Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
MÓDULO BIOQUÍMICA DOS ALIMENTOS Organizador: Orlando N. P. S. Seabra Salvador – BA 2021. CARBOIDRATOS CONTEÚDO Carboidratos, também conhecidos como hidratos de carbono, glicídios, glucídios, sacarídeos, açucares, são as biomoléculas mais abundantes na natureza. Fórmula Geral cn(H2O)n. Dentre as diversas funções atribuídas aos carboidratos: 1) a principal função a energética do corpo. 2) Estrutural e de proteção usando os tecidos conjuntivos e envoltório celular de animais.. Podem funcionar como sinalizadores celulares. Alguns carboidratos, como a ribose e a desoxirribose, fazem parte da estrutura de nucleotídeos e dos ácidos nucléicos. CLASSIFICAÇÃO: Conforme o tamanho, os carboidratos podem ser classificados em monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. ESTRUTURA Glicose é um Polihidroxialdeido. Pertence ao grupo dos aldeídos. Frutose é um Polihidroxicetona. Pertence ao grupo das cetonas. ISOMEROS CLASSIFICAÇÃO MONOSSACARÍDEOS ISOMEROS CLASSIFICAÇÃO MONOSSACARÍDEOS Os monossacarídeos são carboidratos com reduzido número de átomos de carbono em sua molécula. O “n” da fórmula geral pode varias de 3 a 7 (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses), sendo os mais importantes as pentoses (C5 H10 O5) e as hexoses (C6H12O6). São relativamente pequenos, solúveis em água e não sofrem hidrólise. CARBOIDRATO IMPORTÂNCIA BIOLOGICA Trioses (C3H6O3) Gliceraldeíno Composto intermediário da gliocólise Diidroxiacetona Participa da glicose e do ciclo de Calvin Pentoses (C5 H10 O5) Ribose Matéria-prima para a síntese de ácido ribonucléico (RNA) Desoxirribose Matéria-prima para a síntese de ácido desoxirribonucléico (RNA) Hexoses (C6H12O6) Glicose Moléculas mais utilizadas pelas células para a obtenção de energia. Frutose Função energética Galactose Constitui a lactose do leite. Função energética OLIGOSSACARÍDEOS Os oligossacarídeos são carboidratos resultantes da união de duas a dez moléculas de monossacarídeos. A ligação entre os monossacarídeos ocorre por meio de ligação glicosídica, formada pela perda de uma molécula de água. O grupo mais importante dos oligossacarídeos são os dissacarídeos, formados pela união de apenas dois monossacarídeos. Quando são ao constituído por três moléculas de monossacarídeos, recebem o nome de trissacarídeos. Os oligossacarídeos são solúveis em água, mas, como não são carboidratos simples como os monossacarídeos, necessitam ser quebrados na digestão para que sejam aproveitados pelo organismo como fonte de energia. POLISSACARÍDEOS Os polissacarídeos são carboidratos grandes, às vezes ramificados, formados pela união de mais de dez monossacarídeos em cadeia, constituído, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses. São insolúveis em água e, portanto, não alteram o equilíbrio osmótico das células. Os polissacarídeos possuem duas funções biológicas principias como forma armazenadora de combustível e como elementos estruturais. Carboidratos Monossacarídeos Constituintes Importância Biológica Polissacarídeos Amido =1.400 glicoses Armazenado no emiloplasto de raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata doce, cará) caule do tubérculo (batatinha), frutos e sementes. Principais reserva energética dos vegetais Glicogênio =30.000 glicose Armazenado no fígado e nos músculos. Principal reserva energética de animais e fungos. Celulose = 1.000 glicose Função estrutural na célula vegetal, como um componente da parede celular. Quitina Constitui o exoesqueleto dos artópodes e está presente na parede celular dos fungos. Carboidrato Monossacarídeos Constituintes Importância Biológica Dissacarídeos Sacarose Glicose+frutose Abundante na cana-de- açúcar e beterraba. Função energética. Lactose Glicose+galactose Encontrada no leite. Função energética. Maltose Glicose+glicose Encontrada e, alguns vegetais, provém também da digestão do amido pelos animais. Função energética. Trissacarídeos Refinose Glicose+frutose +galactose Encontrada principalmente nas leguminosas, não é digerida pelos seres humanos. Função energética. PRINCIPAIS GLICÍDIOS (Glicose, Glucose, Dextrose ou Açúcar de Uva) É uma aldo-hexose de fórmula C6H12O6. A glicose é encontrada nas uvas e em vários frutos. Ela é obtida, industrialmente, pela hidrólise do amido. (C6H10O5)n +nH2O => nC6H12O6 Amido Ácido Glicose A glicose é usada na alimentação (na fabricação de doces, balas, etc.). É também chamada de "açúcar do sangue", pois é o açúcar mais simples que circula em nossas veias. No sangue humano, a sua concentração é mantida entre 80 e 120 mg por 100 ml, pela ação de hormônios secretados pelo pâncreas. Se por doença ou falta prolongada de alimentação essa concentração diminui (hipoglicemia), a pessoa deverá receber soro glicosado (que é importante na recuperação de pessoas debilitadas); se, pelo contrário, a concentração de glicose no sangue aumentar (hiperglicemia), a pessoa apresentará sintomas conhecidos por diabete e deverá receber medicamentos, como, por exemplo, a insulina. FRUTOSE OU LEVULOSE É a cestose mais comum, de fórmula molecular C6H12O6. A frutose é encontrada no mel e em muitos frutos (daí seu nome "açúcar de frutas"). É obtida por hidrólise de um polissacarídeo chamado insulina. É também usada na fabricação de alimentos. SACAROSE, AÇÚCAR DE CANA OU AÇÚCAR COMUM É um dissacarídeo, de fórmula C12H22O11, encontrado principalmente na cana de açúcar e na beterraba. Estruturalmente a sacarose resulta da condensação de uma molécula de glicose e uma molécula de frutose (condensação é a união dessas duas moléculas com eliminação de uma molécula de água). A sacarose é um açúcar não redutor (não reduz os reativos de Fehling e Tollens), porque não possui radicais aldeídos livres. Ela pode ser hidrolisada, por ácidos diluídos ou pela ação da enzima invertase, liberando a glicose e a frutose que existem em sua estrutura: C12H22O11 + H2O => C6H12O6 + C6H12O6 Sacarose Glicose Frutose Essa reação é denominada inversão da sacarose, pois, durante a sua realização, o plano da luz polarizada desvia-se da direita (+66,5º) para a esquerda (-39,6º). O mel é formado principalmente por açúcar invertido, isto é, por uma mistura de glicose e frutose. No Brasil, a sacarose é obtida por cristalização do caldo de cana e utilizada na alimentação, no fabrico do álcool, etc. Na Europa, a sacarose é produzida principalmente a partir da beterraba. Até o século XVIII o açúcar era considerado um artigo de luxo e quase só usado como medicamento calmante. Foi a partir da disseminação da cana de açúcar na América e do açúcar de beterraba na Europa que se iniciou o consumo desse produto como hoje conhecemos. LACTOSE OU AÇÚCAR DO LEITE É um polissacarídeo, de fórmula C12H22O11, encontrado no leite e resultante da condensação de uma molécula de glicose com uma de galactose. É um açúcar redutor, que sob a ação de certos microorganismos, dá origem ao ácido lático, substância que provoca o azedamento do leite. LACTASE É uma enzima que catalisa a hidrólise da lactose em glicose e galactose. Faz parte da secreção intestinal de mamíferos jovens e é essencial para a digestão do leite. Nos adultos que deixam de tomar leite, a produção dessa enzima pode diminuir e causar dificuldade para digerir o leite ou intolerância à lactose. A incapacidade de digerir a lactose pode ser facilmente suspeitada em adultos ou adolescentes que desenvolvem sintomas gastrointestinais após a ingestão de leite. Pode ser confirmado pela pesquisa de acidez ou substânciasredutoras nas fezes após ingestão do leite e pela ausência de sintomas após a ingestão de leite isento de lactose. CELULOSE É um polissacarídeo, de formula (C6H10O5)n, que atinge massas moleculares da ordem de 400.000. a celulose existe praticamente em todos os vegetais; o algodão por exemplo, é celulose quase pura. A celulose é formada pela condensação de um grande número de moléculas de b-glicose. As verduras, frutas e cereais fibrosos que ingerimos contêm quantidades maiores ou menores de celulose. Nosso organismo não a digere porque nem no estomago nem nos intestinos existem enzimas capazes de quabrar as moléculas de celulose; consequentemente, toda a celulose que ingerimos acaba sendo eliminada nas fezes; no entando a ingestão de alimentos fibrosos é importante para o bom funcionamento dos intestinos. Lembramos, porém, que os animais herbívoros (boi, cavalo, ovelha, etc) digerem a celulose de ervas como o capim, por que são auxiliados, neste processo, por bactérias e protozoarios existentes em seus aparelhos digestivos. AMIDO O amido é um polissacarídeo formado pela união de moléculas de α-glicose da amilose e da amilopectina, sendo armazenado em diferentes órgãos vegetais. O amido é considerado um polímero natural, pois ele é um polissacarídeo, ou seja, é um carboidrato formado pela união sucessiva de várias moléculas de α- glicose. Na realidade, ele é formado por dos polissacarídeos, amilose e amilopectina, que são constituídos de molécula de α-glicose, mas são ligeiramente diferentes. https://pt.wikipedia.org/wiki/Mam%C3%ADferos https://pt.wikipedia.org/wiki/Digest%C3%A3o https://pt.wikipedia.org/wiki/Leite A amílose corresponde a um polímero de cadeia normal com mais de 1000 moléculas de α-glicose unidas por meio de uma ligação α-1,4’-glicosídica e está presente na proporção de 20 a 30%. Já a amilopectina é constituída por cadeias longas e muito ramificadas de unidades de α-glicose unidas entre a ligação α-1,4’-glicosídica. A ramificação é resultado de ligações cruzadas entre o carbono número 1 de uma unidade de glicose e o carbono número 6 de uma outra unidade (ligação α-1,6’-glicosídica). A amilopectina corresponde aos 70 a 80% restantes do amido. A estrutura do amigo pode ser representada por A parte em destaque na figura é uma unidade de α-glicose, e “n” pode variar de 60 000 a 1 000 000 de unidades. Além disso, o amido é considerado um polímero de condensação, pois na sua formação ocorre a condensação das moléculas de α-glicose com eliminação de água. O amido é a principal fonte de armazenamento de energia nas plantas e, por isso, está presente em raízes, frutos, tubérculos e sementes. Entre as principais fontes de amido na alimentação estão batatas, ervilhas, feijões, arroz, milho e farinha. O amido sofre hidrólise na saliva e no estômago através de uma enzima denominada amilase. A hidrólise do amido na presença de ácido origina a glicose. ((C6H10O5)n+n H20 → nC6H10O5 Amido glicose GLICOGÊNIO O glicogênio é um polissacarídio formado por milhares de unidades de glicose. O principal órgão de armazenamento concentrado de glicogênio é o fígado. Em nosso organismo existem substâncias essenciais para o funcionamento das células. Exemplo dessas substâncias é a glicose, um glicídio monossacarídeo que é fundamental para a produção de energia metabolizada em todas as células. A importância da glicose é tão grande que as células do cérebro consomem, sozinhas, 75% da energia total desse glicídio “produzido” por via aeróbica. Desta forma, a glicose é imprescindível para o funcionamento do organismo e a obtemos basicamente através de nossa alimentação. Entretanto, para suprir a queda em sua quantidade nos intervalos entre as refeições ou em períodos de privação, como em dietas, por exemplo, nosso organismo armazena essa substância na forma de glicogênio. O glicogênio é um polissacarídio formado por milhares de unidades de glicose e, como todo polissacarídeo, não apresenta sabor adocicado. Dessa forma, o glicogênio é uma macromolécula que quimicamente é considerada como um polímero formado pela associação de monômeros de glicose. O principal órgão de armazenamento concentrado de glicogênio é o fígado, no qual esta substância representa aproximadamente 10% de seu peso. Outro local onde podemos encontrá-lo é nos músculos estriados esqueléticos, representando importante elemento de suporte energético. A quantidade de glicogênio presente nos músculos é muito pequena (0,7% de seu peso), entretanto, em razão da grande quantidade de músculos, o valor de glicogênio armazenado é superior à quantidade armazenada no fígado. Durante nossas refeições, os glicídios presentes nos alimentos vão sendo digeridos e, no final de seu processo de redução, são absorvidos pelo intestino sendo transportado pelo sangue para todos os tecidos. Assim, a quantidade de glicose circulante no sangue se eleva. Essa quantidade passa a ser maior do que a necessidade orgânica e, por isso, esse “excedente” vai sendo armazenado na forma de glicogênio. À medida que a quantidade de glicose circulante no sangue vai se reduzindo, o glicogênio armazenado vai sendo degradado em glicose, permitindo que a quantidade desta substância não atinja níveis muito baixos (hipoglicemia). A substância que sinaliza essa transformação no fígado é chamada de glucagon. Em momentos extremos, nos quais nosso organismo necessita de respostas imediatas, o glicogênio presente nos músculos estriados esqueléticos é rapidamente convertido em glicose e esta é oxidada para a produção de energia. A substância que permite a liberação imediata dessa reserva muscular é a epinefrina (adrenalina). A síntese ou a degradação do glicogênio ocorre através de enzimas específicas, diferentes para cada processo e diferem também em relação ao local de atuação. Desta forma, enzimas relacionadas à síntese que atuam no fígado não participarão do mesmo processo realizado nos músculos. Assim, a falta de determinada enzima compromete a ação do processo (síntese ou degradação) realizado naquele órgão específico, mas não interfere no processo em outro órgão. Propriedades funcionais dos polissacarídeos As propriedades funcionais dos polissacarídeos estão intimamente relacionadas com sua estrutura, com seu tamanho e com força moleculares secundarias principalmente as que dão lugar a pontes de hidrogênio. Solubilidade A maioria dos polissacarídeos ingeridos em uma dieta normal é insolúvel (celulose, hemicelulose), e são estes que proporcionam ao alimento propriedades como coesão, textura e pelatabilidade; além disso, como constituinte de chamada fibra dietética, são benefícios para a saúde contribuindo para a motilidade intestinal correta. Os demais polissacarídeos são solúveis ou dispensáveis em água e responsáveis pela viscosidade e pela capacidade espessante e geleificante; por isso, sua presença permite preparar alimentos com formas e texturas especificas. Hidrólise dos polissacarídeos Os polissacarídeos são relativamente pouco estáveis e podem sofrer mudanças durante o processamento e o armazenamento dos alimentos que os contêm. A hidrólise das ligações glicosídicas pode ser feita de forma enzimática ou em meio ácidos; em geral, a hidrólise ocorre mais rapidamente durante o tratamento térmico. A despolimerização acarreta redução da viscosidade e, por isso, quando se prevê a hidrolise, convém incorporar quantidade maior de polissacarídeo, a fim de evitar a mudança de viscosidade, preservando a textura do alimento nas mesmas condições. No caso da hidrólise enzimática, a eficácia do processo depende da especialidade da enzima, do pH, do tempo e da temperatura. É preciso levar em conta ainda o importante papel que as enzimas microbianas desempenhamna hidrólise dos polissacarídeos. Viscosidades Todos os polissacarídeos formam soluções viscosas por serem grande moléculas e da conformação que adota na solução. Qualquer fator que leva uma molécula linear e adotar, em solução, uma forma mais estirada provocará aumento da viscosidade, ao contrário, se provocar o aparecimento de forma menos estendidas (helicoidais), diminuirá a viscosidade da solução. Isso significa que os componentes dos alimentos podem influir de forma positiva ou negativa na viscosidade de soluções de polissacarídeos; assim, os açúcares livres devem competir pela água, deixando menos quantidade disponível para os polissacarídeos; com isso, eles estabelecem pontes de hidrogênios consigo mesmos ou com outras moléculas, surgindo estruturas de hélice ou dupla hélice que diminuem a viscosidade a favorecerem o aparecimento de géis. Os sais também competem pela água de igual forma, mas, ao mesmo tempo, agem como contra-íons para os polissacarídeos, diminuindo assim os efeitos repulsivos e favorecendo o aparecimento de estruturas helicoidais e inclusive a precipitação do polissacarídeo. Capacidade de formar géis O gel é uma rede trimestral que mantém retida e seu interior grande quantidade de fase líquida contínua. Na maioria dos alimentos, a rede de gel é formada por fibras de polímeros unidos aos outros por pontes de hidrogênio, associações hidrofóbicas, forças de Van der Waals, ligações iônicas ou covalentes; já a fase liquida é uma solução aquosa de solutos com baixo peso molecular e fragmentos de cadeias poliméricas. As partes da molécula que permanecem estiradas ou que se desdobram por efeitos do calor unem-se umas às outras de forma paralela, dando lugar a estruturas cristalinas nas quais a água (B) é excluída. Essas estruturas, chamadas classicamente de micelas, podem torna-se cada vez maiores, provocando o estiramento das moléculas em forma de tribos, chegando inclusive à insolubilidade e a precipitação por efeito das forças gravitacionais com a liberação de água, ou seja, com a separação de duas fases. O processo de exclusão de água é chamado de síntese. No caso do amido, esse fenômeno é conhecido pelo nome de retrogradação. Em outros casos, a zona cristalina não cresce, mas o mesmo polissacarídeos pode estabelecer uniões com mais de um polissacarídeo, aumentando assim o número de zonas micélicas. Essas reações dão lugar à estrutura de malha ou rede tridimensional, que mantém retidas em seu interior as moléculas de água, soltas das zonas cristalinas, resultando no aparecimento do gel (C). A firmeza do gel dependerá exclusivamente das forças com as quais se unem as zonas cristalinas. Assim, quando essas zonas são numerosas, grandes e fortemente unidas, obtêm-se géis firmes e estáveis, mas quando são escassas e pequenas ou quando as forças que unem as moléculas são insuficientes, obtêm-se géis fracos e poucos estáveis. Assim, a firmeza de um gel pode ser modificada tecnologicamente de modo a atender às necessidades de cada momento. Em termos gerais, um gel firme e estável contém cerca de 1% de cada polímero e 99% de água. No caso dos polissacarídeos ramificados ou dos que possuem grupos carregados, não se podem obter regiões de tipo cristalino devido à dificuldade de se formarem zonas de união paralelas e de caráter estável, seja por impedimento histérico ou por reações de repulsão. Em geral, essas moléculas produzem apenas soluções viscosas estáveis. Transformação dos carboidratos por ação do calor As duas principais transformações que ocorrem são: Caramelização e escurecimento não-enzimático. Caramelização O aquecimento dos carboidratos, em particular da sacarose e de outros açúcares redutores, na ausência de compostos nitrogenados, produz a um conjunto de reações complexas conhecidas como caramelização. A caramelização da sacarose, talvez a mais importante pelo amplo leque de possibilidade de uso, requer temperaturas em torno de 200°C. Embora o processo de caramelização seja muito complexo, a 160ºC observa-se que a sacarose se separa em glicose e frutose, e a 200ºC distinguem-se três fazes bem diferenciadas: a primeira fase requer cerca de 35 minutos de aquecimento, e nela se perde uma molécula de água por molécula de sacarose; a fase seguinte supõe o aquecimento adicional durante uns 55 minutos, observando-se pedra de 8% do peso, com o aparecimento do pigmento conhecido como caramelano, solúvel em água e de sabor amargo; a terceira fase consta de outro aquecimento adicional de mais 55 minutos, e nela aparece um pigmento solúvel em água, o carameleno. O aquecimento adicional resulta na formação de um pigmento muito escuro e insolúvel em águas conhecido como humina. Escurecimento não-enzimático Sob a denominação de escurecimento não enzimático ou reação de Maillard, engloba-se uma série de reações muito complexas mediante as quais, e sob determinadas condições, os açúcares redutores podem reagir com as proteínas e produzir pigmentos de cor pardo-escuras e modificações no odor e sabor dos alimentos, que são desejáveis em alguns casos (assados, tostados ou frituras) e indesejáveis em outros (cores escuras que se desenvolvem durante o armazenamento dos alimentos). O nome escurecimento não-enzimático serve para diferenciar essas reações do escurecimento rápido que se observa nas frutas e nos vegetais como resultado das reações catalisadas por polifenol-oxidases e que ocorrem entre o oxigênio e o substrato fenólico sem a intervenção de carboidratos. O escurecimento não-enzimático apresenta-se durante os processos tecnológicos ou o armazenamento de diversos alimentos. Acelera-se pelo calor e, portanto, está presente nas operações de cocção, pasteurização, esterilização e desidratação. Gelatinização do Amido Os grânulos de amido não são solúveis em água fria, ainda que possam absorver certa quantidade de água, causando pequeno inchamento. Contudo, quando aumenta a temperatura, as moléculas de amido vibram com força, rompendo as ligações intermoleculares, estabelecendo pontes de hidrogênio com a água e provocando inchamento acompanhado de decréscimo do número e tamanho das regiões cristalinas, como demonstram a perna de birrefringência e a natureza da difração de raios X. Nesse momento, a viscosidade da solução aumenta consideravelmente, já que, como o inchamento, os grânulos aderem uns aos outros; a solução pode inclusive adquirir o aspecto de uma pasta. Se o tratamento térmico é prolongado, os grânulos exercem forte pressão uns contra os outros e podem até romper-se quando se agita a solução, com diminuição da viscosidade. Com isso, desaparece a birrefringência, e tem-se o chamado ponto ou temperatura de gelatinização. Se a pasta de amido, a viscosidade das soluções e as características dos géis formados dependem não apenas da temperatura, mas também dos demais componentes da solução, já que, em muitos casos, o amido é acompanhando por açúcares, proteínas, gorduras, ácido e água; estes podem reagir com o amido, retardando ou impedindo sua união às moléculas de água, e, portanto, atrasar o inchamento dos grânulos. HEXOSE DISSACARÍDEO SACAROSE EXERCICIO 1) Assinale a alternativa verdadeira. Os Carboidratos são: a) Aminoácidos unidos por ligação. glicosídica. b) Riboses unidas para formar RNA c) Substâncias orgânicas formadas por H ,C ,O ,cuja principal função é fornecer energia.. d ) São Substâncias iônicas formadas C, H ,O . 2) A glicose é: a) Um polissacarídeo b) Um Aminoácido c) Um. Monossacarídeo d) Uma enzima 3) O que são Carboidratos? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4) Qual a fórmula que representa os carboidratos?5) Os Carboidratos são substâncias orgânicas ou inorgânicas. Porque? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 6) Associe a 1ª coluna com a 2ª coluna. (1) Ribose ( ) Maltose (2) Desoxirribose ( ) Lactose (3) Glicose + glicose ( ) Sacarose (4) Glicose + Galactose ( ) Matéria prima para a síntese de RNA (5) Glicose + Frutose ( ) Matéria prima para a síntese do DNA 7) Classifique os Carboidratos: _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 8) Assinale (V) verdadeira e (F) falsa: a) ( ) Glicose é um Polissacarídeo b) ( ) Frutose é um Monossacarídeo c) ( ) Maltose é um Dissacarídeo d) ( ) Lactose é uma Hexose e) ( ) Amido é um Dissacarídeo f) ( ) Um Monossacarídeo é formado por dois Dissacarídeos g) ( ) Os Oligossacarídeos são insolúveis em água. h) ( ) A Glicose é solúvel na água i) ( ) A Sacarose é quebrada na digestão em glicose + frutose j) ( ) A Lactose é um Monossacarídeo encontrado no leite e tem função energética. k) ( ) A Maltose produz o malte da cerveja. l) ( ) São fontes do amido: arroz, mandioca, batata doce. m) ( ) O Glicogênio é um Polissacarídeo formado por 30.000 unidades de Glicose. É reserva animal, localizado no fígado e nos músculos. 9) Indique a alternativa correta direcionada aos carboidratos. a) ( ) Todos os carboidratos têm sempre função energética. b) ( ) Há dissacarídeos com papel construtor. c) ( ) Todos os carboidratos são absorvidos diretamente pela parede do tubo digestório. d) ( ) Os monossacarídeos podem ser absorvidos sem necessidade de digestão. e) ( ) O amido e a celulose, de origem vegetal, têm papeis muito parecidos. 10) Qual dos alimentos abaixo não é rico em carboidratos? a) ( ) Pão. b) ( ) Mel. c) ( ) Bife. d) ( ) Arroz. e) ( ) Uva. 11) (Unimep-SP) Das substâncias a seguir, indique aquela que tem função basicamente energética. a) ( ) Vitaminas. b) ( ) Sais minerais. c) ( ) carboidratos. d) ( ) Proteínas e) ( ) Nenhuma das alternativas anteriores. 12) (MACK-SP) Existem compostos químicos que constituem importantes reservas alimentares energéticas, alguns característicos de animais, outro de vegetais. Destes modo A está para os animais, assim com B está para os vegetais. Os termos A e B são, respectivamente: a) ( ) A = celulose, B = glicogênio. b) ( ) A = celulose, B = amido. c) ( ) A = amido, B = celulose. d) ( ) A = glicogênio, B = amido. e) ( ) A = amido, B = glicogênio. 13) (Cesgranrio - RJ) O esquema abaixo representa uma das etapas do processo digestivo: As substâncias resultantes do processo representado são: a) ( ) Amido e maltose. b) ( ) Glicose e amido. c) ( ) Lactose e galactose. d) ( ) Frutose e glicose. e) ( ) Frutose e lactose. 14) As plantações de cana e beterraba são destinadas à produção de um açúcar que usamos diariamente. Esse açúcar é a: a) ( ) ribose. b) ( ) xilose. c) ( ) maltose. d) ( ) lactose. e) ( ) sacarose. 15) Assinale a alternativa em que todos os açucares relacionados possam estar tanto no tubo digestivo como no sangue de um mamífero: a) ( ) frutose, galactose, glicose. b) ( ) frutose, glicose, sacarose. c) ( ) desoxirribose, amido, galactose. d) ( ) maltose, sacarose, celulose. e) ( ) pentose, lactose, glicose. 16) (Faap-Sp) A celulose é um carboidrato, um polissacarídeo de origem vegetal e com função estrutural. É um componente presente em todos os alimentos de origem vegetal. Os seres humanos não são capazes de digerir as fibras de celulose, porém elas são importantíssima, pois: a) ( ) fornecem energia para o corpo. b) ( ) formam estruturas esqueléticas importantes. c) ( ) são fontes de vitaminas. d) ( ) facilitam a formação e eliminação das fezes. e) ( ) são importantes para o crescimento. 17) (Fuvest-SP) Reservas de carboidratos nos músculos ficam na forma de: a) ( ) glicogênio. b) ( ) lactose. c) ( ) amido. d) ( ) sacarose. e) ( ) glicose. 18) (FCC-RN) As substâncias usadas pelo organismo humano, como fonte primária de energia e como principal reserva energética, são, respectivamente: a) ( ) lipídios e proteínas b) ( ) proteínas e lipídios. c) ( ) carboidratos e proteínas. d) ( ) carboidratos e lipídios. e) ( ) proteínas e carboidratos. Lipídeos Conceito: São ésteres resultantes da reação entre ácidos graxo e alcoóis. 1. Introdução: Uma primeira classificação dos lipídeos é que os divide em: lipídeos simples e lipídeos complexos. Os lipídeos são éteres de ácido graxo com as mais variados alcoóis. Acido graxo são ácidos manocarboxílicos, de cadeia normal, saturados ou insaturados e contendo número par de átomos de carbono (geralmente superior dez). Damos, a seguir, uma tabela com alguns ácidos graxos: Ácidos graxos Ocorrência S a tu ra d o s Ácido láutico: C11H23-COOH ou Ácido miristico: C13H27-COOH ou Ácido palmítico: C15H31-COOH ou Ácido esteárico: C17H35-COOH ou Gordura de coco Noz moscada Gordura de palma Gordura de boi In s a tu ra d o s Ácido oléico: C17H23-COOH ou Ácido linoléico: C17H31-COOH ou Ácido linolênico: C17H29-COOH ou Óleo de oliva Óleo de soja Óleo de linhaça Os ácidos graxos insaturados costumam ser divididos em: monoinsaturados, como é o caso do ácido oléico, que possui apenas uma ligação dupla; a poliinsaturados, como são o ácido linoléico (com duas ligações duplas) e o ácido linolênico (com três ligações duplas) e assim por diante. Do ponto de vista estrutural, os ácidos saturados são lineares, enquanto os insaturados não o são, devido à existência de isometrias cis-trans nas ligações duplas; no entanto, na natureza predominam (cerca de 90%) os isômeros cis. 2. CLASSIFICAÇÃO DOS LIPÍDEOS Simples Glicerídeos Cerídeos Lipídeos Fosfolípides Complexos Cerebrosídios Esteróides Nos Lipídeos Simples, o álcool mais freqüente é a glicerina – triácool responsável pela formação de óleos e gorduras vegetais e animais (são ésteres denominados glicerídeos). As ceras pó sua vez, são formadas por ésteres dos ácidos graxos com alcoóis de cadeia longa (chamados alcoóis superiores). CH2-OH CH2-OOC-R | | CH-OH CH-OOC-R’ C15H31-COOC26H53 | | CH2-OH CH2-OOC-R’’ Glicerina Glicerídeo Cera Os Lipídios complexos são alcoóis cíclicos (esterol). São compostos de grande importância biológica, pois constituem os hormônios, vitaminas, componentes das células nervosas e cerebrais, etc. 3. Glicerídeos 3.1 Conceitos Gerais Glicerídeos ou Glicerídos são ésteres da glicerina com ácidos graxos. Teoricamente, a reação de formação de um glicerídeo é a seguinte (lembre-se de que os seres vivos, as reações seguem caminhos muito, mas complexos); No exemplo acima, foi suposta a esterificação dos três grupos OH da glicerina; sendo assim, o produto final pode ser chamado de triglicerídeo ou triglicéride. Conforme R, R’ e R’’sejam iguais ou diferentes, classificamos os triglicerídeos em simples ou mistos. Observamos também que, na natureza, não são comuns os glicerídeos com apenas um ou de grupos OH esterificados. A nomenclatura é idêntica à dos ésteres: Uma classificação de grande importância prática é a que divide os glicerídeos em: - Óleos (líquido em condições ambientes): - Gorduras (sólido em condições ambientes); Alguns exemplos comuns são: Óleo de algodão Comestíveis Vegetais Óleo de amendoin Óleo de oliva Óleos Óleo de coco Óleo de soja Secativos Animais Óleo de baleia (Secam as tintas) Óleo de fígado de bacalhauVegetais Gordura de coco Manteiga de cacau Gorduras Animais Banha de porco Manteiga (do leite) Sebo de boi Esquema de extração de óleos vegetais Do ponto de vista químico, verifica-se os óleos são formados, principalmente, por ésteres de ácidos insaturados, enquanto as gorduras são formadas por ésteres de ácidos saturados. Uma conseqüência importante deste fato é a seguinte: hidrogenado (H2+Ni como catalisador) as duplas ligações existentes num óleo, podemos transformá-lo numa gordura. Esse é o principio de fabricação das margarinas a partir de óleos vegetais. Outro fato interessante ocorre nas chamadas “tintas a óleo”, fabricadas com óleos secativos, que são poliinsaturados; o oxigênio do ar quebra as ligações duplas e une as moléculas do óleo entre si (reação de polimerização), dando a película que caracteriza a pintura. 3.2 Reação de saponificação dos glicerídeos É a reação com bases fortes, cujo nome lembra a fabricação de sabões: Os sabões são misturas de sais de ácidos graxos. Os mais comuns são os sabões de sódio; os de potássio são mais moles ou até mesmo líquidos; os de alumínio e os de cromo, obtidos diretamente dos ácidos graxos, são usados no tingimento de tecidos. A glicerina produzida é usada em sabonete e cremes de beleza como umectante, pois mantém a umidade da pele. 3.3 Rancificação São reações complexas, provocadas por microorganismos e pelo oxigênio do ar, que acarretam a quebra da cadeia dos glicerídeos, com formação de ácidos de cheiro rançoso. Exemplo comum é a rancificação da manteiga. 3.4 Aquecimento Sob aquecimento intenso, os óleos e as gorduras se decompõem, e, em particular a glicerina dá origem à acroleína, que é uma das responsáveis pelo cheiro penetrante de óleo ou gordura queimados: CH2OH H-C=0 | | CH0H Calor CH + 2H2O | || CH2OH CH2 Glicerina Acroleína 3.5 Índice de óleos e gorduras Para determinar certas características de um óleo ou gordura, costuma-se submetê-los a determinada reações, das quais resultam determinadas medidas ou índices. a) Índice de saponificação é o número de miligramas de KOK necessário para saponificar completamente 1g de óleo ou gordura. Quanto maior for o índice de saponificação, menor será a massa molecular do óleo ou gordura. b) Índice de iodo é o número de gramas de iodo necessário para reagir com 100g de óleo ou gordura. Quanto maior for índice de iodo, maior será número de ligações duplas existentes no óleo ou gordura. Exemplos: ÍNDICE DE SAPONIFICAÇÃO ÍNDICE DE IODO Manteiga Banha de porco Óleo de algodão Óleo de linhaça 210 a 235 190 a 200 190 a 200 190 a 195 25 a 50 45 a 60 100 a 120 175 a 180 4. CERÍDIOS Cerídeos, ou cerídios, são ésteres ácidos grãos superiores com alcoóis superiores: C15H31 – COOC26H53 C25H51 – COOC15H31 Palmitado de cerila Cerotato de cetila (cera de palmeira) (cera de lã) Esses ésteres constituem as ceras. As ceras se classificam ceras vegetais (exemplos: cera de carnaúba) e ceras animais (exemplo: cera d abelhas) Os vegetais, por exemplo, fabricam ceras para revestir suas folhas, evitando assim e evaporação excessiva da água. Os patos e outros pássaros aquáticos, por exemplo, têm suas penas revestidas por gorduras, que assim não se encaixam de água, o que inclusive facilita a flutuação desses animais. Instrutrialmente, as ceras são usadas na fabricação de vernizes, graxas para sapato, velas, medicamentos, etc. 5. FOSFATÍDIOS OU FOSFOLIPÍDIOS São lipídios mais complexos que além de glicerina e dos ácidos graxos, encerram também ácido fosfórico e aminoálcoois. Exemplos: Lecitina 6. CEREBRÓSIDOS São lipídios mais complexos que além de glicerina e dos ácidos graxos superiores e aminoálcoois. Eles são encontrados nas células vivas, principalmente nas dos tecidos nervosos e cerebrais. 7. METABOLISMO DOS LIPÍDIOS De inicio, é oportuno lembrar que todos os organismos, vegetais e animais, têm em sua constituição: Grande porcentagem de água, que mantém dissolvidos os compostos iônicos ou polares (substâncias hidrossolúveis), como por exemplo, os sais minerais, os açucares simples, etc; Boa porcentagem de substâncias gordurosas que forma a estrutura das células vivas ou que se mantém, em forma coloidal, no citoplasma das células, na seiva dos vegetais, no sangue dos animais, etc. (substência lipossolúveis); nesse grupo estão lipídios. Em particular, os glicerídeos (óleos e gorduras) são alimentos muito importantes para nosso organismo. No estômago e nos intestinos existem as enzimas lípases, que catalisam a hidrolise dos glicerídeos com a formação de glicerina e ácido graxo. Nesse processo, participam também os sais bilares, produzidos pelo fígado, que ajudam a dispersão das gorduras em partículas coloidas, atuando então como verdadeiros detergentes. No processo de metabolismo, nosso organismo dá três destinos à glicerina e aos ácidos graxos assim formados: a) Reagrupa-os em moléculas mais complexas, que constituirão as células, tecidos, etc; b) Queima-os para obter energia, sendo interessante notar que os lipídeos liberem 9kcal/g, energia superior à da queima dos carboidratos e da proteínas, que é da ordem de 4kcal/g; c) Guarda-os na forma de novas moléculas, nos tecidos adiposos do organismo (fato que ocorrendo em excesso leva uma pessoa a engordar). A gordura é um material de reserva do nosso organismo; sua queima, contudo, é mais difícil do que a dos carboidratos, pois estes têm moléculas mais simples que a dos lipídios. O fato de a gordura ser um material de reserva torna-se ainda mais evidente em animais que vivem em situações ambientais extremas: os ursos são gordos para poder enfrentar seus longos períodos de hibernação; os camelos têm depósitos de gorduras em suas corcovas, para agüentar a travessia dos desertos praticamente sem alimentação; e assim por diante. Outro aspecto interessante a ser comentado é de fato de as rações em nosso organismo serem muito seletivas. Vimos, na página 433, que os ácidos graxos, presentes nos glicerídios, podem ser saturados ou insaturados. Está provado, pela Medicina, que gorduras saturadas (banha, manteiga, etc.) provocam entupimento nas artérias – é a chamada arterosclerose; em particular, quando isso ocorre nas coronárias (artérias que irrigam o coração), a pessoa fica propensa a um infarto; daí a recomendação médica para seguirmos regimes alimentares com menos gorduras e mais óleos insaturados e poliinsaturados (além dos exames para determinar o teor de trigricerídeos no sangue). Damos, a seguir, uma tabela com os teores aproximados de ácido graxo, saturados e insaturados, de alguns óleos e gorduras. Óleo de girassol Óleo de milho Óleo de soja Óleos Óleo de Olivia Óleo de amendoim Margarina Gordura de boi Manteiga Gorduras Gordura de coco 0 20 40 60 80 100% ////////////// Ácido graxos Ácido graxos Ácido graxos Poliinsaturados monoinsaturados saturados Nosso metabolismo é tão complexo que até os ácidos insaturados trans mais oclusões nas artérias que seus isômeros cis. Isso, por exemplo, traz uma dupla preocupação às indústrias na preparação das margarinas: primeiro não ////////////////////////// ///////////////////// //////////////////////// ///////// /////////// /// //// /// hidrogenar o óleo demasiadamente para não saturar todas as ligações duplas: depois, evitar que, pelo aquecimento necessário ao processo, o isômero cis e se transforme no trans. Cerídeos Cerídeos, ou céridos, são ésteres de ácidos graxos superiores comalcoóis superiores. C15-COOC26H53 Palmitato de cerila Cerotato de cetila (cera de palmeira) (Cera da lã) Cera de carnaúba C25H51-COOC15H31 8. LIPÍDEOS COMPLEXOS (FIGURA) Sob esta designação são englobadas várias classes de compostos, de moléculas complexas, que são de grande importância biológica, tanto para os vegetais como para os animais. Uma classe importante é, por exemplo, a dos fosfoglicerídios, em que a glicerina é esterificadas não só por ácidos graxos, mas também por ácido fosfórico. Damos ao lado um exemplo de fosfoglicerídios, que é uma lecitina composto existente na gema do ovo, na soja, no cérebro, etc. As lacitinas são usadas como agentes emulsificantes em alimentos como a maionese para evitar a separação das gorduras da fase aquosa. Outra classe importante é a dos esteróides que existem em todas as plantas e animais, cuja estrutura cíclica está representada ao lado. No reino animal, os esteróides mais abundantes são os derivados do colesterol (C27H46O). O colesterol é componente estrutural das membranas celulares e precursor de outros esteróides como, por exemplo, as vitaminas D e os hormônios sexuais testosterona (masculino) e estradiol (feminino). EXERCÍCIOS 19) O que são lipídeos? 20) O que são ácidos graxos? 21) O que são glicerídios? 22) O que diferencia óleos de gorduras? 23) O que são cerídios? 24) (UERJ) “Um modo de prevenir doenças cardiovasculares, câncer e obesidade é não ingerir gorduras do tipo errado. A gordura pode se transformar em uma fábrica de radicais livres no corpo, alterando o bom funcionamento das células. As considerações boas para a saúde são as insaturadas de origem vegetal, bem como a maioria dos óleos. Quimicamente, os óleos e as gorduras são conhecidos como glicerídeos, que correspondem a ésteres da glicerina, com radicais graxos”. A alternativa que representa a fórmula molecular de uma ácido graxo de cadeia carbônica insaturada é: a) C12H24O2 b) C14H30O2 c) C16H32O2 d) C18H34O2 25) (UnB-DF) A rancidez da manteiga (cheiro desagradável e sabor azedo) é causado pela oxidação de um dos seus componentes, conforme ilustrado abaixo: Para dificultar a rancificação, compostos fenólicos são adicionadas à manteiga como antioxidantes. Julga os itens a seguir, apontando os corretos: a) O composto A é um triéster b) A fórmula do fenol é c) A oxidação produz ácidos carboxílicos d) Na molécula de A, há a possibilidade de ocorrência de isomeria cis-trans. e) Um dos produtos da hidrólise do composto A é o 1,2,3-propanotriol. 26) (Vunesp-SP) Na obtenção de margarina a partir da hidrogenação de óleos vegetais, uma das reações que ocorre é representada por. H3C – (CH2)7 – CH = CH – (CH2)7 – COOH + H2 H3C – (CH2)16 - COOH Ácido oléico Ácido esteárico I. A respeito deste processo, são feitas as três seguintes afirmações: II. A transformação de ácidos oléicos em esteárico envolve uma reação de adição. III. Dos dois ácidos, somente o oléico apresenta isometria cis-trans IV. O ácido esteárico é mais resistente à oxidação pelo oxigênio do ar que o ácido oléico está (ao) correta (s): a) Apenas I b) Apenas II c) Apenas I e III d) Apenas II e III e) I, II e III Proteínas As proteínas são as macromoléculas orgânicas mais abundantes das células, fundamentais para a estrutura e função celular. Elas são encontradas em todos os tipos de células e nos vírus. Elas são formadas por aminoácidos ligados entre si e unidos através de ligações peptídicas. Composição das Proteínas De peso molecular extremamente elevado, as proteínas são compostas por carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, sendo que praticamente todas elas possuem enxofre. Elementos como ferro, zinco e cobre também podem estar presentes. Todas as proteínas são formadas por um conjunto de 20 aminoácidos, arranjados em seqüência específicas variadas. Alimentos ricos em proteínas Os alimentos ricos em proteínas são os de origem animal e em menor quantidade de origem vegetal; Alimentos de origem animal: carnes em geral, peixes, ovos, leite e derivados; Alimentos de origem vegetal: Feijão, lentilha, soja, quinoa, trigo, ervilhas. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS Existem três grandes grupos de proteínas denominadas: • Proteínas simples; • Proteínas conjugadas; • Proteínas derivadas; As Proteínas simples também conhecidas como homoproteínas tem na sua composição exclusivamente aminoácidos. Pode-se dizer que elas fornecem exclusivamente uma mistura de aminoácidos por hidrolise. Com esse tipo de composição temos proteínas como as albuminas, as globulinas, as escleroproteínas ou proteína fibrosa. As proteínas conjugadas ou também denominadas heteroproteínas são compostas por aminoácidos em conjunto com outro componente não – protéico, chamado grupo prostético. Dependendo desse grupo prostético, podemos ter as cromoproteínas, as fosoproteínas, as glicoproteínas, as lipoproteínas e as nucleoproteínas. Por fim temos as derivadas que se formar a partir de outras proteínas pelo processo de desnaturação ou hidrólise. Neste grupo podemos encontrar as proteoses e as peptonas que tem o seu processo de formação durante a digestão. Podemos ainda ser classificadas em mais dois grupos diferentes: • Proteínas fibrosas As proteínas fibrosas compostas de moléculas longas e filamentosas dispostas, que ficam lado a lado para formar as fibras e são insolúveis em água. Elas constituem a estrutura dos tecidos animais. Exemplo: na unha, no cabelo, na lã e etc. • Proteínas globulares As proteínas globulares são formadas por moléculas dobradas com uma forma esferoidal e são solúveis em água. Pelo fato delas serem solúveis em água é que as moléculas se dobram. Exemplo: hemoglobina, enzimas, anticorpos e etc. AMINOÁCIDOS Os aminoácidos são moléculas orgânicas que possuem pelo menos, um grupo amina – NH2 um grupo carboxila – COOH em sua estrutura. Os aminoácidos são utilizados na síntese de proteínas, as quais constituem músculos, tendões, cartilagens, tecidos conjuntivo, unhas e cabelos, além de alguns hormônios. Assim, eles ligam-se entre si para formar as proteínas, sendo, portanto a “matéria prima” desses macronutrientes. Existem dois grandes grupos de aminoácidos. 1. O que são os Aminoácidos naturais ou não essenciais? 2. Quais são os Aminoácidos naturais? 3. Quais são Aminoácidos essências? 4. Quantos e quais são os Aminoácidos essenciais? 5. Quais os Aminoácidos participam do metabolismo dos carboidratos 6. Quais os Aminoácidos são necessários nas atividades musculares? 7. Quais os Aminoácidos são necessários na atividade cerebral? 8. Quais os Aminoácidos do metabolismo dos Lipídeos? 9. Quais os Aminoácidos estão relacionados com a formação do colágeno? GABARITO 1. São os Aminoácidos produzidos pelo próprio organismo. 2. Glicina, alanina, serina, histidina, asparagina, glutamina, cisteína, prolina, tirosina, arginina, ácido aspártico e ácido glutâmico; 3. São os aminoácidos que não são sintetizados pelo organismo e que precisam ser obtidos através da alimentação. 4. São oito aminoácidos; fenilalanina, valina, tripofano, treonina, lisina, leucina, isoleucina e metionina. LIGAÇÃO PEPTÍDICA A ligação que une os aminoácidos é chamada de ligação peptídica, caracterizada pela reação do grupamento amina de um aminoácido com o grupamento carboxila de outro, como liberação de uma molécula de água. Dois aminoácidos unidos por uma ligação peptídica formam uma molécula denominada dipeptídeo. Vários aminoácidos ligados por várias ligações peptídicas formam uma macromolécula denominada polipeptídeo. Uma molécula de proteína pode apresentar centenas de aminoácidos unidos. A hemoglobina, porexemplo, é formada por 547 aminoácidos. PROTEÍNAS COMPLEXAS Proteínas complexas conjugadas ou heteroproteínas que a cadeia de aminoácidos ligada a um radical diferente (grupo protético) dependendo do grupo protéico, as proteínas podem ser classificadas em: Glicoproteínas: O grupo é um glicídio. Exemplo: mucina (saliva) e osteomucoide (ossos). Cromoproteínas: O grupo é um pigmento. Exemplos: clorofila (vegetais verdes) e hemoglobina (sangue). Fosfoproteínas: O grupo e o ácido fosfórico. Exemplos: vitelina (gema do ovo) e caseira (leite). Nucleoproteínas: O grupo é o ácido heterociclico complexo. Lipoproteínas: O grupo prostético é um lipídio. Exemplo: fibrinogênio. Obs: A hidrolise completa dessas proteínas produz os aminoácidos e grupos prostéticos. FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS ESTRUTURA OU PLÁSTICA São aquelas que participam dos tecidos dando-lhes rigidez, consistência e elasticidade. São proteínas estruturais: colágeno (constituinte das cartilagens), actina e miosina (presentes na formação das fibras musculares), queratina (principal proteína do cabelo), fibrinogênio (presente no sangue), albumina (encontrada em ovos) e outras. HORMONAL Exercem alguma função especifica sobre algum órgão ou estrutura de um organismo como, por exemplo, a insulina que retira a glicose em excesso o sangue (embora tecnicamente a insulina seja considerada apenas um polipeptídio, devido a seu pequeno tamanho), insulina retira a glicose em excesso do sangue e introduz na célula. DEFESAS Os aminoácidos são proteínas que realizam a defesa do organismo, especializados no reconhecimento a neutralização de vírus, bactérias a outras proteínas de defesa, responsáveis pela coagulação do sangue e prevenção de perdas sanguínea em casos de cortes e machucados. ENERGÉTICA Fonte de calor e energia (fornecem 4Kcal por grama). ENZIMATICA Enzimas são proteínas capazes de catalisar reações bioquímicas como, por exemplo, as lípases. As enzimas não reagem, são reutilizadas (sempre respeitando o sitio ativo) e são especificas. As enzimas reduzem a energia de ativação das reações químicas. A função da enzima depende diretamente de sua estrutura. Proteínas altamente especializadas e com atividade catalítica. Mais de 2000 enzimas são conhecidas, acreditava se que cada uma era capaz de catalisar apenas um tipo diferente de reação química, porém novas pesquisas provaram que algumas enzimas podem catalisar diferentes reações químicas. REPARADORA (SINTESE) (ANABOLISMO) Reparam proteínas corporais gastas nos tecidos (pele, cabelo, fígado) CATABOLISMO. TRANSPORTADORA O transporte de gases (principalmente do oxigênio e um pouco do gás carbônico) é realizado por proteínas como a hemoglobina e hemocianina presente nos glóbulos vermelhos ou hemácias. DESNATURAÇÃO A desnaturação ocorre quando a proteína perde sua estrutura secundária e/ou terciária, ou seja, o arranjo tridimensional da cadeia polipeptídicas é rompido, fazendo com que, quase sempre, a proteína perca sua atividade biológica característica. Quando as proteínas sofrem desnaturação não ocorre rompimento de ligações covalentes do esqueleto da cadeia polipeptídica, preservando a seqüência de aminoácidos características da proteína. Os fatores que causam a desnaturação são: • Aumento de temperatura (cada proteína suporta um certo calor, se isso é ultrapassado ela desnatura); • Extremos de pH; • Solventes orgânicas miscíveis com a água (etanol e acetona); • Solutos (uréia); • Exposição das proteínas e detergentes; • Agitação vigorosa da solução protéica até formação abundante de espuma. As proteínas podem ter 4 tipos de estruturas dependendo do tipo de aminoácido, do tamanho da cadeia e da configuração espacial da cadeia polipeptídica; ESTUTURA DAS PROTEÍNAS As proteínas podem ter 4 tipos de estruturas dependendo do tipo de aminoácidos, do tamanho da cadeia e da configuração espacial da cadeia polipeptídica. As estruturas das proteínas podem ser primarias (principal), secundárias, terciárias ou quaternárias, que resultam de ligações entre moléculas ou em partes da molécula. ESTRUTURA PRIMÁRIA A cadeia principal da proteína formada pela ligação dos aminoácidos e que mostra a seqüência em que eles aparecem é chamada de estrutura primária da proteína. No entanto, uma mesma proteína pode adquiris também estruturas secundárias, terciárias e até quaternárias. Isso ocorre como resultado de interações intermoleculares entre partes de uma mesma proteína ou entre várias cadeias de proteínas. ESTRUTURA SECUNDÁRIA DAS PROTEÍNAS A estrutura secundária geralmente é resultado de ligações de hidrogênio que ocorrem entre o hidrogênio do grupo – NH e o oxigênio do grupo C=O. Assim, formam-se estruturas como as mostradas a seguir, que são parecidas com uma mola (um exemplo ocorre com a queratina de nossos cabelos) ou como folhas de papel dobradas (esse tipo ocorre com a fibroina da teia de aranha). Esse são apenas dois exemplares de possibilidades de estruturas secundárias das proteínas. Veja a seguir a estrutura secundária do colágeno. As interações que resultaram em uma estrutura em forma de espiral são ligações de hidrogênio. ESTRUTURA TERCIÁRIA DAS PROTEÍNAS Quando as estruturas primárias das proteínas dobram-se sobre si mesmas elas dão origem a uma disposição espacial denominada de estrutura terciária. Ela ocorre geralmente como resultado de ligações de enxofre, conhecidas como pontes dissulfetos. Mas, podem ocorrer ligações espaciais também, como as realizadas por átomos de metais. ESTRUTURA QUATERNÁRIA DAS PROTEÍNAS Já a estrutura quaternária é a união de várias estruturas terciárias que assumem formas espaciais bem definidas. Essas estruturas é formada por quatro estruturas terciárias. Existem entre elas grupos prostéticos (heme) formados pelo ferro. https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estruturas-das-proteinas.htm https://todamateria.com.br/aminoacidos/ https://www.todamateria.com.br/proteinas/ QUESTÕES 1. Os aminoácidos são as unidades de que tipo de molécula grande? Como são quimicamente caracterizados? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 2. Qual é a diferença entre um aminoácido natural e um aminoácido essencial? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 3. Que tipo de estrutura a seqüência de aminoácidos acaba determinado? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ 4. A forma de uma proteína determina função que ela irá desempenhar. Como você explica a relação entre a forma e a função? _______________________________________________________________ _______________________________________________________________ https://brasilescola.uol.com.br/quimica/estruturas-das-proteinas.htm https://todamateria.com.br/aminoacidos/ https://www.todamateria.com.br/proteinas/ 5. (MAKE-SP) Foram obtidos da hidrolise de uma substância de origem animal os seguintes compostos: fenilalanina, valina, serina, glicina, argibiba, lisina, histidina. A substância em questão era: a) ( ) um lipídio. b) ( ) um hidrato de carbono. c) ( ) um ácido nucléico. d) ( ) um polissacarídeo. e) ( ) uma proteína. 6. (PUC-MG) Uma célula, em condições de laboratório, teve cortado seu suprimento de aminoácido. De imediato, não mias poderão ser formados (as): a) ( ) nucleotídeos b) ( ) Lipídios c) ( ) Glicídios d) ( ) Proteínas e) ( ) Polissacarídeos 7. (FCMSC-SP) Muitas vezes, após uma cirurgia, é necessário alimentar os pacientes injetando em suas veias soro,cuja composição deve incluir: a) ( ) Aminoácidos e sacarose. b) ( ) Aminoácidos e monossacarídeos c) ( ) Proteínas e monossacarídeos d) ( ) Proteínas e sacarose e) ( ) Proteínas e aminoácidos 8. (PUC-RJ) Chama-se aminoácido essencial ao aminoácido que: a) ( ) Não é sintetizado no organismo humano. b) ( ) É sintetizado em qualquer organismo animal. c) ( ) Só existe em determinados vegetais. d) ( ) Tem função semelhante à das vitaminas. e) ( ) É indispensável ao metabolismo energético. 9. (PUCCAMP-SP) Os fenilcetonuricos têm falta de uma enzima do fígado responsável pelo metabolismo do aminoácido fenilalanina. Para que essa substância não se acumule no sangue, sua dieta alimentar deve restringir, dentre os nutrientes mencionados a seguir: a) As proteínas apenas b) Os carboidratos apenas. c) As gorduras apenas. d) As gorduras e os carboidratos e) As gorduras e as proteínas. 10. (UFES) São alimentos ricos em proteínas: a) ( ) Leite, carne e soja. b) ( ) Leite, carne e mandioca. c) ( ) Leite, ovo e farinha de milho. d) ( ) Leite, café e banana. e) ( ) Leite, banana e soja. 11. (FUNVEST-SP) Na tabela é dada a composição aproximada de alguns constituintes de três alimentos. Alimento Composição (% em massa) Proteínas Gorduras Carboidratos I 12,5 8,2 1,0 II 3,1 2,5 4,5 III 10,3 1,0 76,3 Os alimentos I, II e III podem ser, respectivamente: a) ( ) Ovo de galinha, farinha de trigo e leite de vaca; b) ( ) Ovo de Galina, leite de vaca e farinha de trigo; c) ( ) Leite de vaca, farinha de trigo e ovo de galinha; d) ( ) Farinha de trigo, ovo de galinha e leite de vaca; 12. (FGV-SP) Para melhor suprir a deficiência de proteína, a dieta deve incluir; a) ( ) Farinha de trigo d) ( ) laranja b) ( ) Banha e) ( ) chocolate c) ( ) Ovo 13. Você tem abaixo, à esquerda, uma série de nomes precedidos por um número, referentes às substâncias químicas encontradas no interior de células; à direita, você tem outra séria de nomes, precedidos agora por uma letra, referentes às características químicas das diversas substâncias citadas. Faça associação. I. Anticorpos a) Conjunto de aminoácidos II. Proteínas b) Catalisadores III. Água c) ligação peptídica IV. Aminoácidos d) Solvente universal V. Enzimas e) defesa do organismo A alternativa que representa a melhor associação é: a) I – A, II – B, III – C, IV – D, V – E b) I – E, II – A, III – D, IV – C, V – B. c) I – E, II – A, III – B, IV – C, V – B. d) I – A, II – C, III – D, IV – E, V – B. e) I – B, II – C, III – E, IV – D, V – A. 14. (Cescem-SP) Fez-se a experiência resumida na tabela a seguir para estudar a ação de catalisadores que agem sobre a água oxigenada: Tubo Conteúdo Resultado I H2O2 Desprendimento lento de O2 II H2O2 + MnO2 Desprendimento rápido de O2 III H2O2 + filtrado de tecidos vegetais Desprendimento rápido de O2 IV H2O2 + MnO2 aquecido a 70ºC Desprendimento rápido de O2 V H2O2 + filtrado de tecidos vegetais aquecido a 70ºC Desprendimento lento de O2 Uma interpretação correta desses dados é a seguinte: a) ( ) A água oxigenada só se decompõe em presença de catalisadores; b) ( ) Nos tecidos vegetais há dióxidos de manganês; c) ( ) Nos tecidos vegetais há um catalisador insolúvel; d) ( ) Nos tecidos vegetais há um catalisador solúvel; e) ( ) A fervura altera a ação dos catalisadores; 15. (FUVEST-SP) A hidrólise de um peptídeo rompe a ligação peptídica, originando aminoácidos. Quantos aminoácidos diferentes se formam na hidrólise total do peptídeo representado acima? a) ( ) 2 b) ( ) 3 c) ( ) 4 d) ( ) 5 e) ( ) 6 16. (UFMA) As enzimas biocatalisadoras da indução de reações químicas reconhecem seus substratos através da: a) ( ) Temperatura do meio. b) ( ) Forma tridimensional das moléculas. c) ( ) Energia de ativação. d) ( ) Concentração de minerais. e) ( ) Reversibilidade da reação. 17. (FUNVEST-SP) Leia o texto a seguir escrito por Jacob Berzellus em 1828. “Existem razões para supor que, nos animais e nas plantas, ocorrem milhares de processos catalíticos nos líquidos do corpo e nos tecidos. Tudo indica que, no futuro, descobriremos que a capacidade de os organismos vivos produzirem os mais variados tipos de compostos químicos reside no poder catalítico de seus tecidos.” A previsão de Berzelius estava correta, e hoje sabemos que o “poder catalítico” mencionado no texto deve-se: a) ( ) Aos ácidos nucléicos b) ( ) Aos carboidratos c) ( ) Aos lipídios d) ( ) Às proteínas e) ( ) Às vitaminas 18. (FGV-SP) Considere o seguinte esquema, em que as letras representam substâncias químicas e os números representam enzimas que catalisam reações de transformações. a) A enzima 4 é a mais importante da série. b) Se uma substância destruir a enzima 3 todas as reações cessarão. c) Se a enzima 1 for removida, B será formada a partir de A, mas a reação inversa não ocorre. d) Quando a substância A for sintetizada não haverá necessidade da formação de B. e) A substância C será acumulada após a remoção da enzima 3. 19. (UFRJ) Recentemente, houve grande interesse por parte dos obesos quanto ao inicio da comercialização do medicamento Xenical no Brasil. Esse medicamento a metabolização de um terço da gordura consumida pela pessoa. Assim, pode-se concluir que o Xenical inibi a ação da enzima: a) Maltase b) protease c) lípase d) amilase d) sacarase 20. (Facens-SP) Se pegarmos dois tubos de ensaio I e II, contendo quantidades iguais de goma de amido diluída, e adicionarmos porções iguais de saliva em cada u deles, considerando-se que no primeiro a saliva foi previamente fervida e, no segundo, não teremos reação de iodo positiva no tubo I a negativa no tubo II, demonstrando que: a) O iodo inativou a saliva fervida. b) A proteína da saliva não digeriu o amido no tubo II. c) O amido reagiu com a ptialina o amido no tubo I. d) A amilase de saliva foi destruída pelo calor. e) A maltose obtida só reage com o iodo na ausência da proteína da saliva. 21. (Ence / UERJ / Cefet / UFRJ). Vacina tem resultado Uma vacina experimental contra a AIDS, testada em voluntários não infectados, mostrou rápidos resultados quanto ao desenvolvimento de defesas do organismo contra infecções. (Jornal do Brasil, 09/06/93). Quando uma vacina produz resultado capazes de evitar uma doença é porque age no organismo do seguinte modo: a) Inibindo a produção de antígeno; b) Estimulando a produção de antígeno c) Provocando o desenvolvimento de anticorpos; d) Introduzindo anticorpos previamente sintetizados; e) Atuando diretamente sobre o agente causador da infecção. 22. (PUC-RS) Para as células que fabricam anticorpos é muito importante manter integra a capacidade de: a) Formar pseudópodes; b) Fabricar paredes celulares; c) Reconhecer moléculas; d) Realizar fagocitose. e) Formar desmossomos. 23. (UFMG) As vacinas utilizadas nas campanhas de imunização em massa são constituídas de: a) Anticorpos que destruirão o agente infeccioso especifico. b) Anticorpos eu persistiram ativos por toda a vida do receptor. c) Drogas capazes de aumentar a resistência à infecção. d) Microorganismos ou produtos deles derivados que introduzirão a formatação de anticorpos. e) Soros obtidos de animais que neutralizarão os antígenos específicos. 24. (UERJ) A produção de imunoglobulinas por células do sistema imunitário constitui um dos mecanismos de defesa do organismo contra infecções. O gráfico abaixo demonstra os níveis de imunoglobulina G (lgG) no soro do feto e do recém-nascido. Os resultados acima permitem chegar à seguintes conclusão em relação a esse soro: a)Na época do nascimento há presença de lgG materna. b) Durante a gestação diminuem os vários níveis de lgG fetal. c) Durante a gestação os níveis de lgG independente da produção fetal. d) Após o nascimento diminuem os níveis de lgG produzida pelo recém- nascido. 25. (Cesgranrio-RJ) Um organismo recebeu um primeira dose de um antígeno X e,como resposta imune, produziu anticorpos específicos. Se após algum tempo, for aplicada uma segunda dose do mesmo antígeno, espera-se que o que o organismo. a) Reaja da mesma forma como reagiu à primeira dose. b) Reaja sem utilizar seus anticorpos, por estar imunizado. c) Não consiga reagir a essa segunda dose. d) Produza anticorpos mais rapidamente. 26. (UFC) A vacinação e a soroterapia são processo de imunização, respectivamente: a) Ativa e ativa b) Ativa e passiva c) Passiva e ativa d) Passiva e passiva As enzimas e o metabolismo O refrigerante e a doença genética Tomar refrigerante pode causar uma doença genética? Claro que não. No entanto você provavelmente já viu o rótulo de refrigerante light uma advertência mais ou menos assim: “fenilcetonúricos”: contém fenilalanina, que sugere aos fenilcetonúricos que evitem tomar esse tipo de bebida. Os pacientes nascem com fenilcetanúria (PKU), trata-se, portanto, de uma doença genética, isto é, transmitida pelos pais. É ainda uma doença do metabolismo, ou seja, caracteriza-se por um defeito numa das reações químicas das células, que acaba não ocorrendo como deveria. Crianças fenilcetanúricas são aparentemente normais ao nascer. No entanto, se a doença não for diagnosticada e tratada, alguns sintomas se desenvolvem aos poucos, por exemplo: vômitos, irritabilidade, tônus muscular aumentado e reflexos musculares mais intensos. Com o tempo, ocorrem sérios problemas no sistema nervoso, que levam infelizmente, ao retardamento mental. Além disso, nota-se um desenvolvimento deficiente do esmalte dos dentes e dificuldade de crescimento. Todo o problema se resume na incapacidade de o organismo utilizar, adequadamente, um dos aminoácidos essenciais da deita, a fenilalanina. Essa substância, presente nas proteínas que ingerimos, é em parte utilizada para a fabricação de nossas proteínas celulares. No entanto a maior parte é transformada em outro aminoácido, a tirosina, numa reação controlada por uma enzima especial, a fenilalanina hidrolase. Nos fenilcetonúricos, falta essa enzima – ou ela existe em quantidade muito pequena - e essa transformação não ocorre. Dessa forma, a fanilalanina e alguns de seus derivados se acumulam no sangue e nos tecidos, tornam-se tóxicos e causam todos os distúrbios que mencionamos. Enquanto a dosagem normal de fenilalanina no sangue é de 1mg/100mL, os indivíduos com a doença têm, normalmente, mais de 30mg/100mL, podendo chegar a 80mg/100mL de sangue. As proteínas, incluindo as enzimas, são produzidas sob o controle dos genes. A falta de fenilalanina hidrolase ou sua fabricação de forma defeituosa refletem, na verdade, um defeito no gene que controla a sua fabricação. O gene defeituoso é transmitido de geração para geração. Assim mesmo, trata-se de uma doença bastante rara, já que apenas uma criança entre 10000 e 20000 nasce afetada, quando se trata de caucasianos e de orientais; em negros, a incidência do problema é ainda menor. Na atualidade, os recém nascidos são geralmente submetidos, nas maternidades, ao famoso “teste do pezinho”. Retira-se uma gotinha de sangue do pé da criança e um exame de laboratório relativamente simples diagnostica o problema, caso ele exista. É extremamente importante que esse diagnóstico seja feito cedo. Isso porque quando se descobre um caso desses, dá-se à criança uma dieta pobre em fenilalanina. Porém, trata-se de um aminoácido essencial, e não se pode privar totalmente o indivíduo da substância, pois ele pode ter dificuldade na produção das próprias proteínas, prejudicando, portanto, o seu desenvolvimento. Assim, fornece-se à criança a dose necessária de fenilalanina, e apenas isso. Essa providência impede a deterioração do sistema nervoso, e o desenvolvimento ocorre de forma normal. Interpretação do texto 1. Usando as informações obtidas no texto, como você definiria uma doença metabólica? 2. No caso da fenilcetonúria, qual é a reação química que deixa de ocorrer? Por quê? 3. O texto informa que a fenilcetonúria é uma doença genética. O que os genes têm que ver com a reação química da questão anterior? 4. Analise a frase seguinte: “A fenilcetonúria pode ser tratada fornecendo-se à criança uma dieta sem fenilalanina”. Você concorda ou discorda? Justifique. 5. Em muitos refrigerantes light, utiliza-se o “aspartame” como substância adoçante. Pesquise, em enciclopédias ou na internet, a composição dessa substância e sua relação com a fenilcetonúria. O que é metabolismo? Células são entidades dinâmicas, em constante atividade. Absorvem substâncias, constroem moléculas grandes, movimentam-se produzem calor, dividem-se. Em todas essas atividades, estão sempre envolvidas reações químicas, cujo conjunto é chamado de metabolismo celular. No interior das células, as reações não ocorrem ao acaso. Ao contrário, elas percorrem trilhas bem definidas. Os caminhos metabólicos começam com determinados reagentes e terminam em determinados produtos. Um caminho metabólico freqüentemente se compõe de muitas reação encadeadas, como esquema abaixo: Aqui, estamos subentendendo que a substância A representa um reagente e B representa o produto da reação. B, por sua vez, é o reagente da próxima reação, cujo produto é C. Sobre as setas, estão indicadas as enzimas, ferramentas indispensáveis para cada uma das reações. Em resumo, no caminho metabólico descrito, a substância A desencadeia uma série de reações, que tem como produto final a substância F. Há dois tipos de reações metabólicas básicas. No catabolismo, substâncias complexas são “quebradas” em unidades menores, que podem servir para a geração de energia ou, então, como matérias-primas para a eventual construção de moléculas maiores. Por outro lado, no anabolismo, ocorre construção de moléculas grandes na célula, como as proteínas e os ácidos nucléicos. A complexidade do metabolismo. O desenho representa, de forma esquemática cerca de 500 reações metabólica celulares. Cada ponto representa uma molécula e traço entre dois pontos, a reação que transforma uma molécula em outra. Cada transformação, por sua vez, necessita de uma enzima. Repare, na parte inferior do esquema, numa série de pontos formando um círculo: trata-se das substâncias do ciclo de Krebs, parte importante do processo de respiração celular. Enzimas: a chave para uma fechadura Não há metabolismo sem enzimas, proteínas que facilitam as reações químicas que ocorrem na célula. A forma de moléculas de enzima, que também chamamos de estrutura terciária, está diretamente ligada à sua função. Enzimas diferentes, por terem formas diferentes, têm funções especificas. A importância de forma da molécula de enzima está diretamente ligada à noção de chave-fechadura, que você já conhece. Veja a figura a seguir. Para que a enzima facilite uma certa reação, ela precisa primeiro se ligar aos reagentes, também chamados de substrato. O “encaixe” entre a enzima e o substrato somente ocorre se as formas das moléculas forem favoráveis. Você deve estar lembrando que o calor inativa a enzima; isto porque a molécula se desnatura, mudando sua forma. Perceba ainda, na figura, que a enzima não é consumida na reação, permanecendo intacta ao seu final. O esquema ainda sugere que a enzima, durante a reação, pode mudar de forma temporariamente, voltando depois à sua estrutura original. As reaçõesenzimáticas As reações que as enzimas catalisam podem ser descrita assim: Na equação acima, E representa a enzima, S o substrato e ES, o chamado complexo enzima-substrato. P representa os produtos da reação. As enzimas e sua função O nome das enzimas termina geralmente em “ase” e quase sempre indica sua função. Assim, por exemplo, a lípase é uma enzima (por causa do sufixo “ase”) que age na digestão de lipídios; da mesma forma, carboidrases e protases agem, respectivamente, na digestão de carboidratos e de proteínas. As enzimas agem em tubo de ensaio O fato de as enzimas agirem em tubo de ensaio, fora da célula viva, como simples reagentes químicos favoreceram muito seu estudo e a compreensão de seu funcionamento. As enzimas, assim, podem ser extraídas da célula e submetidas á experimentação. Os resultados desses experimentos nos dão uma excelente idéia de como elas agem no interior das células vivas. O esquema a seguir mostra uma experiência muito simples, em que o amido, polissacarídeo, é dirigido por uma enzima presente na saliva humana, a ptialina. O esquema mostra que a enzima ptialina, uma amilase da saliva, digere o amido em tubo de ensaio. Uma enzima sempre presente: A Catalase Freqüentemente, para desinfetar um ferimento, coloca-se nele água oxigenada, que tem propriedades bactericidas. Nessas ocasiões, a água oxigenada borbulha, soltando oxigênio. Isso ocorre devido à presença de células lesadas da ferida, de uma enzima chamada catalase, muito comum nos seres vivos em geral e encontrada em grande quantidade nos peroxissomos. A catalase facilita a decomposição da água oxigenada, conforme a reação abaixo. H2O2 catalase H2O + 1 / 2 O2 Na verdade, a água oxigenada normalmente se decompõe no frasco em que é guardada, mesmo sem a presença de enzima, porém de forma muito lenta. A catalase faz com que essa decomposição ocorra muito rapidamente, resultando naquelas “borbulhas” de oxigênio que observamos. É muito vantajoso haver catalase no tecido vivo. Isso porque, às vezes aparece água oxigenada nas células, como um resíduo de algumas reações do metabolismo. Além de ser tóxica, a água oxigenada pode causar mutações, ou seja, modificações no material genético. É de grande importância, assim, que a célula possa decompô-la rapidamente, transformando-a em água e oxigênio. Se não houvesse catalase no interior das células, a água oxigenada permaneceria no meio celular por muito mais tempo, aumentando as chances de causar sérios danos ao material genético. Os fatores que influenciam o funcionamento das enzimas O estudo das enzimas em tubo de ensaio demonstrou que sua eficiência e a velocidade das reações que elas catalisam dependem de alguns fatores externos, como o pH, a temperatura e a concentração do substrato. Vamos discutir, a seguir, como age cada um desses fatores. As enzimas e o pH Cada enzima funciona da maneira mais eficiente num determinado valor de pH, dito “ótimo”. Acima ou abaixo do ótimo, a enzima funciona, porém de forma menos eficiente. Para a maioria das enzimas, o ótimo varia entre o pH 6,0 e o pH 8,0. Há, no entanto, algumas exceções. Vejamos alguns exemplos. A amilase salivar tem um ótimo desempenho num pH ao redor de 7,0 (neutro), deixando de funcionar em condições de acidez extrema, como por exemplo no estomago. Já a pepsina, uma protease do estômago que digere proteínas, tem maior eficiência em pH muito ácido (ao redor de 2,0). A tripsina, protease produzida no pâncreas, age no duodeno em pH próximo a 8,0. Assim, o pH ótimo é um valor que pode variar de uma enzima para outra. pH ótimo Valores de pH Veloc. da reação Veloc. máxima Na figura a seguir a curva que retrata a velocidade de reação de uma enzima qualquer, em função do pH. No pH ótimo, a velocidade da reação é máxima; repare que, acima ou abaixo do ótimo, a reação continua ocorrendo porém com velocidade menor. O que é pH? O conceito de pH é usado para indicar a maior ou menos acidez ou basicidade de uma solução. A escala de pH varia de 0 a 14. Soluções de pH 7,0 são neutras; a água pura tem pH 7,0. Valores de pH abaixo de 7,0 indicam soluções cada vez mais ácidas; assim, uma solução de pH 3,0 é mais ácida que a outra de pH 4,0. Valores acima de 7,0 indicam soluções cada vez mas básicas. Observe a figura, que dará a você uma noção do pH de algumas soluções conhecidas. A escala de pH e os pHs de várias substâncias e soluções comuns. As enzimas e a temperatura Da mesma forma que ocorre com o pH, cada enzima tem uma “temperatura ótima” de funcionamento. A velocidade da reação é máxima na temperatura ótima, diminuindo sua eficiência abaixo ou acima dela. No caso das enzimas humanas, o ótimo varia entre 35ºC e 40Cº. O ótimo de temperatura, no entanto, pode estar ao redor de 0 ºC, no caso de certos peixes árticos; ou ainda ficar em torno dos 70ºC, em bactérias e algas que vivem em fontes termais. Está claro que, a temperaturas superiores a 50ºC, a maioria das enzimas perde a função, já a molécula sofre desnaturação. As enzimas e a concentração de substrato Vamos interpretas o gráfico abaixo. Imagine que, numa solução, haja uma quantidade fixa de enzima. São feitos alguns experimentos, em que se varia a concentração do substrato. Repare no seguinte: quando maior a concentração do substrato, maior a velocidade da reação promovida pela enzima. Chega-se, no entanto, a um ponto de concentração ótima, em que a velocidade da reação é máxima. Aumentar a concentração do substrato, desse ponto em diante, não aumenta mais a velocidade da reação. Gráfico do efeito da concentração do substrato sobre a velocidade da reação. É fácil entender o que aconteceu. A velocidade da reação, em cada instante, dependendo do número de moléculas de enzimas ligadas a moléculas de substrato. Quando há pouco substrato na solução, a probabilidade de encontros “enzimas-substrato” é pequena; poucas moléculas de enzimas estão efetivamente catalisando a reação. Ao aumentarmos a concentração de substrato, aumentamos a probabilidade de encontros e, portanto, o número de moléculas de enzimas em ação também é maior. Na concentração ótima, todas as moléculas de substrato. Nesse ponto, a enzima está agindo “a todo vapor”, como sua eficiência máxima, não adiantando mais aumentar a concentração do substrato. Você descobrirá, na leitura sobre a inibição enzimática ao final do capítulo, a importância prática da concentração do substrato para a medicina. Enzimas e Coenzimas As enzimas muitas vezes são proteínas simples, isto é, constituídos apenas por aminoácidos. É o caso da amilase, da maltase e de outras enzimas digestivas. Existem enzimas, porém, que possuem na molécula, além dos aminoácidos, um composto não-protéico, chamado de coenzima. A holoenzima corresponde à enzima completa, que é formada pela apoenzima (parte protéica) e pela coenzima (parte não-protéica). A coenzima pode se destacar da apoenzima; porém, neste caso a enzima não é ativa. Na parte de respiração celular, o papel de certas enzimas chamadas desidrogenases. Como o nome indica, as desidrogenases facilitam a remoção de hidrogênio de uma substância celular. Nas desidrogenases, a parte não- protéica, ou coenzima, é um nucleotídeo combinado a uma vitamina do complexo B. Estas coenzimas (chamadas NAD e FAD, abreviadamente) podem se desligar temporariamente da desidrogenase e funcionam como transportadoras de hidrogênio. De que maneira as enzimas aceleram as reação? Como funcionam essas substâncias “mágicas”, que são as enzimas? Por que as reações celulares, na prática, não ocorrem sem elas? Inicialmente, é importante entender o significado da expressão energia de ativação. Muitas
Compartilhar