Bioquímica Celular - Fundamentos, Elementos Químicos e Metabolismo

Fundamentos de Bioquímica A IMPORTÂNCIA DA BIOQUÍMICA NO METABOLISMO NO INTERIOR DAS CÉLULAS OCORREM REAÇÕES QUÍMICAS FUNDAMENTAIS À VIDA COMO A DIGESTÃO ONDE A CÉLULA INGERE O ALIMENTO E O QUEBRA LIBERANDO ENERGIA OU AS VEZES ESTE ALIMENTO INGERIDO SERVE PARA PRODUZIR OUTRAS SUBSTÂNCIAS NECESSÁRIAS PARA O ORGANISMO 2 Bioquímica Celular 1 Introdução A bioquímica celular é o ramo da biologia que estuda a composição e as propriedades químicas dos seres vivos 2 Elementos químicos da matéria viva 118 elementos químicos 92 naturais e 26 artificiais Existem 92 elementos químicos que ocorrem naturalmente no planeta e somente 26 elementos são encontrados nos seres vivos Os elementos químicos mais abundantes da matéria viva são N C H O P S Elemento Símbolo Percentuais médios nas células Oxigênio O 65 Carbono C 18 Hidrogênio H 10 Nitrogênio N 3 Fósforo P 12 Enxofre S O25 CONSTITUINTES BIOQUÍMICOS DA CÉLULA Água e Minerais Carboidratos Proteínas Lipídios Ácidos Nucléicos O segredo da vida 4 Bioquímica Celular 2 Elementos químicos da matéria viva Principais substâncias presentes na matéria viva COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA OS COMPOSTOS CELULARES SÃO BASEADOS EM COMPOSTOS DE CARBONO C H N E O CONSTITUEM QUASE 99 DO PESO CELULAR ÁGUA 70 DO PESO DA CÉLULA LOGO A MAIORIA DAS REAÇÕES QUÍMICAS DA CÉLULA OCORREM EM AMBIENTE AQUOSO 6 Bioquímica Celular 3 Substâncias Inorgânicas a Água H2O Obtenção Alimentos líquidos sólidos e água potável Composto mais abundante dos seres vivos 75 a 80 do peso corporal dos seres vivos Solvente universal molécula possui alta polaridade e dessa maneira grande poder de dissolver separar compostos iônicos e polares Participa das reações químicas de hidrólise o Hidrólise quebra pela água o Ex Sacarose H2O Sacarase Glicose Frutose sacarase AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO RESPONSÁVEIS PELAS PROPRIEDADES INCOMUNS DA ÁGUA A ÁGUA TEM PONTO DE FUSÃO EBULIÇÃO E CALOR DE VAPORIZAÇÃO MAIS ALTO QUE OS OUTROS SOLVENTES COMUNS POR QUE ESSAS PROPRIEDADES INCOMUNS SÃO UMA CONSEQUÊNCIA DA ATRAÇÃO ENTRE AS MOLÉCULAS DE ÁGUA ADJACENTES QUE OFERECEM À ÁGUA LÍQUIDA GRANDE COESÃO INTERNA O NÚCLEO DO ÁTOMO DE OXIGÊNIO ATRAI ELÉTRONS MAIS FORTEMENTE QUE O NÚCLEO DE HIDROGÊNIO UM PRÓTON OU SEJA O OXIGÊNIO É MAIS ELETRONEGATIVO ISSO SIGNIFICA QUE OS ELÉTRONS COMPARTILHADOS ESTÃO MAIS FREQUENTEMENTE NAS VIZINHANÇAS DO ÁTOMO DE OXIGÊNIO QUE OS DE HIDROGÊNIO 8 AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO RESPONSÁVEIS PELAS PROPRIEDADES INCOMUNS DA ÁGUA O RESULTADO DESSE COMPARTILHAMENTO DESIGUAL DE ELÉTRONS É A FORMAÇÃO DE DOIS DIPOLOS ELÉTRICOS NA MOLÉCULA DE ÁGUA UM AO LONGO DE CADA LIGAÇÃO OH CADA HIDROGÊNIO CARREGA CARGA PARCIAL POSITIVA δ E O OXIGÊNIO CARREGA CARGA PARCIAL NEGATIVA IGUAL EM MAGNITUDE À SOMA DAS DUAS CARGAS PARCIAIS POSITIVAS 2δ COMO RESULTADO EXISTE UMA ATRAÇÃO ELETROSTÁTICA ENTRE O ÁTOMO DE OXIGÊNIO DE UMA MOLÉCULA DE ÁGUA E O HIDROGÊNIO DE OUTRA CHAMADA DE LIGAÇÃO DE HIDROGÊNIO AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO RESPONSÁVEIS PELO PONTO DE FUSÃO RELATIVAMENTE ALTO DA ÁGUA POIS MUITA ENERGIA TÉRMICA É NECESSÁRIA PARA QUEBRAR UMA PROPORÇÃO SUFICIENTE DE LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO DE FORMA A DESESTABILIZAR A REDE CRISTALINA DO GELO 9 AS LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO SÃO RESPONSÁVEIS PELAS PROPRIEDADES INCOMUNS DA ÁGUA A ÁGUA INTERAGE ELETROSTATICAMENTE COM SOLUTOS CARREGADOS COMPOSTOS QUE SE DISSOLVEM FACILMENTE EM ÁGUA SÃO HIDROFÍLICOS DO GREGO QUE AMA A ÁGUA EM CONTRAPARTIDA SOLVENTES APOLARES COMO CLOROFÓRMIO E BENZENO SÃO SOLVENTES RUINS PARA BIOMOLÉCULAS POLARES MAS DISSOLVEM PRONTAMENTE MOLÉCULAS HIDROFÓBICAS MOLÉCULAS APOLARES COMO LIPÍDEOS E CERAS 10 PROPRIEDADES DA ÁGUA SOLVENTE UNIVERSAL A ÁGUA DISSOLVE SUBSTÂNCIAS POLARES E IÔNICAS HIDROFÍLICAS COMO VÁRIOS SAIS E AÇÚCAR E FACILITA SUA INTERAÇÃO QUÍMICA QUE AJUDA METABOLISMOS COMPLEXOS 11 MOLÉCULA DE AGUA Átomo de oxígeno Átomo de hidrógeno Átomo de hidrógeno H2O 1045 Puente de hidrógeno 0177 nm Enlace covalente 00965 nm Strong hydrogen bond Weaker hydrogen bond 12 LUBRIFICANTE NAS ARTICULAÇÕES E ENTRE OS ÓRGÃOS A ÁGUA EXERCE UM PAPEL LUBRIFICANTE PARA DIMINUIR O ATRITO ENTRE ESSAS REGIÕES A LÁGRIMA DIMINUI O ATRITO DAS PÁLPEBRAS SOBRE O GLOBO OCULAR A SALIVA FACILITA A DEGLUTIÇÃO DOS ALIMENTOS 13 TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS A PRESENÇA DE ÁGUA PERMITE A DIFUSÃO NOS SERES MAIS PRIMITIVOS ORGANISMOS MAIS EVOLUÍDOS APRESENTAM SISTEMAS CIRCULATÓRIOS HEMOLINFA SANGUE E SEIVA VEGETAL A URINA É UMA MANEIRA DE ELIMINAR TOXINAS 14 FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS REAÇÕES QUÍMICAS OCORREM MAIS FACILMENTE COM OS REAGENTES EM ESTADO DE SOLUÇÃO EM ALGUMAS REAÇÕES QUÍMICAS A UNIÃO ENTRE MOLÉCULAS OCORRE COM FORMAÇÃO DE ÁGUA COMO PRODUTO SÍNTESE POR DESIDRATAÇÃO REAÇÕES DE QUEBRA DE MOLÉCULAS EM QUE A ÁGUA PARTICIPA COMO REAGENTE SÃO DENOMINADAS REAÇÕES DE HIDRÓLISE 15 TERMORREGULAÇÃO SERES VIVOS SÓ PODEM EXISTIR EM UMA ESTREITA FAIXA DE TEMPERATURA A ÁGUA EVITA VARIAÇÕES BRUSCAS DE TEMPERATURA DOS ORGANISMOS A TRANSPIRAÇÃO DIMINUI A TEMPERATURA CORPORAL DE MAMÍFEROS 16 SOLUTOS AFETAM AS PROPRIEDADES COLIGATIVAS DE SOLUÇÕES AQUOSAS SOLUTOS DE TODOS OS TIPOS MODIFICAM ALGUMAS PROPRIEDADES FÍSICAS DO SOLVENTE A ÁGUA A PRESSÃO DE VAPOR O PONTO DE EBULIÇÃO E DE FUSÃO PONTO DE CONGELAMENTO E A PRESSÃO OSMÓTICA SÃO CHAMADAS DE PROPRIEDADES COLIGATIVAS ASSOCIADAS PORQUE O EFEITO DE SOLUTOS NAS QUATRO PROPRIEDADES TEM O MESMO PRINCÍPIO A CONCENTRAÇÃO DA ÁGUA É MAIS BAIXA NAS SOLUÇÕES DO QUE NA ÁGUA PURA EFEITO DA CONCENTRAÇÃO DO SOLUTO NAS PROPRIEDADES COLIGATIVAS DA ÁGUA É INDEPENDENTE DAS PROPRIEDADES QUÍMICAS DO SOLUTO DEPENDENDO SOMENTE DO NÚMERO DE PARTÍCULAS DE SOLUTO MOLÉCULAS ÍONS PARA UMA DADA QUANTIDADE DE ÁGUA 17 PRESSÃO OSMÓTICA AS MOLÉCULAS DE ÁGUA TENDEM A SE MOVER DE UMA REGIÃO DE MAIOR CONCENTRAÇÃO DE ÁGUA PARA UMA DE MENOR CONCENTRAÇÃO DE ACORDO COM A TENDÊNCIA NA NATUREZA PARA UM SISTEMA SE TORNAR DESORDENADO QUANDO DUAS SOLUÇÕES AQUOSAS SÃO SEPARADAS POR UMA MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL QUE PERMITE A PASSAGEM DE ÁGUA MAS NÃO DE MOLÉCULAS DE SOLUTO A DIFUSÃO DAS MOLÉCULAS DE ÁGUA DA REGIÃO DE MAIOR CONCENTRAÇÃO PARA A REGIÃO DE MENOR CONCENTRAÇÃO DE ÁGUA PRODUZ PRESSÃO OSMÓTICA PRESSÃO OSMÓTICA Π MEDIDA COMO A FORÇA NECESSÁRIA PARA RESISTIR AO MOVIMENTO DA ÁGUA 18 OSMOSE OSMOSE O MOVIMENTO DA ÁGUA ATRAVÉS DE UMA MEMBRANA SEMIPERMEÁVEL OCASIONADO POR DIFERENÇAS NA PRESSÃO OSMÓTICA É UM FATOR IMPORTANTE NA VIDA DE GRANDE PARTE DAS CÉLULAS AS MEMBRANAS PLASMÁTICAS SÃO MAIS PERMEÁVEIS À ÁGUA QUE A MAIORIA DAS OUTRAS MOLÉCULAS PEQUENAS ONS E MACROMOLÉCULAS PORQUE OS CANAIS PROTEICOS NA MEMBRANA SELETIVAMENTE PERMITEM A PASSAGEM DE ÁGUA SOLUÇÕES COM OSMOLARIDADE IGUAL À DO CITOSOL DE UMA CÉLULA SÃO DITAS ISOTÔNICAS EM SOLUÇÕES HIPERTÔNICAS COM MAIOR OSMOLARIDADE QUE O CITOSOL A CÉLULA ENCOLHE ASSIM QUE A ÁGUA SE TRANSFERE PARA FORA EM SOLUÇÕES HIPOTÔNICAS COM MENOR OSMOLARIDADE QUE O CITOSOL A CÉLULA INCHA ASSIM QUE A ÁGUA ENTRA 19 Resumo Regulador térmico o A água possui elevado calor específico Impede variações bruscas de temperatura Mantém a temperatura celular constante o Suor Líquido água sais minerais liberado pelas glândulas sudoríparas em mamíferos responsável pela diminuição da temperatura corporal Transporte de substâncias o Alimentos o Gases respiratórios o Excretas o Seivas de plantas Lubrificante o Olhos o Articulações Resumo Equilíbrio osmótico o A água é capaz de alterar as concentrações intra e extracelulares com a finalidade de manter a homeostase ou equilíbrio das células Fatores que influenciam na quantidade de água no organismo Idade o Quanto maior a idade menor é a quantidade de água no organismo Feto 94 de água Adulto 70 de água Idoso 60 de água Espécie o Homem adulto 70 de água o Água viva 98 de água o Sementes de planta 15 de água Atividade metabólica do tecido o Encéfalo 90 o Músculos 80 o Dentina 12 METABOLISMO É O CONJUNTO DE PROCESSOS FÍSICOS E DE REAÇÕES QUE OCORREM EM UM SISTEMA VIVO E RESULTA NA MONTAGEM OU QUEBRA DE MOLÉCULAS COMPLEXAS É CONSTITUÍDO POR REAÇÕES ANABÓLICAS E CATABÓLICAS Anabolismo Reações de síntese Absorvem energia Exemplo fotossíntese Catabolismo Reações de degradação Liberam energia Exemplo respiração 22 SAIS MINERAIS ENCONTRAMSE IMOBILIZADOS EM ESTRUTURAS COM FUNÇÃO ESQUELÉTICA E DE PROTEÇÃO EXEMPLOS SAIS DE SILÍCIO ENCONTRADO EM CARAPAÇAS DE DIATOMÁCEAS E ESPÍCULAS DE PORÍFEROS CARBONATO DE CÁLCIO FORMA EXOESQUELETO DE MOLUSCOS CASCAS DE OVOS E ESPÍCULAS DE PORÍFEROS FOSFATO DE CÁLCIO ENCONTRADO NO ENDOESQUELETO DE VERTEBRADOS 23 SAIS MINERAIS DISSOLVIDOS EM ÁGUA FORMAM ÍONS NAK EQUILÍBRIO OSMÓTICO BOMBA DE NA E K NA MAIS FREQUENTE EM ANIMAIS K MAIS FREQUENTE EM VEGETAIS 24 SÓDIO O SÓDIO É O PRINCIPAL CÁTION DO FLUIDO EXTRACELULAR E UM DOS PRINCIPAIS MINERAIS DO PLASMA É DENOMINADO ELETRÓLITO PORQUE ENCONTRASE DISSOLVIDO NO CORPO COMO PARTÍCULAS CARREGADAS ELETRICAMENTE ÍONS ÍON DOMINANTE DO FLUIDO EXTRACELULAR O SÓDIO REGULA O TAMANHO DESSE COMPARTIMENTO BEM COMO O VOLUME PLASMÁTICO TALVEZ A FUNÇÃO MAIS IMPORTANTE DELE SEJA O SEU PAPEL NO ESTABELECIMENTO DOS GRADIENTES ELÉTRICOS APROPRIADOS ATRAVÉS DAS MEMBRANAS CELULARES 25 SÓDIO SE A INGESTÃO DE SÓDIO FOR BAIXA O HORMÔNIO ALDOSTERONA AGE SOBRE OS RINS COM A FINALIDADE DE CONSERVAR O SÓDIO E SUA EXCREÇÃO URINÁRIA DIMINUI QUANDO OS NÍVEIS DE SÓDIO NO SANGUE AUMENTAM OS RECEPTORES NO HIPOTÁLAMO ESTIMULAM A SENSAÇÃO DA SEDE E O EXCESSO É EXCRETADO NA URINA DE ACORDO COM A FOOD AND NUTRITION BOARD A RECOMENDAÇÃO MÁXIMA PARA ADULTOS É DE 2400 Mg POR DIA 26 POR QUE O SAL FAZ SUBIR A PRESSÃO ARTERIAL ELE ATRAI AS MOLÉCULAS DE ÁGUA PARA SI QUANDO UMA PESSOA INGERE MUITO SAL ESSA SUBSTÂNCIA SE ACUMULA NO SANGUE E NO FLUIDO EXTRACELULAR OU SEJA FORA DAS CÉLULAS DO CORPO O SÓDIO AUMENTA A AFINIDADE DESSES FLUIDOS COM A ÁGUA E O ORGANISMO POR SUA VEZ TEM QUE PRESERVAR A PROPORÇÃO HABITUAL ENTRE ELA E O SAL NESSE ESPAÇO EXTRACELULAR PARA MANTER O EQUILÍBRIO O CORPO ACABA RETENDO MAIS ÁGUA E ESSA ABSORÇÃO FAZ AUMENTAR A QUANTIDADE DE SANGUE CIRCULANDO NOS VASOS ISSO ELEVA A PRESSÃO ARTERIAL DA PESSOA 27 Mg COMPONENTE DA CLOROFILA INTERAÇÃO DAS SUBUNIDADES DOS RIBOSSOMOS Ca COAGULAÇÃO SANGUÍNEA CONTRAÇÃO MUSCULAR COMPONENTE DE OSSOS E DENTES 28 Fe COMPONENTE DE HEMOGLOBINA E DOS CITOCROMOS A CARÊNCIA CAUSA ANEMIA FERROPRIVA F ANTICARIOGÊNICO O EXCESSO CAUSA ANOMALIAS DENTAIS FLUOROSE 29 I COMPONENTE DE HORMÔNIOS DA TIREÓIDE A CARÊNCIA LEVA A BÓCIO CARENCIAL PO43 CONSTITUINTE DE NUCLEOTÍDEOS E DO ATP EVITA VARIAÇÕES BRUSCAS DE PH DA CÉLULA 30 ATP O TRIFOSFATO DE ADENOSINA ATP FORNECE ENERGIA O ATP TAMBÉM FORNECE ENERGIA PARA VÁRIOS PROCESSOS CELULARES PELA CLIVAGEM QUE LIBERA OS DOIS FOSFATOS TERMINAIS RESULTANDO EM PIROFOSFATO INORGÂNICO 31 EM VEGETAIS OS MINERAIS PODEM SER CLASSIFICADOS COMO MACRONUTRIENTES C H O N P K S Ca Mg MICRONUTRIENTES Fe B Mn CU Cl Zn 32 Resumo 4 Sais Minerais Substâncias inorgânicas formadas por íons São componentes reguladores do metabolismo celular Obtenção Água mineral e alimentos frutos verduras cereais leite etc Elementos Funções no organismo Fontes Cálcio Ca2 Composição dos ossos e dos dentes Coagulação sanguínea Funcionamento de nervos e músculos Vegetais Leites e derivados Cloro Cl Composição do ácido clorídrico Auxilia a digestão Sal de cozinha Cobalto Co² Componente da vitamina B12 cobalamina Produção de hemácias Carnes e laticínios Cobre Formação da hemoglobina Ovos legumes e peixes Enxofre Controle da atividade metabólica Ovos carnes e legumes Resumo Elementos Funções no organismo Fontes Ferro Fe² Componente da hemoglobina Respiração celular Carne legumes e ovos Flúor Componente dos ossos e dos dentes Frutos do mar Fósforo PO3 Componente dos ossos e dos dentes Ovos legumes e cereais Iodo Componente dos hormônios da tireóide Estimulam o metabolismo Sal de cozinha e frutos do mar Magnésio Mg2 Componente da clorofila Fotossíntese Vegetais em geral Potássio K Condução dos impulsos nervosos Equilíbrio osmótico Frutas carnes e laticínios Sódio Na Condução dos impulsos nervosos Equilíbrio osmótico Sal de cozinha e frutos do mar Zinco Componente de várias enzimas Metabolismo Carnes ovos frutos do mar Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Possuem átomos de carbono ligados covalentemente além dos elementos H O e N Desempenham inúmeras funções nos seres vivos o Metabolismo o Reserva o Estrutural o Informacional o Regulação a Carboidratos Sinônimos Hidratos de carbono açúcares glicídios e glucídios Tipos I Monossacarídeos CnH2nOn Triose C3H6O3 Tetrose C4H8O4 Pentose C5H10O5 Hexose C6H12O6 Heptose C7H14O7 n nº de carbonos que varia de 3 a 7 Mais importantes Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Carboidratos Pentoses Ribose C5H10O5 o Presente no RNA e no ATP Desoxirribose C5H10O4 o Presente no DNA Hexoses C6H12O6 Glicose o Fonte de energia para as células o Produto final da fotossíntese o Sua decomposição fornece energia para a fabricação de moléculas de ATP Frutose o Promove o sabor açucarado das frutas o É transformada em glicose no fígado Galactose o Encontrada no leite o Forma glicose no fígado Monossacarídeos Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Carboidratos II Dissacarídeos C12H24O12 São formados a partir da união de dois monossacarídeos Tipos de dissacarídeos Monossacarídeos formadores Obtenção Maltose Glicose Glicose Vegetais Celobiose Glicose Glicose Degradação da celulose Sacarose Glicose Frutose Cana de açúcar açúcar de cozinha Lactose Glicose Galactose Açúcar do leite Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Carboidratos III Polissacarídeos São formados a partir da união de centenas e centenas de monossacarídeos Tipos de Polissacarídeos Funções Amido Reserva energética das plantas e das algas Formado a partir da ligação entre centenas de glicoses Fonte mais importante de carboidrato para o homem Presente no milho soja arroz feijão etc Glicogênio Reserva energética dos animais Presente no fígado e nos músculos Formado a partir da ligação entre centenas de glicoses Quitina Polissacarídeo estrutural Forma o exoesqueleto dos artrópodes e parede celular de fungos Celulose Polissacarídeo estrutural Forma parede celular de células vegetais Presente nas fibras vegetais evita a constipação Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas b Lipídeos Substância orgânica insolúvel em água e solúvel em solventes orgânicos apolares Moléculas apolares sem carga elétrica I Glicerídeos Glicerol Ácidos graxos o Monoglicerídeo Glicerol 1 Ácido graxo o Diglicerídeo Glicerol 2 Ácidos graxos o Triglicerídeo Glicerol 3 Ácidos graxos Glicerol Álcool cujas moléculas apresentam três carbonos e três hidroxilas OH Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos I Glicerídeos Ácido Graxo Moléculas que possuem longas cadeias carbônicas com um grupo carboxila COOH Cadeia carbônica insaturada Há presença de ligações dupla A molécula sofre uma curvatura Cadeia carbônica saturada Só possui ligações simples A molécula é linear Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos I Glicerídeos Ligação Glicerol Ácido Graxo Glicerol 3 Moléculas de Ácido Graxo Desidratação 3 moléculas de água liberadas Formação Triglicerídeo Ligação Éster Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos I Glicerídeos Óleos Os ácidos graxos são insaturados o Consistência líquida à temperatura ambiente o Não ocorre um empacotamento entre as longas cadeias carbônicas Gorduras Os ácidos graxos são saturados o Consistência sólida à temperatura ambiente o Ocorre um empacotamento entre as longas cadeias carbônicas Funções dos Glicerídeos o Reserva energética o Sementes oleaginosas soja o Tecido adiposo animal gordura Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos II Ceras Formada por uma molécula de álcool diferente do glicerol unida a uma ou mais moléculas de ácidos graxos Propriedades o Sólidas à temperatura ambiente o Insolúveis em água o Ponto de fusão maior que os glicerídeos Funções o Cerúmen protege contra entrada de agentes estranhos no conduto auditivo o Reveste folhas impedindo a evaporação excessiva de água o Nas aves é produzida por glândulas do bico para manter as penas impermeáveis à água Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos III Esteróides São formados por átomos de carbono ligados entre si formando quatro anéis Exemplos o Colesterol o Hormônios sexuais testosterona progesterona e estrógeno o Hormônios das glândulas suprarenais cortisol e aldosterona Funções do Colesterol o Presente nas membranas celulares onde promove a flexibilidade da estrutura da membrana Obs Célula vegetal não possui colesterol na membrana Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos III Esteróides Funções do Colesterol o Produção da bile emulsão de gorduras o Precursor da vitamina D Calciferol Evita o raquitismo o Precursor dos hormônios sexuais testosterona estrógeno e progesterona o Precursor dos hormônios das suprarenais cortisol e aldosterona Obtenção do colesterol o Sintetizado no fígado produção pelo organismo o Absorvido no intestino alimentação Problemas associados ao colesterol o O colesterol é transportado pelo sangue na forma de LDL lipoproteína de baixa densidade o Em excesso no sangue o LDL se oxida e passa a se depositar na parede dos vasos sanguíneos ocasionando a aterosclerose enrijecimento da parede dos vasos Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos III Esteróides Problemas associados ao colesterol LDL Colesterol ruim Aterosclerose Formação de placas na parede dos vasos Diminuição do calibre dos vasos sanguíneos Consequências Doenças cardiovasculares Infarto do miocárdio AVCs Acides vasculares cerebrais Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos III Esteróides HDL Colesterol bom o As HDL Lipoproteína de alta densidade são transportadoras de fosfolipídios mas podem transportar colesterol quando este encontrase presente em altas concentrações no sangue o As HDL captam o excesso de colesterol do sangue transportandoos até o fígado onde serão eliminadas juntamente com a bile o HDL retira o excesso de colesterol do organismo impedindo que ocorra problemas tais como a aterosclerose o O HDL é chamado de colesterol bom Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos IV Fosfolipídios Principais componentes das membranas celulares o Os fosfolípides são formados por uma região polar e por duas ramificações apolares cadeias carbônicas Extremidade polar Cadeias carbônicas apolares Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Lipídeos V Carotenóides São pigmentos de cor vermelha laranja e amarela presente nas células de todas as plantas Desempenham importante papel na captação de energia luminosa no processo de fotossíntese Os carotenóides são responsáveis pela coloração dos frutos O β caroteno pigmento alaranjado presente na cenoura É precursor da vitamina A Retinol Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas c Proteínas São macromoléculas orgânicas de alto peso molecular constituídas por unidades ou monômeros denominados aminoácidos Os aminoácidos estão ligados entre si por ligações peptídicas A A A A A A Aminoácido Ligação Peptídica Polipeptídio A A A A A A A A A De peptídeo Tri peptídeo Tetra peptídeo Proteínas são moléculas formadas por um ou mais polipeptídios contendo geralmente mais de 100 aminoácidos Toda proteína é um polipeptídio mas nem todo polipeptídio é proteína 4 Substâncias Orgânicas Proteínas I Aminoácidos São as partes formadoras das proteínas Exemplos Grupo Amino Grupo Ácido Carboxílico R Radical Varia nos diferentes aminoácidos e os caracteriza Glicina Alanina Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas I Aminoácidos Ligação Peptídica o Nº de ligações peptídicas nº de aminoácidos 1 o Ex Pentapeptídio contém 5 aminoácidos 4 ligações peptídicas 4 águas liberadas A A A A A H2O H2O H2O H2O 4 Substâncias Orgânicas Proteínas I Aminoácidos Existem 20 aminoácidos que constituem as proteínas dos seres vivos Os aminoácidos podem ser classificados em dois grupos o Aminoácidos Essenciais 8 Não são produzidos pelo homem e devem por isso serem ingeridos na alimentação vegetais o Aminoácidos Naturais 12 São produzidos pelo organismo humano Obs O tradicional arroz com feijão mistura de um cereal com leguminosa contém os 8 aminoácidos essenciais LIGAÇÃO PEPTÍDICA LIGAÇÃO FEITA ENTRE AMINOÁCIDOS AA PARA FORMAR PEPTÍDEOS 2 A 5 AA POLIPEPTÍDEOS 5 AA E PROTEÍNAS 50 AA Imagem YassineMrabet Formação da ligação peptídica em 12 de agosto de 2007 Public Domain Ligação Péptica Aminoácido 2 Aminoácido 1 Duplo Peptídeo Água 4 Substâncias Orgânicas Proteínas II Estrutura das proteínas Primária Linear aminoácidos mantidos pelas ligações peptídicas Secundária Estrutura helicoidal Terciária Enovelamento da estrutura helicoidal Quaternária Agregação de duas ou mais cadeias polipeptídicas enoveladas Estrutura Primária Estrutura Secundária Estrutura Terciária Estrutura Quaternária ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS Estrutura Primária Dada pela sequência de aminoácidos e ligações peptídicas da molécula Forma um arranjo linear semelhante a um colar de contas Imagem National Human Genome Research Institute A estrutura primária da proteína é uma cadeia de aminoácidos Source httpwwwgenomegovPagesHyperionDIRVIPGlossaryIllustrationaminoacidshtml Public Domain 2 Estrutura Secundária É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si na sequência primária da proteína Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos alfa dos aminoácidos e os seus grupos amina e carboxila ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS Imagem National Institutes of Health Proteína Alfahélice Disponibilizado por G3pro Public Domain Imagem Vossman Tripla Hélice do Colágeno GNU Free Documentation License 2 Estrutura Terciária Resulta do enrolamento da hélice sendo estabilizada por pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto É literalmente um dobramento da proteína adquirindo uma estrutura tridimensional ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS Imagem Rockpocket Estrutura terciária de uma proteína em 26 de setembro de 2009 Public Domain ESTRUTURAS DAS PROTEÍNAS Estrutura Quatenária Algumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias polipeptídicas em estrutura tridimensional 3 Imagem Parutakupiu Desenhando representando a estrutura quaternária de uma proteína em 3 de fevereiro de 2007 Creative Commons AttributionShare Alike 25 Generic 60 QUANTO À FORMA Proteínas FibrosasA maioria das proteínas fibrosas são insolúveis em meio aquosos e possuem pesos moleculares bastante elevados Normalmente são formadas por longas moléculas de formato quase retilíneo e paralelas ao eixo da fibra Fazem parte deste grupo as proteínas estruturais como o colágeno do tecido conjuntivo a queratina do cabelo a miosina dos músculos entre outras Proteínas Globulares Possuem estrutura espacial mais complexa e são esféricas Geralmente são solúveis em meio aquoso São exemplos de proteínas globulares as proteínas ativas como as enzimas e as transportadoras como a hemoglobina Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas III Desnaturação Protéica Se dá pela modificação da forma tridimensional da proteína A proteína modificada não exerce sua função Fatores Temperaturas elevadas Mudanças de pH Detergentes químicos Solventes orgânicos IV Funções das Proteínas a Função Estrutural o As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes do corpo humano o Ex Colágeno Proteína mais abundante da pele cartilagem e órgãos Proporciona resistência e elasticidade a essas estruturas Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas IV Funções das Proteínas Elastina Proteína elástica presente em órgãos como pulmões parede de vasos sanguíneos e ligamentos Queratina Fibras resistentes encontradas nos cabelos unhas chifres e cascos b Função Hormonal o Vários hormônios são proteínas o Ex Insulina e glucagon controle da glicemia c Função Respiratória o Hemoglobina e Mioglobina são pigmentos presente nas hemácias que transportam oxigênio para que as células possam realizar a respiração celular Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas IV Funções das Proteínas d Função Contrátil o Actina e Miosina são proteínas presentes nas células musculares onde são responsáveis pelo mecanismo de contração muscular e Função Carreadora o Existem várias proteínas na membrana plasmática das células responsáveis pelo transporte de substâncias para o interior e exterior da célula f Função Imunológica o As moléculas de defesa do sistema imune são proteínas denominadas anticorpos ou imunoglobulinas g Função Catalítica o As enzimas moléculas que aceleram reações químicas no interior das células são todas proteínas Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Enzimas são proteínas que atuam como catalisadoresbiológicos o Aceleram a velocidade das reações químicas o Não alteram os produtos finais das reações Classificação das enzimas a Simples formada apenas por aminoácidos b Conjugadas formada por uma parte proteica e outra não protéica o Parte protéica apoenzima o Parte não protéica coenzima o Apoenzima Coenzima Holoenzima Inativa Inativa Ativa Obs As coenzimas auxiliam as enzimas no seu funcionamento A maioria das coenzimas são vitaminas e sais minerais Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Mecanismo de ação enzimática o Enzimas Diminuem a energia de ativação necessária para iniciar uma reação química Com enzimas Sem enzimas Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Mecanismo de ação enzimática o As enzimas são altamente específicas e geralmente possuem um único tipo de substrato o A grande especificidade é explicada pelo fato das enzimas se encaixarem perfeitamente aos substratos como uma chave em sua fechadura Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Fatores que interferem nas reações enzimáticas 1 Temperatura o A velocidade das reações químicas tende a aumentar com o aumento da temperatura até atingir uma velocidade máxima X em uma temperatura ótima Y x y Velocidade da reação Temperatura em oC Acima da temperatura Y ocorre a desnaturação da enzima e a diminuição da velocidade da reação química Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Fatores que interferem nas reações enzimáticas 2 pH Potencial Hidrogeniônico o As enzimas exigem um pH ótimo Y no qual a velocidade da reação seja máxima X Acima ou abaixo deste ponto elas diminuem sua atividade até que a reação química não mais ocorra x y Velocidade da reação pH Acima ou abaixo do pH Y ocorre a as enzimas não se mantém ativas e por isso ocorre diminuição da velocidade da reação química Exemplos Pepsina pH ideal 2 Ptialina pH ideal 7 Tripsina pH ideal 8 Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Proteínas V Enzimas Fatores que interferem nas reações enzimáticas 3 Concentração de substrato o Quanto mais substratos reagentes presentes no meio mais produtos estarão sendo formados Quando todas as enzimas estiverem ligadas aos substratos obtémse a velocidade máxima da reação x na concentração Y de substrato x y Velocidade da reação Concentração de substrato reagentes A partir do ponto x a velocidade ficará constante mesmo que se acrescente mais substrato não haverá enzima para reagir Bioquímica Celular 4 Substâncias Orgânicas Vitaminas e Vitaminas As vitaminas são substâncias químicas que atuam como reguladoras do metabolismo A maioria das vitaminas atuam como cofatores enzimáticos dessa maneira uma dieta pobre em vitaminas compromete o funcionamento de determinadas enzimas e por sua vez gera um quadro de anormalidades denominado avitaminose As vitaminas não são produzidas pelo organismo humano sendo necessário obtêlas através da dieta Classificação das enzimas I Vitaminas Hidrossolúveis o Se dissolvem na água e quando ingeridas em excesso são facilmente excretadas na urina o São hidrossolúveis Vitamina C e Vitaminas do complexo B II Vitaminas Lipossolúveis o Se dissolvem em gordura e por isso tendem a ser absorvidas e transportadas com as gorduras da dieta o São lipossolúveis as vitaminas A D E e K Bioquímica Celular Resumo Geral das Vitaminas Nome genérico Nome Químico Fontes Carência Vitamina B1 Tiamina Cereais carnes vegetais Beribéri Problemas neurológicos e dificuldades respiratórias Vitamina B2 Riboflavina Carnes ovos e vegetais Dermatite Vitamina B3 ou PP Niacina Carnes ovos e laticínios Pelagra Doença dos 3 Ds Dermatite Demência e Diarréia Vitamina B6 Piridoxina Carnes cereais ovos e laticínios Cansaço metabolismo baixo distúrbios nervosos Vitamina B11 Ácido Fólico Carnes ovos frutas e cereais Anemia Vitamina B12 Cobalamina Carnes ovos e laticínios Anemia Perniciosa Vitamina C Ácido Ascórbico Frutas cítricas vegetais folhosos Escorbuto Hemorragia nas gengivas e inflamação das articulações H I D R O S S O L Ú V E I S Bioquímica Celular Resumo Geral das Vitaminas Nome genérico Nome Químico Fontes Carência Vitamina A Retinol Legumes frutos e vegetais folhosos Xeroftalmia Ressecamento da retina Cegueira noturna Vitamina D Calciferol Carnes ovos e laticínios Alimentos contém precursor que se transforma em vitamina D quando exposto aos raios ultravioleta Raquitismo Vitamina E Tocoferol Carnes ovos e laticínios Esterilidade Masculina Vitamina K Filoquinona Vegetais em geral Hemorragias L i p o s s o l ú v e i s Obs As vitaminas B1 B2 B3 B6 B11 e K são produzidas pela microbiota presente no intestino humano