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ÁGUA E PH O que é Água Molécula formada pela união de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio; Onipresente em toda a superfície terrestre; Composição de células em organismos procariontes e eucariontes (animais e vegetais); Existe em estados conforme a coesão entre as moléculas de água vizinhas; Introdução à Bioquímica O papel da água H2O: chamado de solvente universal! Solvente polar (dipolar) e coesivo biológico ideal (exceto para lipídios e alguns aa’s) Tipos de ligações químicas da água: covalente (H e O) e ponte de hidrogênio (intermolecular*) Outros tipos de ligações químicas da água: forças de Van der Walls (atração pela carga). Capacidades da água: dissolução (solvatação) hidrofilia (Hidro = água + filia = amigo) Tudo aquilo que dissolve na água é hidrofílico. Aquilo que dissolve = soluto. Veículo ou líquido no qual o soluto se dissolve = solvente. Soluto + solvente = solução. Capacidades da água: não dissolução hidrofobia (Hidro = água + fobia = medo, repulsa) Ex: moléculas apolares (lipídios) Capacidades da água: Osmose passagem de solvente (água) em membrana semi-permeável até igualdade de concentração entre soluções. Capacidades da água: interação anfipatia (anfi = duplo, dois). A água não penetra. Ex: biomoléculas com grupos polares e apolares agregação (formação de micelas). Capacidades da água: dissociação parte das moléculas se separam em H+ e OH- H+ = OH- se em água pura: 0,0000001 ou 10-7 mol de cada íon. Capacidades da água: pH concentração de íons H+, porém em logarítimo na base 10 LOGARITMO: Outros exemplos: Ex: Log2 8 = 3 ou seja,2 x 2 x 2 = 23 = 8 Ex: Log4 256 = 4 ou seja, 4 x 4 x 4 x 4 = 44 = 256 Os números próximos da palavra ‘Log’ são as bases. Os números à frente são os logaritmandos. Logaritmo é o número da potência que se eleva a base. Capacidades da água: dissociação parte das moléculas se separam em H+ e OH- H2O H+ + OH- Os íons de H+ e OH- dissociados estão em concentrações iguais (quando a água é pura!) Qual é essa concentração? R: 0,0000001 mol/L Capacidades da água: dissociação parte das moléculas se separam em H+ e OH- 0,0000001 mol/L Um número desse tamanho pode nos confundir... Por isso, usamos a base 10. Portanto, outra forma de escrever 0,0000001 é? Capacidades da água: dissociação H+ = OH- = 10-7 mol de cada íon (água pura!). pH potencial de Hidrogênio. Refere-se à quantidade (concentração de íons H+) dissociados presentes numa solução. É dado pela fórmula: pH = - Log[H+] Portanto, pH de uma solução de água pura é: pH = - Log10-7 = - (-7); pH = 7 Tampões e tamponamento Definição: Sistema formado de um ácido fraco e o sal deste ácido fraco. Função: impedir grandes variações no pH de um meio líquido. Evita-se assim inativar proteínas, por exemplo. Grandes variações de pH não são bem-vindas!!! Capacidades da água: dissociação H+ = OH- = 10-7 mol de cada íon. pOH potencial de hidroxila. Refere-se à quantidade (concentração de íons OH-) dissociados presentes numa solução. É dado pela fórmula: pH = - Log[OH-] Portanto, pOH de uma solução de água pura é: pOH = - Log10-7 = - (-7); pOH = 7 Reações em meio aquoso (50-90% das células e 95% do sangue) [ ] de solutos influencia o meio, para o “bem” e para o “mal” (hipertonia, hipotonia e isotonia) pH mantido vida celular preservada: a) Enzimas ativas b) Proteínas em estado funcional c) Membranas biológicas preservadas d) Reações químicas/bioquímicas ocorrem normalmente. Tampões fisiológicos São mecanismos químicos que existem para impedir grandes variações de pH; Visam manter estáveis o pH num meio líquido; Existem 3 ‘espalhados’ pelo organismo: Bicarbonato Fosfato Protéico Sistema tampão protéico Proteínas têm grupos ionizáveis (recebem ou doam prótons) Ex: albumina, hemoglobina e outras... Aspectos básicos Bioquímica: processos químicos orgânicos em níveis moleculares responsáveis pela vida. Processos: Síntese de biomoléculas; Transporte de íons e moléculas através das membranas biológicas; Produção de energia e movimento; Remoção de produtos metabólicos de excreção e substâncias tóxicas. Aspectos básicos Metabolismo: série de reações orgânicas de substâncias específicas, em meio aquoso, para manutenção da vida; Classes de substâncias: Carboidratos (glicídios) Lipídios Proteínas Ácidos nucléicos Vitaminas Hormônios Minerais (Oligoelementos) Ácidos e Bases [H+] afeta quase todos processos biológicos; Ácidos: doam prótons, [H+] e pH HCl + H2O H3O+ + Cl- Ácidos fortes: dissociam-se facilmente Ácidos fracos: dissociam-se pouco Bases: recebem prótons, [OH-] e pH NaOH + H3O+ 2H2O + Na+ Características básicas do Carbono Símbolo: C Não-metal No atômico: 6 Peso atômico: 12 Raio atômico: 70 pm (muito pequeno) 4 interações (ligações) Frequentemente: C, H, N, O e S Ligações C-C e C-O e C-H: menos energia C-C : versatilidade C=C: estabilidade e rigidez estrutural Composição da maioria das biomoléculas! Introdução às Proteínas São biomoléculas orgânicas formadas por subunidades menores, chamadas de aminoácidos. Proteínas São polímeros (moléculas em ‘repetição’) constituídos de aa’s; Todas contêm C, H, N e O; Quase todas contêm S; Algumas: P, Fe, Zn e Cu; Possuem diversos grupos funcionais; Podem ser rígidas ou flexíveis; Funções das proteínas: Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis do músculo (actina e miosina); Armazenamento (ferritina); Veículos de transporte (hemoglobina); Hormônios (insulina, TSH, FSH etc...); Anti-infecciosas (imunoglobulina); Enzimáticas (amilase, tripsina, DNA ligase etc...); Nutricional (caseína); Agentes protetores (Proteínas do sistema compl.) Classificação de Proteínas Classificação quanto à composição: Simples: apenas peptídeos ou polipeptídeos; Conjugadas: polipeptídeos + porção não-peptídica (grupo prostético). Quanto ao número de cadeias polipeptídicas: Monoméricas: apenas uma cadeia polipeptídica Oligoméricas: mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de estrutura e função mais complexas. Classificação quanto à forma: Fibrosa: longas, retilínea, paralelas, insolúveis Globulares: esféricas, solúveis, mais pesadas Classificação quanto à estrutura: Primária: Seqüência de aa’s e ligações peptídicas, É o nível estrutural mais simples, Cadeia de aa’s semelhante a um colar, Hidrólise libera peptídeos menores e aa’s livres. Secundária: Refere-se ao arranjo dos aa’s próximos entre si, Rotação das ligações entre os C’s dos aa’s e grupamentos –NH2, Formam-se pontes de hidrogênio, É do tipo helicoidal: α-hélice. Terciária: Dobramento da proteína, Dada pelo arranjo espacial de aa’s, distantes entre si,Forma tridimensional: é como a proteína se "enrola“ (globular) e Existência dos domínios (sítios específicos de ligação) Desnaturação e renaturação: Alteração da conformação tridimensional (2a à 4ª); Modificação na função: completa ou parcial; temporária renaturação ou permanente. Condições: Ácidos/bases fortes: ionizam cadeias laterais e rompem p. de H. (Precipitação frequente) Solventes orgânicos: atuam nas interações hidrofóbicas (grupos R) e ligam-se à água c) Detergentes: interações hidrofóbicas e ‘desenrolam’ cadeias longas de peptídeos d) Agentes redutores: Uréia rompem p. Dissulfeto e) [ ] de sais: ligam-se a grupos ionizáveis. Podem precipitar (p. de H) f) Hg2+ e Pb2+: ligam-se às sulfidrilas. Ex: Pb2+ + Hb g) ↑ Temperatura: ↑ vibração molecular e rompem p. de H. h) Estresse mecânico: agitação e trituração (Ex: albumina do ovo) Aminoácidos (aa’s) Unidades fundamentais das proteínas Todas as proteínas: a partir de 20 aa’s 20 aminoácidos principais e alguns especiais Estrutura química básica: Grupo amina + Grupo ácido carboxílico + H + Cadeia R lateral Diferencia os aa’s Essenciais: aqueles não produzidos pelo organismo humano (8) Não essenciais: sintetizados pelo organismo (12) 20 aa’s = 1 peptídeo 2 peptídeos: dipeptídeo; 3: tripeptídeo + de 3 peptídeos: polipeptídeo Enzimas Histórico 1700: Estudos da digestão de carnes por secreções do estômago. 1833: Payen e Persoz descobriram a conversão do amido em açúcar pela saliva. 1850: Louis Pasteur concluiu que leveduras catalisam a conversão de açúcares em álcool. 1878: Friedrich Wilhelm Kühne cunha o nome "enzima", "en" = dentro e "zyme" = levedura. 1897: Buchner descobriu que extratos de levadura podiam converter o açúcar em álcool, e que fermentos eram moléculas. 1926: J.B.Sumner cristaliza a primeira proteína, urease, e demonstra que a atividade enzimática é uma característica de moléculas definidas. Conceito: São proteínas/substâncias que participam de reações químicas, atuando como catalisadores biológicos. Catalisar: acelerar o processo; Catálise: ato de tornar uma reação mais rápida; Catalisador: aquilo que acelera um processo; Enzima: termo cunhado por Kuhme (“en” = dentro e “zime” = levedura); Características: ↑ eficiência catalítica (reação ocorre com menos energia de ativação); ↑ grau de especificidade em relação ao substrato; ↑ velocidade de reação (1.000.000 à 1 bi de vezes mais rápida); Não é consumida nem alterada na reação (catálise); Não alera o equilíbrio químico das reações; Sua produção é regulada geneticamente. Especificidade enzimática: Ocorre em função de uma região, chamada de sítio ativo da enzima; Sítio ativo: é o local, produzido pelo arranjo tridimensional dos resíduos de aa’s (estrutura terciária → enovelamento). É onde a enzima se liga ao substrato. Emil Fischer: trabalhou com a sacarose e seus análogos. Verificou que açúcares diferentes não sofriam ação da sacarase. Modelo chave e fechadura! Classificação das enzimas: Cada enzima recebe uma numeração (código internacional), conforme a reação catalisada. Sistema de classificação enzimático – EC number Quatro números: 2.7.1.1 2: transferase 7: fosfotransferase 1: transfere P para grupo OH- 1: tem D-glicose como aceptor Nomenclatura: Nome alternativo ou trivial é o mais usado; Substrato + sufixo “ase”. Exs: Sacarose (substrato), enzima é a sacarase; Uréia, enzima é a urease. Ou nome do substrato + reação catalítica + “ase”. Exs: Glicose oxidase; DNA polimerase; aspartato aminotransferase. Há ainda os nomes populares: pepsina, tripsina, ptialina, etc... Atividade enzimática depende de: Sítio alostérico: local de ligação de moléculas que alteram a conformação e, assim, ↑ ou ↓ atividade da enzima; ATENÇÃO: Sítio alostérico não é sítio ativo!!! Ele regula ou modula a atividade da enzima. Cofator: moléculas orgânicas ou inorgânicas que são essenciais à atividade enzimática. Cofatores e coenzimas: Maioria das enzimas depende dessas 2 substâncias; Cofatores: são metais de transição (Fe, Zn e Cu) e os alcalinos terrosos (Na, K, Mg e C. a). Ligam-se à enzimas específicas. Mecanismo de ação: cofatores são aceptores (recebem) pares de é. Assim, eles reagem com substratos. Ajudam na orientação espacial e na ionização do substrato. Ex: CO2 + H2O → HCO3- + H+ (aqui o Zn, ligado à enzima Anidrase carbônica, polariza a água, formando OH- que ataca o CO2, formando o HCO3- . b) Coenzimas: são moléculas orgânicas pequenas, normalmente derivadas de vitaminas. Ligam-se às enzimas e as tornam ativas. Enzima + cofator = Holoenzima (forma ativa); Enzima sem cofator = Apoenzima (forma inativa). Especificidade enzimática: Depende do sítio catalítico da enzima; Nele é que ocorre o encaixa (perfeito ou não) o substrato; São por ligações fracas: p. de H, Van der Walls e interações hidrofóbicas e eletrostáticas; Quem participa: grupo (carboxilas, imidazol, aminas etc...) de aa’s da enzima. Catálise: É o processo de uma reação, acelerada, pela ação enzimática. São 4 os mecanismos catalíticos: Efeitos de proximidade: E e S orientam-se espacialmente. Encaixam-se e há o estado de transição. Catálise eletrostática ou por íons metálicos: ocorre pela presença de íons metálicos. E e S interagem-se por forças eletrostáticas dos aa’s da enzima. 1/3 das enzimas atuam por esse processo. Catálise: c) Catálise ácido-básica: aa’s localizados no sítio ativo podem atuar como doadores de prótons. d) Catálise covalente: ocorre ligação covalente, porém, transitória, entre E e S. Fatores que alteram a cinética enzimática: a) Temperatura: Quanto > a temperatura, > a V. da reação. Porque: A V. porque mais moléculas adquirem energia suficiente para atingir o estado de transição (complexo ES). - Até a temperatura ótima (40 e 45 °C) e dependem do pH e da força iônica. - Acima dessa temperatura, a atividade das enzimas ↓ por desnaturação protéica. - Em temperaturas baixas (hipotermia), a atividade enzimática é deprimida (Não forma complexo ES). b) pH: [H+] afeta as enzimas de vários modos. b.1) A ionização de aa’s no do sítio ativo está relacionada com a [H+]; Ex: certas enzimas necessitam da forma protonada (carga +) da cadeia lateral do grupo amino. Se o pH torna-se suficientemente alcalino de tal modo que o grupo perde seu próton, a atividade da enzima pode ser reduzida. b.2) Os substratos podem ser afetados pela [H+] em seus grupos ionizáves, ↓ ou a afinidade com o sítio ativo; b.3) Alterações nos grupos ionizáveis podem modificar a estrutura terciária das enzimas. Mudanças drásticas no pH promovem a desnaturação de muitas enzimas. - A maioria das enzimas são ativas somente em intervalos muitos estreitos. - Por essa razão, os organismos vivos empregam tampões que regulam o pH. - O valor do pH no qual a atividade da enzima é máxima é chamado pH ótimo. Fatores que alteram a cinética enzimática: c) Concentração da enzima: A V. máxima da reação é uma função da quantidade de enzima disponível. - A V. proporcionalmente ao de [ ] da enzima ao sistema; - A velocidade inicial (Vo) da reação enzimática é diretamente proporcional à concentração de enzima (existindo substrato em excesso). Fatores que alteram a cinética enzimática: d) Concentração do substrato: A velocidade de uma reação bioquímica é expressa em termos de formação de produto ou pelo consumo do reagente por unidade de tempo. d.1) Na reação unimolecular: A B (com a ação da enzima) Inibição enzimática: São substâncias que reduzem a atividade das enzimas e podem ser: Fármacos; Antibióticos; Preservativos de alimentos; e Venenos (sintéticos ou naturais). Inibição enzimática: São importantes por várias razões: (1) Os inibidores enzimáticos atuam como reguladores das vias metabólicas. (2) Muitas terapias por fármacos são baseadas na inibição enzimática. Ex: tratamento da AIDS inclui inibidores das proteases do vírus necessária para produzir novos vírus. (3) Desenvolvimento de técnicas para demonstrar a estrutura física e química, e as propriedades funcionais das enzimas. Existem 2 tipos de inibidores quanto à estabilidade de ligação: Reversível ocorre interações não-covalentes entre o inibidor e a enzima. A enzima se desliga do inibidor e volta à atividade; Irreversível envolve modificações químicas da molécula enzimática, levando a uma inativação definitiva. Regulação da atividade enzimática: Uma enzima (se proteína), será expressa (produzida) de acordo com a necessidade; A síntese de proteínas depende do controle rígido do organismo; E ocorre pela regulação de algumas enzimas-chaves (RNA polimerase, por ex.); O controle é atingido por: (1) controle genético, (2) modificação covalente, (3) regulação alostérica e (4) compartimentalização. 1 - Controle genético: Em resposta às mudanças das necessidades metabólicas; Conhecido como indução enzimática: permite a resposta celular de maneira ordenada às alterações no meio; A síntese enzimática pode ser especificamente inibida por repressão; O produto final de uma via bioquímica pode ser um inibidor de uma enzima-chave. Zimogênios: São proenzimas; São as enzimas ainda em estágio inativo; Nomenclatura: possuem o sufixo “gênio” ao final do nome. Ex: angiotensinogênio, tripsinogênio, pepsinogênio... Há ainda ‘pré-proteínas’. Ex: pró-colágeno, pré-insulina etc... Para a ativação, necessitam sofrer reações químicas comandadas por enzimas. Isoenzimas: São enzimas que catalisam a mesma reação química, porém, são estruturalmente diferentes; Podem ser específicas para alguns locais do organismo ou não; É o resultado da combinação de diferentes cadeias polipeptídicas; Ex. de isoenzimas não específicas: Lactato desidrogenase (LDH)-1, LDH-2, LDH-3, LDH-4 e LDH-5. Carboidratos Biomoléculas mais abundantes na natureza; Mais da metade do carbono orgânico do planeta está armazenado em apenas duas moléculas de carboidratos: amido e celulose. Sinônimos: glicídeos, sacarídeos ou açúcares Fonte de energia (abundância na natureza e capacidade de ser metabolizado); Formado por C, H e O. Hidratos de carbono ou moléculas de C hidratadas; Fórmula geral: Cn(H2O)y onde n = y Exemplo: Glicose = C6H12O6 O número de carbonos define o açúcar: 3 = triose; 4 = tetrose; 5 pentose; 6 = hexose etc... Os açúcares mais importantes são as pentoses e as hexoses; As pentoses mais importantes: ribose, desoxirribose, arabinose e xilose; Hexoses mais importantes: glicose, galactose e frutose. Síntese dos carboidratos: CO2 + H2O (fotossíntese); Funções orgânicas: Fonte de energia primária; Participa da estrutura celular no DNA e RNA (Ex: desoxirribose e ribose) e células vegetais (Ex: celulose); Lubrifica articulações e tecidos (Ex: mucopolissacarídeos); Ajuda na adesão e reconhecimento celular (Ex: glicocálix e selectinas). Classificação dos carboidratos: Conforme número de moléculas presentes na estrutura: Monossacarídeos: contém apenas 1 unidade monomérica de açúcar na sua estrutura. São os açúcares mais simples. Conforme número de moléculas presentes na estrutura: b) Dissacarídeos: contém 2 unidades monoméricas de açúcar na sua estrutura. Um dissacarídeo é um oligossacarídeo (2 a 6 unidades monoméricas) Conforme número de moléculas presentes na estrutura: c) Polissacarídeos: mais de 6 unidades monoméricas de açúcar na sua estrutura. São estruturas macromoleculares, formados por dezenas, centenas, até milhares de unidades monoméricas. Monossacarídeo: A menor unidade (básica) dos carboidratos; Formado por uma unidade de aldeído (aldose) ou de cetona (cetose) (3 a 9 átomos de C); Menores monossacarídeos da natureza possuem 3 carbonos: Quase todos têm carbono central assimétrico (centros quirais); Assim, originam 2 isômeros: o L (levógiro) e o D (dextrógiro), que são imagens especulares um do outro. Exemplos: Ciclização dos monossacarídeos: Em meio aquoso, apenas 1% dos açúcares com 5 ou mais C’s estão na forma acíclica (aberta); O restante está na conformação cíclica (fechada); 2 esquemas de representação: Projeção de Fischer Projeção de Haworth Dissacarídeos: União de 2 monossacarídeos; Ligação do tipo glicosídica: É um tipo de oligossacarídeo (Oligos: poucos); Oligossacarídeos: de 2 a 10 açúcares na sua estrutura; Glicose + Glicose: Glicose + Frutose: Glicose + Galactose: Polissacarídeos: São carboidratos mais complexos; Formados por dezenas até milhares de açúcares menores; Também são unidos por ligações glicosídicas; São insolúveis em meio aquoso; Não têm poder redutor; Amido: é um homopolissacarídeo (1 único tipo de monossacarídeo o compõe); Encontrado depositado nos cloroplastos das células vegetais como grânulos insolúveis. É a forma de armazenamento de glicose nas plantas; É empregado como combustível pelas células de uma forma geral (bactérias, fungos, animais e o homem). É formado por 2 tipos de polímeros de glicose: Amilose: polímero de α−D−glicose unidos por ligações glicosídicas α(1→4). Glicogênio: Mais importante polissacarídeo de reserva nos animais; Estrutura semelhante à da amilopectina; Altamente ramificada; Facilita a mobilização de glicose quando necessário; Encontrado no fígado e músculo esquelético. Celulose: É uma seqüência linear de unidades de D−glicose unidas por ligações glicosídicas β(1→4); É o principal componente das paredes celulares nos vegetais; Um dos compostos orgânicos mais abundantes na Terra; Não é digerido pelos vertebrados: não possuem a enzima que quebra as ligações β(1→4) chamada de celulase. Quitina: É o principal componente estrutural do exoesqueleto de invertebrados como insetos e crustáceos; Constituída de resíduos de N−acetilglicosamina em ligações β(1→4); Forma longas cadeias retas que exerce papel estrutural (confere resistência). É o principal componente estrutural do exoesqueleto de invertebrados como insetos e crustáceos; Constituída de resíduos de N−acetilglicosamina em ligações β(1→4); Forma longas cadeias retas que exerce papel estrutural (confere resistência). LIPÍDIOS Definição São compostos orgânicos heterogêneos pouco solúveis em água, mas solúveis em solventes não-polares, apenas em polares (benzeno, éter, clorofórmio e álcool). Características Popularmente conhecidas como ‘gorduras’; Normalmente menos densos do que a água (flutuam); São hidrófobos; Estrutura diversificada. Funções na natureza São componentes não-protéicos das membranas biológicas; Precursores de compostos essenciais; São agentes emulsificantes (saponificantes); São isolantes (térmicos); Vitaminas (A, D, E, K) são espécies de lipídios; Fonte e transporte de combustível metabólico; Biossinalização intra e intercelulares. Classificação dos lipídios 2 grupos: com ácidos graxos na sua estrutura e sem ácidos graxos na sua estrutura; Com ácidos graxos: Ácidos graxos propriamente ditos e seus precursores Triacilgliceróis Ceras Fosfolipídios Sem ácidos graxos: Esfingolipídios Isoprenóides Classificação dos lipídios Quanto à presença apenas de gorduras ou de gorduras mais alguma substância de outra classe: Lipídios simples: contém ácidos graxos + álcoois na sua estrutura (Ácidos graxos e derivados, triglicerídeos e as ceras). Lipídios compostos: ácidos graxos + álcool + outro grupo (Fosfolipídios, glicolipídeos, isoprenóides). Ácidos graxos e seus derivados São ácidos monocarboxílicos de longas cadeias de hidrocarbonetos acíclicas; Não possuem ramificações; Em geral, têm número par de átomos de carbono; Os mais abundantes na natureza: 16 e 18 C’s; Podem ser: Saturados (sem ligação dupla entre seus C’s); Monoinsaturados (contém uma ligação dupla); Poli-insaturados (contêm duas ou mais ligações duplas). Origem: Gorduras provenientes da dieta, porém, o homem pode sintetizar a maioria dos ácidos graxos; Exceção: Ácido linoléico e o ácido linolênico. Chamados de ácidos graxos essenciais (devem ser adquiridos pela dieta). Quanto > a cadeia de C’s, > a temperatura de fusão; Ácidos graxos com 10 ou mais C’s e saturados são sólidos à temperatura ambiente; Ácidos graxos poli-insaturados são líquidos à temperatura ambiente. Ácidos graxos saturados: Origem animal e vegetal: carnes gordurosas, bacon, banha, côco, dendê etc... Os carbonos estão ligados por ligações simples somente. Não há duplas ligações; São sólidos à temperatura ambiente; Exceção: óleo de côco (ácido láurico) que é saturado e líquido no ambiente; MITOS DESFEITOS: NÃO SE ACUMULAM EM ARTÉRIAS! NÃO AUMENTAM O COLESTEROL! Ácido graxo não vira colesterol. Não existe essa via metabólica no organismo humano; DEVEM SER CONSUMIDOS DIARIAMENTE!!! Mas a fonte são alimentos NÃO industrializados! Ácidos graxos monossaturados: Os carbonos estão ligados, na sua maioria, por ligações simples, mas há uma ligação dupla na molécula; São líquidos à temperatura ambiente; Ácido oleico é o mais abundante na dieta; Presentes em: amendoim, milho, abacate, azeite etc... Ácidos graxos poli-insaturados: Há pelo menos 2 ligações duplas entre carbonos na estrutura; Possuem longas cadeias na sua estrutura; São líquidos à temperatura ambiente; Ácido linoléico (a – ômega 6, por ter a primeira ligação dupla no sexto Carbono) e alfa-linoléico (b – ômega 3, por ter a primeira ligação dupla no terceiro Carbono). Ácidos graxos poli-insaturados: No organismo, os ácido linoléico (a) e alfa-linoléico (b) são biotransformados por enzimas em ácido docosahexaenóico (DHA) e docosapentaenóico (DPA). DHA e DPA possuem diversas funções: São precursores de substâncias inflamatórias: tromboxanos, leucotrienos e prostaciclinas; Composição neuronal (desenvolvimento cerebral, prevenção de doenças degenerativas neurológicas); Composição das retinas (acuidade visual); Equilíbrio da coagulação; Controle do metabolismo lipídico e a longo prazo, na aterosclerose. Em geral, as duplas ligações nos ácidos graxos poliinsaturados estão separadas por um grupo metileno, −CH=CH−CH2−CH=CH−, para evitar a oxidação quando expostos em meio contendo oxigênio. As ligações duplas são estruturas rígidas, originando duas formas isoméricas: cis e trans. Os isômeros cis ocorrem na maioria dos ácidos graxos naturais. Os trans derivam de processos químicos, normalmente. Os ácidos graxos são versáteis: reagem facilmente com água formando outro ácido graxo e um álcool, estudados a seguir... Triglicerídeos Triacilgliceróis, ou triacilglicerídeos ou triglicérides; São ésteres de ácidos graxos com o glicerol. Neste caso, 3 grupos acil unidos ao glicerol: Obs: Esterificação é uma reação química reversível na qual um ácido carboxílico reage com um álcool produzindo éster e água. Dependendo do número de grupos hidroxila do glicerol esterificados com ácidos graxos, os acilgliceróis são denominados monoacilgliceróis, diacilgliceróis e triacilgliceróis; Estes compostos são também conhecidos como mono, di e triglicerídeos; São os lipídeos mais abundantes no transporte e armazenamento de ácidos graxos; Funcionam também como isolante térmico nos animais; É fonte de energia nos vegetais (milho, soja, amendoin, castanhas – oleaginosas -, abacate, azeitona etc...); Para o homem, é uma rica fonte de energia, pois carrega consigo alto teor energético (calorias); TG’s ficam armazenados sem água. Os carboidratos sofrem hidratação; Os TG’s são mais calóricos, ou seja, conseguem liberar mais energia quando comparado com carboidratos; Cada grama de TG fornece 9,3 kCal. Cada grama de carboidrato fornece 4,1 kCal; Obs: Caloria é a quantidade de calor (em Joules ou em Calorias) necessária para aumentar uma massa de 1g de água em 1 grau Celsius. Ceras São compostos de ácidos graxos de cadeia longa + álcoois de cadeia longa; Funcionam como um revestimento de proteção em folhas, caules, frutos, na pele de animais e no ouvido humano. Fosfolipídios São compostos de ácidos graxos de cadeia longa + grupamento fosfato Há 2 tipos de fosfolipídios: Glicerofosfolipídeos ou fosfoglicerídeos: contêm um glicerol, dois ácidos graxos de cadeia longa, um fosfato e um álcool (exemplo, colina). Têm entre 16 e 20 C’s na sua estrutura; Exemplos: fosfatidilcolina, fosfatidilglicerol, fosfatidilserina etc... Esfingolipídios São segundo maior componente lipídico das membranas animais e vegetais; contêm um aminoálcool de cadeia longa; Nos animais o aminoálcool é esfingosina; nos vegetais é fitoesfingosina; São provenientes das ceramidas; Contêm um glicerol + um fosfato + um aminoálcool (chamado esfingosina); Têm entre 16 e 20 C’s na sua estrutura; As ceramidas são as precursoras dos esfingolipídios. Isoprenóides São um vasto grupo de biomoléculas que contém unidades estruturais repetidas de 5 carbonos conhecidas como isoprenos; Sintetizados a partir do isopentenil pirofosfato formado do acetil−CoA. Consistem em 2 subgrupos: terpenos e esteróides. 1 – Terpenos: Classificados de acordo com o número de resíduos de isopreno que contém; Pequena massa molecular; O nome "terpeno" deriva da terbentina, ou aguarrás, mistura de compostos (na sua maioria terpenos) obtida na destilação da resina. A primeira terebentina era obtida pelos antigos gregos a partir do terebinto (Pistacia terebinthus), pequena árvore abundante na região mediterrânica. 2 – Esteróides: São complexos derivados dos triterpenos; São encontrados em células eucarióticas e em algumas bactérias; Cada esteróide é composto de 4 anéis não-planares fusionados, três com seis e um com cinco carbonos; Distinguem-se os esteróides pela localização de ligações duplas carbono-carbono e vários substituintes (exemplo, grupos hidroxil, carbonil e alquila). 2.1 – Lipoproteínas: São vesículas (com mebrana e parte interna); Atuam no transporte dos lipídios no sangue; São associações entre proteínas e lipídios; Encontradas na corrente sanguínea; Função: transportar os lipídios no plasma e regular o seu metabolismo; 5 classes: quilomícrons, VLDL, IDL, LDL e HDL. Função: transportar colesterol e lipídios no sangue; Quais são as lipoproteínas: Quilomícrons; VLDL; LDL; HDL Ácidos Nucléicos Definição e aspectos gerais São biomoléculas de polímeros formados por nucleotídeos. Armazenam, transmitem e transcrevem a informação genética. Obs: Polímero (Poli = muitos; meros = partes) são substâncias formadas por subunidades que aparecem repetidamente na molécula. Nos ácidos nucléicos a subunidade são os nucleotídeos que aparecem de forma repetida em toda a molécula. São moléculas complexas produzidas pelas células e essenciais a todos os organismos vivos. Estas moléculas governam o desenvolvimento do corpo e suas características específicas, fornecendo a informação hereditária e controlando a síntese de proteínas. Carregam as informações genéticas e as transferem (50%) para os descendentes (nos casos de reprodução sexuada). Nucleotídeo: é a subunidade do ácido nucléico. Um nucleotídeo é uma estrutura formada por: um açúcar (pentose) + um grupamento fosfato + uma base nitrogenada. O açúcar: é uma pentose (5 carbonos) que pode ser: Ribose Desoxiribose As bases nitrogenadas: moléculas que possuem estrutura em anel, no qual alternam-se átomos de carbono e de nitrogênio. As bases nitrogenadas estão divididas em 2 grupos: 1 – Bases purínicas: têm 2 anéis na estrutura. Adenina (A) e Guanina (G) 2 – Bases pirimídicas: têm apenas 1 anel na estrutura. Citosina (C), Timina (T) e Uracila (U) As bases nitrogenadas estão presentes nos ácidos nucléicos; Porém, há uma diferença: No Ácido desoxirribonucléico (DNA) há 4 bases: A, C, G e T No Ácido ribonucléico (RNA) há 4 bases: A, C, G e U Porque Timina no lugar de Uracila? R: RNA (provavelmente) é ancestral do DNA. Uracila forma-se mais facilmente; Timina protege melhor o DNA por ter grupamento metila. Grupamento fosfato: é derivado do ácido fosfórico (H3PO4). Forma-se após retirada dos átomos de Hidrogênio; É o mesmo tanto para DNA como para RNA; É ele quem proporciona as ligações entre os nucleotídeos ‘vizinhos’. Todo nucleotídeo tem que ter: 1 grupo fosfato ligado a um açúcar (pentose) que está ligada a uma base nitrogenada. O que diferencia um nucleotídeo de outro é sua base nitrogenada. Sem considerar a base nitrogenada, chamamos a estrutura de ‘deoxinucleotídeo fosfato’ (sigla dNTP) Ex: se em um nucleotídeo temos Adenina, ele passa a se chamar a ‘adenina deoxinucleotídeo fosfato’ ou dATP. Se for Guanina será ‘Guanina deoxinucleotídeo fosfato’ ou dGTP Formação do ácido nucléico Forma-se por polimerização (repetição) dos nucleotídeos; Os nucleotídeos estão unidos por uma ligação chamada fosfodiéster; Essa ligação ocorre entre a hidroxila do carbono-3 (de um nucleotídeo) e grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 (do nucleotídeo ‘vizinho’). Ligação fosfodiéster (entre nucleotídeos): hidroxila do carbono-3 (de um nucleotídeo) e grupo fosfato ligado a hidroxila do carbono-5 Centenas (ou milhares) de nucleotídeos ligados entre si formam, portanto, um ácido nucléico (ou uma ‘fita’ de ácido nucléico). Se na ‘fita’ estiverem presentes: açúcar ribose, bases nitrogenadas A, C, G e U mais o grupo fosfato, temos o ácido RIBOnucléico (RNA). Se houver: açúcar desoxirribose, bases nitrogenadas A, C, G e T mais grupo fosfato, tem-se o ácido DESOXIrribonucléico (DNA). Ácido Ribonucléico (RNA) Um tipo de ácido nucléico; Considerado um ancestral do DNA; Tem estrutura mais simples: menos nucleotídeos e apenas uma fita simples entre 100 até milhares de nucleotídeos. Funções do RNA: Conservação da mensagem genética (em organismos que têm RNA somente. Vírus); Decodificação da mensagem genética; Regulação e expressão dos genes (síntese de Proteínas – Transcrição e tradução). Tipos de RNA: RNA mensageiro: fita de nucleotídeos que é uma cópia de uma das fitas do DNA. Cada 3 nucleotídeos da sua estrutura codificam um aminoácido; Esses 3 nucleotídeos chamam-se ‘códons’; Participa da síntese de proteínas; Carrega a mensagem genética para o citoplasma. Histórico do DNA: Gregor Mendel (1822-1884): herança ‘mendeliana’ (hereditariedade). Experimento com ervilhas, verificando que as Características eram repassadas em ‘pacotes’. Friedrich Miescher (1844-1895): em 1868, Purificou uma nova substância no material nuclear de células, chamada de nucleína. Um tipo de ácido nucléico; Tem estrutura mais complexa que o RNA: mais nucleotídeos e fita dupla entre de alguns milhares até 100 milhões de nucleotídeos. Funções do DNA: Armazenamento da mensagem genética; Transmissão dessa mensagem às células/indivíduos descendentes. Fita dupla de DNA: Uma fita se pareia à outra por meio de interações entre as bases nitrogenadas; O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada: sempre uma base purina com uma pirimidina; Especificamente, adenina com timina e citosina com guanina. Fita dupla de DNA: A interação entre as fitas de DNA é por ponte de hidrogênio; Adenina faz dupla ligação Com a Timina; Citosina faz tripla ligação com a Guanina. Ciclo celular: É o conjunto de processos que se passam numa célula viva entre duas divisões celulares. O ciclo celular consiste na Intérfase e na Fase mitótica ou de divisão celular (mitose e meiose). Trata-se de célula eucarionte. INTÉRFASE 1 – Definição É período em que a célula não está se dividindo, ou seja, o período entre duas divisões celulares; Também é o período entre o final de uma divisão celular e o início da segunda; É chamado de “fase estacionária”. Conceito errado!!!; Há grande atividade metabólica! Período em que a célula permanece por maior tempo; É a fase em que o núcleo da célula é visível ao microscópio cromatina condensada, cromossomos com 2 cromátides. a) G1 e G0: é a fase de síntese de proteínas, enzimas e RNA. Formam-se as organelas, com conseqüente aumento de tamanho da célula. G0 é o estado de “parada” da célula: Neurônios não se dividem. Estão em fase G0 “para sempre”. Células do músculo liso também; Na falta nutrientes, qualquer outra célula fica em G0. b) S ou Fase de Síntese. É nesta fase que ocorre a auto-replicação do DNA (1 cromossomo com 2 cromátides ligadas pelo centrômero). Duplicação (ou replicação) do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo o padrão de herança ao longo das gerações; A duplicação do DNA ocorre na fase S, enquanto não há divisão celular; Não é na mitose nem na meiose. É antes! O processo de replicação do DNA produzirá 2 moléculas idênticas. A duplicação do DNA é semi-conservativa, porque cada fita do DNA inicial dará origem estará presente na molécula filha. A fita dupla de DNA é separada pela enzima HELICASE, que quebra as pontes de hidrogênio que ligam as bases nitrogenadas de uma fita à outra. Levando à separação. A fita de DNA sofre ação da enzima DNA POLIMERASE que produzirá uma nova fita de DNA. A DNA POLIMERASE atua numa única direção: 5’ 3’ (sentido da confecção da nova fita) c) G2: é a fase que antecede a mitose. É a preparação para o processo de divisão que vem logo após. Duplicação de centríolos; Início da produção das fibras do fuso.
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