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A bioquímica é uma parte da biologia que estuda as estruturas moleculares, os mecanismos e os processos químicos responsáveis pela vida, assim como as reações químicas e biológicas dos organismos vivos. Essas reações estão presentes nas células e nas biomoléculas, como proteínas, glicídios, lipídios e ácidos nucleicos. E, através dessas reações é possível que os organismos vivos continuamente efetuam atividades funcionais, que permitem a sua sobrevivência, crescimento e reprodução. As células procariontes se distinguem das células eucariontes por sua estrutura, sendo as células procarióticas menos complexas em comparação a células eucariontes. As células apresentam suas composições químicas e nesta parte, estuda-se dois grandes grupos de substâncias: As substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas. Substâncias inorgânicas São a água e os sais minerais. Substâncias orgânicas São os carboidratos, lipídios, proteínas e os ácidos nucleicos. As substâncias orgânicas são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções orgânicas. Os seres vivos compões de substâncias químicas que encontramos na natureza, também chamados de Bioelementos: o carbono (C), o oxigênio (O), o nitrogênio (N) e o hidrogênio (H). Além desses elementos, também apresentam funções outros importantes como o sódio (Na), o potássio (K), o cálcio (Ca), o fósforo(P), o enxofre (S), entre outros. Cerca de 99% da massa da maioria das células consiste em seis elementos: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). Bioelementos primários: Os bioelementos primários são os elementos indispensáveis para formar as biomoléculas orgânicas, são eles: carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos): eles constituem 96% da matéria viva seca. São carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. (C, H, O, N, P, S, respectivamente). Bioelementos Secundários: Esses tipos de elementos que também estão presentes em todos os seres vivos, mas não nas mesmas quantidades que os elementos primários. Eles são classificados em dois grupos: o indispensável e a variável. ▪ Boro (B) ▪ Bromo (Br) ▪ Flúor (F) ▪ Manganês (Mn) ▪ Silício (sim) ▪ Cromo (cr) • Sódio • Potássio • Magnésio • Cálcio • Carbono • Hidrogênio • Oxigênio • Nitrogênio • Fósforo • Enxofre Biomoléculas são moléculas que participam da estrutura e dos processos bioquímicos dos organismos celulares. As biomoléculas são formadas principalmente por bioelementos primários como oxigênio, hidrogênio, carbono, nitrogênio, enxofre e fosforo. As biomoléculas, como proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos, desempenham funções específicas na célula nos seres vivos e são complexos e altamente organizados. As proteínas apresentam várias funções, como catalítica – as enzimas, hormonais, estruturais, etc. A síntese de biomoléculas faz com que cada célula seja capaz de desempenhar sua função de forma específica e manter suas estruturas complexas ordenadas e diferenciadas. As principais biomoléculas são: carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos. Consumo de Energia (ATP): Carboidratos > Lipídios > Proteínas Os carboidratos ou hidratos de carbono, são representados pela fórmula [C(H2O)]n, onde n≥3, são as biomoléculas mais abundantes da natureza. O nome carbo provém de carbono e hidrato provém de hidros= água, ou seja, são hidratos de carbono. Os carboidratos apresentam muitas funções no metabolismo das células. A principal é a função energética que envolve o funcionamento das organelas mitocôndrias e cloroplastos. No organismo humano os carboidratos, como a glicose e frutose, são adquiridos da digestão da sacarose e amido, assim como as reservas de glicogênio hepático e muscular que quando oxidados, são a principal forma de obtenção de energia. Em células vegetais, a glicose fica armazenada em forma de celulose que é o principal componente estrutural da parede celular vegetal. Apresentam uma cadeia carbônica não ramificada onde o primeiro átomo de carbono é unido a um átomo de oxigênio por uma dupla ligação formando um grupo carbonila e os demais, unidos a grupos hidroxila e átomos de hidrogênio. Apresentam uma cadeia carbônica não ramificada onde o segundo átomo de carbono é unido a um átomo de oxigênio por uma dupla ligação formando um grupo carbonila e os demais, unidos a grupos hidroxila e átomos de hidrogênio. As cetoses podem ser definidas como cetonas poliidroxiladas São os carboidratos mais simples e de menor peso molecular, pois possuem três átomos de carbono, sendo representados pela fórmula C3H6O3. Não podem sofrer ciclização. As únicas trioses possíveis na natureza são o gliceraldeído (aldotriose) e a diidroxicetona (cetotriose). Possuem quatro átomos de carbono, sendo representados pela fórmula C4 H8 O4. Da mesma forma que nas trioses ocorrem apenas em cadeia linear quando em solução aquosa. São exemplos dessa classe a eritrose (aldotetrose) e eritrulose (cetotetrose) Apresentam cinco átomos de carbono na sua molécula, sendo representados pela fórmula C5H10O5. Ocorrem principalmente na forma cíclica em soluções aquosas. A forma cíclica é um anel de cinco lados, que lembra o composto furano, daí o açúcar é classificado como uma furanose. Possuem seis átomos de carbono na sua molécula, sendo representados pela fórmula C6H12O6. Da mesma forma que nas pentoses, formam estruturas cíclicas, entretanto, além dos anéis furanosídicos (5 lados), podem formar também anéis de seis lados, que lembram o composto pirano, daí o açúcar é classificado como uma piranose. São as unidades mais simples de carboidratos (unidades monoméricas). Exemplo: Glicose e frutose. Nas células humanas, o metabolismo da glicose é a principal forma de suprimento energético. Fórmula geral (CH2O)n onde n ≥ 3. Os oligossacarídeos (oligo, grego = pouco) são compostos de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas. Os mais comuns são os dissacarídeos, dos quais se destacam a sacarose (açúcar da cana) e a lactose (açúcar do leite). Os polissacarídeos (poli, grego = muito) são compostos que podem ter centenas ou milhares de monossacarídeos. O glicogênio é um exemplo de polissacarídeo de reserva energética animal, sendo armazenado no fígado e nos músculos. Os lipídeos, popularmente chamados de gorduras, formam um grupo de compostos heterogêneos que incluem os óleos e gorduras normais, ceras e componentes correlatos encontrados em alimentos. No corpo humano encontram-se distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células do tecido adiposo. É recomendada a ingestão de lipídeos é de 25% a 30% do valor calórico total de uma dieta. • Interesse econômico: manteiga, margarina e embutidos; • Alto valor energético (por isso devem ser consumidos com moderação); • Fornecem a sensação de saciedade depois de comer; • São os componentes majoritários do tecido adiposo (isolante e proteção). • Transportam as vitaminas lipossolúveis para o interior das células. • Triacilglicerídeos; • Ácidos graxos; Ácidos graxos saturados; Ácidos graxos monoinsaturados; Ácidos graxos poliinsaturados. • Ácidos graxos essenciais. • Colesterol Ácidos graxos saturados: apresentam- se de consistência sólida em temperatura ambiente.É proveniente da gordura animal que é rica neste tipo de ácido graxo. É possível encontrarmos nas gemas dos ovos, carnes, leites e seus derivados. Também em alimentos industrializados como: chocolate, margarina e etc. Ácidos graxos insaturados: possuem uma ou duas ligações duplas (insaturações) e são líquidos em temperatura ambiente. São bem comuns nos óleos vegetais. Na indústria pode ocorrer um processo chamado de hidrogenação, nas quais esses óleos insaturados são convertidos de algumas cadeias de cis para isomeria trans., podendo causar a quem consome em excesso, doenças cardiovasculares. Os ácidos graxos insaturados são encontrados em óleos vegetais, como de soja, milho, girassol, de gergelim, azeite, em abacates, castanhas, etc. Ácidos graxos • Quimicamente, ácidos graxos são cadeias retas de hidrocarbono terminado em um grupo carboxila em uma terminação e um grupo metil na outra. Ácidos graxos monoinsaturados (MUFA): -Conseguem diminuir o LDL (colesterol ruim) e manter a quantidade de HDL (colesterol bom). São os ácidos oléicos. Exemplo: óleo de amendoim, óleo de girassol, amendoins, nozes, amêndoas e abacate. Ácidos graxos poliinsaturados (PUFA): –Diminuem o LDL (colesterol ruim) e aumentam o HDL (colesterol bom). Alimentos ricos: Ricos em ω-3 São encontradas em peixes (salmão, atum, arenque, sardinha, etc), frutos do mar (ricos em ômega 3, 6 e 9), e em óleo de canola. –Ricos em ω-6 que são os óleos de girassol e soja e sementes oleaginosas. –O organismo humano não consegue efetuar a transformação um ω-3 em ω-6, ou vice versa. Contém uma molécula de glicerol e três ácidos graxos ligados a essa molécula. Do ponto de vista químico, os triglicerídeos são ésteres formados de ácidos graxos superiores com o glicerol (álcool). • Triacilglicerídeos são uma forma de gordura que circula na corrente sangüínea e é armazenada no tecido adiposo do corpo; • Devido à sua alta densidade energética e baixa solubilidade, os triacilglicerídeos do tecido adiposo são a maior forma de armazenamento de energia do organismo; • O nível alto de triglicerídeos está associado a um aumento no risco de doenças do coração, especialmente quando está associado a colesterol alto e outros fatores de risco. https://www.infoescola.com/quimica/insaturacao/ https://www.infoescola.com/quimica/hidrogenacao/ https://www.infoescola.com/quimica/isomeria/ https://www.infoescola.com/cardiologia/doencas-do-coracao/ https://www.infoescola.com/cardiologia/doencas-do-coracao/ https://www.infoescola.com/plantas/milho/ https://www.infoescola.com/plantas/girassol/ https://www.infoescola.com/frutas/abacate/ • Componentes lipídicos majoritários das membranas biológicas. • Molécula ANFIPÁTICA. • Estrutura composta por uma CABEÇA (grupamento fosfato) e CAUDAS (ácidos graxos). As porções hidrofílicas do fosfolipídeo ficam em contato com a água do meio intra e extra celular. A porção hidrofóbica localiza-se internamente na membrana, afastadas da água. CURIOSIDADE: ao serem inseridas em meio aquoso, em contato com a água, os fosfolipídeos tendem a formar micelas, ou seja, formam-se esferas. O que permite que a porção hidrofóbica não tenha contato com a água. • Álcool policíclico de cadeia longa. • Considerado como uma molécula esteroide lipídica. • Substância essencial para o nosso corpo, pois ela é encontrada em qualquer tipo da célula de um ser humano. • Faz parte da membrana celular o qual tem a função de proteger a célula contra qualquer tipo de agressão bem como preservando o metabolismo celular. • Participa na formação do ácido biliar, hormônios adrenocorticais (aldosterona, hormônio responsável pelo balanço Na e K no sangue) e hormônios sexuais (estrogênios, testosterona e progesterona). O colesterol pode ser encontrado de 2 formas: – No nosso corpo humano, ela é produzida principalmente no nosso fígado (através Acetil CoA Colesterol); – Encontrado nos seguintes alimentos: Carne, frango, peixes, ovos, manteiga, leite integral. O colesterol é uma gordura que se encontra dissolvida no sangue e transportado para as células por 2 tipos de proteínas transportadoras denominadas de lipoproteínas: LDL (low desnsity lipoprotein) ou colesterol ruim, o qual tem a propriedade de lesar artérias do coração e vasos em geral. HDL (high desnsity lipoprotein) também chamado de colesterol bom, o qual tem a função de proteger o coração e vasos arteriais em geral. • Moléculas extremamente importantes para a manutenção da vida de todos os seres vivos. • Sintetizadas a partir das informações contidas no código genético ou adquiridas por meio da dieta. • Moléculas que são sintetizadas na forma de polímeros. • Formadas por AMINOÁCIDOS ligados entre si através de ligações peptídicas. • Sendo assim, todas as proteínas são constituídas por um “esqueleto” estrutural polipeptídico. Principais funções atribuídas: Estrutural Transportadora Receptora Enzimática Nutricional/ Energética Defesa Hormonal • Moléculas simples e primitivas que compõem a estrutura das proteínas. • Seres humanos possuem 20 diferentes aminoácidos presentes nas suas diferentes proteínas. • Apresentam um arcabouço estrutural geral e, são diferenciados pelas cadeias laterais. • Proteínas precisam ser “desmontadas” para a liberação dos aminoácidos. • Proteínas existentes nos alimentos são digeridas no estômago para a liberação dos aminoácidos. • Dois caminhos: • Produção protéica dentro das células; • Produção de ATP. • A primeira coisa que tem que ocorrer para um aminoácido ser usado como combustível para gerar energia é a retirada do grupo amina. • Isso porque não existe composto nitrogenado nas vias de transformação de energia. • A enzima responsável pela retirada da amina do aminoácido recebe o nome de aminotransferase ou transaminase. • Elas se localizam no citoplasma das células. • Nesta reação, o aminoácido é desaminado, sendo sua amina transferida para o α-cetoglutarato. • O resultado dessa reação é formação do aminoácido sem a amina (α- cetoácido) e do glutamato • O α-cetoácido, resultado da retirada do grupo amina do aminoácido, pode entrar nas vias de produção de energia como intermediários do ciclo do ácido cítrico. • Esse esqueleto de carbono será transformado em algum intermediário do metabolismo energético. • Em alguns casos, a transformação do aminoácido em intermediário do metabolismo é direta. • Em outros, esta transformação depende de algumas reações químicas subsequentes. • Portanto, a desaminação dos vinte aminoácidos essenciais vai resultar na formação de apenas sete moléculas, que são intermediárias do ciclo do ácido cítrico. As enzimas desempenham um papel importante como catalisadores biológicos, que tem a capacidade de acelerar reações químicas, sem participar delas como reagentes. Ou seja: eles participam da reação, aumentam sua velocidade, mas são recuperados inalterados ao final dela. Todas as enzimas são proteínas, com exceção de um pequeno grupo de RNA que possui propriedades catalíticas, chamados de ribozimas Todas as enzimas são proteínas, com exceção de um pequeno grupo de RNA que possui propriedades catalíticas, chamados de ribozimas Fatores que influenciam a atividade enzimática oPH o Temperatura o Concentração de enzimas o Concentração do substrato o Inibidores ou ativadores Vitaminas são moléculas orgânicas necessárias para o metabolismo celular. A ausência de vitaminas pode acarretar em diversas doenças, como a avitaminoses. Elas podem ser de dois tipos: Hidrossolúveis: solúveis em água e absorvidas pelo intestino. Lipossolúveis: solúveis em gorduras e absorvidas pelo intestino com a ajuda dos sais biliares produzidos pelo fígado. Nas células ocorrem centenas de reações químicas que fazem parte do funcionamento celular. O metabolismo de síntese das biomoléculas é conhecido como anabolismo e o metabolismo de degradação é chamado de catabolismo. As reações do anabolismo e do catabolismo são opostas, mas que ocorrem de maneira articulada, permitindo a maximização da energia disponível. Vias anabólicas Constroem moléculas complexas a partir de moléculas mais simples e para isso, é necessário gasto de energia. Como por exemplo: a produção de glicose a partir de dióxido de carbono e síntese de proteínas a partir de aminoácidos ou síntese de DNA a partir de nucleotídeos. Vias catabólicas Envolvem a quebra de moléculas complexas em moléculas mais simples e assim ocorre a liberação de energia. A energia armazenada nas ligações dessas moléculas complexas, como glicose e gorduras, é liberada nas vias catabólicas. Essa energia é, então, armazenada em formas que podem impulsionar o trabalho das células (como através da síntese de ATP). ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________ Referências: Aula de Bioquímica avançada – USP FERNANDES, R.P.M. introdução ao metabolismo Livro: Princípios de Bioquímica de Lehninger Imagens da Internet Bons Estudos!