bactérias que vivem em fontes de água quente têm enzimas cuja temperatura ótima fica em torno de 70 °C ou mais, o que indica uma adaptação desses microrganismos ao meio em que vivem. Faça em sala: 3 a 6 | Faça em casa: 3 a 6 Temperaturas superiores às ideais desnaturam as enzimas. Ve ra A lm ei da Vitaminas Vitaminas são substâncias orgânicas que atuam frequentemente como cofatores enzimáticos, também chama- dos de coenzimas. As vitaminas podem ativar grupos específicos de enzimas, sendo importantes para o metabolis- mo celular. Conceitualmente, as vitaminas são substâncias que não são produzidas pelo organismo, sendo obtidas exclusivamente por meio da alimentação. As vitaminas apresentam uma necessidade nutricional em quantidades muito pequenas, não são consideradas fontes de energia e não desempenham função estrutural. A alimentação inadequada pode acarretar a falta ou excesso de uma ou mais vitaminas no organismo, gerando quadros clínicos desfavoráveis, tais como: • Avitaminose: ausência de determinada vitamina. • Hipovitaminose ou doença de carência: ingestão insufi ciente de determinada vitamina. • Hipervitaminose: ingestão excessiva de vitamina. • pH do meio As enzimas apresentam um ponto ótimo de pH para suas atividades específicas. Por exemplo, a pepsina atua no estômago, e o pH do suco gás- trico varia entre 1,8 e 2,2. A tripsina atua no intestino delgado, mas o pH do meio é alcalino, entre 8 e 9. A amilase, também chamada de ptialina, tem atividade na boca, cujo pH é neutro, em torno de 7. Se o pH ótimo não é obtido, as enzimas podem apresentar redução da atividade ou até mesmo ficarem inativas. 23 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 23 28/06/2021 21:56 Classificação das vitaminas O critério de classificação das vitaminas diz respeito a sua solubilidade em lipídios (lipossolúveis) ou em água (hi- drossolúveis). A importância dessa classificação está relacionada ao modo pelo qual as vitaminas devem ser ingeridas e como é feito o seu armazenamento no organismo. • Lipossolúveis: representadas pelas vitaminas A, D, E, K (ADEK). • Hidrossolúveis: representadas pelas vitaminas do complexo B, C e P. Principais vitaminas No quadro a seguir, são apresentados os principais exemplos de vitaminas, suas funções, sintomas de deficiência e fontes importantes. Tipo Vitamina Funções Sintomas da deficiência Fontes importantes Li po ss ol úv ei s A (retinol) Antioxidante, fortalece o sistema imunológico e protege a pele Formação de dentes e ossos. Participa da coagulação sanguínea e das funções nervosa e muscular Leite e derivados, gema de ovo, vegetais de coloração amarelada/alaranjada D (calciferol) Participa do processo de visão e de regeneração da pele e mucosas e na resistência às infecções Xeroftalmia, cegueira noturna, lesões de córnea Gema do ovo, óleo de fígado de bacalhau, exposição solar E (tocoferol) Essencial no metabolismo e absor- ção intestinal do cálcio e fósforo Cáries dentárias, raquitismo, fraqueza nos ossos Gema do ovo, óleo de fígado de bacalhau, exposição solar K (filoquinona) Aumenta a resistência às infecções; auxilia na fertilidade Esterilidade masculina, abortos espontâneos Espinafre, couve, legumes, castanha H id ro ss ol úv ei s B1 (tiamina) Auxilia no funcionamento do sistema nervoso Beribéri, cansaço muscular, nervosismo Cereais integrais, legumino- sas, peixes, ovos, leites e derivados B2 (riboflavina) Respiração celular e coordenação motora Queilite, glossite, dermatite Leite e derivados, vegetais folhosos, legumes, fígado B3 ou PP (niacina) Atua nos sistemas muscular, nervoso e digestório Pelagra ou doença 3D (diarreia, dermatite e demência) Levedo, ovo, carnes, verduras B5 (ácido pantotênico) Atua na respiração celular e na síntese de hemoglobina Fadiga, anemia e formi- gamento nos pés e nas mãos Ovo, laticínios, leguminosas e cereais H id ro ss ol úv ei s B6 (piridoxina) Atua no sistema imunológico e participa do metabolismo proteico Alterações neurológicas, fraqueza muscular Carnes, cereais integrais, verduras, fígado B8 (biotina) Importante na síntese de ácidos graxos e bases nitrogenadas Dermatite generalizada, alopecia, problemas neurológicos Legumes, peixes, ovos, fígado, leite e derivados B (ácido fólico) Participa da síntese das bases nitrogenadas e na maturação de hemácias Malformação do feto (gestantes), anemia Vegetais folhosos, carnes e miúdos. B12 (ciano- cobalamina) Ajuda na imunidade e participa da coagulação sanguínea Anemia perniciosa e comprometimento do sistema nervoso Carnes, ovos, leites e derivados C (ácido as- córbico) Reduz os danos nos tecidos corpóreos Escorbuto, nervosismo, anemia, fadiga e insônia Frutas cítricas, hortaliças folhosas, tomate P (rutina) Protege a parede dos vasos sanguíneos Varizes e fragilidade capilar Legumes e vegetais folhosos Anotações 24 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 24 28/06/2021 21:56 Organizem grupos de até quatro estudantes para fazer uma pesquisa sobre os alimentos vendidos na cantina da escola. O primeiro grupo deverá listar todos os alimentos que possuem o maior percentual de proteínas; o se- gundo deverá listar todos os alimentos com maior percentual de carboidratos, o terceiro fará o mesmo com os li- pídios, e o quarto poderá investigar a concentração de conservantes não naturais. Cada grupo poderá recomendar os alimentos mais saudáveis e dizer quais deles poderiam prejudicar a saúde. As sugestões podem ser discutidas em grupos maiores, que farão uma proposta de mudanças do cardápio junto aos responsáveis pela cantina. AUTONOMIA RESPONSABILIDADE CRIATIVIDADE EMPATIA SOLIDARIEDADECOOPERAÇÃO COMUNICAÇÃO Nucleotídeo. O nucleosídeo inclui a pentose ligada à base nitrogenada. Ve ra A lm ei da Ve ra A lm ei da Diferenças nas pentoses das moléculas de DNA e RNA. 1. Por que alguns alimentos pesquisados prejudicam a saúde? Os conservantes não naturais podem causar alergias, problemas gástricos e doenças mais graves. 2. Que tipo de alimento você indicaria para substituir os prejudiciais à saúde? O aluno pode indicar alimentos que contenham maior percentual de vitaminas. Professor, incentive a formação dos grupos solicitando que os alunos proponham uma forma de se agruparem. Durante a atividade avalie a cooperação, a comunicação e a solidariedade, que são princípios importantes para um trabalho em grupo. Ácidos nucleicos – DNA e RNA Esses compostos recebem o nome de ácidos nucleicos por dois motivos: pela presença dos grupos fosfato, que podem liberar prótons (H+) no meio, e pelo fato de terem sido descobertos originalmente nos núcleos das células. Atualmente, sabe-se que os ácidos nucleicos estão presentes no citoplasma e em algumas organelas celulares. Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos, sendo as maiores moléculas encontradas nos seres vivos. As princi- pais funções dos ácidos nucleicos são: armazenamento e transmissão de caracte- res hereditários, controle das atividades celulares e síntese proteica. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: • DNA: Ácido desoxirribonucleico; recebe esse nome em virtude de ter um mo- nossacarídeo (pentose), a desoxirribose. • RNA: Ácido ribonucleico; recebe esse nome em virtude de ter um monossaca- rídeo (pentose), a ribose. Nucleotídeos Os nucleotídeos, ou nucleotídeos, são moléculas maiores e mais complexas que os aminoácidos. Cada nucleotídeo é composto pela ligação de três molécu- las mais simples: uma molécula de fosfato, um monossacarídeo (pentose) e uma base nitrogenada. • Pentoses Existem duas pentoses, uma para cada tipo de ácido nucleico. A ribose está presente nas moléculas de RNA e a desoxirribose no DNA. A desoxirribose apre- senta uma hidroxila (OH) a menos em relação à ribose. Tanto a ribose comoa desoxirribose têm um anel pentagonal com cinco carbonos, dois dos quais, 3’ e 5’, estão unidos ao fosfato, e um terceiro (carbono 1’) está ligado à base nitrogenada. O O— O—O O 3’C 1’C 5’C CH2 Nucleosídeo } Base nitrogenada Grupo fosfato Açúcar (pentose) P Ribose (no RNA)Desoxirribose (no DNA) O H OH H H OHHOCH2 5’ 4’ 3’ 2’ 1’H H O H OH OH H OHHOCH2 5’ 4’ 3’ 2’ 1’H H Anotações 25 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 25 28/06/2021 21:56 Bases nitrogenadas dos ácidos nucleicos. Ve ra A lm ei da DNA – ácido desoxirribonucleico A molécula do DNA é constituída por cadeias polinucleotídicas enroladas, uma ao redor da outra, na forma de uma hélice dupla (como uma escada em espiral). Os nucleotídeos de um mesmo filamento estão unidos por meio de uma ligação covalente que se estabelece entre a pentose de um nucleotídeo e o fosfato do nucleotídeo vizinho. E as cadeias, também chamadas de fitas, estão ligadas por meio de pontes de hidrogênio situadas entre uma base púrica e uma base pirimí- dica. • Pontes de hidrogênio São forças de atração entre as bases nitrogenadas, também chamados de fitas das duas cadeias do DNA. No DNA, somente podem ser formados dois possíveis pares de bases: • Citosina (C): liga-se com guanina (G) por meio de três pontes de hidrogênio. • Adenina (A): liga-se com timina (T) por meio de duas pontes de hidrogênio. Dessa forma, podemos concluir que, no DNA, o número de bases de adenina é sempre igual ao número de bases de timina, e o mesmo ocorre com o par citosina e guanina. • Fosfato O fosfato une os nucleotídeos entre si, ligando covalentemente as pen- toses de dois nucleosídeos. Para facilitar o entendimento, costuma-se as- sociar a forma do DNA à de uma “escada”, assim os grupos fosfóricos e as pentoses seriam o “corrimão” e as bases nitrogenadas, os “degraus”. • Bases nitrogenadas São compostas por carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitro- gênio (N), e formam anéis aromáticos (entre os átomos de C e N); por esse motivo podem ser de dois tipos: • Bases púricas ou purinas: apresentam dois anéis de carbono e nitro- gênio. • Bases pirimídicas ou pirimidinas: têm apenas um anel de carbono e nitrogênio. No DNA, a pentose é sempre a desoxirribose, e as bases nitrogenadas que podem ser encontradas são: adenina, guanina, citosina e timina. No RNA, a pentose é sempre a ribose, e as bases nitrogenadas encontradas são: adenina, guanina, citosina e uracila. No DNA não existe uracila, e no RNA não existe timina. Ligações de hidrogênio entre as bases nitrogenadas do DNA. N N N NG Açúcar O N N N NH H H H H O C Açúcar N N N NA Açúcar N N N OH H O T Açúcar H CH3 Ve ra A lm ei da RNA – ácido ribonucleico O RNA, assim como o DNA, é uma macromolécula constituída de nucleotídeos. Estrutura molecular do RNA O DNA contém informações genéticas para que haja a síntese das moléculas de RNA. Como vimos, há algumas diferenças entre os nucleotídeos de RNA e de DNA. O açúcar do RNA é uma ribose, e as suas sequências contêm uracila em vez de timina. Outra diferença é que a molécula de RNA não apresenta aspecto de dupla hélice, sendo formada por uma única cadeia de nucleotídeos que pode enrolar-se sobre si mesma. Quando isso ocorre, as bases complementares ligam-se por meio de pontes de hidrogênio. 26 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 26 28/06/2021 21:56 1. As fibras alimentares podem ser definidas como um con- junto de substâncias derivadas de vegetais que são resistentes à digestão e absorção no intestino delgado humano, com fer- mentação completa ou parcial no intestino grosso. [...] Além de não fornecerem calorias, elas diminuem a absorção do co- lesterol, de gorduras e de açúcares, e causam sensação de sa- ciedade prolongada, afinal, permanecem no estômago junta- mente com os outros nutrientes por mais tempo, retardando a sensação de fome e o consumo de mais calorias. Disponível em: https://www.diabetes.org.br/publico/ conhecendo-nutrientes/1505-importancia-das-� bras-na- alimentacao#:~:text=Al%C3%A9m%20de%20n%C3%A3o%20 fornecerem%20calorias,o%20consumo%20de%20mais%20calorias. Acesso em: 17 jan. 2021. a) dentifi que os grupos a que pertencem as substâncias orgânicas citadas. Carboidratos e lipídios. b) Explique porque o texto afi rma que as fi bras são resistentes à digestão humana. As � bras são compostas de celulose, um polissacarídeo que necessita ser degradado para que seja absorvido. Os seres humanos não produzem a enzima que digere a celulose e, por isso, ela não é digerida ou absorvida. 2. (ENEM) Quando colocados em água, os fosfolipídios tendem a formar lipossomos, estruturas formadas por uma bicamada lipídica, conforme mostrado na figura. Quando rompida, essa estrutura tende a se reorga- nizar em um novo lipossomo. Esse arranjo característico se deve ao fato de os fosfolipídios apresentarem uma natureza: Resposta: E a) polar, ou seja, serem inteiramente solúveis em água. b) apolar, ou seja, não serem solúveis em solução aquosa. c) anfotérica, ou seja, podem comportar-se como ácidos e bases. d) insaturada, ou seja, possuírem duplas ligações em sua estrutura. e) anfi fílica, ou seja, possuírem uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica. Ve ra A lm ei daOs tipos de RNA As moléculas de RNA podem ser classificadas de acordo com as suas funções celulares. De- pois de sintetizado, o RNA pode passar através dos poros do envelope, também chamado de ca- rioteca ou envoltório nuclear, para o citoplasma, onde exerce funções específicas. • RNA mensageiro – RNAm Esse RNA é formado por moléculas grandes que podem conter até 10 mil nucleotídeos. É um filamento simples cuja função principal é servir como molde para a síntese de peptídeos no citoplasma. Os aminoácidos são inseridos na cadeia peptídica a partir de um código de referência na sequência de RNAm. Assim, cada sequência de três nucleotídeos representam um códon, ou seja, codificam a síntese de um aminoácido no peptídeo. • RNA transportador – RNAt As moléculas desse RNAt são pequenas, se comparadas ao RNAm. Possuem em média 80 nucleotídeos que formam um filamento único, enrolado sobre si mesmo. A sequência de três nucleotídeos desse ácido é denominada anticódon. De acordo com os tipos de RNA transpor- tadores, há o reconhecimento dos códons do RNA mensageiro, assim, há uma correspondência exata entre a sequência de nucleotídeos do RNAm e a sequência de aminoácidos nos peptídeos. • RNA ribossômico – RNAr O RNA ribossômico se associa às proteínas do ribossomo, sendo fundamental para o pro- cesso de tradução, isto é, a síntese de proteínas nas células. A maior parte do RNA ribossômico é produzida em uma região específica do núcleo, denominada nucléolo. Faça em sala: 7 e 8 | Faça em casa: 7 e 8 Estrutura do RNA. Faça em sala N H2N N N N H O N N H NH2 C G A U O NH N H O NH NH2 O N N N H R ep ro du çã o/ E ne m , 2 01 2. 27 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 27 28/06/2021 21:56 3. (Enem) Na década de 1940, na Região Centro-Oeste, produtores rurais, cujos bois, porcos, aves e cabras estavam morrendo por uma peste desconhecida fizeram uma promessa, que con- sistiu em não comer carne e derivados até que a peste fosse debelada. Assim, durante três meses, arroz, feijão, verduras e legumes formaram o prato principal desses produtores. O Hoje, 15 out. 2011 (adaptado). Para suprir o déficit nutricional a que os produtores rurais se submete- ram durante o período da promessa, foi importante eles terem consu- mido alimentos ricos em: Resposta: D a) vitaminas A e E. b) frutose e sacarose. c) aminoácidos naturais. d) aminoácidos essenciais. e) ácidos graxos saturados. 4. (Unipac) Apesar da carne bovina ser frequente na dieta humana, a pro- teína bovina não é encontrada em nosso corpo. Isso ocorre porque: a) o ser humano não possui enzimas para digerir as proteínas da carne bovina. b) as vitaminas da carne bovinadesnaturam durante o cozimento. c) a proteína bovina sofre digestão e os aminoácidos liberados são usados na produção de proteínas humanas. d) os lipídios presentes na carne bovina impermeabilizam suas proteínas, impedindo a absorção. e) os aminoácidos presentes na carne bovina são diferentes daqueles usados pelas células humanas. Resposta: C 5. (UFRJ) O gato siamês é um animal de rara beleza pois a pelagem de seu corpo é clara com extremidades – orelhas, focinho, pés e cauda – pretas. A presença do pigmento que dá a cor negra a essas extremidades é o re- sultado da atividade de uma enzima que fica inativada acima de 34 °C. Explique por que esses animais têm a pelagem negra nas extremida- des do corpo. As extremidades do corpo perdem calor mais facilmente para o ambiente, e, por isso, apresentam temperatura inferior à do restante do corpo. Como a enzima só é ativa abaixo de 34 °C, a síntese do pigmento que confere a cor negra só ocorrerá nas extremidades do corpo. 6. (FMP) O gráfico a seguir mostra como a concentração do substrato afe- ta a taxa de reação química. O modo de ação das enzimas e a análise do gráfico permitem concluir que: Resposta: A R ep ro du çã o/ FM P- R J, 2 01 6. a) todas as moléculas de enzimas estão unidas às moléculas de substrato quando a reação catalisada atinge a taxa máxima. b) com uma mesma concentração de substrato, a taxa de reação com enzima é menor que a taxa de reação sem enzima. c) a reação sem enzima possui energia de ativação menor do que a reação com enzima. d) o aumento da taxa de reação com enzima é inversamente proporcional ao aumento da concentração do substrato. e) a concentração do substrato não interfere na taxa de reação com enzimas porque estas são inespecífi cas. 7. As vitaminas são uma parte vital de uma dieta saudável. Foi determinada a ingestão diária recomendada (IDR) para a maioria das vitaminas, ou seja, a quantidade diária que a maioria das pes- soas saudáveis precisa para se manter saudável. Disponível em: https://www.msdmanuals.com/pt-br/casa/ dist%C3%BArbios-nutricionais/vitaminas/considera%C3%A7%C3%B5es- gerais-sobre-vitaminas. Acesso em: 18 jan. 2021. a) omo as vitaminas poderiam ser classifi cadas de acordo com a sua solubilidade. As vitaminas podem ser classi� cadas de acordo com o tipo de solvente em que são solúveis, isto é, hidrossolúveis ou lipossolúveis. Sendo assim, as vitaminas hidrossolúveis são aquelas que se dissolvem em água, e as lipossolúveis são aquelas solúveis em lipídios ou outros solventes orgânicos. b) Explique por que cozinhar verduras e legumes em imersão reduz consideravelmente a ingestão de certas vitaminas. Porque, ao cozinhar legumes e verduras em imersão, haverá diluição das vitaminas hidrossolúveis na água usada para o cozimento, que será descartada. 8. (Enem) Em 1950, Erwin Chargaff e colaboradores estudavam a compo- sição química do DNA e observaram que a quantidade de adenina (A) é igual à de timina (T), e a quantidade de guanina (G) é igual à de citosi- na (C) na grande maioria das duplas fitas de DNA. Em outras palavras, esses cientistas descobriram que o total de purinas (A + G) e o total de pirimidinas (C + T) eram iguais. Um professor trabalhou esses conceitos em sala de aula e apresentou como exemplo uma fita simples de DNA com 20 adeninas, 25 timinas, 30 guaninas e 25 citosinas. Qual a quantidade de cada um dos nucleotídeos, quando considerada a dupla fita de DNA formada pela fita simples exemplificada pelo pro- fessor? Resposta: C a) Adenina: 20; Timina: 25; Guanina: 25; Citosina: 30. b) Adenina: 25; Timina: 20; Guanina: 45; Citosina: 45. c) Adenina: 45; Timina: 45; Guanina: 55; Citosina: 55. d) Adenina: 50; Timina: 50; Guanina: 50; Citosina: 50. e) Adenina: 55; Timina: 55; Guanina: 45; Citosina: 45. 28 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 28 28/06/2021 21:56 Faça em casa 1. (Uema) Os glicídios são as principais fontes de energia diária para seres humanos e são classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, de acordo com o tamanho da molécula. Polissacarídeos são polímeros de glicose constituídos fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio que desempenham diversas funções essenciais ao bom funcionamento do organismo. Os polissacarídeos mais conhecidos são o glicogênio, a celulose, o amido e a quitina.As fun- ções atribuídas a essas moléculas são, respectivamente: Resposta: C a) estrutural, reserva, estrutural, reserva. b) reserva, reserva, estrutural, estrutural. c) reserva, estrutural, reserva, estrutural. d) estrutural, estrutural, reserva, reserva. e) reserva, estrutural, estrutural, reserva. 2. (Enem) No processo de industrialização da mamona, além do óleo que contém vários ácidos graxos, é obtida uma massa orgânica, conhe- cida como torta de mamona. Esta massa tem potencial para ser utilizada como fertilizante para o solo e como complemento em rações animais devido a seu elevado valor proteico. No entanto, a torta apresenta compostos tóxicos e alergênicos diferentemente do óleo da mamona. Para que a torta possa ser utilizada na alimenta- ção animal, é necessário um processo de descontaminação. Revista Química Nova na Escola. V. 32, n.1, 2010 (adaptado) A característica presente nas substâncias tóxicas e alergênicas, que in- viabiliza sua solubilização no óleo de mamona, é a: Resposta: B a) lipofilia. b) hidrofilia. c) hipocromia d) cromatofilia e) hiperpolarização 3. (Enem) O milho-verde recém-colhido tem um sabor adocicado. Já o milho-verde comprado na feira, um ou dois dias depois de colhido, não é mais tão doce, pois cerca de 50% dos carboidratos responsáveis pelo sabor adocicado são convertidos em amido nas primeiras 24 horas. Para preservar o sabor do milho-verde pode-se usar o seguinte procedi- mento em três etapas: 1º – descascar e mergulhar as espigas em água fervente por alguns minutos; 2º – resfriá-las em água corrente; 3º – conservá-las na geladeira. A preservação do sabor original do milho-verde pelo procedimento descrito pode ser explicada pelo seguinte argumento: Resposta: C a) O choque térmico converte as proteínas do milho em amido até a saturação; este ocupa o lugar do amido que seria formado espontaneamente. b) A água fervente e o resfriamento impermeabilizam a casca dos grãos de milho, impedindo a difusão de oxigênio e a oxidação da glicose. c) As enzimas responsáveis pela conversão desses carboidratos em amido são desnaturadas pelo tratamento com água quente. d) Microrganismos que, ao retirarem nutrientes dos grãos, convertem esses carboidratos em amido são destruídos pelo aquecimento. e) O aquecimento desidrata os grãos de milho, alterando o meio de dissolução onde ocorreria espontaneamente a transformação desses carboidratos em amido. 4. (Enem) Um pesquisador percebe que o rótulo de um dos vidros em que guarda um concentrado de enzimas digestivas está ilegível. Ele não sabe qual enzima o vidro contém, mas desconfia de que seja uma protease gástrica, que age no estômago digerindo prote- ínas. Sabendo que a digestão no estômago é ácida e no intestino é básica, ele monta cinco tubos de ensaio com alimentos diferentes, adiciona o concentrado de enzimas em soluções com pH determi- nado e aguarda para ver se a enzima age em algum deles. O tubo de ensaio em que a enzima deve agir para indicar que a hipótese do pesquisador está correta é aquele que contém: Resposta: B a) cubo de batata em solução com pH = 9. b) pedaço de carne em solução com pH = 5. c) clara de ovo cozida em solução com pH = 9. d) porção de macarrão em solução com pH = 5. e) bolinha de manteiga em solução com pH = 9. 5. (Uerj) Existem dois tipos principais de inibidores da atividade de uma enzima: os competitivos e os não competitivos. Os primeiros são aqueles que concorrem com o substrato pelo centro ativo da enzima. Considere um experimento em que se mediu a velocidade de reação de uma enzima em função da concentraçãode seu substrato em três condições: • ausência de inibidores; • presença de concentrações constantes de um inibidor competitivo; • presença de concentrações constantes de um inibidor não competitivo. Os resultados estão representados no gráfico abaixo: ráfi co experimento de velocidade de reação, presente em questão da UERJ de 2013. R ep ro du çã o/ U er j, 20 13 . A curva I corresponde aos resultados obtidos na au- sência de inibidores. As curvas que repre- sentam a resposta obtida na presença de um inibidor competitivo e na presença de um não competitivo estão indicadas, respectivamente, pelos seguintes números: Resposta: B a) II e IV. b) II e III. c) III e II. d) IV e III. 29 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 29 28/06/2021 21:56 6. (Enem) Sabendo-se que as enzimas podem ter sua atividade regulada por diferentes condições de temperatura e pH, foi realizado um experi- mento para testar as condições ótimas para a atividade de uma deter- minada enzima. Os resultados estão apresentados no gráfico. R ep ro du çã o/ E ne m , 2 01 7. ráfi co experimento de condições ótimas para uma enzima presente em questão do Enem de 2017 Em relação ao funcionamento da enzima, os resultados obtidos indi- cam que o(a): Resposta: D a) aumento do pH leva a uma atividade maior da enzima. b) temperatura baixa (10 ºC) é o principal inibidor da enzima. c) ambiente básico reduz a quantidade de enzima necessária na reação. d) ambiente básico reduz a quantidade de substrato metabolizado pela enzima. e) temperatura ótima de funcionamento da enzima é 30 °C, independentemente do pH. 7. (Enem) TEXTO I: É evidente que a vitamina D é importante — mas como obtê-la? Realmente, a vitamina D pode ser produzida naturalmente pela exposição à luz do sol, mas ela também existe em alguns alimentos comuns. Entretanto, como fonte dessa vitamina, certos alimentos são melhores do que outros. Alguns possuem uma quantidade significativa de vitamina D, naturalmente, e são alimentos que talvez você não queira exa- gerar: manteiga, nata, gema de ovo e fígado. Disponível em: http://saude.hsw.uol.com.br. Acesso em: 31 jul. 2012. TEXTO II: Todos nós sabemos que a vitamina D (colecalciferol) é crucial para sua saúde. Mas a vitamina D é realmente uma vitamina? Está presente nas comidas que os humanos nor- malmente consomem? Embora exista em algum percentual na gordura do peixe, a vitamina D não está em nossas dietas, a não ser que os humanos artificialmente incrementem um produto alimentar, como o leite enriquecido com vitamina D. A natureza planejou que você a produzisse em sua pele, e não a colocasse direto em sua boca. Então, seria a vitamina D real- mente uma vitamina? Disponível em: www.umaoutravisao.com.br. Acesso em: 31 jul. 2012. Frequentemente circulam na mídia textos de divulgação científica que apresentam informações divergentes sobre um mesmo tema. Compa- rando os dois textos, constata-se que o Texto II contrapõe-se ao I quando: a) comprova cientifi camente que a vitamina não é uma vitamina. b) demonstra a verdadeira importância da vitamina D para a saúde. c) enfatiza que a vitamina D é mais comumente produzida pelo corpo que absorvida por meio de alimentos. Resposta: C d) afi rma que a vitamina existe na gordura dos peixes e no leite, não em seus derivados. e) levanta a possibilidade de o corpo humano produzir artifi cialmente a vitamina D. 8. (Enem-PPL) O DNA (ácido desoxirribonucleico), material genético de seres vivos, é uma molécula de fita dupla, que pode ser extraída de forma caseira a partir de frutas, como morango ou banana amassados, com uso de detergente, de sal de cozinha, de álcool comercial e de uma peneira ou de um coador de papel. O papel do detergente nessa extra- ção de DNA é: Resposta: E a) aglomerar o DNA em solução para que se torne visível. b) promover lise mecânica do tecido para obtenção do DNA. c) emulsifi car a mistura para promover a precipitação do N . d) promover atividades enzimáticas para acelerar a extração do DNA. e) romper as membranas celulares para liberação do DNA em solução. 30 Biologia MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 30 28/06/2021 21:56 1. Usando o esquema acima, elabore um quadro com as macromoléculas orgânicas, indicando os monômeros formadores de cada uma delas. Macromoléculas Monômeros Glicídios Monossacarídeos Lipídios Ácido graxo + glicerol Proteínas Aminoácidos Ácidos nucleicos Nucleotídeos 2. Para desempenhar os papeis biológicos que lhes competem, as proteí- nas devem estar em seus estados nativos, com suas estruturas espaciais íntegras. Porém, alguns fatores podem alterar essa integridade, fazen- do com que as proteínas se desnaturem. a) Cite 3 fatores que podem inativar as proteínas. São exemplos de fatores que podem desnaturar uma proteína: Temperatura, pH, pressão, luminosidade, entre outros. b) Explique como a desnaturação proteica poderia ser favorável em situações do cotidiano. A perda da forma das proteínas pode ser útil em alguns casos, como na esterilização de frascos, utensílios e alimentos. Por meio do calor, desnaturamos as enzimas dos microrganismos. O álcool age como desinfetante, uma vez que provoca a desnaturação das proteínas de bactérias. A desnaturação das proteínas pelo calor é útil no preparo de alimentos, porque facilita sua digestão. Junte os pontos Bioquímica celular Componentes orgânicos Lipídios Ácidos graxos e Glicerol Reserva de energia Vitaminas Proteínas Enzimas Diminuem a energia de ativação Reações bioquímicas ocorrem mais rápido Fatores que interferem no funcionamento Tempe- ratura Desnatu- ração Perda da função biológica Velocidade de reação constanteConcentração do substrato pH Estrutural Defesa Imunológica Catalítica Atuam no metabolis- mo Hidrosso- lúvel B e C Lipossolú- vel A, D, E, K Ácidos nucleicos Nucleotí- deos Ribose RNA Uracila Desoxirri- bose DNA Timina Proteínas Expressão de características genéticas RNA mensageiro RNA trsnsportador RNA ribossômico Glicídios Monossaca- rídeos 1º fonte de energia Dissacarí- deos Polissaca- rídeos Animal Estrutural Quitina Celulose Amido Glicogê- nio Vegetal Reserva energética Parte da Biologia que estuda a composição química dos seres vivos Com cadeias de carbono Essenciais Dipeptídeos Oligopeptí- deos Polipeptídeos AminoácidosAminoácidos Estrutura primária Estrutura secundária Estrutura terciaria Determina o formato tridimensional da proteína Estrutura quartenaria Associação de duas ou mais estruturas terciárias Não essenciais Monômero Monômero Monômero Exemplos Classifi cação Característica Exemplo Ajudam na síntese de 31 Unidade 2 MAXI_EM_CA_2022_BIO_C1.indb 31 28/06/2021 21:56 BIO01_U02 Blank Page Blank Page Blank Page
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