Introdução à Bioquímica: Biomoléculas

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BIOQUÍMICA 
AULA 1 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Profª Joana Rizzolo 
 
 
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CONVERSA INICIAL 
Introdução à bioquímica: biomoléculas 
Organismos vivos, desde o mais simples ao mais complexo, com todas 
as suas diversidades aparentes, apresentam uma enorme similaridade química 
e celular e são compostos por elementos químicos e substâncias simples e 
compostas que formam assim as biomoléculas. Essas moléculas biológicas, 
quando em conjunto e em interação, mantêm todas as diferentes formas de vida 
do nosso planeta. A ciência que estuda esses mecanismos de interações chama-
se bioquímica. 
A bioquímica é a ciência que descreve as estruturas moleculares, os 
mecanismos e os processos químicos compartilhados por todos os organismos. 
Além disso, essa ciência versa sobre os princípios de organização dos 
organismos vivos, ou seja, é na bioquímica que se estuda a base da vida, em 
todas as suas formas. 
As células vivas são formadas por biomoléculas como carboidratos, 
lipídeos, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, nucleotídeos e outros 
compostos relacionados, em quantidades variáveis. Embora esses compostos 
tenham um número quase infinito de estruturas químicas, sua massa é 
constituída quase que totalmente por apenas seis elementos – carbono (C), 
hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S) (CHONPS). 
Apesar da presença desses elementos, pode-se dizer que a química dos 
organismos vivos está organizada em torno do carbono, que contribui com mais 
da metade do peso seco das células, formando ligações simples e duplas com 
átomos de oxigênio e nitrogênio, compondo assim as biomoléculas, com 
variedade de grupos funcionais. Percebemos aqui o primeiro sinal da 
onipresença da química, no entendimento da bioquímica. 
Essas biomoléculas, também chamadas de macromoléculas (macro = 
grande), podem ser conjugadas em moléculas orgânicas pequenas. As 
macromoléculas geralmente são polímeros (poli = muitos; mers = partes), 
moléculas grandes formadas por ligação covalente de inúmeras moléculas 
menores repetidas, denominadas monômeros (mono = um). Já a porção 
inorgânica das células é composta pela água e pelos eletrólitos e, assim como 
as vitaminas (compostos orgânicos), desempenha papéis importantes na 
manutenção de suas funções. 
 
 
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As macromoléculas e suas subunidades monoméricas diferem muito em 
tamanho: algumas são muito grandes e, em geral, elas contêm milhares de 
átomos, como os polissacarídeos, as proteínas e os ácidos nucleicos, e 
apresentam uma grande variedade de grupos funcionais, sendo esses os 
responsáveis pela maioria das propriedades das moléculas orgânicas, como 
veremos a seguir. 
Sendo assim, nesta primeira aula vamos estudar a estrutura, a 
classificação e a função dos representantes de cada classe de biomoléculas 
(carboidratos, proteínas, lipídeos e enzimas), lembrando que os ácidos 
nucleicos, outra importante classe de biomoléculas, serão estudadas 
posteriormente. Portanto, o objetivo dessa aula é compreender as principais 
características e funções das classes das moléculas que constituem os 
organismos vivos. 
TEMA 1 – CARBOIDRATOS 
Os carboidratos, também chamados de hidratos de carbono, glicídios e 
açúcares, são constituídos de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Fazem 
parte desse grande e diverso grupo de compostos orgânicos como os açúcares 
e o amido e consistem na principal e imediata fonte de energia para as atividades 
celulares. Essas macromoléculas são as mais abundantes na Terra, formando 
desde composições naturais como frutos, folhas, caules, animais até materiais 
do nosso dia a dia como papéis, móveis e construções. 
Além da função mencionada, essas macromoléculas desempenham uma 
série de outras importantes funções nos organismos vivos: ligadas a proteínas, 
formam tecidos; constituem o ácido desoxirribonucleico (DNA), a molécula que 
carrega informações hereditárias; são utilizadas na síntese de aminoácidos e 
gorduras ou substâncias mistas similares; funcionam como reservas 
alimentares; constituem a base dos grupos sanguíneos nos seres humanos; são 
usadas por uma variedade de patógenos para ter acesso a seus hospedeiros. 
Desse modo, carboidratos contribuem com detalhes para a disposição 
bioquímica da célula, ajudando a definir a funcionalidade e a particularidade das 
células. A fórmula geral de muitos carboidratos é (CH2O)n, onde n representa o 
número de átomos de C. Os carboidratos podem ser classificados como 
monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos, como veremos a seguir. 
 
 
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1.1 Monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos 
Os carboidratos simples são denominados monossacarídeos, 
constituídos por uma única unidade poli-hidroxicetona (o grupo funcional 
carbonila está posicionado no meio da cadeia do carboidrato cetona) ou poli-
hidroxialdeída (o grupo funcional carbonila está posicionado na extremidade da 
cadeia do carboidrato aldeído), em que poli-hidroxi refere-se ao grupo funcional 
hidroxila (OH), o qual se repete várias vezes na cadeia do carboidrato. A principal 
função desses açúcares simples é servir de fonte de energia das células vivas, 
mas também fazer parte da estrutura do DNA e do ácido ribonucleico (RNA). 
Cada molécula contém de três a sete átomos de carbono; o número de 
átomos de carbono na molécula de um açúcar simples é indicado pelo prefixo 
em seu nome: 
 n = 3 (C3H6O3): triose; 
 n = 4 (C4H8O4): tetrose; 
 n = 5 (C5H10O5): pentose; 
 n = 6 (C6H12O6): hexose; 
 n = 7 (C7H14O7): heptose. 
Portanto, açúcares simples com três carbonos são chamados de trioses 
(ex.: gliceraldeído-3-fosfato, produto intermediário da quebra da glicose), assim 
como também existem os tetroses (ex.: eritrose-4-fosfato, açúcar intermediário 
do metabolismo dos carboidratos), os pentoses (ex.: ribose, açúcar constituinte 
do RNA), os hexoses (ex.: glicose) e os heptoses (ex.: d-manoeptose, açúcar 
presente no abacate), com quatro, cinco, seis e sete carbonos, respectivamente. 
A glicose (C5H10O5) e a frutose (C5H10O5) são isômeros, ou seja, são duas 
moléculas com a mesma fórmula química, mas com estruturas e propriedades 
diferentes (Figura 1). 
 
 
 
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Figura 1 – Monossacarídeos isômeros: duas hexoses, com destaque para a 
função aldeído na aldose (glicose) e para a função cetona na cetose (frutose) 
 
Os monossacarídeos ligam-se entre si formando dissacarídeos e 
polissacarídeos por síntese por desidratação, o que significa que ligações 
glicosídicas são formadas pela união covalente entre um grupo hidroxila de uma 
molécula de açúcar e o carbono anomérico (C1) de outra, sendo eliminada uma 
molécula de água; do contrário, os dissacarídeos fornecem sempre dois 
monossacarídeos, por hidrólise. 
Assim como os monossacarídeos, os dissacarídeos comuns têm nomes 
terminados com o sufixo ose. 
A maltose (glicose + glicose) é produto da hidrólise do amido, a sacarose 
(glicose + frutose) é o açúcar da cana-de-açúcar e a lactose (glicose + galactose) 
é o açúcar do leite, representando os principais dissacarídeos. 
Por meio de ligações glicosídeas, os monossacarídeos são ligados para 
formar dissacarídeos até carboidratos complexos. Esse tipo de ligação é 
formado pela reação entre um grupo hidroxila de um dos açúcares e o carbono 
anomérico (carbono derivado do grupo cetona ou aldeído) do outro açúcar, 
conforme mostrado na Figura 2. 
 
 
 
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Figura 2 – Formação da maltose: dois monossacarídeos (D-glicose) em ligação 
glicosídica e o inverso quando ocorre a hidrólise 
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Fonte: Lehninguer, 2014. 
A Figura 2 mostra a maltose sendo formada quando um –OH (álcool) de 
uma molécula (à direita) se condensa com o hemiacetal intramolecular da outra 
(à esquerda), com eliminação de H2O e a formação de uma ligação glicosídica. 
Como o inverso dessa reação é a hidrólise – ataque da ligação glicosídica pela 
água – a molécula de maltoseconserva um hemiacetal redutor no C-1 (carbono 
funcional) não envolvido na ligação glicosídica. 
A maioria dos carboidratos encontrados na natureza ocorrem como 
polissacarídeos. Os principais são o amido, o glicogênio (formando as estruturas 
de reserva energética das células vegetal e animal, respectivamente), a celulose, 
a quitina e a dextrana. Os polissacarídeos são polímeros de açúcar e consistem 
em dezenas ou centenas de monossacarídeos unidos pela síntese por 
desidratação; podem ter cadeias lineares (celulose) ou ramificadas (glicogênio) 
e propriedades e funções biológicas diferentes, em consequência de suas 
ligações glicosídicas. 
O amido, encontrado nas raízes como batatas, em cereais como milho e 
o arroz e até mesmo em frutos, é um polímero da glicose produzido pelas 
 
 
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plantas, usado como alimento por seres humanos e, assim como o glicogênio, 
serve como forma de armazenamento de energia. 
O glicogênio também é um importante polissacarídeo de reserva, porém 
presente em animais e algumas bactérias. 
A celulose é um dos carboidratos mais abundantes da Terra e atua como 
elemento estrutural em paredes celulares de plantas (caules, troncos e partes 
lenhosas dos tecidos vegetais) e da maioria das algas e é insolúvel em água. 
A quitina, bem como a celulose, desempenha a função estrutural, 
fornecendo suporte extracelular para animais, formando exoesqueletos em 
crustáceos e insetos e constituindo a parede celular da maioria dos fungos. 
Outro polissacarídeo bastante relevante é a dextrana, que é produzida 
como um líquido açucarado por certas bactérias e utilizada como substituta do 
plasma sanguíneo. A placa dentária, formada por bactérias que crescem na 
superfície dos dentes, é rica em dextranas, as moléculas adesivas que permitem 
às bactérias grudarem-se nos dentes e umas às outras. 
Apesar de os carboidratos serem as principais fontes de energia, nem 
todos podem ser digeridos pelos diversos grupos de seres vivos. Os ruminantes 
(bois, vacas, cabras, ovelhas, entre outros) são os únicos vertebrados capazes 
de digerir celulose, pois possuem bactérias, em seus sistemas digestórios, 
capazes de degradar esse carboidrato pela produção da enzima celulase. 
Para digerir o amido, ou seja, quebrar as ligações entre as moléculas de 
glicose, muitos animais, incluindo os animais humanos, produzem enzimas com 
essa capacidade de quebrar o amido, chamadas de amilases. 
As celulases são utilizadas para uma série de fins industriais, devido a sua 
propriedade de quebrar moléculas de celulose. Uma das suas utilizações é para 
a produção do etanol de segunda geração (etanol celulósico), obtido da 
biomassa de bagaço de cana, palha de arroz e de milho. Também na indústria 
têxtil a celulase é utilizada para desfibrilação e amaciamento de tecidos como 
algodão e linho. 
TEMA 2 – LIPÍDEOS 
Lipídeos (lip = gordura) são conhecidos usualmente como gorduras. 
Assim como os carboidratos, são formados por átomos de carbono, hidrogênio 
e oxigênio, porém em diferentes proporções. Desempenham a importante função 
de manter a estrutura das membranas celulares, atuando também na regulação 
 
 
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da entrada de substâncias/nutrientes e da saída de dejetos, além de no 
armazenamento de energia, entre outras funções. 
Uma molécula lipídica fornece o dobro de calorias, em comparação com 
uma molécula de glicose. Então, uma célula pode mudar seu metabolismo na 
falta de glicose e oxidar os lipídeos, para liberação de energia. Porém, esse 
processo de utilização de energia com base em lipídeos é lento e a célula tem 
preferência por metabolizar os carboidratos. 
A maioria dos lipídeos são insolúveis em água e apolares, não 
apresentando uma extremidade polar e outra polar, como no caso da molécula 
da água. Logo, eles são solúveis em solventes orgânicos apolares como álcool, 
éter e clorofórmio. Exatamente por essa característica de apolaridade, os 
lipídeos são essenciais para estabelecer uma interface entre o meio intracelular 
e o extracelular, a exemplo do caso das células eucarióticas que contêm, além 
das suas membranas citoplasmáticas, compartimentos delimitados por 
membranas internas constituídas por lipídeos. 
2.1 Classificação, composição e propriedade dos lipídeos 
Lipídeos, diferentemente dos carboidratos e das proteínas, não são 
polímeros, ou seja, não são formados por várias porções de moléculas iguais 
como o amido, que é formado principalmente por repetidas moléculas de glicose. 
Por constituírem uma classe de biomoléculas heterogênea, são classificados em 
diferentes tipos, descritos a seguir. 
a. Triacilgliceróis, também chamados de triglicerídeos, são caracterizados 
pela união de um álcool (glicerol) com três ácidos graxos. Esse tipo de 
ligação chama-se ligação éster, quando o ácido graxo, por meio do seu 
grupo carboxila (-COOH), se liga com a hidroxila (-OH) do glicerol e perde 
uma molécula de água. 
b. As gorduras em animais (manteiga, sebo – sólidos em temperatura 
ambiente) e óleos vegetais (óleo de soja, de milho – líquidos em 
temperatura ambiente) constituem o grupo dos triacilgliceróis. Esse tipo 
de lipídeo fica depositado nos adipócitos que constituem o tecido adiposo 
localizado logo abaixo da hipoderme e realiza importantes funções como 
estocagem de energia e isolamento térmico. 
 
 
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c. Cerídeos são moléculas de lipídeos muito maiores, que possuem muito 
mais carbonos que os triacilgliceróis e os fosfolipídeos (veremos a seguir), 
apesar de serem formados por álcool e ácidos graxos. Entre as funções 
dos cerídeos, destaca-se o importante desempenho dessas biomoléculas 
como impermeabilizantes, impedindo que as folhas percam água para o 
ambiente, assim como permitirem que aves aquáticas nadem evitando o 
encharcamento de suas penas. Atuam também como reserva de energia 
no fitoplâncton e na proteção da pele contra o ressecamento. Além disso, 
os cerídeos são utilizados para uma grande diversidade de aplicações na 
forma de cera, devido às suas propriedades impermeabilizantes e à sua 
consistência firme, na indústria farmacêutica e cosmética. 
d. Glicerofosfolipídeos, esfingolipídeos e esteróis compõem a classe dos 
lipídeos estruturais de membrana. O primeiro possui suas regiões 
hidrofóbicas compostas por dois ácidos graxos ligados ao glicerol; os 
esfingolipídeos apresentam seu único ácido graxo ligado a um 
aminoálcool, à esfingosina e não contêm glicerol; e os esteróis são 
compostos caracterizados por um sistema rígido de quatro anéis 
hidrocarbonados fusionados. O mais simples glicerofosfolipídeo é o ácido 
fosfatídico, encontrado nas membranas celulares, atuando como 
intermediário na síntese de outros lipídeos. 
e. Esfingomielinas e glicoesfingolipídeos são exemplos de esfingolipídeos e 
desempenham funções de revestimento e isolamento em alguns 
neurônios, estando, portanto, presentes na maioria das membranas 
plasmáticas das células animais do tecido nervoso. Por conterem fosfato, 
os glicerofosfolipídeos e os esfingolipídeos são considerados 
fosfolipídeos pois, assim como os glicerídeos, são formados por um 
glicerol com dois ácidos graxos e um grupo fosfato ligado a essa molécula, 
dando um caráter polar a ela, já que uma parte dos fosfolipídeos interage 
com a água. Desse modo, os fosfolipídeos são moléculas anfipáticas, com 
uma porção que se liga à água e outra que não se liga, em uma estrutura 
denominada de bicamada lipídica, presente nas membranas celulares. 
Portanto, os fosfolipídeos estão presentes nas membranas plasmáticas 
contribuindo com sua estrutura, fluidez, também envolvidos em reações 
de síntese de moléculas e como precursores de reações. 
 
 
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f. Esteróis são outra classe de lipídeos constituída por cadeias carbônicas 
formando quatro anéis (vários isoprenos). Apresentam função regulatória, 
ação hormonal (colesterol) e estão também presentes nas membranas 
plasmáticas de plantas (estigmaesterol)e de animais, nos sais biliares, 
atuando na emulsificação das gorduras. Na maioria dos fungos, o esterol 
presente na membrana plasmática é o ergosterol, o qual desempenha 
importantes funções de manutenção da permeabilidade da membrana e 
de mecanismo de absorção de nutrientes. 
Ainda existem outros compostos de natureza lipídica presentes nos 
organismos vivos que devemos tratar aqui, como as tromboxanas, envolvidas no 
processo de coagulação sanguínea; o leucotrieno, envolvido na respiração 
celular; a prostaglandina, envolvida no processo inflamatório; e os carotenoides. 
Esses últimos compreendem os pigmentos naturais presentes nas plantas, tais 
como o betacaroteno, que é precursor da vitamina A, e o pigmento da 
fotossíntese, a clorofila. 
TEMA 3 – AMINOÁCIDOS: COMPOSIÇÃO, IMPORTÂNCIA, CLASSIFICAÇÃO 
E PROPRIEDADES QUÍMICAS 
Os aminoácidos, também chamados de resíduos, quando incorporados a 
um polímero proteico, são unidades estruturais que formam as proteínas, assim 
como os monossacarídeos são as unidades estruturais que formam os 
carboidratos. 
A composição química dos aminoácidos se dá da seguinte maneira: um 
grupo carboxila (-COOH), um grupo amino (-NH2), um átomo de hidrogênio e um 
grupo lateral (grupo R), todos ligados ao mesmo átomo de carbono (carbono 
alfa), conforme demonstra a Figura 3. 
 
 
 
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Figura 3 – Fórmula estrutural geral de um aminoácido; o carbono alfa é mostrado 
no centro 
 
O grupo lateral poderá ser uma cadeia linear ou ramificada de átomos ou 
uma estrutura em anel que pode ser cíclica (toda em carbono) ou heterocíclica 
(quando um átomo diferente do carbono está incluído no anel). A única exceção 
é no caso da glicina, um aminoácido cuja cadeia lateral será substituída por um 
átomo de hidrogênio (Figura 4). 
Figura 4 – Fórmula estrutural do aminoácido glicina com o átomo de hidrogênio 
substituindo o grupo R e a fórmula estrutural da tirosina com seu grupo lateral 
cíclico, respectivamente 
 
Todos os seres vivos sintetizam aminoácidos e são constituídos pelos 
mesmos 20 aminoácidos, porém alguns animais superiores não conseguem 
sintetizar todos os aminoácidos necessários para construir suas proteínas. Por 
exemplo, existem nove aminoácidos que os seres humanos não conseguem 
sintetizar, denominados de aminoácidos essenciais (fenilalanina, histidina, 
isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano e valina), cuja ingestão 
por dieta se torna, portanto, indispensável. 
 
 
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Desses 20 aminoácidos mais comuns, todas as milhares de proteínas são 
formadas; além da função estrutural na formação dessas biomoléculas, os 
aminoácidos realizam funções como precursores de importantes substâncias 
como enzimas, hormônios, pigmentos, conforme será abordado posteriormente 
na temática metabolismo dos aminoácidos. 
Os aminoácidos possuem como característica distintiva o grupo R. É pela 
polaridade desse mesmo grupo e pela sua tendência de interagir com a água em 
pH biológico que são classificados os aminoácidos, agrupando-se em cinco 
grupos, como veremos a seguir. 
1. Grupos R apolares: os grupos R dessa classe são alifáticos e 
hidrofóbicos; incluem os aminoácidos alanina, valina, leucina e isoleucina. 
2. Grupos R aromáticos: representados pela fenilalanina, tirosina e 
triptofano, têm suas cadeias laterais aromáticas, relativamente apolares, 
e são hidrofóbicos. 
3. Grupos R polares, não carregados: grupos R mais hidrofílicos; essa 
classe inclui serina, treonina, cisteína, asparagina e glutamina. 
4. Grupos R carregados positivamente (bases): grupos R mais hidrofílicos; 
incluem lisina, histidina e arginina. 
5. Grupos R carregados negativamente: representam esse grupo o 
aspartato e o glutamato. 
Conforme acabamos de ver, os aminoácidos são classificados de acordo 
com as propriedades químicas dos grupos R, se diferenciando em estrutura, 
tamanho e carga elétrica. Tais características químicas influenciam na 
solubilidade dos aminoácidos em água e na sua capacidade de sofrer 
transformações. 
TEMA 4 – PROTEÍNAS: CONCEITO, CLASSIFICAÇÃO, SOLUBILIDADE, NÍVEIS 
ESTRUTURAIS 
As biomoléculas presentes em maior proporção nas células são as 
proteínas. Estas desempenham imprescindíveis funções nos organismos vivos, 
tais como: catálise enzimática (todas as enzimas são proteínas, como veremos 
no próximo tema), transporte e armazenamento de moléculas e íons, estrutura e 
sustentação celular, coordenação e regulação de atividades celulares e proteção 
imunitária. 
 
 
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As moléculas de proteínas contêm, além do carbono, oxigênio e 
hidrogênio, átomos de nitrogênio e de enxofre. Algumas proteínas contêm 
elementos adicionais, como fósforo, ferro, zinco e cobre. 
4.1 Conceito e classificação 
Aminoácidos são as unidades estruturais básicas das proteínas e podem 
ser unidos com outros aminoácidos por meio de ligações peptídicas, formando 
cadeias de peptídeos e/ou proteínas, assim como os dissacarídeos e os 
polissacarídeos são unidos por monossacarídeos, formando ligações 
glicosídicas e liberando uma molécula de água. Sendo assim, as proteínas 
podem ser cadeias peptídicas muito longas, assim como podem ser formadas 
apenas por dois resíduos de aminoácidos. 
A seguir, estudaremos a classificação das proteínas quanto ao número de 
cadeias polipeptídicas, quanto à composição e quanto à forma. 
Como as proteínas são macromoléculas que contêm uma ou mais cadeias 
polipeptídicas, elas podem conter dois; três; quatro; cinco; ou mais aminoácidos, 
sendo denominadas, respectivamente, de dipeptídeo, tripeptídeo, tetrapetídeo, 
pentapeptídeo e polipetídeo. Do mesmo modo, quando até cinco aminoácidos 
se ligam à estrutura, a proteína pode ser chamada de oligopeptídeo. 
A segunda classificação apresentada aqui equivale à composição, uma 
vez que as proteínas podem ser simples, quando constituídas apenas por 
aminoácidos, e podem ser conjugadas (glicoproteínas, lipoproteínas), 
apresentando uma parte proteica e uma não proteica (carboidrato ou lipídio) – 
tal parte associada pode ser chamada de grupo prostético. As glicoproteínas 
estão presentes na superfície externa de membranas plasmáticas celulares, 
sendo, por exemplo, receptoras do vírus influenza, atuando como sítios de 
absorção. Bactérias utilizam glicoproteínas que se conectam à membrana 
plasmática da célula hospedeira para se moverem de uma célula a outra. Além 
dessa característica relacionada à penetração de agentes infecciosos, células e 
à recepção de moléculas, as glicoproteínas estão associadas a outras funções, 
pois elas compõem hormônios e enzimas. As lipoproteínas constituem um grupo 
no qual estão presentes as importantes moléculas transportadoras de lipídeos 
entre células, fígado e sangue: high density lipoproteins (HDL), low density 
lipoproteins (LDL) e very low density lipoproteins (VLDL). 
 
 
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Proteínas também podem ser classificadas, quanto à forma, como 
fibrosas, arranjadas em longos filamentos ou folhas, desempenhando função de 
estrutura (colágeno do tecido conjuntivo, queratina dos cabelos, miosina dos 
músculos etc.) ou proteínas globulares; estas apresentam uma estrutura 
espacial mais complexa, com cadeias polipeptídicas dobradas em forma esférica 
ou globular. 
4.2 Solubilidade 
A solubilidade das proteínas é bastante variável e influenciada por alguns 
fatores como o pH e a temperatura. Assim, a solubilidade depende da polaridade 
de seus grupos R: quanto mais grupos R ionizáveis existirem, mais solúvel será 
o polipeptídeo. 
A produção de iogurtes, tanto dos convencionais, feitos de leite de vaca, 
como dos mais recentes, de fontes vegetais (coco, soja, castanhas), é realizada 
com base nesse conceito. Primeiramente, aminoácidos são liberados no meio, a 
seguir ocorre o aumento da acidez, com a produção microbiana de ácido lático. 
O pH se aproxima do ponto isoelétrico de algumas proteínas (valor do pH em 
que as cargas elétricasdos aminoácidos se igualam e se anulam, ocasionando 
a precipitação das proteínas), ocorrendo a formação de coágulo, processo 
também chamado de coagulação ácida. Portanto, nesse caso descrito, o pH 
influenciou na solubilidade de proteínas, desestabilizando-as, ocasionando a 
coagulação, acontecimento esperado para a produção de tal alimento. 
4.3 Níveis estruturais 
Conforme já estudado, as proteínas são formadas de 20 aminoácidos com 
diferentes estruturas e conformação tridimensional, o que permite que haja sua 
interação com moléculas específicas, de maneira a realizar diferentes e 
específicas funções. Sendo assim, de acordo com sua estrutura e complexidade, 
as proteínas são classificadas em quatro níveis de organização (Figura 5): 
1. Estrutura primária: sequência linear de aminoácidos que forma uma 
cadeia peptídica; cada sequência de aminoácidos é determinada 
geneticamente e diferencia as proteínas umas das outras, determinando 
suas propriedades estruturais e biológicas. 
 
 
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2. Estrutura secundária: esse termo refere-se à estrutura que apresenta 
pontes de hidrogênio mantendo a forma estrutural de um composto 
proteico, ou seja, em que ligações peptídicas interagem formando pontes 
de hidrogênio modificando a estrutura de uma proteína. Esse tipo de 
configuração estrutural apresenta duas formas: 
a. hélice α: apresenta forma de uma espiral mantida por pontes de 
hidrogênio entre resíduos de aminoácidos de uma mesma cadeia 
polipeptídica; esse tipo de configuração está presente no cabelo (α-
queratina) e na pele, no osso, no tendão (colágeno); 
b. folha β laminar: cadeias polipeptídicas se ligam por pontes de hidrogênio, 
em forma de zigue-zague em vez de estrutura helicoidal; um exemplo de 
proteína com essa conformidade é a proteína que forma a teia de aranha, 
em que mesmo as pontes de hidrogênio sendo ligações fracas, a estrutura 
torna-se extremamente forte, pois se faz muitas ligações para isso. 
3. Estrutura terciária: nesse tipo de configuração estrutural de proteínas, o 
dobramento não é repetitivo e adquire estrutura tridimensional. Ocorre 
quando cadeias laterais polipeptídicas secundárias se dobram sobre elas 
mesmas, ligando-se por vários grupos de aminoácidos, envolvendo 
diversas interações, além das interações por ponte de hidrogênio 
(interações hidrofóbicas/de van der Waals, ligações iônicas, pontes de 
dissulfeto). 
4. Estrutura quaternária: nesses tipos de configurações estruturais ocorre a 
união de duas ou mais cadeias polipeptídicas (subunidades); a união 
dessa estrutura quaternária é mantida por meio de forças iônicas e pontes 
de hidrogênio. São as proteínas fibrosas e globulares, essas últimas 
representadas pela hemoglobina, formada por quatro subunidades 
polipeptídicas unidas, com átomos de ferro que interagem com o oxigênio 
para transportá-lo pelo sangue. 
 
 
 
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Figura 5 – Ilustração das estruturas primária, secundária, terciária e quaternária 
das proteínas 
 
Crédito: Mypokcik/Shutterstock. 
TEMA 5 – ENZIMAS: CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA, FATORES QUE 
AFETAM A ATIVIDADE DAS ENZIMAS, INTRODUÇÃO À CINÉTICA 
ENZIMÁTICA E VITAMINAS 
Enzimas são proteínas especializadas em acelerar processos 
bioquímicos, agindo como catalisadoras das reações bioquímicas. Portanto, 
praticamente todas as reações de manutenção da vida dependem da atividade 
dessas moléculas, pois, sem elas, a velocidade das reações seria tão lenta que 
impossibilitaria a vida. Tais reações poderiam ser realizadas em condições 
laboratoriais, com manejo de temperatura e pH, por exemplo. Importante lembrar 
que toda enzima é uma proteína, porém nem toda proteína é uma enzima. 
https://www.shutterstock.com/pt/g/pokcik
 
 
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Em geral, os nomes das enzimas terminam em ase e são definidas em 
seis classes como apresentado no Quadro 1. 
Quadro 1 – Classificação das enzimas 
CLASSIFICAÇÃO TIPO DE REAÇÃO 
QUE CATALISAM 
EXEMPLOS MODO DE 
ATUAÇÃO 
Oxirredutases Reações de 
oxidorredução 
Desidrogenase; 
oxidase 
Removem átomos 
de hidrogênio; 
adicionam átomos de 
oxigênio 
Transferases Transferências 
de grupos funcionais 
Metiltransferase Transferem grupos 
metil (-CH3) 
Hidrolases Reações de hidrólise Lipases; proteases Quebram lipídios e 
proteínas 
Liases Quebra de ligações 
duplas 
Descarboxilase Removem CO2 
Isomerases Isomerizações Cis/transisomerase Convertem 
formas cis e trans 
Ligases Formação de 
ligações 
Sintetase Combinam dois 
grupos 
Essa classificação está de acordo com o tipo de reação química que as 
enzimas catalisam, usando-se o exemplo das enzimas da classe oxidorredutase 
que removem hidrogênio de um substrato (desidrogenases) ou que adicionam 
O2 (oxidases). Outras têm nomes ainda mais específicos, dependendo dos 
substratos específicos em que elas atuam. Imprescindível explicar que substrato 
é o nome dado à substância inicial que é transformada pela ação enzimática. 
5.1 Fatores que afetam a atividade das enzimas 
Diversos fatores são capazes de influenciar e alterar a atividade de uma 
enzima. Entre os mais importantes estão a temperatura, o pH, a concentração 
de substrato e inibidores. Sendo assim, cada enzima possui um pH ótimo de 
atividade (quando sua atividade é ótima) e, acima ou abaixo desse valor ótimo 
de pH, a velocidade da reação da enzima diminui. 
O conceito de que, em baixas temperaturas, moléculas se movimentam 
menos e, em altas temperaturas, moléculas se agitam mais pode ser aplicado 
no caso das enzimas, pois, de maneira geral, as enzimas aumentam sua 
atividade de reação com o aumento da temperatura, até que seja atingida a 
velocidade máxima. A partir desse momento, as enzimas podem sofrer 
desnaturação (mudança na estrutura molecular da proteína/enzima) e perder 
suas propriedades catalíticas; em baixas temperaturas, a velocidade da reação 
 
 
18 
começa a decrescer, o que pode ser explicado pelo início da inativação das 
enzimas pela temperatura. 
Outro fator que afeta a atividade das enzimas, porém sem provocar a 
desnaturação, é a concentração de substrato. À medida que a concentração do 
substrato aumenta, a atividade enzimática também se eleva até as enzimas 
ficarem saturadas, pois ocupadas pelo excesso de substrato disponível. 
Certas substâncias podem inibir a atividade enzimática, levando as 
células até a pararem de funcionar e morrer. Essas substâncias são chamadas 
de inibidores. Muitas novas drogas (antidepressivos e reguladores de apetite) 
são formuladas com base nesse fator inibitório enzimático. 
5.2 Introdução à cinética enzimática 
Assim como as proteínas se ligam em um receptor, em uma célula, para 
realizar funções específicas, as enzimas também se ligam em uma substância 
específica, chamada de substrato da enzima. É formado o complexo enzima-
substrato pela ligação temporária da enzima com os reagentes; o ponto de 
ligação entre a enzima e o substrato é chamado de sítio ativo, uma região que 
interage com uma substância química específica. Após a atuação da enzima, ela 
é recuperada; sendo assim, a enzima não é consumida ao longo do processo. 
Por exemplo, a maltose (dissacarídeo presente em alimentos) é o substrato da 
enzima sacarase, que catalisa a hidrólise da maltose para duas moléculas de 
glicose. 
5.3 Vitaminas 
As vitaminas são compostos orgânicos presentes nos organismos vivos, 
podendo ser obtidas pela alimentação ou pela síntese metabólica, apresentando 
um variável grau de complexidade. São de extrema importância para o 
crescimento e desenvolvimento dos seres vivos; no organismo humano, atuam 
na prevenção contra doenças, como precursoras de hormônios e como fatores 
de crescimento ou coenzimas (cofatores orgânicos requeridos por certas 
enzimas, para seu funcionamento). Podem ser classificadas em: 
 lipossolúveis: apresentam moléculas apolares, são absorvidas no 
intestino; vitaminas A, D, E e K são exemplos; 
 
 
19 
 hidrossolúveis: apresentam moléculaspolares e função de coenzima; 
vitaminas do complexo B (tiamina-B1, riboflavina-B2, ácido panteônico-
B5, piridoxina-B6, cobalamina-B12), ácido ascórbico (C) e biotina (H) são 
exemplos. 
Algumas vitaminas, como a vitamina K e algumas do complexo B, são 
digeridas e sintetizadas no intestino grosso por bactérias que interagem de forma 
harmônica (mutualismo) com os seres humanos. Por esses efeitos benéficos, 
entre outros, atualmente muito se fala na alimentação com os probióticos, que 
consistem em microrganismos vivos benéficos para o organismo, atraindo a 
atenção da indústria alimentícia e farmacêutica, assim como da ciência, em 
busca de novas descobertas. 
NA PRÁTICA 
Um cabelo enrolado é feito de proteínas queratinas, em sua estrutura 
secundária. Quando usamos um secador ou um alisador de cabelo, acabamos, 
devido ao calor, quebrando as pontes de hidrogênio que mantêm essa estrutura, 
fazendo com que as proteínas queratinas fiquem em estrutura primária. Porém, 
se pegarmos chuva ou umidade, nosso cabelo voltará a se enrolar, pois a água 
doa átomos de hidrogênio, reconstituindo as pontes de hidrogênio, possibilitando 
que a proteína retorne a sua estrutura primária. Essa é uma situação um tanto 
comum hoje em dia e em que nem imaginamos que há a atuação da bioquímica 
por trás dela, não é mesmo? 
FINALIZANDO 
Do ponto de vista da nutrição humana, nesta aula abordamos todos os 
macronutrientes (carboidratos, lipídeos e proteínas) que são os nutrientes 
necessários, em maiores quantidades, e alguns micronutrientes que funcionam 
como coenzimas (vitaminas), dos quais necessitamos em menores 
concentrações, a maioria obtida pela dieta. E também estudamos as tão 
importantes enzimas. 
Vimos que todos esses nutrientes são compostos orgânicos também 
chamados de biomoléculas, que exercem, de maneira geral, funções 
energéticas, estruturais, isolantes, de armazenamento e metabólicas. 
 
 
20 
Figura 6 – Infográfico: biomoléculas estudadas 
 
 
 
Lipídeos 
Proteínas 
Carboidratos
M
A
C
R
O
M
O
L
É
C
U
L
A
S
 
ENZIMAS
S 
VITAMINAS
S