Bioquímica- Carboidratos, lipídios, proteínas e enzimas

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Os carboidratos são, provavelmente, as biomoléculas mais abundantes na natureza. Os vegetais que o digam: essas moléculas representam cerca de 75% desses organismos.
	
	Como sabemos, os vegetais obtêm a energia para sua sobrevivência através do processo conhecido como fotossíntese. As moléculas "aramazenadoras de energia" são produzidas na chamada fase clara da fotossíntese, que recebe esse nome por ocorrer na presença da luz solar. É nela que o gás carbônico retirado do ar e a água retirada do solo são convertidos em moléculas constituídas basicamente por carbono, hidrogênio e oxigênio, e que têm importante papel não só para os organismos vegetais, mas também para os animais: os CARBOIDRATOS. Temos, então, que todos os legumes, verduras,grãos, frutas e cereais são fontes ricas em carboidratos.
A importância dessas biomoléculas para os seres vivos está no fato de que, além do armazenamento (amido, glicogênio) e fornecimento de energia (açúcares), elas podem exercer papel estrutural, oferecendo rigidez às cascas e polpas de algumas frutas (pectinas) e contribuindo para a conformação da parede celular vegetal(celulose).
		CARBOIDRATOS... que nome esquisito!!!
Observações antigas mostravam que os compostos pertencentes a essa classe tinham, muitas vezes, a fórmula geral Cn(H20)n. Veja o exemplo da glicose, cuja fórmula molecular está representada de duas maneiras:
	
Essa observação sugeria que essas substâncias eram "hidratos de carbono". A junção das palavras deu origem ao termo que utilizamos até hoje, apesar de já sabermos que existem carboidratos que contêm nitrogênio, enxofre ou fósforo em sua composição.
	OBS: Com base nesse conceito, um grande número de carboidratos não seriam "hidratos de carbono", como o glucitol (C6H14O6) e a ramnose (C6H14O5)
Comumente utilizamos o termo carboidrato como sinônimo de açúcar, substâncias estruturalmente simples,digeríveis e que, normalmente, apresentam sabor doce, utilizadas com muita freqüência na produção de alimentos. Porém, existem outros tipos de carboidratos, que fazem parte da constiuição dos alimentos, mas que apresentam estrutura química mais complexa, podendo ser digeríveis ou não. É o caso dos amidos e das substâncias pécticas.
Classificação dos carboidratos com base na complexidade
Os carboidratos podem ser classificados de acordo com o tamanho e, conseqüentemente, complexidade de sua cadeia:
	
Os monossacarídeos constituem o grupo mais simples de carboidratos, sendo a maioria deles denominada açúcares simples. 
Essas moléculas podem apresentar de 3 a 8 átomo de carbono, mas os mais comuns em alimentos são os de 5 e 6 átomos de carbono.
	
			OS ADOÇANTES ARTIFICIAIS
	
A grande capacidade de fornecimento de energia pelos carboidratos (em outras palavras, sua grande capacidade calórica) pode representar, por motivos de saúde ou estética,um problema para pessoas que precisam evitar o consumo dessas biomoléculas. Nesse contexto, surgiram os adoçantes não calóricos ou edulcorantes, substâncias de sabor extremamente doce, não necessariamente açúcares, embora possam contê-los como parte integrante da molécula, mas que não são metabolizados pelo organismo. Os edulcorantes podem apresentar poder adoçante até 3000 vezes maior que a sacarose (açúcar de mesa), como é o caso de duas proteínas isoladas de plantas africanas, descobertas recentemente. Veja alguns exemplos de adoçantes artificiais (existem também os adoçantes ditos de origem biológica, como o manitol e o sorbitol, muito utilizados em gomas de mascar e pastilhas refrescantes):
	SACARINA 
descoberta em 1879
apresenta saboraproximadamente 500 vezes mais doce que a sacarose
	CICLAMATO
descoberto em 1937
apresenta sabor aproximadamente 80 vezes mais doce que a sacarose
ASPARTAME
descoberto em 1965
sabor doce aproximadamente 180 vezes maior que a sacarose 
	A tabela abaixo traz alguns exemplos de monossacarídEos. Os nomes em azul referem-se às moléculas que merecem destaque na bioquímica de alimentos:
	
	
	
	
	
Observe que o sufixo "ose" está sempre presente na nomenclatura dos monossacarídeos*. Outro ponto que deve ser destacado é o seguinte: todos os monossacarídeos apresentam o grupamento carbonila (-C=O). Quando esse grupamento está na extremidade da cadeia caracteriza-se o grupo funcional aldeído e o açúcar passa a ser denominado aldose. Se o grupamento carbonila estiver no meio da cadeia, caracterizando uma cetona, o açúcar passa a ser denominado cetose. Assim, temos que a ribose e a glicose são exemplos de aldoses, enquanto a ribulose e a frutose são cetoses (ver quadro acima). Podese dizer, ainda, o seguinte:
- a ribose é uma aldopentose
- a glicose é uma aldohexose
- a ribulose é uma cetopentose
- a frutose é uma cetohexose
* OBS: as trioses (monossacarídios de três átomos de carbono) acima representadas são exceções a essa regra de nomenclatura, não apresentando a terminação "ose".
	
	Até agora representamos as estruturas das aldoses e cetoses através de sua cadeia linear, aberta (ver tabela acima). Na realidade, porém, os monossacarídios com 5 ou mais átomos de carbono ocorrem na forma cíclica (anel), quando em solução.As figuras ao lado trazem alguns exemplos de monossacarídios em que a forma cíclica é predominante.Observe que os açúcares de 6 átomos de carbono (hexoses) podem formar anéis de 5 ou 6 membros.
Como se forma a estrutura cíclica?
Existe uma reação importante em Química Orgânica que ocorre entre o grupo hidroxila (-OH) de álcoois e o grupamento carbonila (=O) presente em aldeídos e cetonas.Essa reação ocorre de acordo com as equações abaixo:
	
		 
	
 
	
	
	
	 
	
	Se observarmos a estrutura linear dos monossacarídeos, veremos que a molécula apresenta tanto o grupamento -OH quanto o grupo =O. Isso faz com que a hidroxila e a carbonila de uma mesma molécula interajam entre si segundo as equações descritas acima, originando o anel. Assim, temos que o monossacarídeos também podem apresentar-se como hemiacetais (quando a estrututura originária do anel for uma aldose) ou hemicetais (quando o monossacarídeo de origem for uma cetose - veja o quadro acima). Observe os exemplos abaixo:
	
	
	 
	
	
	Uma ou mais moléculas de monossacarídeos podem ligar-se, constituindo moléculas maiores. Oligossacarídeo é o nome dado à estrutura formada pela associação de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos encontram-se unidosformando uma só molécula. Nela, os açúcares combinam-se através de ligações covalentes, que passam a ser chamadas ligações glicosídicas.
	
	
	
	O exemplo acima representa a formação de um dissacarídeo. Os dissacarídeos consistem na classe mais importante e abundante de oligossacarídeos. Em alimentos, merecem destaque:
	
	
		SACAROSE
	
É, sem dúvida, o dissacarídeo mais importante no ponto de vista nutricional e da tecnologia de alimentos. Por seu reconhecido poder adoçante, a sacarose é chamada "açúcar de mesa". Formada pela união de uma molécula de glicose e uma de frutose,é produzida por todos os vegetais que realizam fotossíntese e representa o principal oligossacarídeo da dieta dos animais. Diz-se que a ligação entre os monossacarídeos que constituem a sacarose é do tipo 1:2, porque une os carbonos 1 (da glicose) e 2 (da frutose).
	
		
	
	LACTOSE
É um dissacarídeo formado por glicose + galactose. A lactose é conhecida como açúcar do leite, e possui, aproximadamente, 15% do poder adoçante da sacarose. A ligação entre os monosscarídeos na lactose é do tipo 1:1.
	
	A sacarose e a lactose são carboidratos encontrados livres na natureza, assim como a trealose,sem importância na área de alimentos, mas produzida naturalmente por fungos e presente no sangue de insetos. Outros dissacarídeos, em contrapartida, não são encontrados na forma livre, como é o caso da isomaltose e da celobiose.Apesar de serem os mais abundantes, os dissacarídeos não são os únicos oligossacarídeos de importância em alimentos. Alguns trissacarídeos também podem ser encontrados livres na natureza. A rafinose, por exemplo, é encontrada na casca das sementes do algodão. Ela é formada por iguais quantidades de frutose, galactose e glicose. Quanto aos tetrassacarídeos, a estaquiose está amplamente distribuída no reino vegetal, principalmente nas leguminosas (é o principal carboidrato da soja); é formada por 1 frutose + 1 glicose + 2 gactoses. Devido à sua baixa digestibilidade, a estaquiose é, provavelmente, a principal causa da flatulência decorrente do consumo de leguminosas (como o feijão, ervilhas, e a própria soja).
	
	
	
	 
	      Quando o número de monossacarídeos unidos através das ligações glicosídicas ultrapassa 10, temos um polissacarídeo. Esses polímeros apresentam elevado peso molecular, podendo ultrapassar 1.000.000 !!! 
      Apesar de não apresentarem sabor doce, os polissacarídeos contribuem muito na textura dos alimentos. Eles são, geralmente, responsáveis por características sensoriais como viscosidade, consistência e resistência. É por esse motivo que utilizamos, na cozinha, o amido de milho (Maizena®) para "engrossar" molhos e cremes.
      Nutricionalmente, os polissacarídeos podem ser classificados em:
POLISSACARÍDEOS DIGERÍVEIS
      São os que representam fonte de carboidratos para os seres humanos.
      Amido
      Do ponto de vista nutricional, o amido é o único polissacarídeo prontamente digerido no intestino humano, servindo como fonte de carboidratos. Assim, grande parte da energia requerida pelo organismo humano é suprida pelo amido presente nos grãos de cereais e tubérculos, como o milho e a mandioca, respectivamente.
      O amido apresenta-se na forma de grânulos contendo dois polissacarídeos: amilose e amilopectina.
      Você poderá saber mais sobre o amido na prática Pesquisa de polissacarídeos: reação com o iodo.
	POLISSACARÍDEOS NÃO DIGERÍVEIS
      Por não serem metabolizados pelo organismo humano, não atuam como fonte de carboidratos.
	Celulose
      A celulose é o principal constituinte da parede das células vegetais e é, quantitativamente, o composto orgânico mais abundante no planeta: estima-se que mais de 50% do carbono da biosfera esteja presente nas moléculas de celulose !!! 
       Quimicamente, a celulose também é um polímero de glicose, mas que se unem através de ligações do tipo beta 1 - 4. Esse tipo de ligação é que confere à celulose a propriedade de não ser digerível, uma vez que a torna insolúvel em água e confere resistência às reações químicas.
	
   Hemiceluloses
     As hemiceluloses são polissacarídeos ramificados que podem ser formados por um único tipo de monossacarídeo (quando são denominados homopolissacarídeos) ou por dois ou mais tipos diferentes (quando são chamadosheteropolissacarídeos). As hemiceluloses acompanham a celulose na constituição da parede das células vegetais. São moléculas muito menores que a celulose, formadas principalmente por resíduos de xilose, arabinose, galactose, manose e ramnose.
	
			
Foi apenas recentemente descoberta a importância dos polissacarídeos não-digeríveis. Assim, a celulose, as hemiceluloses, as substâncias pécticas e as gomas foram reunidas num grupo maior, denominado fibras alimentares. Fibras alimentares (ou fibras dietéticas) são, então,os resíduos das células vegetais que não são digeridos na passagem pelo sistema digestivo do homem. Isso faz com que as fibras exerçam importante papel nutricional.
Elas podem ser divididas em duas categorias:
FIBRAS INSOLÚVEIS (celulose, hemiceluloses e lignina)
A celulose, hemicelulose e lignina têm como ação fundamental aaceleração do trânsito intestinal, uma vez que aumentam o volume e a umidade das fezes. Isto se deve à extrema capacidade de retenção de água que elas apresentam: absorvendo a água disponível, aumentam o volume do bolo fecal, distendendo a parede do cólon e facilitando sua eliminação. Devido à insolubilidade, elas não são fermentadas pela flora intestinal, ou seja, praticamente não são metabolizadas.
Alimentos ricos em fibras insolúveis: pão integral, bolachas e cereais.
FIBRAS SOLÚVEIS (pectinas e gomas)
As fibras solúveis têm pequeno efeito na evacuação.Porém, elas exercem papel importante na regulação dos níveis de colesterol no organismo. Vejamos como: as fibras solúveis (principalmente a pectina) "seqüestram" sais biliares. Como esses são formados a partir do colesterol, tem-se um aumento da requisição desse precursor para a síntese de mais sais biliares. Com isso, as fibras solúveis mantêm a taxa de colesterol sempre dentro de uma faixa de normalidade.
Alimentos ricos em fibras solúveis: aveia, feijão, cenoura crua, frutas cítricas, ervilha.
   Substâncias Pécticas
      São heteropolissacarídeos complexos extraídos de plantas. Inicialmente, essas substâncias são encontradas na forma de protopectina, molécula insolúvel em água, importante no início do crescimento vegetal. A protopectina também é responsável pela rigidez do tecido. Assim, o conteúdo de pectina da maçã é maior que do morango, por exemplo.
		
	O processo de amadurecimento envolve uma série de processos bioquímicos que modificam os aspectos visuais e sensoriais dos frutos. O "amolecimento" do fruto, por exemplo está intimamente relacionado à conversão da protopectina em substâncias pécticas: no estágio verde há predomínio da protopectina, na forma de polímeros insolúveis. No processo de maturação, ela é convertida a substâncias pécticas solúveis, melhorando a característica sensorial.
      Como vimos, com o desenvolvimento do vegetal, a protopectina origina as substâncias pécticas propriamente ditas:ácido pectínico, ácido péctico ou pectinas. Todas essas substâncias são polímeros de ácido galacturônico, que diferem pela solubilidade em água e pelo grau de metoxilação (número de grupos -CH3esterificados na molécula). A estrutura geral das substâncias pécticas é a seguinte:
	
	Assim, o ácido péctico é um polímero de ácido galacturônico que não apresenta metoxilação e que forma colóides em água, enquanto o ácido pectínico apresenta metoxilação em graus variados e pode ou não ser solúvel em água.
Pectinas
Aos ácidos pectínicos solúveis em água dá-se o nome de pectinas. Elas estão localizadas, principalmente, em tecidos pouco rijos, como no albedo das frutas cítricas e
na polpa da beterraba. Em algumas pectinas, alguns resíduos de monossacarídeos com galactose, arabinose e ramnose podem estar ligados aos monômeros de ácido galacturônico.
      A importância da pectina em alimentos está na capacidade que essa substância apresenta de formar géis, quando em presença de ácido e açúcar. O gel formado é utilizado como base para a fabricação de geléias e outros tipos de frutas em conserva.
	
	Geléia de fruta é o produto obtido pela cocção de frutas, inteiras ou em pedaços, polpa ou suco de frutas, com açúcar e água,em meio ácido, até que seja atingida consistência gelatinosa. O açúcar contribui para a gelatinização porque promove a desidratação das moléculas de pectina (altamente hidrofílicas). Os ácidos agem pela neutralização da carga sobre os grupos carboxila (-COOH) da pectina, aumentando a tendência das moléculas se associarem para formar o gel (a formação do gel de pectina é possível somente abaixo de pH 3,5). A função da água no gel de pectina é dissolver o ácido, o açúcar e dispersar a pectina.
	 
Gomas
Uma rápida consideração sobre as gomas encerrará nosso breve estudo sobre os polissacarídeos de importância em alimentos. O termo "gomas" refere-se a exudatos de plantas produzidos em resposta a lesões sofridas por alguma porção de tecido, evitando o ataque de microrganismos. Num contexto mais geral, o termo "gomas vegetais" indica um grupo de polissacarídeos complexos, dispersíveis em água, utilizados extensivamente na indústria de alimentos como estabilizantes,espessantes e como substâncias ligadoras. São exemplos: goma arábica, goma guar, carragenanas, alginatos e outras. Existem ainda, gomas de origem microbiana: goma dextrana (Leuconostocmesenteroide) e xantana (Xantomonas campestris).
Lipídios são compostos químicos orgânicos que ocorrem nos seres vivos. Têm as mais variadas composições, proporcionando uma diversidade imensa de funções biológicas. Aparecem como cofatores enzimáticos, pigmentos fotossensíveis, chaperonas que ajudam nos dobramentos de proteínas, no trato digestivo como agentes emulsificantes, como hormônios, entre outras funções. Sua principal característica é a insolubilidade em água, devido a sua estrutura química. Mas são solúveis em solventes orgânicos como éter, acetona, álcool, etc. Os lipídios apresentam em comum na sua composição serem compostos por carbono, hidrogênio e oxigênio. Mas podem conter nitrogênio, fósforo e enxofre. 
Os ácidos graxos são os lipídios mais conhecidos, deles derivam os óleos e as gorduras e eles são derivados de hidrocarbonetos, são ácidos carboxílicos. Suas cadeias variam de 4 a 36 carbonos, muitas vezes possuem ramificações e são saturadas, outras são insaturadas. A partir dos ácidos graxos, são construídos alguns tipos de lipídios.
Ácido graxo saturado e insaturado.
Os mais simples são os triglicerídeos, ou triacilgliceróis, que são compostos por três ácidos graxos, unidos com ligações éster ao glicerol. Eles são formas de armazenar energia, chamados de gordura de reserva e são eficientes para o isolamento térmico. Ácidos graxos também formam lipídios estruturais.
Triglicerídeo.
Lipídios que contém ácidos graxos reagem com bases fortes e sofrem reação de saponificação.
Temos os ácidos graxos saturados: normalmente são sólidos em temperatura ambiente. Gordura animal é rica neste tipo de ácido graxo. Encontramos nas gemas dos ovos, carnes, leites e seus derivados. Alimentos industrializados como o chocolate também contém ácidos graxos saturados; e os ácidos graxos insaturados: possuem uma ou duas insaturações (ligações duplas), são líquidos à temperatura ambiente, formam uma molécula cuja isomeria é do tipo cis. São bem comuns nos óleos vegetais. Na indústria há hidrogenaçãodesses óleos insaturados, convertendo algumas cadeias de cis para isomeria trans. Estas últimas são perigosas, levando a doenças cardiovasculares. Encontramos em óleos vegetais, como de soja, milho, girassol, de gergelim, azeite, em abacates, castanhas, etc.
Há diversos tipos de lipídios, poderíamos escrever páginas e páginas sobre as variadas funções. Mas vamos citar alguns que são de conhecimento popular: As ceras, por exemplo, são esteres de ácidos graxos, com ponto de fusão geralmente maior que o deles. Têm a função de proteção em geral, seja nas plantas, contra o ataque de microrganismos, no ouvido para proteger contra infecções, ou alguns animais a usam para repelir água, não se molharem, por apresentarem uma grande porção hidrofóbica na cadeia e são usadas de diversas formas na indústria farmacêutica.
Os fosfoglicerídios são lipídios de membrana, cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica, ou seja, é uma molécula anfipática. Estão presentes na estrutura das membranas celulares. Os esfingolipídios estão na superfície da membrana e são também sítios de reconhecimento biológico. Os esteróis são lipídios estruturais que estão nas membranas celulares, têm quatro anéis fusionados entre si, apresentando a estrutura química em comum: ciclo-pentano-fenantreno e um núcleo cíclico similar, como exemplo, o colesterol. Muitos hormônios pertencem à classe de lipídios, como a progesterona e a testosterona. Os carotenoides são lipídios com pigmento. Estão presentes em todas as plantas e são importantes no processo de fotossíntese.
Funções dos lipídios
Há uma infinidade de funções para os lipídios, pensando na diversidade de tipos e classes que existem. O armazenamento de energia é uma das principais funções biológicas deles. Fora do corpo podem ser utilizados na indústria alimentícia, em cosméticos, entre outros. Existem muitas vitaminas que são tipos de lipídios, muitos possuem função hormonal, estrutural (como os fosfolipídios e glicolipídios), isolante térmico (como os triacilgliceróis que também armazenam energia) e proteção mecânica.
Chamamos de glicerídios os óleos (líquidos na temperatura ambiente) e gorduras (sólidos na temperatura ambiente). São compostos por dois ou três ácidos graxos, associados ao glicerol. São potencialmente energéticos, por isso, fazem parte da dieta humana. Nos mamíferos é aquela gordura subcutânea que serve de proteção térmica.
Óleos e gorduras – pertencem à categoria dos ésteres e são formados por meio da reação de um álcool, chamado glicerol, com ácidos orgânicos de cadeia longa, conhecidos como ácidos graxos. A exemplo do que ocorre com os carboidratos, a reação do glicerol com os ácidos graxos é de condensação, havendo liberação de moléculas de água.
Como o glicerol é um triálcool (possui três terminações OH na molécula), três ácidos graxos a ele se ligam, formando-se o chamado triglicerídeos. Nos seres vivos, existem diversos tipos de triglicerídeos, uma vez que são muitos os tipos de ácidos graxos deles participantes.
 
 
Com relação aos ácidos graxos que participam de um triglicerídeos, lembre-se que são substâncias de cadeia longa. Em uma das extremidades de cada ácido graxo há uma porção ácida (a “cabeça”), seguida de uma longa “cauda” formada por uma seqüência de átomos de carbono ligados a átomos de hidrogênio.
Nos chamados ácidos graxos saturados, todas as ligações disponíveis dos átomos de carbono são ocupados por átomos de hidrogênio. Já nos ácidos graxos insaturados, nem todas as ligações do carbono são ocupadas por hidrogênios; em conseqüência, forma-se o que em química é conhecido como duplas ligação entre um átomo de carbono e o seguinte (motivo pelo qual o ácido graxo recebe a denominação de insaturado). Nos ácidos graxos poliinsaturados há mais de uma dupla ligação.
A proteína é a mais importante das macromoléculas biológicas, compondo mais da metade do peso seco de uma célula. Está presente em todo ser vivo e tem as mais variadas funções.
Ela é um polímero de aminoácidos que pode atuar como enzimas, catalisando reações químicas, podem transportar pequenas moléculas ou íons; podem ser motoras para auxiliar no movimento em células e tecidos; participam na regulação gênica, ativando ou inibindo; estão no sistema imunológico, entre outras centenas de funções. Praticamente todas as funções celulares necessitam de proteínas para intermediá-las.
Ao longo de bilhões de anos cada uma delas foi se especializando em uma função distinta, o que depende da sua estrutura e forma.
Uma proteína é um grande polipeptídeo, ou seja, resíduos de aminoácidos estão ligados entre si covalentemente, chamamos de ligação peptídica. É a união entre o grupo carboxilade um aminoácido com o grupo amina de outro aminoácido, liberando água. Esta sequência de aminoácidos é única para cada proteína específica e é determinada pelo gene.
Síntese proteica
A síntese proteica é um processo que se inicia no núcleo da célula, a partir de uma sequência específica do DNA, que é o gene e esta etapa chamamos de transcrição. A segunda etapa é a tradução, realizada no citoplasma da célula em organelas chamadas ribossomos. Após a última etapa pode haver mudanças nas propriedades dela, através de modificações em seus resíduos de aminoácidos. Existem vinte tipos de aminoácidos comuns que se rearranjam para formá-las. Isso nos dá um número enorme de tipos de proteínas, se pensarmos em um polipeptídeo com mais de cem resíduos, aumenta ainda mais a diversidade.
Dependendo da natureza dos aminoácidos que compõem o polipeptídeo, ela pode ter estruturas diferentes:
Primária: Ao longo da cadeia polipeptídica os aminoácidos se apresentam de forma linear. Esta é a estrutura mais simples de uma proteína e é aquela determinada pelo gene.
Secundária: Os aminoácidos estão ligados entre si covalentemente na estruturaprimária, mas as moléculas podem sofrer rotações a partir do carbono alfa e a cadeia pode interagir com ela mesma de três formas: alfa-hélice (formam-se ligações de hidrogênio entre os aminoácidos); folhas-beta (as ligações de hidrogênio entre um aminoácido e outro gera uma estrutura folhear e rígida) e laços (formam-se fora do dobramento da proteína, não é uma estrutura regular no núcleo).
Terciária: É a forma como o dobramento da estrutura secundária se organiza no espaço de forma tridimensional. Também é estabilizada por ligações de hidrogênio e dissulfeto, o que garante maior estabilidade à proteína.
Quaternária: Esta é uma interação entre moléculas de proteínas, formando um complexo multi-proteico.
Alimentos ricos em proteínas. Foto: © iStock.com / ValentynVolkov
Se uma proteína perde sua estrutura, ela perde também sua função, porque estão relacionadas. Esse processo chamamos de desnaturação e ocorre em altas temperaturas, em grandes variações de PH, com alguns solventes orgânicos, etc.
A quebra de uma molécula de proteína ocorre a partir da hidrólise das ligações peptídicas. É o que acontece na nossa digestão, na qual parte ocorre no estômago, com PH 2 (altamente ácido), através da atividade da enzima pepsina, disponibilizando aminoácidos no final do processo.
Fontes de proteínas
Como vimos, a proteína é essencial para o funcionamento de um organismo. Alimentos de origem animal possuem proteínas mais completas de aminoácidos essenciais. Elas também estão presentes nos vegetais, mas não encontramos a quantidade diária necessária de aminoácidos essenciais em um único vegetal.
Leia mais:
Síntese de Proteínas
Funções das Proteínas
Composição química das Proteínas
Técnicas de Desnaturação de Proteínas
Procedimentos para identificação de Proteínas
Desnaturação
Enzimas são moléculas orgânicas de natureza proteica e agem nas reações químicas das células como catalisadoras, ou seja, aceleram a velocidade dos processos sem alterá-los. Geralmente são os catalisadores mais eficazes, por sua alta especificidade. Sua estrutura quaternária é quem determinará sua função, a que substrato ela se acoplará para acelerar determinada Nosso corpo é mantido vivo por uma série de reações químicas em cadeia, que chamamos de vias metabólicas, nas quais o produto de uma reação serve como reagente posteriormente. Todas as fases de uma via metabólica são mediadas por enzimas.
Quase todas as enzimas são de origem proteica, com exceção de algumas RNA catalíticas. Algumas funcionam sem adição de nenhuma outra molécula à sua cadeia polipeptídica, outras necessitam se ligarem a outro grupo, que chamamos de cofator, íons inorgânicos, ou a um grupo de moléculas orgânicas que chamamos de coenzima (ácido fólico, vitaminas, por exemplo). Em alguns casos, ela pode se ligar aos dois tipos e em outros podem sofrer alterações por processos como a glicosilação ou fosforilação.
Esquema de funcionamento de uma enzima. Ilustração: Srhat / via Wikimedia Commons [adaptado]
Cada enzima é única para uma determinada reação. Para seu funcionamento eficaz, deve ter sua estrutura tridimensional conservada (terciária e quaternária). Ela possui uma região específica de ligação ao substrato chamada de sítio ativo, a conformação desta região forma um encaixe perfeito e único entre determinada enzima e um substrato, normalmente por ligações covalentes transitórias. Ao terminar a reação ela se solta do substrato e continua perfeita, em sua forma, para novas atividades. Como toda proteína, ela pode se desnaturarem algumas condições, como em altas temperaturas, variação extrema de pH, perdendo assim sua função. Como toda proteína, elas precisam de uma temperatura e pH ideal para serem ativas nas reações.
A enzima age na variação de entropia da reação, direcionando o substrato para que ele não colida de forma aleatória, aumentando a eficiência da reação.
Ela também diminui a energia de ativação, sem alterar o equilíbrio desta. A regulação da atividade enzimática pode ser controlada pela própria célula, na codificação de proteínas, como por ela mesma, variando de acordo com alguma molécula que se liga a ela.
Energia de ativação. Ilustração: Bkell / Wikimedia Commons [adaptado]
No feedback negativo, o produto de uma via metabólica se liga a um sítio da enzima que está catalisando tal reação, inibindo-a. Cada vez que aumenta a quantidade do substrato, ele se liga à enzima e diminui a velocidade da reação. O inverso pode ocorrer, quando o produto se liga a um sítio da enzima estimulando-a, por conseguinte aumenta a velocidade da reação. Chamamos de feedback positivo. Esse tipo de interação muda a conformação da proteína e altera as ligações entre ela e o substrato. Quem sofre este tipo de alteração, podendo ter duas conformações e sua atividade modulada são as enzimas alostéricas. Existem outras formas da célula regular a atividade enzimática, como a fosforilação e a glicosilação de alguns aminoácidos.
As enzimas têm as mais diversas funções em nosso organismo e são essenciais para a vida. Estão no sistema digestivo, como a amilase (age na digestão do amido) e a pepsina (age na digestão de proteínas), ou a celulase (age na digestão de celulose) nos ruminantes. Atuam na contração muscular (miosina), como bombas iônicas nas membranas celulares, na transdução de sinais, entre centenas de outras funções. Estão presentes inclusive nos vírus– transcriptase reversa.
Leia também:
reação.