Biomoléculas: Água e Proteínas

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Biomoléculas
Água
água é a substância mais abundante nos sistemas vivos, constituindo mais de 70% do peso da maioria dos organismos.
 
O primeiro organismo vivo na Terra, sem dúvida, nasceu em ambiente aquoso, e o curso da evolução tem sido moldado pelas propriedades do meio aquoso no qual a vida começou
Dentre as várias funções que a água desempenha nas células, podemos citar algumas, como: solvente para compostos bioquímicos, recebe resíduo, absorve calor e participa diretamente das reações químicas. 
Sem água, a vida como a conhecemos, poderia não existir, pois nenhum organismo pode permanecer biologicamente ativo sem água.
Pontes de Hidrogênio
As ligações de hidrogênio entre moléculas de água fornecem as forças coesivas que fazem da água um líquido à temperatura ambiente e um sólido cristalino (gelo) com arranjo altamente ordenado de moléculas em temperaturas frias.
 As ligações ou pontes de hidrogênio são responsáveis pelas propriedades incomuns da água. A água tem ponto de fusão, ebulição e calor de vaporização mais alto que os outros solventes comuns. Essas propriedades incomuns são uma consequência da atração entre as moléculas de água adjacentes que oferecem à água líquida grande coesão interna.
Aminoácidos
O que são monômeros?
São as unidades fundamentais dos polímeros.
Proteínas são polímeros. Seus monômeros são chamados de AMINOÁCIDOS.
Um aminoácido é uma molécula orgânica formada por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. 
Alguns aminoácidos também podem conter enxofre. 
Os aminoácidos são divididos em quatro partes: o grupo amina (NH2), grupo ácido carboxílico (COOH), hidrogênio, carbono alfa (todos os diferentes grupos se ligam a ele) e um substituinte característico de cada aminoácido (radical).
Aminoácidos: os monômeros proteicos
Esquema da estrutura química básica de um aminoácido
Imagem: YassineMrabet / Estrutura geral de um aminoácido, em 12 de agosto de 2007 / Public Domain
	Nome	Símbolo
	Glicina 	Gly, Gli
	Alanina	Ala
	Leucina	Leu
	Valina	Val
	Isoleucina	Ile
	Prolina	Pro
	Fenilalanina	Phe ou Fen
	Serina	Ser
	Treonina	Thr, The
	Cisteina	Cys, Cis
	Tirosina	Tyr, Tir
	Asparagina	Asn
	Glutamina	Gln
	Aspartato ou Ácido aspártico	Asp
	Glutamato ou Ácido glutâmico	Glu
	Arginina	Arg
	Lisina	Lys, Lis
	Histidina	His
	Triptofano	Trp, Tri
	Metionina	Met
Existem 20 tipos de aminoácidos. Observe na tabela ao lado:
Proteínas
São fundamentais para qualquer ser vivo [e até vírus]. 
Toda manifestação genética é dada por meio de proteínas.
Grande parte dos processos orgânicos são mediados por proteínas [enzimas].
Sem proteínas, não existiríamos e nenhum outro ser vivo existiria.
*Coacervatos (primeiros compostos proteicos).
Estruturas das proteínas
	Estrutura Primária
	Dada pela sequência de aminoácidos e ligações peptídicas da molécula. Forma um arranjo linear, semelhante a um “colar de contas”.
Imagem: National Human Genome Research Institute / A estrutura primária da proteína é uma cadeia de aminoácidos / Source: http://www.genome.gov/Pages/Hyperion//DIR/VIP/Glossary/Illustration/amino_acid.shtml / Public Domain
(2)
Estrutura Secundária
É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si na sequência primária da proteína. Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos alfa dos aminoácidos e os seus grupos amina e carboxila. 
Estruturas das proteínas
Imagem: National Institutes of Health / Proteína Alfa-hélice / Disponibilizado por: G3pro / Public Domain
Imagem: Vossman / Tripla Hélice do Colágeno / GNU Free Documentation License
(2)
Estrutura Terciária
Resulta do enrolamento da hélice, sendo estabilizada por pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto. É literalmente um dobramento da proteína, adquirindo uma estrutura tridimensional.
Estruturas das proteínas
Imagem: Rockpocket / Estrutura terciária de uma proteína, em 26 de setembro de 2009 / Public Domain
Estruturas das proteínas
Estrutura Quartenária
Algumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias polipeptídicas em estrutura tridimensional. (3)
Imagem: Parutakupiu / Desenhando representando a estrutura quaternária de uma proteína, em 3 de fevereiro de 2007 / Creative Commons Attribution-Share Alike 2.5 Generic
Desnaturação proteica
A forma espacial das proteínas pode ser afetada pela temperatura, pH, polaridade, salinidade, solventes, radiações, etc.
As proteínas perdem o arranjo [desenrolam-se, perdem as ligações].
Ovo;
Leite, coalhada, queijos;
Sangue.
Imagem: Ovo frito, em 22 de julho de 2009 / 
Fotografia: cyclonebill / Source Vagtel-spejlæg / 
Creative Commons Attribution-Share Alike 2.0 Generic
Funções das proteínas
Sem as proteínas, a vida na Terra não brotaria. Elas desempenham diversas funções nos mais variados ambientes vivos.
Catalítica: acelera as reações. 
	Ex.: amilase (hidrolisa o amido).
Transportadora: transporta diversos componentes. 
	Ex.: Lipoproteínas (transportam colesterol) e hemoglobina (transporta O2) pelo sangue.
Funções das proteínas
Reserva: guardam e contêm aminoácidos essenciais para o desenvolvimento dos animais.
	Ex.: caseína (leite de vaca) e albumina (ovos de aves).
Contração: promovem os movimentos de estruturas celulares, músculos.
	Ex.: actina e miosina.
Reguladora/ hormonal: atuam como mensageiras químicas.
	Ex.: insulina (“guarda a glicose”), adrenalina.
Funções das proteínas
Estrutural: participam na composição de várias estruturas do organismo, sustentando e promovendo rigidez.
	Ex.: colágeno, elastina.
Defesa e proteção: promovem a defesa do organismo contra microrganismos e substâncias estranhas.
	Ex.: imunoglobulinas (anticorpos).
Genética: atuam se envolvendo com os ácidos nucleicos para dar conformação.
	Ex.: nucleoproteínas.
São proteínas catalisadoras, ou seja, proteínas que aumentam a velocidade das reações, sem sofrerem alterações no processo global.
Função: 
	Viabilizar a atividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. (4)
	Obs.: Nem todas as enzimas têm natureza proteica. Existe um grupo de enzimas formado por RNA, chamadas de ribozimas.
Enzimas
Componentes da reação enzimática
E + S  [ES]  E + P
Enzima: proteína catalisadora;
Substrato: objeto que irá ser modificado;
Produto
Imagem: SEE-PE, redesenhado a partir de ilustração de autor Desconhecido.
Enzimas
	As enzimas possuem um sítio ativo que corresponde, geralmente, a uma cavidade na molécula de enzima, com um ambiente químico muito próprio. O substrato entra no sítio ativo e liga-se à enzima.
Imagem: [Haynathart / Um sítio ativo em uma enzima dependente de NAPD+ / Public Domain
Co-fatores e co-enzimas são moléculas não proteicas, respectivamente, inorgânicas [íons metálicos] e orgânicas [vitaminas], que são indispensáveis para o funcionamento de várias enzimas. 
 Ex.: hemoglobina (Fe)
Enzimas
Imagem: Benjah-bmm27 / Hemoglobina / Public Domain
Enzimas
Para operar, as enzimas necessitam de um ambiente favorável [pH, temperatura, quantidade de substrato], considerado ótimo. Caso contrário, ela é inibida.
Inibidor é qualquer fator que possa reduzir ou cessar (pela desnaturação) a reação enzimática.
A inibição pode ser:
Reversível (presença de substâncias);
Irreversível (aquecimento excessivo).
Gráfico da atividade enzimática. Neste caso, a inibição é causada pelo aumento da temperatura.
Imagem: Gal m / Gráfico de atividade enzimática relativa a temperatura, em 16 de outubro de 2007 / GNU Free Documentation License
atividade
%
temperatura
C°
CARBOIDRATOS
Substâncias orgânicas - hidratos de carbono.
 Sua fórmula empírica é (CH2O)n 
Maior reserva de energia de todo o reino vegetal - amido e no reino animal em pequenas quantidades no sangue - glicose, fígado e músculos – glicogênio.
CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
Função
*Estrutural de membrana celular
*Fornecimento de energia
*Anticoagulante (heparina)
*Lubrificante
*Antigênica
*Ácidos nucleicos - DNA e RNA
CARBOIDRATOS
Classificação
*Monossacarídeos
*Oligossacarídeos (dissacarídeos)
*PolissacarídeosCARBOIDRATOS
Monossacarídeos
Os monossacarídeos geralmente sabor adocicado, Cn(H2O)n("n" varia de 3 a 7 (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses).
Não sofrem hidrólise : Glicose - Frutose - Galactose - Manose Os monossacarídeos ou açúcares simples constituem as moléculas dos carboidratos, as quais são relativamente pequenas, solúveis em água e não hidrolisáveis 
CARBOIDRATOS
Pentoses são monossacarídeos de 5 carbonos(ribose e a desoxirribose) 
Ribose C5H10O5 forma o RNA
Desoxiribose C5H10O4 forma o DNA
CARBOIDRATOS
Hexoses:
São monossacarídeos de 6 carbonos CnH2n0n (n=6). As mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, principais fontes de energia para os seres vivos. São os principais combustíveis das células. 
CARBOIDRATOS
Glicose C6H12O6
Frutose C6H12O6
Galactose C6H12O6
CARBOIDRATOS
Oligossacarídeos
Grupamento de dois a dez monossacarídeos através de ligação glicosídica. Os mais importantes são os dissacarídios.
CARBOIDRATOS
Dissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem dois monossacarídeos.
Exemplo:
Sacarose + H2O → glicose + frutose Maltose + H2O → glicose + glicose Lactose + H2O → glicose + galactose
CARBOIDRATOS
Trissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem três monossacarídeos. Rafinose. 
Exemplo: Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose
CARBOIDRATOS
Polissacarídeos
Sofrem hidrólise produzindo grande quantidade de monossacarídeos- talo e folhas vegetais e camada externa de revestimento de grãos e são insolúveis em água. Exemplo: Celulose, Amido e Glicogênio
Os polissacarídeos ou açúcares múltiplos são carboidratos formados pela união de mais de dez moléculas monossacarídeas, constituindo, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses. Os polissacarídeos não alteram, o equilíbrio osmótico das células e servem à função de armazenamento ou reserva nutritiva. 
CARBOIDRATOS
De acordo com a função os polissacarídeos classificam-se em energéticos e estruturais. 
Polissacarídeos energéticos
Amido
Glicogênio
Polissacarídeos estruturais 
Quitina 
CARBOIDRATOS
Holosídeos e heterosídeos
Holosídeos -São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem somente monossacarídeos. Tipo de açúcar encontrado nas plantas e vegetais.
Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose/Celulose + n H2O → n glicose
Heterosídeos -São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem monossacarídeos e outros compostos.
Amidalina ( C20H27O11N ) + 2 H2O → 2 glicose + HCN + benzaldeídos
Derivados de carboidratos
Amidalina - Ácido glicônico - Ácido glicurônico - Ácido sacárico - Sorbitol - Trinitrato de celulose - Piroxilina - Acetato de celulose
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
 
 O Modelo do Mosaico fluido diz que as membranas biológicas são formadas por uma bicamada de lipídios, na qual estão inseridas diversas proteínas, por esta razão a membrana é dita LIPOPROTEICA.
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
Componente lipídico (bicamada de lipídeos)
Principalmente Fosfolipídeos
Componente proteico (proteínas inseridas na bicamada)
Proteínas Periféricas
Proteínas Integrais
Componente glicídico (carboidratos)
Porção de carbohidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, constituindo o glicocálix
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
Os lipídeos são moléculas que apresentam uma região denominada cabeça e outra região denominada cauda.
A cabeça do lipídeo é polar.
A cauda do lipídeo é apolar.
Estruturas polares têm afinidade por estruturas também polares.
Estruturas apolares têm afinidade por estruturas também apolares.
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
As caudas dos lipídeos se escondendo da água, dentro da bicamada, e as cabeças, em contato com a água,voltadas para os meios intra e extra celular
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
A glicose precisa entrar nas células, para que elas obtenham a energia necessária para seu funcionamento.
Como a glicose se mistura facilmente com a água, deve ser hidrofílica, e portanto, polar. 
Se a glicose é polar e a bicamada de lipídeos praticamente apolar, então para a glicose entrar na célula ela não poderá atravessar através da bicamada 
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
Componente protéico (proteínas inseridas na bicamada)
Proteínas Periféricas ou Extrínsecas
Interagem de forma fraca com a bicamada de lipídeos, podendo ser facilmente extraídas das membranas
Proteínas Integrais, Intrínsecas, ou Transmembrana
Interagem de forma bastante forte com a membrana, sendo de difícil extração
Podem atravessar a bicamada mais de uma vez, chegando a formar canais de passagem através dela
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
Componente glicídico (carboidratos)
Porção de carbohidratos dos glicolipídeos e glicoproteínas, constituindo o glicocálice.
 Nas membranas existem glicoproteínas e glicolipídeos. Estes são formados respectivamente por proteínas e lipídeos ligados a uma molécula de carboidrato.
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
A parte carboidrato dessas moléculas fica sempre voltada para o meio extracelular, constituindo uma verdadeira camada de carboidratos denominada GLICOCÁLICE.
} glicocálice
GLICOPROTEÍNAS E GLICOLIPÍDIOS
Glicoproteínas são polímeros lineares, não ramificados, formados por unidades dissacarídicas que não se repetem ligadas covalentemente a estrutura peptídica da mesma, sendo os açúcares grupos prostéticos dessa. Exemplos: imunoglobulina, hormônio folículo-estimulante, hormônio luteinizante, gonodotrofina coriônica e protrombina, além de diversas glicoproteínas presentes nas secreções das mucosas.
Ácidos nucleicos
	Os ácidos nucleicos são assim chamados por seu caráter ácido, e por terem sido originalmente descobertos no núcleo das células.
	A partir da década de 1940, os ácidos nucleicos passaram a ser intensivamente estudados, pois se descobriu que eles formam os genes responsáveis pela herança biológica.(1). .
	Os ácidos nucleicos são constituídos por três tipos de componentes:
 glicídios do grupo das pentoses;
 ácido fosfórico;
 bases nitrogenadas.
	Esses componentes organizam-se em trios moleculares denominados nucleotídios, que se encadeiam às centenas ou aos milhares para formar uma molécula de ácido nucleico.
COMPONENTE CURRICULAR: BIOLOGIA - Série 1º Ano
Tópico: Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
Representação de nucleotídio
COMPONENTE CURRICULAR: BIOLOGIA - Série 1º Ano
Tópico: Os ácidos nucleicos (DNA): composição e estrutura molecular
NUCLEOTÍDEO
base 
nitrogenada
desoxirribose
ácido fosfórico
Imagem: NEUROticker / public domain
 BIOMOLÉCULAS
ÁGUA
PROTEÍNAS
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
MINERAIS
VITAMINAS