BIOQUÍMICA TUDO

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Bioquímica
Introdução
	
	A bioquímica celular é o ramo da biologia que estuda a composição e as propriedades químicas dos seres vivos.
2) Elementos químicos da matéria viva
	Existem 96 elementos químicos que ocorrem naturalmente no planeta e somente 26 elementos são encontrados nos seres vivos.
	Os elementos químicos mais abundantes da matéria viva são:
		
N C H O P S
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Bioquímica 
2) Elementos químicos da matéria viva
	
	
		
Principais substâncias presentes na matéria viva
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3) Substâncias Inorgânicas
	
	
	a) Água (H2O)
	
Obtenção: Alimentos líquidos, sólidos e água potável.
Composto mais abundante dos seres vivos
75 a 80% do peso corporal dos seres vivos
Importância:
				 O-
Solvente universal H+	 H+ (molécula possui alta polaridade, e dessa maneira, grande poder de dissolver “separar” compostos iônicos e polares).
Participa das reações químicas de hidrólise
Hidrólise = quebra pela água
Ex: Sacarose + H2O + Sacarase  Glicose + Frutose + sacarase
		
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Água: Estrutura e Propriedades Físico-químicas 
A água é o principal componente da maioria das células; 
–Permeia todas as porções de todas as células; 
–Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e reações metabólicas; 
–Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são adaptadas às propriedades físico-químicas da água; 
–Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%; 
–Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino; 
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Propriedades solventes da água 
•Substâncias iônicas polares são chamadas de hidrofilícas (afinidade por água); 
•Os hidrocarbonetos são apolares, as interações íon-dipolo e dipolo-dipolo responsáveis pela solubilidade de compostos iônicos e polares não ocorrem para compostos apolares, assim, esses compostos tendem a não se dissolver em água. 
•As moléculas apolares que não se dissolvem em água são chamadas de hidrofóbicas (aversão a água); 
•Um líquido apolar forma um sistema em duas fases com a água, um exemplo é a mancha de óleo; 
•As interações entre as moléculas apolares são chamadas de interações hidrofóbicas, ou, em alguns casos, ligações hidrofóbicas; 
•Uma única molécula pode ter porções polares (hidrofílicas) e apolares (hidrofóbicas), e são chamadas de anfipáticas; ex: ácidos graxos 
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Regulador térmico
A água possui elevado calor específico 
Impede variações bruscas de temperatura
Mantém a temperatura celular constante
Suor
Líquido (água + sais minerais) liberado pelas glândulas sudoríparas em mamíferos, responsável pela diminuição da temperatura corporal.
Transporte de substâncias
Alimentos
Gases respiratórios
Excretas
Seivas de plantas
Lubrificante
Olhos
Articulações
		
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Equilíbrio osmótico
A água é capaz de alterar as concentrações intra e extracelulares, com a finalidade de manter a homeostase ou equilíbrio das células.
		
	Fatores que influenciam na quantidade de água no organismo
		
Idade
Quanto maior a idade, menor é a quantidade de água no organismo.
Feto: 94% de água
Adulto: 70% de água
Idoso: 60% de água
Espécie
Homem adulto: 70% de água
Água viva: 98% de água
Sementes de planta: 15% de água
Atividade metabólica do tecido
Encéfalo: 90%
Músculos: 80%
Dentina: 12%
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Composição de uma célula
PROTEÍNAS 15%
LIPÍDIOS 2%
CARBOIDRATOS 3%
Sais Minerais 1%
Água 70%
Composição de uma célula
PROTEÍNAS 15%
LIPÍDIOS 2%
CARBOIDRATOS 3%
Sais Minerais 1%
Água 70%
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Moléculas hidrofóbicas – Polares 
Moléculas hidrofílicas - Apolares 
Moléculas anfipáticas – Polar e apolar 
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Homeostase e Equilíbrio Hídrico
Ingestão diária: 2,5 litros
Perde-se em: Urina (1,5 L)
Fezes (0,15 L)
Suor (0,5 L)
Ar expirado (0,35 L)
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H2O Ponto de fusão: 0,0 °C 
 Ponto de ebulição: 100,0 °C 
H2S ponto de fusão: -82,0 °C
 ponto de ebulição: -60,3 °C
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Pontes de hidrogênio
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Orientação das ligações de hidrogênio
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Átomos receptores e aceptores de hidrogênio
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Interação com Moléculas Anfifílicas
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A Água Sofre Ionização
Apenas uma em cada 107 moléculas está ionizada!
H2O  H+ + OH-
pH = -log[H+]
 pOH = -log[OH-]
Na água pura (pH = 7), temos:
[H+] = 10-7 M e [OH-] = 10-7 M
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Constante de equilíbrio (Keq) 
- Quantifica a ionização 
A + B  C + D 
Keq = [C] [D] ,/ [A] [B] 
- Keq água pura (25 ºC), mede grau de ionização da H2O 
Keq = [H+] [OH-] / [H2O] 
-Produto iônico da água (Kw) (a 25 °C) Kw = [H+] [OH-] = Keq [H2O] = (55,5 M 
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MAS COMO?? 
•Para regular o pH intracelular a célula utiliza a química para ajudá-la. 
•As células utilizam o que chamamos de SISTEMA-TAMPÃO. 
•Os sistemas-tampões são constituídos de um ácido fraco e sua base conjugada 
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Ácidos e Bases 
O comportamento bioquímico de diversos compostos importantes depende de suas propriedades ácido-básicas; 
Ácido: molécula que age como doador de prótons (íons hidrogênio); 
Base: molécula receptora de prótons; 
A velocidade com que ácidos ou bases doam e recebem prótons depende da natureza química dos compostos envolvidos
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2.5 Ácidos e Bases Fracos: 
- Ácidos e bases fortes ionizam completamente em soluções aquosas 
- Fracos são comuns em sistemas biológicos: 
* ácidos contribuem com H+, por ionização 
* bases consomem H+, por protonação 
- Par ácido-base conjugado: 
CH3COOH  H+ + CH3COO- 
- Constante de dissociação (Ka) (equilíbrio) 
- pKa = - Log Ka 
- Quanto maior a tendência pra dissociar H+, forte é ácido e é o pKa
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SISTEMAS TAMPÃO
• Os ácidos fortes são capazes de se dissociar
completamente em meio aquoso.
• Os ácidos fracos se ionizam muito pouco em
soluções aquosas e são encontrados na forma de equilíbrios.
HÁ  A- + H+
HÁ  A- + H+
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Curvas de Titulação 
Quando uma base é adicionada a uma solução de ácido, o pH da solução muda. 
Titulação é um experimento no qual quantidades medidas de base são adicionadas a uma quantidade medida de ácida. 
O ponto de titulação na qual o ácido está completamente neutralizado é chamado de ponto de equivalência. 
Se o pH é de uma titulação, um ponto de inflexão na curva de titulação é atingido quando o pH se iguala ao pKa do ácido acético. 
Nesse caso, o pH no ponto de inflexão é de 4,76, que é o pKa do ácido acético. 
O ponto de inflexão ocorre quando 0,5 mol de base é adicionado para cada mol de ácido presente. Perto do ponto de inflexão, o pH muda muito pouco com a adição de mais base.
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TAMPÕES - DEFINIÇÃO 
Solução Tampão consiste em uma mistura de ácido fraco e sua base conjugada.
São substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir às variações do seu pH quando às mesmas são adicionadas quantidades relativamente pequenas de ácido (H+) ou base (OH-).
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Tampões
O pH no ponto médio de cada titulação é numericamente equivalente ao pK do seu ácido
correspondente ([HA] = [A-])
A inclinação é muito menor perto de seu ponto
médio – quando [HA] = [A-], o pH da solução é
relativamente insensível à adição de base ou ácido forte.
Capacidade tamponante: habilidade de resistir a mudanças no pH conforme adição de ácido ou base.
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Fluidos biológicos são altamente tamponados
 íons fosfato e carbonato.
Moléculas biológicas possuem múltiplos
grupos ácido-base que são componentes
efetivos de tampão na faixa de pH
fisiológico.
Laboratório
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4) Substâncias Orgânicas
	
	Possuem átomos de carbono ligados covalentemente, além dos elementos H, O e N).
	Desempenham inúmeras funções nos seres vivos:
Metabolismo
Reserva
Estrutural
Informacional
Regulação
	a) Carboidratos
	
Sinônimos: Hidratos de carbono,
açúcares, glicídeos e glucídeos.
Tipos: 
Monossacarídeos (CnH2nOn)
Triose: C3H6O3
Tetrose: C4H8O4
Pentose: C5H10O5
Hexose: C6H12O6
Heptose: C7H14O7
		
n = nº de carbonos que varia de 3 a 7.
Mais importantes
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4) Substâncias Orgânicas - Carboidratos
	
	Pentoses
Ribose (C5H10O5)
Presente no RNA e no ATP
Desoxirribose (C5H10O4)
Presente no DNA
Hexoses C6H12O6
	
Glicose
Fonte de energia para as células
Produto final da fotossíntese
Sua decomposição fornece energia para a fabricação de moléculas de ATP
Frutose
Promove o sabor açucarado das frutas
É transformada em glicose no fígado
Galactose
Encontrada no leite
Forma glicose no fígado
		
Monossacarídeos
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4) Substâncias Orgânicas - Carboidratos
	
	II. Disscarídeos C12H24O12
São formados a partir da união de dois monossacarídeos.
		
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4) Substâncias Orgânicas - Carboidratos
	
	III. Polissacarídeos
São formados a partir da união de centenas e centenas de monossacarídeos
		
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LIPÍDEOS
Lipídeos são compostos que ocorrem frequentemente na natureza.
São importantes componentes de:
Membranas vegetais,animais e microbianas.
Classificação dos lipídeos de acordo com a natureza química
1) Ácidos graxos
2)Triacilglicerois
3)Esfingolipídeos
4)Fosfoacilgliceróis
5)Glicolipídeos
6)Esteróides
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 Lipídeos
	
Substância orgânica insolúvel em água e solúvel em solventes orgânicos apolares.
Moléculas apolares (sem carga elétrica)
Glicerídeos
Glicerol + Ácidos graxos
Monoglicerídeo: Glicerol + 1 Ácido graxo
Diglicerídeo: Glicerol + 2 Ácidos graxos
Triglicerídeo: Glicerol + 3 Ácidos graxos
Glicerol: Álcool cujas moléculas apresentam três carbonos e três hidroxilas (OH)
		
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1)Ácido Graxo: Moléculas que possuem longas cadeias carbônicas com um grupo carboxila (COOH).
		
Cadeia carbônica insaturada
Há presença de ligações dupla.
A molécula sofre uma curvatura
Cadeia carbônica saturada
Só possui ligações simples
A molécula é linear
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Os ácidos graxos com cadeias de 16 e 18 carbonos são os mais comuns em plantas e animais superiores ! Cadeias menores que 14 carbonos e maiores que 20 são incomuns ! A maioria possui número par de átomos de carbono
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Mais da metade dos ácidos graxos são insaturados
! Primeira dupla ligação ocorre entre C9 e C10
! Em poliinsaturados, as duplas ligações ocorrem a
cada 3 carbonos
(- CH = CH – CH2 – CH = CH – )
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Triacilgliceróis
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 fosfoacilgliceróis
Principal componente lipídico das membranas biológicas
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Fração significante dos lipídeos cerebrais (6%)
! Suas cabeças de carboidratos complexas agem como
receptores específicos para determinados hormônios
glicoprotéicos pituitários que regulam uma série de
funções fisiológicas importantes
Esfingolipídeos
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Esfingolipídeos
Componentes importantes da membrana celular - ceramida
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São moléculas de lipídeos ligadas à carboidratos. São compostos por uma ceramida (esfingosina
+ ácido graxo) e um glicídeo de cadeia curta. É um componente fundamental do glicocálix e membrana.
Entre os principais glicídeos que formam parte dos glicolipídios encontramos a: galactose, manose,
frutose, glicose, N-acetilglicosamina, e N-acetilgalactosamina.
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Glicerídeos
Ligação Glicerol + Ácido Graxo
		
Glicerol
3 Moléculas
de Ácido Graxo
Desidratação
3 moléculas de água liberadas
Formação
Triglicerídeo
Ligação Éster
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 Esteróides
São formados por átomos de carbono ligados entre si, formando quatro anéis.
Exemplos
Colesterol
Hormônios sexuais (testosterona, progesterona e estrógeno)
Hormônios das glândulas supra-renais (cortisol e aldosterona)
Funções do Colesterol:
Presente nas membranas celulares, onde promove a flexibilidade da estrutura membranar.
Obs.: Célula vegetal não possui colesterol na membrana.
		
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 Esteróides
Funções do Colesterol:
Produção da bile (emulsão de gorduras)
Procursor da vitamina D (Calciferol) – Evita o raquitismo
Precursor dos hormônios sexuais (testosterona, estrógeno e progesterona)
Precursor dos hormônios das supra-renais (cortisol e adosterona)
Obtenção do colesterol
Sintetizado no fígado (produção pelo organismo)
Absorvido no intestino (alimentação)
Problemas associados ao colesterol
O colesterol é transportado pelo sangue na forma de LDL (lipoproteína de baixa densidade).
Em excesso no sangue o LDL se oxida e passa a se depositar na perede dos vasos sanguíneos, ocasionando a aterosclerose (enrijecimento da parede dos vasos).		
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4) Substâncias Orgânicas - Lipídeos
III) Esteróides
Problemas associados ao colesterol
LDL = Colesterol ruim
	
Aterosclerose
Formação de placas na parede dos vasos
Diminuição do calibre dos vasos sanguíneos
Consequências: Doenças cardiovasculares
Infarto do miocárdio
AVCs (Acides vasculares cerebrais)
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4) Substâncias Orgânicas - Lipídeos
III) Esteróides
HDL – Colesterol bom
As HDL (Lipoproteína de alta densidade) são transportadoras de fosfolipídeos, mas podem transportar colesterol quando este, econtra-se presente em altas concentrações no sangue.
As HDL captam o excesso de colesterol do sangue transportando-os até o fígado, onde serão eliminadas juntamente com a bile. 
HDL retira o excesso de colesterol do organismo, impedindo que ocorra problemas, tais como, a aterosclerose.
O HDL é chamado de colesterol bom.	
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IV) Fosfolipídeos
Principais componentes das membranas celulares
Os fosfolípides são formados por uma região polar e por duas ramificações apolares (cadeias carbônicas).
Extremidade polar
Cadeias carbônicas apolares
-
+
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 Carotenóides
São pigmentos de cor vermelha, laranja e amarela, presente nas células de todas as plantas.
Desempenham importante papel na captação de energia luminosa no processo de fotossíntese.
	
Os carotenóides são responsáveis pela coloração dos frutos
O β caroteno (pigmento alaranjado) presente na cenoura
É precursor da vitamina A (Retinol)
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 Proteínas
São macromoléculas orgânicas de alto peso molecular constituídas por unidades ou monômeros denominados aminoácidos.
Os aminoácidos estão ligados entre si por ligações peptídicas.	
Aminoácido
Ligação
Peptídica
Polipeptídeo
Dipeptídeo
Tripeptídeo
Tetrapeptídeo
Proteínas são moléculas formadas por um ou mais polipeptídeos contendo, geralmente mais de 100 aminoácidos.
Toda proteína é um polipeptídeo,
mas nem todo polipeptídeo é proteína.
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 Proteínas
I) Aminoácidos
São as partes formadoras das proteínas
Exemplos
	
Grupo
Amino
Grupo Ácido Carboxílico
R = Radical
Varia nos diferentes aminoácidos e os caracteriza.
Glicina
Alanina
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 Proteínas
I) Aminoácidos
Ligação Peptídica
Nº de ligações peptídicas = nº de aminoácidos – 1
Ex: Pentapeptídio: contém 5 aminoácidos, 4 ligações peptídicas 4 águas liberadas.
	
H2O
H2O
H2O
H2O
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Classificação dos Peptídeos
Se for um peptídeo contendo dois aminoácidos unidos por ligação peptídica é um dipeptídeo, se forem três é um tripeptídeo e assim por diante. 
 Polipeptídeos: contêm mais que onze aminoácidos.
Oligopeptídeos: contêm menos que dez aminoácidos.
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II) Estrutura das proteínas
Primária: Linear, aminoácidos mantidos pelas ligações peptídicas
Secundária: Estrutura helicoidal. Tem interações resultantes das ligações de hidrogênio. São de dois tipos as α hélice e as folhas β pregueadas.
Terciária: Enovelamento da estrutura helicoidal
Quaternária: Agregação de duas ou mais cadeias polipeptídicas enoveladas
	
Estrutura 
Primária
Estrutura 
Secundária
Estrutura 
Terciária
Estrutura 
Quaternária
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α hélice
Conformação secundária mais simples;
Ligações de hidrogênio.
	
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As folhas β pregueadas
Ligações de hidrogênio entre segmentos distantes de uma mesma cadeia.
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O que podemos dizer sobre a termodinâmica do dobramento protéico.
As cinco forças responsáveis
1) Ligações de hidrogênio do esqueleto, envolvendo os grupos CO e NH da cadeia peptídica.
2) ligações de hidrogênio da cadeia lateral , envolvendo outros grupos.
3)Interações hidrofóbicas,envolvendo grupos apolares na proteína .
4)Interações eletrostáticas,envolvendo grupos carregados da proteína.
5)Ligações metálicas, envolvendo as ligações de coordenação entre cadeias laterais e um íon metálico.
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O QUE DIFERE AS PROTEÍNAS
Quantidade de AA do polipeptídio
Tipos de AA
Seqüência dos AA
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Classificação das proteínas
De acordo com a conformação da molécula:
Fibrosas - cadeias polipeptídicas arranjadas em longos filamentos ou folhas
Globulares - cadeias polipeptídicas dobradas em uma forma esférica ou globular
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De acordo com os produtos de hidrólise
Simples – são aquelas que por hidrólise liberam somente aminoácidos. Queratinas, Albumina sérica 
Conjugadas - são aquelas que por hidrólise liberam aminoácidos e outro produto orgânico ou inorgânico, chamado grupo prostético.
GLICOPROTEÍNAS
FOSFOPROTEÍNAS
LIPOPROTEÍNAS
METALOPROTEÍNAS
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III) Desnaturação Protéica 
É o desdobramento da estrutura tridimensional de uma macromolécula provocada pela quebra das interações não covalentes.
Se dá pela modificação da forma tridimensional da proteína.
A proteína modificada não exerce sua função.
Fatores:
Temperaturas elevadas
Mudanças de pH
Detergentes químicos
Solventes orgânicos
Hidrocloreto de guanidina
IV) Funções das Proteínas
Função Estrutural
As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes do corpo humano.
Ex:
Colágeno: Proteína mais abundante da pele, cartilagem e órgãos. Proporciona resistência e elasticidade a essas estruturas.
	
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 Proteínas
IV) Funções das Proteínas
Elastina: Proteína elástica presente em órgãos como pulmões, parede de vasos sanguíneos e ligamentos.
Queratina: Fibras resistentes encontradas nos cabelos, unhas, chifres e cascos.
b. Função Hormonal
Vários hormônios são proteínas.
Ex: Insulina e glucagon (controle da glicemia)
c. Função Respiratória
Hemoglobina e Mioglobina são pigmentos presente nas hemácias que transportam oxigênio para que as células possam realizar a respiração celular.
	
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 Proteínas
IV) Funções das Proteínas
d. Função Contrátil
Actina e Miosina são proteínas presentes nas células musculares, onde são responsáveis pelo mecanismo de contração muscular.
e. Função Carreadora
Existem várias proteínas na membrana plasmática das células, responsáveis pelo transporte de substâncias para o interior e exterior da célula.
f. Função Imunológica
As moléculas de defesa do sistema imune são proteínas denominadas anticorpos ou imunoglobulinas.
g. Função Catalítica
As enzimas, moléculas que aceleram reações químicas no interior das células, são todas proteínas.
	
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PRÍON
É uma proteína potencialmente infecciosa encontrada em diversas formas de mamíferos. Freqüentemente concentrada no tecido nervoso .
É uma forma anormal de uma proteína celular normal.
Ela tende a formar placas que destroem o tecido nervoso.
São transmissíveis de uma espécie para outra.
Nas vacas, a doença causada por príons é chamada de encefalopatia espogiforme bovina ( doença da vaca louca).
Nas ovelhas a doença é chamada de scrapie.
Nos seres chama-se Creutzfeld-Jacob.
 A doença de príon tem sido associada ao sistema imunológico.
Acredita-se que as proteínas príons trafegam no sistema linfático ligadas aos linfócitos e eventualmente chegam ao sistema nervoso.
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Com enzimas
Sem enzimas
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V) Enzimas
Fatores que interferem nas reações enzimáticas
Temperatura
A velocidade das reações químicas tende a aumentar com o aumento da temperatura até atingir uma velocidade máxima (X) em uma temperatura ótima (Y).
	
 x
 y
Velocidade da reação
Temperatura em (oC)
Acima da temperatura (Y) ocorre a desnaturação da enzima e a diminuição da velocidade da reação química.
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V) Enzimas
Fatores que interferem nas reações enzimáticas
2) pH (Potencial Hidrogeniônico)
As enzimas exigem um pH ótimo (Y) no qual a velocidade da reação seja máxima (X). Acima ou abaixo deste ponto elas diminuem sua atividade até que a reação química não mais ocorra.
	
 x
 y
Velocidade da reação
pH
Acima ou abaixo do pH (Y) ocorre a as enzimas não se mantém ativas e por isso ocorre diminuição da velocidade da reação química.
Exemplos
Pepsina: pH ideal 2
Ptialina: pH ideal 7 Tripsina: pH ideal 8
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V) Enzimas
Fatores que interferem nas reações enzimáticas
Concentração de substrato
Quanto mais substratos (reagentes) presentes no meio mais produtos estarão sendo formados. Quando todas as enzimas estiverem ligadas aos substratos obtém-se a velocidade máxima da reação (x) na concentração (Y) de substrato.
 x
 y
Velocidade da reação
Concentração de substrato (reagentes)
A partir do ponto (x) a velocidade ficará constante, mesmo que se acrescente mais substrato, não haverá enzima para reagir.
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- Vitaminas
e) Vitaminas
As vitaminas são substâncias químicas que atuam como reguladoras do metabolismo. 
A maioria das vitaminas atuam como co-fatores enzimáticos, dessa maneira, uma dieta pobre em vitaminas compromete o funcionamento de determinadas enzimas, e por sua vez, gera um quadro de anormalidades denominado avitaminose.
As vitaminas não são produzidas pelo organismo humano, sendo necessário, obtê-las através da dieta.
Classificação das vitaminas
Vitaminas Hidrossolúveis
Se dissolvem na água e, quando ingeridas em excesso, são facilmente excretadas na urina.
São hidrossolúveis: Vitamina C e Vitaminas do complexo B
Vitaminas Lipossolúveis
Se dissolvem em gordura e, por isso, tendem a ser absorvidas e transportadas com as gorduras da dieta.
São lipossolúveis as vitaminas: A, D, E e K
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:: Resumo Geral das Vitaminas ::
HIDROSSOLÚVEIS
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 Resumo Geral das Vitaminas 
LipoSSOLÚVEIS
Obs.: As vitaminas: B1, B2, B3, B6, B11, e K são produzidas pela microbiota presente no intestino humano.
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O que são vitaminas?
 Ingerimos vitaminas nas quantidades ideais?
 Quais são os tipos?
 Como são as estruturas químicas?
 Onde podemos encontrá-las?
 Quais são as suas funções?
 Quais as doenças causadas pela sua carência?
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