Aula 1 - Estrutura de macromoléculas

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ESTRUTURA DE 
MACROMOLÉCULAS
BIOQUÍMICA DA CÉLULAS
BIOQUÍMICA CELULAR
Água
ESTRUTURA DA ÁGUA
• Natureza dipolar da molécula de água;
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
• Interação eletrostática entre o hidrogênio de uma molécula 
de água com oxigênio de outra;
Ligação de hidrogênio é 10% covalente e 90% eletrostática;
• Eletronegatividade;
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
• Ligações de hidrogênio são fracas e em meio líquido possui
energia de dissociação fraca;
• Energia de dissociação (energia necessária para quebrar uma
ligação);
H20 III H2O
23 KJ/mol
C – C 
398 KJ/mol
O – H 
470 KJ/mol
• Em temperatura ambiente a energia térmica é a mesma
requerida para quebrar uma ponte de hidrogênio;
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
• Estado líquido (temperatura ambiente e pressão atmosférica)
- desorganizada e movimento contínuo;
• Estado sólido a molécula é fixa no espaço com rede regular;
LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO
LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO COM SOLUTOS 
POLARES
• Ligações de hidrogênio forma-se com átomos
eletronegativos (aceptor de hidrogênio, geralmente
oxigênio e nitrogênio) e um átomo de hidrogênio
ligado a outro átomo eletronegativo;
Obs. Hidrogênios ligados a C não fazem ponte de hidrogênio – levemente polares;
LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO COM SOLUTOS 
POLARES
• Ligações de hidrogênio em sistemas biológicos;
LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO COM SOLUTOS 
POLARES
• Ligações de hidrogênio são mais forte quando
possuem disposição linear;
INTERAÇÃO DA ÁGUA COM SOLUTOS 
CARREGADOS
• Água solvente polar – dissolve solutos carregados ou 
polares;
Hidrofílicos
Hidrofóbicos
INTERAÇÃO DA ÁGUA COM SOLUTOS 
CARREGADOS
• Hidratação e estabilização iônica – alta constância 
dielética (quebra a interação entre solutos);
ENTROPIA EM DISSOLUÇÃO DE SOLUTO
• A dissolução de um soluto aumenta a entropia:
 A dissolução aumenta a liberdade do movimento;
GASES APOLARES E ÁGUA
• CO2, 02 E N2 são moléculas apolares;
 Os elétrons são igualmente compartilhados;
 Representa um decréscimo da entropia (diminui o movimento das 
moléculas de água);
 Proteínas transportadora solúveis em água:
1. Hemoglobina e mioglobina – transporta O2;
2. CO2 + H2O forma HCO3 – liga-se a hemoglobina;
COMPOSTOS APOLARES E ÁGUA
• Substância apolares não se mistura com a água – mas
interfere nas ligações de hidrogênio;
 Resulta em pequeno ganho de entalpia;
 A quebra de ligações de hidrogênio retira energia do sistema;
 Contribui para o decréscimo da entropia – ordenação da molécula
de água;
A energia livre( G) é positivo; 
COMPOSTOS ANFIPÁTICO E ÁGUA
• Composto anfipáticos – regiões polares e apolares;
 Formação de micelas;
 Forca que mantém os compostos apolares unidos – interações 
hidrofóbicas;
ÁGUA E ENZIMA E SUBSTRATO
INTERAÇÕES DE VAN DE WAALS OU FORÇA 
DE LONDON
• Quando dois átomos não carregados (baixa
eletronegatividade), se atraem devido a dipolos transitórios,
criados por uma variação nas posições aleatória dos elétrons;
São interações fracas;
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES
• Pontes de hidrogênio, interações iônicas, interações
hidrofóbicas e forma de Van de Waals são mais fracas que
ligações covalentes;
H20 III H2O
23 KJ/mol
C – C 
398 KJ/mol
O – H 
470 KJ/mol
Obs.: Essa reações estão continuamente se formando e quebrando;
INTERAÇÕES INTERMOLECULARES
• O efeito das interações intermolecular fracas acumulativas em
biomoléculas podem ser enormes;
PROPRIEDADE COLIGATIVAS
• Pressão de vapor, ponto de fusão e ebulição e pressão
osmótica;
• Os solutos podem modificar algumas propriedades
coligativas – alteração a concentração de água;
1. As propriedades coligativas não depende a natureza do
soluto, mas de sua quantidade;
Pressão osmótica
PRESSÃO OSMÓTICA
• Força de passagem de água de uma região em maior
concentração para uma região de menor concentração por
uma membrana permeável;
• Medida pela força de resistência do movimento da água é
calculado pela equação de Van’t Hoff:
R = Constate dos gases ( 8,315 j/Mol);
T = Temperatura absoluta (em Kelvin)
i = Fator de Van’t Hoff (quantos solutos se dissociam em duas ou mais espécies)
c = Concentração molar do soluto
Ic - osmolaridade
Π= RTic
Π= RT(i1c1+ i2c2+i3c3... incn)
OSMOSE
• Osmose – movimento de água por membrana
semipermeável;
CARBOIDRATOS E LIPÍDIOS
INTRODUÇÃO AOS CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
• Os carboidratos (ou hidratos de carbono) são poli-
hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, ou substâncias que,
hidrolisadas, originam estes compostos;
• Fórmula empírica (CH2O)n
• Muitos carboidratos não apresentam esta fórmula geral:
 Ex.: glicosamina
• Existem compostos com esta fórmula que não são carboidratos:
 Ácido lático
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
o chamados aldoses ou cetoses, (grupo funcional, aldeído ou
cetona);
o Classificação devido ao número de carbono:
a. Trioses;
b. Tetroses;
c. Pentoses
d. Hexoses;
e. Heptoses
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
o Há duas trioses: o gliceraldeído, uma aldotriose, e a di-
hidroxiacetona, uma cetotriose;
o gliceraldeído apresenta um carbono (C2) quiral, dando origem a
dois enantiômeros: D e L;
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
o As aldoses e cetoses exibem propriedades típicas de aldeídos e
cetonas - reduzir agentes oxidantes fracos: são
chamados açúcares redutores.
o Açúcares redutores: Aqueles que possuem grupo carbonílico e
cetônico livres, capazes de se oxidarem na presença de agentes
oxidantes em soluções alcalinas;
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
o As representações dos monossacarídeo com mais de 5C:
 Não são lineares devido a atração de uma das hidroxilas ao
grupo carbonila (C = O);
 Ex.: Glicose
 Formam dois isômeros –
Posição do grupo OH;
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
 Ex.: Glicose
 Tende a formar conformação da cadeia de menor conteúdo
energético:
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Classificação dos carboidratos:
 Monossacarídios:
 Ex. 2: Frutose
 Um anel pentagonal, por ligação dos carbonos 2 (grupo
carbonila) e 5;
 Configuração do carbono 2 estabelece dois isômeros;
• Oligossacarídios:
 Formados por monossacarídios unidos por ligações glicosídicas;
 Ligação glicosídica é formadas entre duas hidroxilas de duas
moléculas de monossacarídios, ocorre por desidratação;
 A ligação glicosídica mostrada é designada α-1,4 por ter sido
estabelecida entre o carbono 1, com configuração α, e o carbono 4
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Oligossacarídios:
 Os oligossacarídios mais comuns são os dissacarídios:
 Ex.1: Sacarose – glicose +frutose, formado por ligação α-1,2:
 Não redutora;
 Ex.2: Lactose – glicose + galactose,formados por ligação β-1,4;
 Redutor;
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Polissacarídios;
 São polímeros constituídos de centenas ou milhares de
resíduos de monossacarídios - mais comumente a glicose;
 Ex.: Cadeia linear – celulose e na quitina;
 Ex.2: Cadeia ramificadas - amido e no glicogênio;
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Polissacarídios;
.
ESTRUTURA DE CARBOIDRATOS
• Os lipídios (lipos, em grego, significa gordura) constituem uma 
classe de compostos caracterizados por sua alta solubilidade 
em solventes orgânicos e por serem praticamente insolúveis 
em água.
• Exercem diversas funções biológicas:
a. Como reservas de energia;
b. Componentes de membranas e outras estruturas celulares;
c. Tem função de vitaminas e hormônios;
d. São indispensáveis na dieta dos seres humanos;
LIPÍDIOS
ÁCIDOS GRAXOS
• São ácidos monocarboxílicos;
• cadeia carbônica longa - com número par de átomos de
carbono e sem ramificações;
• Classificados como saturados ou insaturados (ácidos graxos
monoinsaturados) ou duas ou mais insaturações (ácidos
graxos poli-insaturados);
• Grupo carboxila constitui a regiãopolar e a cadeia carbônica,
a parte apolar;
ÁCIDOS GRAXOS
• Ácidos graxos livres são pouco encontrados nos organismos;
• Estão ligados a um álcool, que pode ser o glicerol ou a
esfingosina;
TRIACILGLICERÓIS
• Também denominados triglicerídios ou triglicérides;
• Constituídos por três moléculas de ácidos graxos esterificadas 
a uma molécula de glicerol;
• apresentam três grupos acila:
• Acila é a designação genérica para grupos derivados de 
ácidos graxos, por retirada do grupo OH
TRIACILGLICERÓIS
• As gorduras animais e os óleos vegetais são misturas de
triacilgliceróis,
 As gorduras animais são ricos em ácidos graxos saturados -
consistência sólida à temperatura ambiente;
 Os origem vegetal, ricos em ácidos graxos insaturados, são
líquidos;
TRIACILGLICERÓIS
• Os triacilgliceróis podem ser hidrolisados, liberando ácidos
graxos e glicerol.
 Meio alcalino (NaOH ou KOH) - formam-se sais de ácidos
graxos, os sabões ( saponificação);
TRIACILGLICERÓIS
• Os triacilgliceróis são reservas de energia:
 São apolares - polares de seus precursores (hidroxilas do
glicerol e carboxilas dos ácidos graxos) desaparecem na
formação das ligações éster.
 Oxidação libera muito mais energia;
 Vertebrados, depositados no tecido adiposo, de localização
subcutânea e visceral;
 Isolante térmico, na proteção contra choques mecânicos e na
sustentação de órgãos.
ESTEROIDES
• Esteroides são lipídios que apresentam um núcleo tetracíclico
característico em sua estrutura;
 Ex.: Colesterol – precursores para os hormônios esteroides,
sais biliares e vitamina D;
 Presente na Membrana plasmática;
ESTEROIDES
• Colesterol, no organismo humano, é transportado pelas
lipoproteínas plasmáticas – ésteres de colesterol;
• Al igação éster forma-se entre o grupo hidroxila do colesterol
e a carboxila do ácido graxo;
• Associado aterosclerose;
LIPÍDIOS ANFIPÁTICOS
• Nos fosfolipídios, glicerofosfolipídios e esfingolipídios, e o
colesterol são anfipáticos (ou anfifílicos);
• Apresentarem na molécula uma porção polar, hidrofílica, e
uma porção apolar, hidrofóbica
TRANSPORTE DE LIPÍDIOS —
LIPOPROTEÍNAS PLASMÁTICAS
• Lipídios apolares associam-se a lipídios anfipáticos e
proteínas, formando as lipoproteínas plasmáticas;
• A associação a moléculas polares viabiliza a distribuição aos
tecidos dos lipídios provenientes da dieta e absorvidos no
intestino, e daqueles sintetizados endogenamente, sobretudo
no fígado;
 Ex.: LDL e HDL;
AMINOÁCIDOS, 
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
AMINOÁCIDOS
• Características comuns dos aminoácidos:
 Todos os 20 aminoácidos são α-Aminoácidos;
 Possui um grupo amina e um ácido carboxila ao carbono α.
 Diferem pelo radical (R);
 Grupo R – variam em estrutura,tamanho e carga elétrica 
(influenciam na solubilidade);
AMINOÁCIDOS
• Proteínas são polímeros de resíduo de aminoácidos unidos por 
ligação covalente;
 Resíduo – Ocorre por desidratação
 Proteínas são quebradas por hidratação – hidrolisadas;
AMINOÁCIDOS
• Classificação dos aminoácidos:
 Baseada com base no grupo radial (Grupo R);
 A polaridade do grupo R ou tendência de reagir com água em
pH biológicos (próximo do pH 7,0);
 Polaridade:
a. Apolar e hidrofóbicos
b. Polar e hidrofílico;
 Glicina, histidina e cisteínas não segue essa classificação;
AMINOÁCIDOS
• Classificação dos aminoácidos:
 Baseada com base no grupo radial (Grupo R);
 A polaridade do grupo R ou tendência de reagir com água em
pH biológicos (próximo do pH 7,0);
 Polaridade:
a. Apolar e hidrofóbicos
b. Polar e hidrofílico;
 Glicina, histidina e cisteínas não segue essa classificação;
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• São polímero de aminoácidos;
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Peptídeos são cadeias de aminoácidos;
 Aminoácidos são unidos por ligações amina substituída –
Ligação peptídica – formar um dipeptídeo;
 Ocorre por desidratação do α-carboxila de um aminoácidos 
com o α-amina do outro – condensação;
Extremidade 
N-terminal
Extremidade 
C-terminal
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Peptídeos são cadeias de aminoácidos;
 Oligopeptídeo:
 Polipeptídeo:
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Peptídeos são cadeias de aminoácidos;
• Resíduo de aminoácido (a parte restante após a perda de
elementos de água);
• Aminoterminal (ou N-terminal) - extremidade com um grupo
α-amina livre;
• Carboxiterminal (C-terminal) - grupo α-carboxila livre;
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Peptídeo diferenciam pelo tamanho e composição;
Hemoglobina
Lisozima
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Algumas proteínas contêm outros grupos químicos além dos
aminoácidos – proteína conjungada;
 Lipoproteínas - contêm lipídeo;
 Glicoproteínas – grupos de açúcares;
 Metaloproteínas- contém metais específicos;
Hemoglobina
PEPTÍDEO E PROTEÍNAS
• Algumas proteínas contêm outros grupos químicos além dos
aminoácidos – proteína conjungada;
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura de uma proteína:
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura primária:
 Sua sequência de aminoácido:
 Ex.: Transtiretina
o Transporte da vitamina A
o Transporte de hormônio da 
tireóide
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura secundária:
 Representadas por segmentos repetidos , da cadeia
polipeptídica mantida por ligações de hidrogênio.
o Oxigênio – carga parcial negativa:
o Hidrogênio ligado ao oxigênio – carga parcial positiva
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura secundária:
 Hélice α – mais encontradas.
o Esqueleto polipeptídio (cadeia principal) é firmemente
enrolado sobre um eixo imaginário voltados para o centro da
hélice;
o Radicais voltados projetados para fora;
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura secundária:
 Folha – β
 O esqueleto da cadeia polipeptídio a está estendido em forma
de zigue-zague
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura secundária:
 Folha – β
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura terciária
 Arranjo tridimensional de uma proteína;
 Resultantes de interações de cadeias laterais (grupo R) entre
vários aminoácidos;
• Interações hidrofóbicas - Forças de Van der waals;
• Porte de hidrogênios;
• Pontes dissulfeto
Mioglobina
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• A estrutura quaternária
 São formadas pela interação de duas ou mais cadeia
polipeptídica;
Hemoglobina.
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• Desnaturação de proteínas:
 Perda da estrutura tridimensional da proteína causando perda
de função;
 Ex.: Calor (altas temperaturas) – rompe interações facas;
ESTRUTUA DE PROTEÍNA
• Desnaturação de proteínas:
 Perda da estrutura tridimensional da proteína causando perda
de função;
 Ex.: pHs (extremos) – rompe interações facas;
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
1. Proteínas enzimáticas:
• Aceleração seletiva de reações químicas:
 Enzimas digestivas catalisam a hidrólise das ligações presente 
nos alimentos.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
2. Proteínas de defesa:
• Proteção contra doenças:
 Os anticorpos inativa e ajuda combater vírus e bactérias..
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
3. Proteínas de armazenamento:
• Armazenamento de aminoácidos:
 Caseína, proteínas do leite, é a principal fonte de aminoácidos 
para filhotes mamíferos. 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
4. Proteínas de transporte:
• Transporte de substâncias:
 A hemoglobina, proteína ferrosa do sangue dos vertebrados, 
transporta oxigênio dos pulmões para outra parte do corpo.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
5. Proteínas hormonais:
• Coordenação das atividades do organismo.
 A insulina, hormônio secretado pelo pâncreas, induz a
absorção da glicose nos tecidos, regulando a concentração de
sangue dos vertebrados.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
6. Proteínas receptoras:
• Respostas das células a estímulos químicos.
 Os receptoras na membrana das células nervosas detectam
sinais químicos liberados por outras células nervosa.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
7. Proteínas motoras e contráteis:
• Movimento.
 Proteínas motoras são responsáveis pela ondulação de cílios e
flagelos. A actina e miosina promovem contração muscular.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
7. Proteínas estruturais
• Sustentação.
 A queratina é a proteína dos cabelos, chifres,penas e outros
apêndices da pele.
OBRIGADO