Ácidos Nucleicos e Biomoléculas

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Biomoléculas
Ácidos Nucleicos
- Macromoléculas chave para a continuidade da vida
- Formados por nucleotídeos 
- Nucleotídeos: monômeros que formam RNA e DNA; quando se combinam, a cadeia se chama polinucleotídeo; cada nucleotídeo é formado por uma estrutura anelar chamada base nitrogenada, uma pentose (açúcar de 5 carbonos) e pelo menos um grupo fosfato;
- Bases nitrogenadas: moléculas orgânicas; no DNA, cada nucleotídeo contém uma de quatro possíveis bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e timina; adenina e guanina são purinas (dois anéis de carbono-nitrogênio unidos); citosina e timina são pirimidinas (um anel de carbono-nitrogênio); no RNA, os nucleotídeos também podem apresentar adenina, guanina e citosina, mas no lugar na guanina há outra base pirimidina Uracila.
- Açúcares: no DNA, desoxirribose (seu segundo carbono se liga a um hidrogênio); no RNA, ribose (seu segundo carbono se liga a um grupo hidroxila); ocupam a posição central, com a base ligada a seu carbono 1´ e o grupo (ou grupos) fosfato ligado(s) ao carbono 5´.
- Fosfato: de um a cinco grupos por nucleotídeo; ligados ao carbono 5´da estrutura; em uma cadeia de DNA ou RNA (polinucleotídeo), cada nucleotídeo tem apenas um grupo fosfato.
- Cadeias de polinucleotídeos: possuem direcionalidade (5´-3´); na extremidade 5´ há o início da cadeia (onde está o grupo fosfato); na extremidade 3´ há o fim da cadeia (onde está uma hidroxila); nucleotídeo na extremidade 5´ vem primeiro e o na extremidade 3´ vem por último; quando nucleotídeos são acrescentados a uma fita DNA ou RNA, a fita cresce em seu final 3´, com o fosfato 5´ de um nucleotídeo entrando se ligando ao grudo hidroxila do final da cadeia (ligação fosfodiéster)
- Propriedades do DNA: ácido desoxirribonucleico; carregam informações genéticas; encontrado condensado e enovelado nas histonas no núcleo de eucariontes, em forma de longos pedaços lineares (cromossomos); encontrado no nucleoide em procariontes, em forma circular (cromossomos); um cromossomo pode conter milhares de genes; dupla hélice; cadeias complementares ligadas; açucares e fosfatos estão na parte externa da hélice; esqueleto de açúcar-fosfato; as bases nitrogenadas se estendem para o interior aos pares, ligando-se entre si por ligações de hidrogênio; a extremidade 5´ de uma fita é pareada com a extremidade 3´ da fita correspondente (orientação antiparalela – importante ao copiar o DNA); pares A-T formam duas ligações de hidrogênio entre si enquanto pares C-G formam três;
- Propriedades do RNA: fita única enovelada; ácido ribonucleico; envolvido na síntese proteica e regulação gênica; portador de informação genética em alguns vírus;
· RNA mensageiro (RNAm): resultante da transcrição (realizada pela enzima RNA polimerase); mensageiro entre DNA (gene codificador de pro teína) e ribossomos (que constroem as proteínas a partir de aminoácidos); o ribossomo lê os nucleotídeos do RNAm em grupos de três (códons) e adicionam um aminoácido específico para cada códon;
· RNA ribossômico (RNAr): componentes estruturais de ribossomos; podem catalisar reações químicas (ribozimas) de formação de ligações que unem os aminoácidos para formar uma proteína;
· RNA transportadores (RNAt): forma de trevo (tridimensional, pois existem ligações de hidrogênio dentro da própria estrutura); trazem aminoácidos aos ribossomos para a síntese proteica; as fitas possuem segmentos complementares;
· RNA regulatório (miRNAs e siRNAs): reguladores de expressão de outros genes; não codificadores de proteínas; se ligam a moléculas específicas de RNAm e reduzem sua estabilidade ou interferem em sua tradução, sendo uma forma de ajustar os níveis desse RNAm;
Carboidratos
Contém um grupo aldeído ou cetona e dois ou mais grupos hidroxila; (CH2O)n – pode conter nitrogênio, fosforo e enxofre; 
- Monossacarídeos: aldeído ou cetona com 2 ou mais grupos hidroxila; também classificados pelo número de carbonos na cadeia; até 4 carbonos não se apresenta em sua forma cíclica; os monossacarídeos de 6 carbonos (glicose e frutose) possuem 5 grupos hidroxila; aldose (grupo carbonil nas extremidades) ou cetose (grupo carbonil em posição de cetona);
* as séries de D-aldoses e D- cetoses tem de 3 a 6 átomos de carbonos, mostradas como formulas de projeção; o carbono quiral mais distante do carbono do carbonil apresenta a mesma configuração do carbono quiral do D-gliceraldeido; 
- Dissacarídeos: formados por dois monossacarídeos unidos por ligação beta ou alfa; lactose, maltose, sacarose; ligação glicosídica; para formá-lo, libera-se água; 
- Polissacarídeos: homopolissacarídeos (apenas um tipo de monossacarídeo) ou heteropolissacarídeos (2 ou mais tipos de monossacarídeos); ligação glicosídica; ligação alfa 1-4 formam a estrutura linear - amilose; ligação alfa 1-6 forma a ramificação - amilopectina; alguns homopolissacarídeos, como o amido e o glicogênio, servem como formas de armazenamento para monossacarídeos utilizados como combustíveis; outros homopolissacarídeos, como a celulose e a quitina, atuam como elementos estruturais em paredes celulares de plantas e em exoesqueletos de animais;
· Amido: contém dois tipos de polímero da glicose (amilose e amilopectina); a amilose tem cadeias longas e não ramificadas de resíduos de D-glicose em configuração alfa conectados por ligação alfa 1-4 (como na maltose); a amilopectina é altamente ramificada (nos pontos de ramificação há ligações alfa 1-6); 
· Glicogênio: subunidades de glicose ligadas por ligações alfa 1-4, com ligações 1-6 nas ramificações;
· Celulose: homopolissacarídeo linear e não ramificado constituído por D-glicose em configuração beta;
· Peptideoglicano: componente rígido da parede celular bacteriana; heteropolimero de N-acetilglicosamina e N-acetilmurâmico unidos por ligação beta 1-4; ligações cruzadas entre os peptídeos juntam as cadeias de polissacarídeos em uma bainha resistente que envolve a célula, impede o inchaço e a lise celular pela osmose; enzima lisozima é bactericida pois hidrolisa as ligações glicosídicas beta 1-4;
* O glicogênio e o amido ingeridos na dieta são hidrolisados por a-amilases e glicosidases, enzimas presentes na saliva e no intestino que rompem ligações glicosídicas alfa 1-4 entre as unidades de glicose; a maioria dos animais vertebrados não consegue utilizar a celulose como uma fonte combustível, pois eles carecem de uma enzima que hidrolise ligações beta 1-4;
- Glicocálice: reconhecimento e adesão; glicoconjugado (carboidrato ligado covalentemente com uma proteína ou um lipídeo)
- Proteoglicanos: macromoléculas da superfície celular ou da matriz extracelular; cadeias de glicosaminoglicanos unidas por ligação covalente a uma proteína de membrana ou a uma proteína secretada; 
- Glicoproteínas: um ou alguns oligossacarídeos de complexidades variadas unidos covalentemente a uma proteína; é parte do glicocálice; 
- Oligossacarídeos: polissacarídeo com poucos monossacarídeos; ligações glicosídicas; 
- Glicoproteína: lipídeo associado a um polissacarídeo; formam os glicocalix da membrana que fazem o reconhecimento de substancias externas;
Proteínas
- formadas por aminoácidos (grupo amina + ácido carboxílico); levógero ou destrógero; polares ou apolares (por conta do radical/cadeia lateral e não por conta da terminação amino ou carboxi); neutros ou eletricamente carregados (mais polares);
- se unem por ligações peptídicas entre amino e carboxila liberando água; se ocorre o dobramento da cadeia, ligação de hidrogênio; se for ligar dois aminoácidos que possuem enxofre, forma-se a ligação dissulfeto;
- classificação dos aminoácidos: de acordo com as propriedades do grupo R
· Grupos R apolares, alifáticos: Tem cadeias laterais de alanina, valina, leucina e isoleucina tendem a se agrupar no interior de proteínas, estabilizando a estrutura proteica por meio de interações hidrofóbicas. 
· Grupos R aromáticos: Fenilalanina, tirosina e triptofano, relativamente apolares, todos podem participar em interações hidrofóbicas. 
· Grupos R polares, não carregados: são os mais solúveis em água, ou maishidrofílicos do que aqueles dos aminoácidos apolares, porque eles contêm grupos funcionais que formam ligações de hidrogênio com 5 a água. Essa classe de aminoácidos inclui a serina, treonina, cisteína, asparagina e glutamina.
· Grupos R carregados positivamente (básicos) Os grupos R mais hidrofílicos são aqueles carregados positivamente ou negativamente. São lisina, arginina e a histidina 
· Grupos R carregados negativamente (ácidos) Os dois aminoácidos que apresentam grupos R com carga negativa final em pH 7,0 são o aspartato e o glutamato, cada um dos quais tem um segundo grupo carboxila. 
- duas moléculas de aminoácidos podem sem ligadas de modo covalente por meio de uma ligação peptídica (remoção de elementos de agua – desidratação, do grupo alfa-carboxila de um aminoácido e do grupo alfa-amino do outro); ligação peptidica é rigida e planar;
- estrutura primária: não tem enovelamento; cadeia linear de aminoácidos; não é funcional;
- estrutura secundária: enovelamento simples da estrutura primária; beta pregueada - folha (direções contrárias, mesma direção, forma de barril – não enovela); alfa hélice (espiral);
- estrutura terciária: enovelamento e dobramento da estrutura secundária;
- estrutura quaternária: no mínimo duas terciárias associadas; proteínas fibrosas (longos filamentos ou folhas – suporte, forma e proteção) ou globulares (cadeia polipeptídica em forma esférica ou globular – enzimas e proteínas reguladoras)
Lipídeos
- ácidos graxos: cadeia hidrocarbonada apolar (de 4 a 20 átomos) com grupo carboxílico na ponta (polar); estrutura e organização; presente em todos os lipídeos menos os esteroides; insaturação = dobra; moléculas anfipáticas; seres humanos apenas sintetizam ácidos graxos cis (os trans são ingeridos);
- ceras: As ceras biológicas são ésteres de ácidos graxos saturados e insaturados de cadeia longa (C14 a C36) com álcoois de cadeia longa (C16 a C30). As ceras também servem para uma diversidade de outras funções relacionadas às suas propriedades impermeabilizantes e sua consistência firme. 
- estocagem de energia: triglicerídeos/triacylglycerol (glicerol + ácidos graxos); existem duas vantagens significativas em se usar triacilgliceróis para o armazenamento de combustível em vez de polissacarídeos, como o glicogênio e o amido. Primeiro, os átomos de carbono dos ácidos graxos estão mais reduzidos do que os dos açúcares, e a oxidação de um grama de triacilgliceróis libera mais do que o dobro de energia do que a oxidação de um grama de carboidratos. Segundo, como os triacilgliceróis são hidrofóbicos e, portanto, não hidratados, o organismo que carrega gordura como combustível não precisa carregar o peso extra da água da hidratação que está associada aos polissacarídeos armazenados (2 g por grama de polissacarídeo). 
- de membrana: são anfipáticos; dupla camada;
· Fosfolipídios: polares; glicerol + grupamento fosfato + ácidos graxos; esfingolipídeos (apenas um ácido graxo + esfingosina + cabeça polar) 
· Glicolipídios: polares; a cabeça polar é um açúcar;
- sinalizadores, cofatores e pigmentos: alguns servem como sinalizadores potentes – como hormônios, carregados no sangue de um tecido a outro, ou como mensageiros intracelulares gerados em resposta a uma sinalização extracelular (hormônio ou fator de crescimento). Outros funcionam como cofatores enzimáticos em reações de transferência de elétrons nos cloroplastos e nas mitocôndrias, ou na transferência de porções de açúcar em várias reações de glicosilação. Um terceiro grupo consiste em lipídeos com um sistema de ligações duplas conjugadas: moléculas de pigmento que absorvem a luz visível. Alguns deles atuam como pigmentos fotossensíveis na visão e na fotossíntese; outros produzem colorações naturais, como o alaranjado das abóboras e cenouras e o amarelo das penas dos canários. Finalmente, um grupo muito grande de lipídeos voláteis produzidos nas plantas serve de sinalizador que é transportado pelo ar, permitindo às plantas comunicarem-se umas com as outras, atraírem animais amigos e dissuadirem inimigos. 
Patologias
Lipídeos – doença de Tay-Sachs, na qual o gangliosídeo GM2 se acumula no encéfalo e no baço (Figura Q-2) devido à falta da enzima hexosaminidase A. Os sintomas da doença de Tay-Sachs são retardo progressivo no desenvolvimento, paralisia, cegueira e morte até os 3 ou 4 anos de idade
Açúcares – diabetes 
A glicose é o principal combustível para o cérebro. Quando a quantidade de glicose que chega até o cérebro é muito baixa, as consequências podem ser desastrosas: letargia, coma, dano cerebral permanente e morte. Com a evolução, os animais desenvolveram mecanismos hormonais complexos para garantir que a concentração de glicose no sangue permaneça alta o suficiente (aproximadamente 5 mM) para satisfazer as necessidades cerebrais, mas não alta demais, já que níveis elevados de glicose no sangue também podem ter consequências fisiológicas sérias. 
Os indivíduos com diabetes melito dependente de insulina não produzem insulina suficiente, o hormônio que normalmente atua para a redução da concentração de glicose no sangue, e, se o diabetes não for tratado, os níveis de glicose sanguínea nesses indivíduos podem elevar-se, ficando algumas vezes maiores do que o normal. Acredita-se que esses altos níveis de glicose sejam pelo menos uma das causas das sérias consequências de longo prazo no diabetes não tratado – insuficiência renal, doenças cardiovasculares, cegueira e cicatrização debilitada –, de modo que um dos objetivos da terapia é pro- ver exatamente a quantidade de insulina suficiente (por injeção) para manter os níveis de glicose próximos do normal. Para manter o balanço correto entre exercício, dieta e insulina para cada indivíduo, a concentração de glicose sanguínea deve ser dosada algumas vezes ao dia, e a quantidade de insulina injetada deve ser ajustada de modo apropriado.