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1 Foca na Medicina Biologia (Aula 10) e Química (Aula 11) Material do Aluno Professores: José Drummond (Aula 2) e Gabriel Cabral (Aula 3) BIOQUÍMICA LIPÍDIOS Quimicamente, lipídios são ésteres derivados da reação de ácidos graxos superiores (ácidos monocarboxílicos de cadeia longa, geralmente superior a 16 carbonos) com álcoois (glicerina ou álcoois superiores). Para identificar um lipídio basta imergir um tecido animal ou vegetal no éter ou benzeno (mais comuns), parte do material se dissolve nestes solventes orgânicos apolares. Os constituintes da fração solúvel são os lipídios. A classificação fundamental decorre das naturezas do ácido e do álcool que formam o lipídio (éster). CARACTERÍSTICAS DOS LIPÍDIOS Lipídeos são formados por ácido graxo e álcool, principalmente o glicerol, são moléculas orgânicas apolares, insolúveis em água (hidrofóbicas) que se agregam entre elas. Devido a sua insolubilidade em água, os lipídios são encontrados normalmente compartimentados em determinadas estruturas, como por exemplo, nas membranas celulares ou então formando gotículas no interior de células chamadas adipócitos. 2 PRINCIPAIS FUNÇÕES DOS LIPÍDIOS Figura 1Fonte: http://migre.me/trerW. Acessado em: 05/04/2016 RESERVA ENERGÉTICA As gorduras e os óleos, classificados como triglicerídeos, são armazenadas no organismo com o objetivo de, quando necessário, serem quebradas como fonte energética. São as moléculas mais energéticas embora não sejam as preferencialmente utilizadas e como são apolares, são armazenadas sem promover um grande aumento do volume do corpo quando comparado a substâncias polares (carboidratos). São armazenados em nosso corpo, principalmente, no tecido adiposo dentro dos adipócitos A maior proporção de ácidos graxos observada no nosso organismo vem da dieta. No entanto, o excesso de ingestão de carboidratos e proteínas poderá ser transformado em ácidos graxos, que são armazenados sob forma de triglicerídeos. 3 ISOLANTE TÉRMICO Os triglicerídeos são muito importantes para animais homeotérmicos que vivem em ambiente muito frio. Apresentam a capacidade de diminuir a perda de calor para o meio e, consequentemente, são considerados isolantes térmicos. Mamíferos aquáticos e ursos polares são exemplos de animais homeotérmicos que apresentam uma grande espessura do tecido adiposo. PROTEÇÃO MECÂNICA Como são armazenados no tecido adiposo, principalmente no abdômen, servem como proteção contra impactos mecânicos. ESTRUTURA DE MEMBRANA Um dos componentes da membrana plasmática, os fosfolipídios são organizados em duas camadas na membrana. REGULADORES Hormônios esteróides e vitaminas lipossolúveis participam ou auxiliam no controle de diversas funções nos organismos. OBS: existe um pigmento fotoativo chamado Caroteno que participa da absorção de luz, sendo muito importante para seres vivos fotossintetizantes. Essa substância quando ingerida por nós, é degradada em duas moléculas de vitamina A. ISOLANTE ELÉTRICO A bainha de mielina é uma importante estrutura, presente em muitos neurônios, que tem como função aumentar a velocidade de transporte dos impulsos nervosos. IMPERMEABILIZANTE Muitos vegetais apresentam um revestimento de partes jovens chamada Cutina e de partes antigas chamada Suberina. Essas substâncias têm como função diminuir a perda de água através da superfície. 4 CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDIOS EXEMPLOS DE GLICERÍDEOS MANTEIGA: RICO EM SATURADA AZEITE: RICO EM INSATURADA BISCOITO: RICO EM TRANS CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDIOS Os lipídios são divididos em três grupos: Lipídios simples – glicerídeo, cerídeo e carotenóide, Lipídios compostos – fosfolipídio, lipoproteína e glicolipídio e Lipídios derivados - esteróide e vitamina lipossolúvel. LIPÍDIOS SIMPLES – GLICERÍDEOS Além das insaturações, temos que levar em consideração as formas cis e trans dos ácidos carboxílicos. A forma trans apresenta um estado de solubilidade e fluidez bem próximo da gordura saturada. As gorduras trans estão presentes na nossa dieta, principalmente, sob a forma de margarinas e carne bovina. Além das insaturações, temos que levar em consideração as formas cis e trans dos ácidos carboxílicos. A forma trans apresenta um estado de solubilidade e fluidez bem próximo da gordura saturada. As gorduras trans estão presentes na nossa dieta, principalmente, sob a forma de margarinas e carne bovina. http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=TLk_tta4WZ_9KM&tbnid=9KNx50wqmFdQOM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.alunosonline.com.br/quimica/o-que-sao-triglicerideos.html&ei=mjZbUsGhK9OukAfJ5YHYDg&bvm=bv.53899372,d.eW0&psig=AFQjCNFYD22jKEB_SyRKwcSU3q5wMTwprQ&ust=1381795836667927 5 LIPÍDIOS COMPOSTOS FOSFOLIPÍDIOS Lipídios associados a grupamentos fosfatos que compõem um grupo de substâncias que formam uma bicamada fosfolipídica determinando a formação da membrana plasmática de todas as células. Apresentam uma extremidade polar, representada pelo fosfato e álcool, e outra apolar representada pelas cadeias carbônicas dos ácidos graxos. LIPOPROTEÍNAS São complexos protéicos formados pela associação com lipídeos que favorece o transporte destes no plasma sanguíneo (lipídeos são insolúveis em água), tais partículas são representadas por lipoproteínas, classificadas de acordo com suas densidades, responsáveis pelo transporte do colesterol. HDL - lipoproteína de alta densidade. Função: Captar o excesso de colesterol do sangue e transportá-lo até o fígado. LDL - lipoproteína de baixa densidade. Função: Transportar o colesterol do fígado aos tecidos. ESTERÓIDES São substâncias produzidas a partir do colesterol e seus principais exemplos no corpo humano são: glicocorticóide, aldosterona, testosterona, estrogênio e progesterona). Devido ao fato de serem todos de origem lipídica, seu transporte plasmático depende também de uma associação com proteína, normalmente a albumina. As células produtoras desses hormônios apresentam uma grande quantidade de Retículo Endoplasmático Liso que é a organela responsável pela produção de lipídio. O colesterol é um importante esteroide que faz parte da estrutura das membranas celulares além de estar presente na composição química dos hormônios sexuais e corticoides e participa da formação dos sais biliares. Desta forma ele deve ser produzido pelo nosso organismo (pelo fígado) ou obtido pela ingestão. Este último normalmente é que nos causa problemas, visto que, os excessos tendem a se acumular nas paredes arteriais. 6 ATEROSCLEROSE Corresponde a um processo inflamatório endotelial, gerado por acúmulo e aprisionamento de lipídios na parede interna de artérias. O principal lipídio capaz de disparar o processo é o colesterol LDL, que começa a se acumularnas ondulações endoteliais arteriais, produzindo um processo inflamatório. Tal processo gera proliferação excessiva das células endoteliais que se agregam as camadas musculares subjacentes. Isto, atraí células de defesa para a área, que acabam por fagocitar fibras gerando posterior calcificação da parede arterial. Estas ondulações superficiais, determinam uma turbulência na corrente sanguínea, muitas vezes disparando um processo de coagulação na área, formando o que chamamos de trombo. Com o aumento da pressão, esse trombo pode se deslocar, sofrendo embolismo. MECANISMOS QUE LEVAM A OCLUSÃO VASCULAR FISSURA OU RUPTURA DA PLACA DE ATEROMA, ATIVAÇÃO E AGREGAÇÃO PLAQUETÁRIA. ATIVAÇÃO DO SISTEMA INTRíNSECO DA COAGULAÇÃO TROMBO OCLUSIVO OU NÃO, OCLUSÃO DINÂMICA (ESPASMO CORONÁRIO, VASOCONSTRIÇÃO) 7 CARBOIDRATOS (GLICÍDIOS) Os glicídios (também chamados de carboidratos ou hidratos de carbono) são compostos de função mista, poliáclool- aldeído ou poliálcool-cetona, ou qualquer outro que, as sofrer hidrólise, se transforma num composto desse tipo. Antigamente os glicídios eram chamados de açúcares, pois o açúcar comum pertence a esta classe. Chegaram também a ser chamados de hidratos de carbono ou carboidratos, porque muitos desses compostos obedecem à fórmula geral Cx(H2O)y. Porém, verifica-se que há substâncias que apresentam essa fórmula, como o formaldeído C(H2O) ou ácido acético C2(H2O)2, e que, por suas propriedades, não pertencem a essa classe de compostos. Os glicídios são utilizados pelos organismos vivos essencialmente na produção de energia. As plantas fabricam os glicídios por meio da reação de fotossíntese, na qual, utilizando a clorofila para reter a energia luminosa, combinam água e gás carbônico para produzir glicose. 6 6 luz e clorofila em meio alcalinoterroso:Mg2 Fotossíntese: CO2( g ) H 2O(l ) C6 H12O6(s) O2( g ) Classificam-se em: Aldoses Oses ou monossacarídeos Glicídios Cetoses Dissacarídeos Oligossacarídeos Osídios Holosídeos Trissacarídeos Polissacarídeos Heterosídeos 8 Oses ou monossacarídeos: são glicídios mais simples que não se hidrolisam. De acordo com o número de átomos de carbono na molécula, as oses se classificam em: trioses (C3H6O3), tetroses (C4H8O4), pentoses (C5H10O5), hexoses (C6H12O6) e heptoses (C7H14O7). Nos seres vivos, existem apenas as pentoses e as hexoses. Além disso, os próprios prefixos indicam que as aldoses têm um grupo aldeído, como ocorre com a glicose; Analogamente, as cetoses têm um grupo cetona, como a frutose. Osídios: São glicídios mais complexos, que se hidrolisam, dando moléculas menores; Eles subdividem-se em: Heterosídeos: quando a hidrólise produz oses e compostos de outras classes orgânicos ou inorgânicos. Holosídeos: quando a hidrólise só produz oses.Os holosídeos podem ainda ser subdivididos em: Monossacarídeos: glicídios que não podem ser fragmentados em moléculas menores. Ex: glicose e frutose. Dissacarídeos: glicídios que sofrem hidrólise e podem ser fragmentados em apenas dois monossacarídeos. Ex: maltose e sacarose. Os glicídios que sofrem hidrólise e que produzem de dois a dez monossacarídeos são chamados de oligossacarídeos, enquanto que chamamos de polissacarídeo os glicídios que por hidrólise produzem mais de dez monossacarídeos. Obs.: 1.Em química, a ligação glicosídica é uma ligação covalente resultante da reação de condensação entre uma molécula de umcarbohidrato com um álcool, que pode ser outro carbohidrato. http://pt.wikipedia.org/wiki/Qu%C3%ADmica http://pt.wikipedia.org/wiki/Liga%C3%A7%C3%A3o_covalente http://pt.wikipedia.org/wiki/Polimeriza%C3%A7%C3%A3o http://pt.wikipedia.org/wiki/Mol%C3%A9cula http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbohidrato http://pt.wikipedia.org/wiki/%C3%81lcool 9 2. Epímeros são açúcares cuja estereoquímica difere apenas em um carbono. Ciclização: 10 CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS MONOSSACARÍDEOS São carboidratos simples, ou seja, unidades mínimas (monômeros) que são classificadas segundo o número de átomos de carbono que possuem. Os principais monossacarídeos estão listados abaixo. Fórmula geral: CnH2nOn 3 átomos de carbono: Trioses - Gliceraldeido 5 átomos de carbono: Pentoses - Ribose e desoxirribose (estruturas que participam da formação dos nucleotídeos que formam o RNA e DNA, respectivamente) 6 átomos de carbono: Hexoses - Glicose, frutose e galactose 11 IMPORTANTE A molécula de glicose é a principal fonte de energia para o organismo pois é degradada durante a respiração celular aeróbia/anaeróbia com objetivo de produzir ATP. DISSACARÍDEOS São carboidratos formados pela união de dois monossacarídeos, ligados através de ligações chamadas glicosídicas. Tais ligações formam-se através de uma reação de desidratação, onde observamos a perda de uma hidroxila por uma das moléculas e a perda de um hidrogênio pela outra, resultando na produção de uma molécula de água. Os principais dissacarídeos são: Maltose = glicose + glicose Lactose = glicose + galactose Sacarose = glicose + frutose POLISSACARÍDEOS São carboidratos formados pela união de um número grande de monossacarídeos. Apresentam-se em grupos funcionais com propriedades especificas, tendo como atribuição os seguintes aspectos: 12 Energético Amido: reserva energética, encontrada principalmente em vegetais, formada pela união de muitas moléculas de glicose. Estruturais Celulose: principal componente da parede celular dos vegetais, formada pela união de muitas moléculas de glicose. Obs: os animais não possuem enzimas capazes de quebrar as ligações da molécula de celulose (do tipo beta), de modo que herbívoros que se alimentam exclusivamente de celulose apresentam microrganismos no seu tubo digestivo, para poderem digerir e assimilar as moléculas de glicose. 13 METABOLISMO BÁSICO Hormônios Produzidos Pelo Pâncreas Relacionados à Glicemia Insulina Caneta de insulina Quitina (polissacarídeo alterado): componente do exosqueleto dos artrópodes. Além de proteger esses animais, diminui a perda de água (evita a desidratação). Está presente na parede celular dos fungos. ARTRÓPODES Liberado quando a concentração de glicose no sangue está acima do normal (HIPERGLICEMIA); Objetivo: Fazer com que a concentração de glicose volte ao normal; Principais funções: estimula a entrada de glicose nas células; estimula a formação do glicogênio no fígado (GLICOGENOGÊNESE HEPÁTICA) e no músculo (GLICOGENOGÊNESE MUSCULAR) Estimula a síntese de gordura; Estimula a síntese protéica. 14 ALTERAÇÃO NO FUNCIONAMENTO DA INSULINA Excesso de insulina Faz com que a concentração de glicose no sangue fique abaixo do normal promovendo um desmaio ou até mesmo a condição de coma. Com a ingestão ou injeção de glicose, a glicemia aumenta voltando as condições normais. Deficiência da insulina Faz com que a concentração de glicose no sangue fique acima do normal deixando o sangue mais viscoso e prejudicando sua circulação. O excesso de glicose no sangue, em jejum, é um sinal que o indivíduo pode apresentar uma doença chamada Diabetes Mellitus. Esta pode ser classificada de duas formas: Tipo 1 Também chamada diabetes mellitus juvenil, tem como característicaa deficiência na produção do hormônio insulina promovendo a hiperglicemia. Tratamento: Consiste em aplicar insulina diariamente para estimular a entrada de glicose nas células. Tipo 2 Também chamada diabetes mellitus tardia, tem como característica a deficiência dos receptores da insulina nas células promovendo a hiperglicemia. Tratamento: Consiste em ingerir um medicamento que estimula a produção ou melhor funcionamento dos receptores de insulina. IMPORTANTE Este hormônio é de natureza proteica ou peptídica e como é importante após as refeições, não pode ser via oral pois seria digerido pelo suco gástrico do usuário. GLUCAGON Liberado quando a concentração de glicose no sangue está abaixo do normal (HIPOGLICEMIA) Objetivo: Fazer com que a concentração de glicose volte ao normal. Principal função: estimula a quebra do glicogênio no fígado (GLICOGENÓLISE HEPÁTICA). OBS: o glucagon também estimula a gliconeogênese, lipólise e proteólise. Porém, estes processos são mais relacionados ao glicocorticoide. Importante: a adrenalina é um hormônio produzido pela medula da glândula adrenal quando o organismo é submetido a um processo de medo, perigo ou estresse. Tem como algumas funções, estimular a quebra do glicogênio muscular e hepático e a formação de novas moléculas de glicose. 15 DESENVOLVENDO COMPETÊNCIAS 1. (Uel 2005) Pesquisadores franceses identificaram um gene chamado de RN, que, quando mutado, altera o metabolismo energético do músculo de suínos, provocando um acúmulo de glicogênio muscular, o que prejudica a qualidade da carne e a produção de presunto (Pesquisa "FAPESP", n0. 54, p. 37, 2000). Com base nos conhecimentos sobre o glicogênio e o seu acúmulo como reserva nos vertebrados, é correto afirmar: a) É um tipo de glicolipídeo de reserva muscular acumulado pela ação da adrenalina. b) É um tipo de glicoproteína de reserva muscular acumulado pela ação do glucagon. c) É um polímero de glicose estocado no fígado e nos músculos pela ação da insulina. d) É um polímero de frutose, presente apenas em músculos de suínos. e) É um polímero protéico estocado no fígado e nos músculos pela ação do glucagon. 2. Durante uma atividade física, o nível de glicose no sangue pode ficar abaixo do normal. Nessa condição, qual hormônio é liberado no sangue para normalizar a concentração de glicose? a) Tiroxina b) Insulina c) Adrenalina d) Glucagon e) Calcitonina GABARITO 1.c; 2.d 16 PROTEÍNAS - CONSTITUIÇÃO Formadas por um conjunto de alfa aminoácidos, as proteínas ou peptídios apresentam diversas funções nos seres vivos. São as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células porque tem como uma de suas funções, acelerar as reações químicas possibilitando a existência de um metabolismo. Polímeros de alfa aminoácidos, os peptídios são formados por monômeros unidos através de ligações peptídicas. Essas unidades mínimas são formados pela reunião de duas funções orgânicas: as aminas e os ácidos carboxílicos. Há quatro radicais diferentes, caracterizando um alfa aminoácido: grupo amina (NH2), grupo carboxila (COOH), hidrogênio (H) e um radical chamado genericamente de R, que na realidade é o responsável pela diferenciação entre os aminoácidos. Esses aminoácidos são diferenciados de acordo com o seu R (radical). Existem 20 tipos de radicais e, consequentemente, 20 alfa aminoácidos diferentes. A ordem (sequência) e a quantidade dos aminoácidos que compõem as proteínas possibilitam um grande número de combinações. São divididos em dois grupos: Aminoácidos essenciais e aminoácidos naturais. Os essenciais são aqueles que não são produzidos pelo indivíduo e, portanto, precisam ser consumidos, já os naturais são obtidos a partir dos essenciais por processos de transaminação. Dos 20 aminoácidos, 9 são considerados essenciais: triptofano, leucina, metionina, isoleucina, valina, lisina, treonina, fenilalanina e histidina. Os outros 11 são então obtidos a partir de transaminação. 17 H3C CH3 O OH O H3C OH NH2 Valina; CH3 NH2 Leucina; PROTEÍNA EM PÓ 18 LIGAÇÕES PEPTÍDICAS São ligações observadas entre o grupo ácido de um aminoácido e o grupo amina do aminoácido seguinte. Assim como na maioria das ligações orgânicas teremos a formação de uma molécula de água em cada ligação péptica, formada pela união da hidroxila do grupo ácido com o hidrogênio do grupo amina do aminoácido seguinte. As moléculas resultantes da união de aminoácidos são, de um modo geral, chamadas peptídios. Dois aminoácidos formam um dipeptídeo, três formam um tri e assim por diante. O termo oligopeptídio é usado para determinar uma molécula formada por um pequeno grupo de aminoácidos, já o termo polipeptídio ou proteína é usado para denominar uma molécula formada por muitos aminoácidos. OBS: As diferenças entre as proteínas podem ser observadas sob diferentes aspectos, como por exemplo: quantidade dos aminoácidos, tipos de aminoácidos, sequência dos aminoácidos e pela estrutura final da proteína. Já foram identificados milhares de tipos proteicos nos organismos vivos, calcula-se que no corpo de um ser humano existam cerca de 200 mil tipos diferentes de proteínas. 19 ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS As proteínas podem se apresentar estruturalmente de quatro formas: Estruturas primária, secundária, terciária e quaternária. Estrutura terciária: refere-se à estrutura secundária dobrada sobre si mesma (enovelamento da estrutura secundária). Essas dobras são determinadas por ligações de hidrogênio, pontes dissulfeto e forças de Van der Waals. Determina o formato tridimensional porque possibilita a formação do sítio ativo. Exemplos: albumina e enzima. Estrutura quaternária: refere-se a uma associação de duas ou mais proteínas de estrutura terciária. Exemplos: Hemoglobina e mioglobina Estrutura primária: refere- se à sequência de aminoácidos observados na cadeia peptídica. Estrutura secundária: refere-se à estrutura primária dobrada sobre si mesma. Essas dobras são determinadas por ligações de hidrogênio entre aminoácidos próximos em uma mesma cadeia. Exemplos: colágeno e elastina EXEMPLOS DE ESTRUTURA SECUNDÁRIA: COLÁGENO E ELASTINA. EXEMPLOS DE ESTRUTURA QUATERNÁRIA: ALBUMINA E ENZIMA 20 Principais funções Função estrutural Está presente em grande quantidade dentro da célula (citoesqueleto), na membrana plasmática (proteínas integrais e parciais) e fora célula (substância intercelular - colágeno). COLÁGENO INJETADO NA PELE PARA MANTER A FIRMEZA – FUNÇÃO ESTRUTURAL Principais funções Transporte Principal forma de transporte do gás oxigênio no corpo humano – Hemoglobina presente dentro da hemácia. TRANSPORTE DE GÁS OXIGÊNIO Defesa Mecanismo de defesa específico do organismo – Anticorpo ou Imunoglobulina. Hormonal Muitos hormônios são de natureza proteica – Insulina, glucagon, T3, T4... Enzimática Aceleram as reações químicas através da diminuição da energia de ativação das reações. 21 DESNATURAÇÃO DASPROTEÍNAS A desnaturação proteica resulta da desorganização das estruturas secundárias e terciárias da proteína, que não é acompanhada do rompimento das ligações peptídicas. Os principais agentes que causam a desnaturação são: calor (temperatura elevada) e variação de pH (que será estudado na química). Normalmente a desnaturação é irreversível, porém em casos raros pode ser revertida, desta forma voltando a sua estrutura original, quando o agente desnaturante é retirado. DESENVOLVENDO COMPETÊNCIAS 1. (Udesc 2009) Os aminoácidos apresentam quimicamente um carbono central onde eles estão ligados. Em relação a isso, assinale a alternativa correta. a) 1 grupo amina (NH2), 3 hidrogênio (H), 1 grupo carboxila (COOH), 4 Radical (R) b) 2 grupo amina (NH2), 1 hidrogênio (H), 2 grupo carboxila (COOH), 1 Radical (R) c) 1 grupo amina (NH2), 1 hidrogênio (H), 1 grupo carboxila (COOH), 1 Radical (R) d) 1 grupo amina (NH2), 1 hidrogênio (H), 3 grupo carboxila (COOH), 2 Radical (R) e) 2 grupo amina (NH2), 1 hidrogênio (H), 1 grupo carboxila (COOH), 3 Radical (R) 2. (G1 - cftce 2007) As proteínas desempenham importantes funções nos seres vivos: suporte, proteção, catálise, transporte, defesa, entre outras. Apresenta informações CORRETAS sobre as proteínas: a) São formadas a partir de uma grande diversidade de aminoácidos b) Resultam de ligações de natureza iônica entre aminoácidos, denominadas ligações peptídicas http://www.google.com.br/url?sa=i&rct=j&q=&esrc=s&frm=1&source=images&cd=&cad=rja&docid=7-tMsLTGWHVO6M&tbnid=4MAOFOShM-s4nM:&ved=0CAUQjRw&url=http://www.vestibulandoweb.com.br/biologia/teoria/estrutura-das-proteinas.asp&ei=zUJbUrPOMtLlkAfsz4HYDQ&bvm=bv.53899372,d.eW0&psig=AFQjCNGNpzqY5dmEizm8XoFtm1E_-PteUw&ust=1381798936789110 22 c) Suas estruturas secundárias são formadas a partir de ligações entre átomos de hidrogênio presentes na própria molécula, chamadas pontes de hidrogênio d) O fenômeno da desnaturação não interfere em suas estruturas secundárias e terciárias e) As ligações peptídicas são formadas por reação de hidrólise entre aminoácidos GABARITO: 1.c;2.c DESENVOLVENDO COMPETÊNCIAS 1. (Fuvest 2012) Luz do sol Que a folha traga e traduz Em verde novo Em folha, em graça, em vida, em força, em luz Caetano Veloso Os versos de Caetano Veloso descrevem, poeticamente, um processo biológico. Escolha, entre as equações abaixo (1, 2 ou 3), a que representa esse processo, em linguagem química. Justifique sua resposta, relacionando o que dizem os versos com o que está indicado na equação escolhida. 2 2 6 12 6 2 6 12 6 2 2 2 i 2 (1) 6CO 6H O Energia C H O 6O (2) C H O 6O 6CO 6H O Energia (3) ADP P Energia ATP H O 2. (Fuvest 2016) A gelatina é uma mistura de polipeptídeos que, em temperaturas não muito elevadas, apresenta a propriedade de reter moléculas de água, formando, assim, um gel. Esse processo é chamado de gelatinização. Porém, se os polipeptídeos forem hidrolisados, a mistura resultante não mais apresentará a propriedade de gelatinizar. A hidrólise pode ser catalisada por enzimas, como a bromelina, presente no abacaxi. Em uma série de experimentos, todos à mesma temperatura, amostras de gelatina foram misturadas com água ou com extratos aquosos de abacaxi. Na tabela a seguir, foram descritos os resultados dos diferentes experimentos. 23 Experimento Substrato Reagente Resultado observado 1 gelatina água gelatinização 2 gelatina extrato de abacaxi não ocorre gelatinização 3 gelatina extrato de abacaxi previamente fervido gelatinização a) Explique o que ocorreu no experimento 3 que permitiu a gelatinização, mesmo em presença do extrato de abacaxi. Na hidrólise de peptídeos, ocorre a ruptura das ligações peptídicas. No caso de um dipeptídeo, sua hidrólise resulta em dois aminoácidos. b) Complete o esquema da figura 2, escrevendo as fórmulas estruturais planas dos dois produtos da hidrólise do peptídeo representado na figura 1. 24 3. (Ufu 2015) Adicione uma colher de sopa de açúcar ao molho de tomate. O açúcar é utilizado para tirar aquela acidez tão típica desses molhos. Você pode adicionar açúcar aos pratos preparados em casa com molhos de tomate processados, comprados no supermercado. Fonte: receitapassoapasso.com.br É muito comum receitas indicarem a adição de açúcar para diminuir a acidez no molho de tomate, como o texto acima mostra. Com relação a essa prática, faça o que se pede: a) Explique qual a ação do açúcar no molho de tomate. b) Explique se existe alguma atividade química do açúcar para a redução da acidez do molho de tomate. c) Indique uma forma de reduzir a acidez no molho de tomate que não seja por aquela mostrada na receita. 4. (Unesp 2013) A taurina é uma substância química que se popularizou como ingrediente de bebidas do tipo “energéticos”. Foi isolada pela primeira vez a partir da bile bovina, em 1827. Na literatura médica e científica, a taurina é frequentemente apresentada como um aminoácido. Entretanto, tecnicamente a taurina é apenas uma substância análoga aos aminoácidos. Explique por que a taurina não pode ser rigorosamente classificada como um aminoácido e, sabendo que, em soluções aquosas de pH neutro, a taurina encontra-se como um sal interno, devido aos grupos ionizados (zwitterion), escreva a equação que representa essa dissociação em água com pH igual a 7. 25 5. (Uftm 2012) Estão representadas nas figuras as estruturas de dois aminoácidos. O aminoácido I, sintetizado pelo organismo humano, é um neurotransmissor inibitório do sistema nervoso central e o aminoácido II é um intermediário no metabolismo da lisina em plantas e animais. a) Qual é o caráter ácido-base desses dois compostos quando em contato com a água? Justifique. b) Represente a fórmula estrutural do composto formado pela combinação dos aminoácidos I e II na proporção 1:1, considerando que a estrutura do composto deve ser aquela em que os átomos de nitrogênio estão mais próximos entre si. Que tipo de ligação ocorre na formação desse composto? 6. (Ufg 2010) Uma das formas de separar proteínas é usar uma coluna de vidro, conforme representado na figura a seguir. 26 Considere uma coluna de vidro com partículas carregadas positivamente e três proteínas, denominadas A, B e C, constituídas pelos seguintes aminoácidos ionizados: a) As proteínas deixam a coluna na seguinte ordem: B, C e A. Considerando essas informações, identifique a proteína que tem o maior teor de lisina e a proteína que tem o maior teor de aspartato. Justifique sua resposta. b) Escreva a fórmula estrutural plana de um fragmento de proteína, cuja sequência de aminoácidos seja Gly-Ala-Leu. 7. (Udesc 2009) Qualquer proteína é formada por uma cadeia de aminoácidos. Os aminoácidos são chamados assim porque todos eles contêm o grupo amino (NH2) e o grupo carboxílico (COOH). A reação para formação da proteína é conhecida como ligação peptídica e ocorre através da reação entre grupo amino de um aminoácido com o grupo carboxílico de outro aminoácido. A seguir estão apresentadas algumas estruturas de aminoácidos. a) Desenhe a estrutura de Lewis do aminoácido alanina, ver figura 1. b) Qual dos aminoácidos citados, ver figura 5, no texto, tem a nomenclatura oficial ácido - 3 - metil - 2 - amino pentanoico? c) A reação geral entre dois aminoácidos, para obtenção de proteínas, é apresentada a seguir: Faça a ligação peptídica, obtenção de proteína, entre o grupo amino do aminoácido alanina e o grupo carboxílico do aminoácido fenilalanina. 27 8. (Udesc 2009) Os aminoácidossão indispensáveis ao bom funcionamento do organismo humano. Dentre os essenciais, destacam-se leucina, valina, isoleucina, lisina, fenilalanina, meteonina e triptofano, cujas principais fontes são as carnes, o leite e o ovo. Já entre os não essenciais, que podem ser sintetizados a partir dos alimentos ingeridos, destacam-se alanina, asparagina, cisteína, glicina, glutamina, hidroxilisina, tirosina, dentre outros. Escreva a fórmula estrutural dos aminoácidos citados a seguir. a) Leucina: Ácido 2 - amino -4- metil - pentanoico. b) Tirosina: Ácido 2 - amino-3- (p - hidroxifenil) propanoico. c) Glicina: Ácido 2 - amino - etanoico. d) d- Fenilalanina: Ácido 2 - amino - 3 - fenil - propanoico. 9. (Ufg 2008) Lipídios podem se autoestruturarem em um meio aquoso, formando micelas, bicamadas e lipossomas. Em células animais, a membrana celular é constituída por uma estrutura do tipo bicamada. Tendo em vista essas informações, a) desenhe e identifique as estruturas que os lipídios podem formar em água. b) explique qual(is) vitamina(s), das representadas a seguir, atravessa(m) a membrana celular por difusão simples. 10. (Ufg 2008) A eletroforese é uma técnica utilizada para a separação de substâncias que estejam ionizadas. Consiste na aplicação de uma diferença de potencial entre eletrodos, a fim de que as espécies migrem segundo o campo aplicado e de acordo com sua carga e massa molar. Um sistema contendo uma solução com três aminoácidos, representados a seguir, é submetida à eletroforese. 28 Explique o comportamento do sistema submetido à eletroforese realizada em: a) meio ácido (HCℓ 0,1 mol/L); b) meio alcalino (NaOH 0,1 mol/L). 11. (Unifesp 2002) Pacientes com o mal de Parkinson apresentam deficiência de dopamina, um neurotransmissor. L-dopa é uma das drogas usadas no tratamento desses pacientes (D-dopa é menos efetiva e mais tóxica do que a forma L e, por isso, não é usada). A L-dopa, ao contrário da dopamina, é capaz de atravessar a barreira sangue-cérebro e então produzir dopamina pela ação da dopa decarboxilase. a) Explique o que você entende por forma L da dopa, ilustrando-a por meio de figura. b) Explique a função da dopa decarboxilase na transformação da L-dopa em dopamina. 12. (Unifesp 2002) Glicina, o α-aminoácido mais simples, se apresenta na forma de um sólido cristalino branco, bastante solúvel na água. A presença de um grupo carboxila e de um grupo amino em sua molécula faz com que seja possível a transferência de um íon hidrogênio do primeiro para o segundo grupo em uma espécie de reação interna ácido-base, originando um íon dipolar, chamado de "zwitterion". a) Escreva a fórmula estrutural da glicina e do seu "zwitterion" correspondente. 29 b) Como o "zwitterion" se comporta frente à diminuição de pH da solução em que estiver dissolvido? 13. (Ufg 2001) No rótulo de alguns refrigerantes light encontram-se as informações "sem açúcar" e "contém fenilalanina". As fórmulas estruturais planas da fenilalanina e do açúcar, às quais o rótulo se refere, são representadas, a seguir: a) A qual classe de biomoléculas pertencem I e II? b) Circule, nas estruturas I e II, três grupos funcionais diferentes, citando seus nomes. c) Cite uma propriedade química comum às substâncias I e II. 14. (Unesp 2000) Escreva a fórmula estrutural e dê o nome oficial de: a) uma cetona, de cadeia carbônica ramificada saturada, com o total de 7 átomos de carbono. b) um aminoácido, com 4 átomos de carbono. 15. (Ufrrj 2000) Determinados microorganismos possuem a capacidade de metabolizar as moléculas de sabão. Este processo de degradação ocorre mais facilmente quando não existem ramificações na cadeia hidrocarbônica. Uma vez que os ácidos graxos naturais não possuem ramificações, os sabões derivados deles são biodegradáveis. Desenhe as fórmulas estruturais para as moléculas de sabão produzidas na seguinte reação de saponificação: 30 GABARITO Resposta da questão 1: Os versos: “Luz do sol Que a folha traga e traduz Em verde novo” se relacionam com a equação (1): 2 2 6 12 6 26CO 6H O Energia C H O O , ou seja, com o processo da fotossíntese. Resposta da questão 2: a) De acordo com o texto fornecido no enunciado, a hidrólise dos polipeptídeos pode ser catalisada por enzimas, como a bromelina, presente no abacaxi. No experimento 3 o reagente utilizado foi o extrato de abacaxi previamente fervido e neste caso ocorreu a gelatinização. Isto significa que a hidrólise não foi possível, ou seja, a fervura degradou a bromelina que não atuou no processo. b) De acordo com o enunciado, na hidrólise de peptídeos, ocorre a ruptura das ligações peptídicas. No caso de um dipeptídeo, sua hidrólise resulta em dois aminoácidos. Então, 31 Completando o esquema da figura, vem: Resposta da questão 3: a) O açúcar adoça o molho de tomate. b) Não existe atividade química do açúcar para a redução da acidez do molho de tomate, pois se trata de um carboidrato. c) Uma forma de reduzir a acidez no molho de tomate é adicionar bicarbonato de sódio 3(NaHCO ) que tem caráter básico. Resposta da questão 4: Um aminoácido possui o grupo amino e o grupo carboxila. Percebe-se pela análise da fórmula da taurina que esta molécula possui o grupo amino e o grupo (ácido) sulfônico. 32 Por isso, rigorosamente não pode ser classificada como um aminoácido. Equação que representa essa dissociação em água com pH igual a 7: Resposta da questão 5: a) Como o composto I apresenta um grupo amino e um grupo ácido, simplificadamente, podemos dizer que possui caráter neutro. Como o composto II apresenta dois grupos ácidos e um grupo amino, simplificadamente, podemos dizer que possui caráter ácido. b) Teremos: 33 Tipo de ligação: peptídica. Resposta da questão 6: a) A proteína B tem maior teor de lisina e a proteína A maior teor de aspartato. Uma vez que a cadeia lateral da lisina é carregada positivamente, essa parte sofrerá repulsão das partículas da coluna e sairá primeiro. O aspartato, por possuir cadeia lateral carregada negativamente, terá maior interação eletrostática, em virtude das cargas opostas, com as partículas carregadas na coluna, saindo por último. b) Resposta da questão 7: Observe as figuras a seguir: 34 b) A isoleucina Resposta da questão 8: Observe as fórmulas estruturais a seguir: Resolução: a) Teremos: b) Teremos: c) Teremos: d) Teremos: 35 Resposta da questão 9: a) Estruturas que os lipídios podem formar em água são: b) A vitamina representada pela estrutura II atravessa a membrana celular por difusão simples, por apresentar baixa polaridade, uma vez que os lipídios da membrana celular também têm baixa polaridade. Resposta da questão 10: a) Em meio ácido (0,1 mol/L), os aminoácidos serão protonados, adquirindo as configurações mostradas abaixo: 36 Os aminoácidos protonados migrarão conforme a carga total e sua massa molar, sendo que os mais carregados serão atraídos com mais força para o polo negativo; considerando-se os aminoácidos de mesma carga, o de menor massa molar migrará mais rapidamente que o de maior massa. b) Em meio alcalino (0,1 mol/L), os aminoácidos serão desprotonados, adquirindo as configurações mostradas a seguir: Os aminoácidos desprotonados migrarão conforme a carga total e sua massa molar, sendo que os mais carregados serão atraídos com mais força para o polo positivo; considerando- se os aminoácidos de mesmacarga, o de menor massa molar migrará mais rapidamente que o de maior massa. Resposta da questão 11: a) A forma L da dopa representa o isômero óptico levógiro (desvia o plano de luz polarizada para a esquerda). 37 b) A dopa decarboxilase atua como catalisador. Resposta da questão 12: a) Observe a fórmula estrutural a seguir: b) Como base de Bronsted-Lowry e transforma-se em um íon positivo. Resposta da questão 13: a) I - Proteína II - Carboidrato do tipo halosídeo b) Observe o esquema a seguir: c) Ambas sofrem hidrólise. Resposta da questão 14: a) Uma das várias cetonas de cadeia ramificada saturada, com total de 7 átomos de carbono, é: 38 Resposta da questão 15: Observe as fórmulas estruturais a seguir: