BIOQUÍMICA
1 BIOQUÍMICA Este material é parte integrante da disciplina “Bioquímica” oferecido pela UNINOVE. O acesso às atividades, as leituras interativas, os exercícios, chats, fóruns de discussão e a comunicação com o professor devem ser feitos diretamente no ambiente de aprendizagem on­line.
2 BIOQUÍMICA Sumário AULA 01 • ÁGUA.............................................................................................................................5 A vida acontece na água .............................................................................................................5 AULA 02 • ÁGUA.............................................................................................................................7 A água é uma molécula polar ......................................................................................................7 AULA 03 • pH ................................................................................................................................10 O que é o pH? ...........................................................................................................................10 Regras para entender as medidas de pH ..................................................................................10 Conheça melhor a escala pH.....................................................................................................11 AULA 04 • pH ................................................................................................................................12 Podemos controlar o pH? ..........................................................................................................12 AULA 05 • pH ................................................................................................................................14 O que acontece no sangue?......................................................................................................14 Distúrbios do equilíbrio ácido­base:...........................................................................................14 Acidose Metabólica................................................................................................................14 Acidose Respiratória..............................................................................................................15 Alcalose Metabólica...............................................................................................................15 Alcalose Respiratória.............................................................................................................16 AULA 06 • PROTEÍNAS ................................................................................................................17 As proteínas são feitas do que? ................................................................................................17 Fórmula básica dos aminoácidos ..............................................................................................18 AULA 07 • PROTEÍNAS ................................................................................................................19 Receita: Como ligar aminoácidos? ............................................................................................19 AULA 08 • PROTEÍNAS ................................................................................................................20 Como são e para que servem os peptídeos e as proteínas? .....................................................20 AULA 09 • PROTEÍNAS ................................................................................................................21 Conhecendo a MIOglobina e a HEMOglobina? .........................................................................21 Doenças relacionadas com a Hemoglobina...............................................................................21 AULA 10 • CARBOIDRATOS ........................................................................................................24 Quem são os açúcares?............................................................................................................24 AULA 11 • CARBOIDRATOS ........................................................................................................25 Ligando açúcares ......................................................................................................................25 Lactose......................................................................................................................................25 Sacarose ...................................................................................................................................26 AULA 12 • CARBOIDRATOS ........................................................................................................28 Grandes moléculas feitas de açúcar..........................................................................................28 AULA 13 • LIPÍDEOS ....................................................................................................................31 Moléculas oleosas e gordurosas ...............................................................................................31 Cabeça polar hidrofílica .............................................................................................................32 Cauda polar hidrofóbica.............................................................................................................32 Triacilgliceróis (ou triglicérides)..................................................................................................32 Fosfolipídeos .............................................................................................................................33 Prostaglandinas.........................................................................................................................33 AULA 14 • LIPÍDEOS ....................................................................................................................34 Afinal, o colesterol é bom ou ruim?............................................................................................34 Conheça as lipoproteínas ..........................................................................................................34 Conheça a estrutura do colesterol .............................................................................................35 AULA 15 • METABOLISMO...........................................................................................................38
3 BIOQUÍMICA Enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas.......................................................38 Exemplos de enzimas e substratos: ..........................................................................................39 AULA 16 • METABOLISMO...........................................................................................................40 Os alimentos nos dão energia ...................................................................................................40 AULA 17 • METABOLISMO...........................................................................................................42 O que acontece dentro das células?..........................................................................................42 Resumindo ............................................................................................................................43 Metabolismo energético.............................................................................................................43 O mapa do metabolismo........................................................................................................43 Mapa Metabólico ...................................................................................................................44 AULA 18 • METABOLISMO ENERGÉTICO ..................................................................................46 As principais vias metabólicas ...................................................................................................46 Quem controla o metabolismo? .................................................................................................47
4 BIOQUÍMICA AULA 01 • ÁGUA A vida acontece na água Na bioquímica, estudamos todas as transformações químicas importantes para que a vida seja possível. Como a menor unidade viva é a célula, o estudo da química da vida acaba sendo, muitas vezes, o estudo da química da célula. Célula ­ Unidade da vida, menor parte viva de um organismo. Os bioquímicos querem saber: • Quem são as moléculas que compõem a célula e todas as suas estruturas internas? • Quais moléculas servem como fonte de energia para as células? • Como essas moléculas interagem umas com as outras? Moléculas ­ Combinações de átomos. Por outro lado, o organismo humano é feito de diversos tipos de células, que formam os órgãos e os tecidos, que devem funcionar em perfeita harmonia para que uma pessoa tenha saúde e bem estar. Esses tecidos têm que enviar e receber mensagens químicas de um para o outro, para manter a homeostase, o equilíbrio necessário para a vida. Organismo ­ Ser vivo organizado. Órgãos ­ Parte do organismo que exerce uma função específica. Tecidos ­ Agregado de células similares, que desempenha uma função. Saúde ­ Estado de equilíbrio das funções do organismo. Bem estar ­ Estado de satisfação física e moral. Homeostase ­ Estado de equilíbrio interno.
Por isso, a bioquímica também se interessa pela química do corpo humano, estudando: • Como os tecidos se comunicam? 5 BIOQUÍMICA • Quais são as diferenças químicas de um tecido para o outro? E muitas outras questões... A primeira coisa, antes de começarmos a discutir essas questões é entender o ambiente onde a vida acontece: a água! Cerca de 70% da superfície de nosso planeta é ocupada por água. Além disso, a quantidade de água no corpo humano está entre 50 e 70%. A água é encontrada dentro das células, entre as células, no sangue e nos outros fluidos corpóreos. A maior parte das transformações químicas que acontece no corpo humano, acontece dentro da água, ou melhor, num meio aquoso. Isso porque não encontraremos água pura dentro do nosso corpo, mas sim soluções à base de água, onde estão dissolvidos diversos tipos de soluto. Na próxima aula, estudaremos a molécula da água e depois, avançaremos cada vez mais na química da vida... Fluídos corpóreos ­ Líquidos do corpo. Meio aquoso ­ Solução formada de água e solutos. Soluções ­ Mistura de solvente (água, por exemplo) com um soluto (açúcar, por exemplo). Soluto ­ Substância que se dissolve em um líquido.
6 BIOQUÍMICA AULA 02 • ÁGUA A água é uma molécula polar A água, H2O, é uma molécula polar, ou seja, ela tem uma extremidade ou pólo com uma carga positiva e outra extremidade ou pólo com carga negativa. O pólo positivo da molécula de água (o hidrogênio) atrai o pólo negativo de outra molécula, que pode ser água ou não. Esse tipo de atração chama­se ponte de hidrogênio. A ponte de hidrogênio é um tipo de ligação fraca entre o pólo positivo (H) de uma molécula e o pólo negativo de outra, como mostrado na figura. Esse tipo de ligação química está presente não só entre as moléculas de água, mas também em outras moléculas biológicas importantes, como nas proteínas e no DNA. Proteínas ­ Macromolécula formada por uma ou mais cadeias de aminoácidos, pode exercer inúmeras funções biológicas. DNA ­ Ácidos desoxirribonucléio, polímero de nucleotídeos onde ficam codificadas todas as informações genéticas.
Você já deve ter ouvido falar que a água é um solvente universal. Na verdade, a água é capaz de dissolver quase tudo, mas algumas substâncias, como os óleos, por exemplo, não se 7 BIOQUÍMICA dissolvem em água. Isso por que os óleos não interagem com a água, sendo hidrofóbicos. Moléculas que interagem com a água, como os açúcares, são chamadas hidrofílicas. Solvente ­ Substância líquida que dissolve outras substâncias. Óleos ­ Líquido apolar composto de triacilgliceróis de origem vegetal. Açúcares ­ Carboidrato com sabor doce. As moléculas podem ser classificadas de acordo com a sua capacidade de se dissolver na água em 3 categorias básicas: moléculas hidrofóbicas, hidrofílicas e anfipáticas. Moléculas hidrofóbicas são moléculas que "têm medo" e "fogem" da água. As moléculas que não têm pólos ou cargas elétricas são chamadas apolares e não são capazes, nem de atrair, nem de interagir com a água. Por isso, quando são colocadas na água, essas moléculas tendem a "fugir" e se separar, como quando colocamos óleo na água. Exemplos de moléculas hidrofóbicas: óleos e gorduras. Gorduras ­ Estrutura formada por triacilgliceróis de origem animal. Moléculas hidrofílicas são moléculas que "gostam" de água. Qualquer molécula polar ou qualquer espécie química que tenha carga elétrica é capaz de atrair os pólos positivo e negativo da água. Desta maneira, essas moléculas interagem com a água e conseguem se dissolver facilmente em água ou soluções aquosas. Exemplos de moléculas hidrofílicas: açúcares e aminoácidos. Soluções Aquosas ­ Mistura de solvente (água, por exemplo) com um soluto (açúcar, por exemplo). Aminoácidos ­ Unidade que compõem as proteínas. OBS.: Os sais também se dissolvem na água, pois formam íons com carga positiva (cátions) ou negativa (ânions), que atraem os pólos da molécula de H2O. Íons ­ Átomo que perdeu ou ganhou elétrons. Cátions ­ Íon com carga positiva. Ânions ­ Íon com carga negativa.
Moléculas que têm uma porção hidrofóbica e outra hidrofílica são chamadas anfipáticas. 8 BIOQUÍMICA Essas moléculas têm uma parte que "gosta" de água e outra parte que "foge" da água, como, por exemplo, os detergentes. Esse tipo de molécula forma estruturas chamadas micelas quando colocado em água (figura abaixo). Os fosfolipídeos que formam as bicamadas das membranas das células também são moléculas anfipáticas. Micelas ­ Estruturas formadas por moléculas anfipáticas quando colocadas na água. Fosfolipídeos ­ Lipídeos que contêm fósforo na sua fórmula, são os mais abundantes nas membranas celulares. Membrana Celular ­ Membrana da célula formada por uma bicamada de lipídeos onde ficam mergulhadas diversas proteínas.
Estrutura de uma micela: a parte polar (cinza escuro) fica em contato com a água, enquanto a parte apolar (cinza claro) fica "escondida" do lado de dentro da micela. Verifique o complemento da aula disponível no ambiente de estudo. 9 BIOQUÍMICA AULA 03 • pH O que é o pH? O pH de uma solução* é uma medida da quantidade de prótons** H + livres nessa solução. Esse pH vai influenciar em tudo que acontece nessa solução, seja num copo de suco, ou dentro do seu corpo, nas suas células ou no seu sangue. *Solução ­ Mistura de solvente (água, por exemplo) com um soluto (açúcar, por exemplo). **Próton ­ Unidade subatômica com carga positiva (H + ) Regras para entender as medidas de pH • Regra n° 1 ­ quanto maior o valor do pH, menor é a quantidade de prótons livres e mais básica é a solução. • Regra n° 2 ­ quanto menor o valor do pH, maior é a quantidade prótons livres e mais ácida é a solução. • Regra n° 3 ­ sempre escreva o p com letra minúscula e o H com letra maiúscula! Guarde essas regras na sua cabeça! Os valores de pH variam de 0 até 14, formando a escala de pH. O pH da água pura é igual a 7 e como a água não é nem ácida nem básica, então o 7 é considerado neutro de pH. Todos os valores de pH abaixo de 7 são ácidos e todos os valores acima de 7 são considerados básicos ou alcalinos. A fórmula do pH pH = ­ log [H + ], ou seja, o pH é o logaritmo negativo da concentração de prótons de uma solução. Não entendeu nada? Não tem problema: volte para a tela anterior e estude as regras das medidas de pH e tudo vai ficar mais fácil...
10 BIOQUÍMICA Conheça melhor a escala pH
11 BIOQUÍMICA AULA 04 • pH Podemos controlar o pH? Num organismo vivo como o corpo humano, qualquer alteração no pH dos fluidos internos poderá causar problemas de saúde. Isso porque existe um grupo de moléculas, chamadas proteínas (assunto do próximo módulo), que exercem diversas funções dentro do corpo e que perdem a sua atividade quando ocorrem variações de pH. Fluidos ­ Líquidos. Proteínas ­ Macromolécula formada por uma ou mais cadeias de aminoácidos, pode exercer inúmeras funções biológicas. Por isso, precisamos de sistemas controladores do pH ­ os sistemas tampão ou tampões. Um sistema tampão é um sistema de controle do pH, ou seja, um sistema que impede que o pH de uma solução se altere quando pequenas quantidades de ácidos ou bases são adicionadas. Ácidos (ou molécula ácida) ­ Substância capaz de doar prótons (H + ). Bases ­ Substância capaz de receber prótons (H + ). Os principais sistemas tampão do corpo humano são: • Sistema tampão fosfato ­ controla o pH do citoplasma das células, mantendo­o próximo a 7,2. Citoplasma ­ Espaço celular localizado entre a membrana plasmática e o núcleo, onde ficam todas as organelas da célula.
• Sistema tampão bicarbonato ­ controla o pH do sangue, mantendo­o entre 7,35 e 7,45. Se o sistema tampão bicarbonato falhar e não conseguir controlar o pH do sangue, o paciente apresentará quadros clínicos chamados de distúrbios do equilíbrio ácido­base. Esses quadros são acidose e alcalose e serão estudados na próxima aula. 12 BIOQUÍMICA Distúrbios do Equilíbrio Ácido­Base ­ Quadros clínicos provocados pela alteração do pH sanguíneo. Acidose ­ Distúrbio causado por diminuição do pH do sangue. Alcalose ­ Distúrbio causado pelo aumento do pH do sangue.
Verifique o vídeo com a experiência sobre o Sistema Tampão disponível no ambiente de estudo. 13 BIOQUÍMICA AULA 05 • pH O que acontece no sangue? Todo tampão é formado por um ácido fraco, que libera prótons quando colocado na água até atingir um equilíbrio químico. A equação química abaixo representa o sistema tampão bicarbonato, que controla o pH do sangue. Todos os componentes estão inicialmente em equilíbrio, porém esse equilíbrio pode ser alterado causando aumento ou diminuição do pH do sangue. Ácido fraco ­ Ácido que em água se dissocia parcialmente, capaz de funcionar como tampão. Sistema tampão ­ Sistema de controle de pH.
Quando o pH do sangue aumenta, o paciente tem uma alcalose. Quando o pH do sangue diminui, o paciente tem uma acidose. Alcalose e acidose compõem os distúrbios do equilíbrio ácido­base e podem gerar quadros clínicos graves. Esses distúrbios podem ter origem metabólica ou respiratória. Equação do Sistema Tampão Bicarbonato: Distúrbios do equilíbrio ácido­base: Acidose Metabólica 14 BIOQUÍMICA H+ ­ Prótons livres no sangue. HCO 3 ­ ­ Íon bicarbonato. H2CO3 ­ Ácido carbônico. H2O ­ Água. CO2 ­ Gás carbônico. • Doença renal com excreção prejudicada de H + pelos rins. • Como conseqüência de uma diabetes, onde ocorre produção excessiva de moléculas ácidas chamadas corpos cetônicos. Diabetes ­ Doença causada pela falta de insulina ou pela falta do receptor de insulina no organismo. Nos dois casos, o corpo não consegue metabolizar corretamente os carboidratos. Moléculas Ácidas ­ Combinações de átomos. Corpos Cetônicos ­ Moléculas ácidas derivadas da degradação de lipídeos pelo fígado.
Acidose Respiratória • Asfixia causando acúmulo de CO2 no pulmão e no sangue. • Broncopneumonia e outras doenças obstrutivas com prejuízo das trocas gasosas. Alcalose Metabólica 15 BIOQUÍMICA • Perda de H+ no suco gástrico durante o vômito. • Ingestão excessiva de antiácidos. Suco Gástrico ­ Fluido secretado pela mucosa do estômago, contém enzimas digestivas e ácido clorídrico. Antiácidos ­ Substância que neutraliza o excesso de ácido do estômago. Alcalose Respiratória • Aumento da freqüência respiratória durante um ataque histérico. • Aumento da freqüência respiratória em localidades com altitudes elevadas. O rim pode controlar a quantidade de prótons e de bicarbonato do sangue para compensar um distúrbio respiratório. O pulmão pode controlar a quantidade de gás carbônico no sangue através do controle da freqüência respiratória para reverter um distúrbio metabólico. Porém, a resposta do sistema respiratório é sempre mais rápida do que a resposta renal. Essas respostas compensatórias são estudadas na fisiologia. Frequência Respiratória ­ Velocidade da respiração. Fisiologia ­ Ciência que estuda a função do corpo.
16 BIOQUÍMICA AULA 06 • PROTEÍNAS As proteínas são feitas do que? Um dos grupos mais importantes entre as biomoléculas são as proteínas, moléculas versáteis que podem exercer milhares de funções dentro de um sistema biológico. Proteínas são longas macromoléculas constituídas a partir dos aminoácidos. Biomoléculas ­ Moléculas biológicas. Macromoléculas ­ Moléculas grandes. Os aminoácidos são a matéria prima utilizada para a produção de proteínas. Eles são chamados de aminoácidos porque têm um grupo químico chamado amino e outro chamado ácido carboxílico (ou carboxila). O grupo amino e o grupo ácido carboxílico estão presos a um átomo de carbono central, chamado carbono alfa. Além desses 2 grupos, todos os aminoácidos apresentam um grupo radical (R) ou grupo variável, que como o nome já diz, varia de aminoácido para aminoácido. Carbono ­ Elemento químico presente em todas as moléculas orgânicas. Sempre faz 4 ligações covalentes.
Atenção: Todos os aminoácidos têm a mesma fórmula básica. A única coisa que varia é o grupo radical R. 17 BIOQUÍMICA Fórmula básica dos aminoácidos As nossas células utilizam 20 tipos de aminoácidos para produção de proteínas ­ são os aminoácidos primários. As proteínas são produzidas nos ribossomos das células a partir do RNA mensageiro, que leva a informação genética do núcleo da célula para o citoplasma. Portanto, são os nossos genes que determinam quais proteínas nossas células são capazes de fabricar e qual a seqüência de aminoácidos de cada proteína. Ribossomos ­ Grânulos citoplasmáticos responsáveis pela produção de protéinas a partir do RNA mensageiro. Podem estar livres no citoplasma ou ligados ou retículo endoplasmático. RNA mensageiro ­ Molécula formada a partir da cópia de um pedaço de DNA (gene), leva a informação genética do núcleo para o citoplasma, onde se associa com os ribossomos e comanda a síntese protéica. A seqüência de nucleotídeos de DNA determina a seqüência do RNA, que por sua vez, determina a seqüência de aminoácidos da proteína que será produzida. Núcleo da célula ­ Compartimento das células eucarióticas onde fica guardada toda a informação genética da célula (DNA). Citoplasma ­ Espaço celular localizado entre a membrana plasmática e o núcleo, onde ficam todas as organelas da célula. Genes ­ Pedaço de DNA que contém uma informação genética, unidade funcional do DNA.
Verifique os complementos da aula disponíveis no ambiente de estudo. 18 BIOQUÍMICA AULA 07 • PROTEÍNAS Receita: Como ligar aminoácidos? Relembrando: as proteínas são feitas de aminoácidos ligados uns nos outros. Na verdade, as proteínas são longas cadeias lineares de aminoácidos. Mas, como os aminoácidos se ligam? 1º) Você tem que saber a fórmula geral dos aminoácidos. Lembre­se que todos eles são iguais, o que muda é só o grupo R. 2º) Desenhe dois aminoácidos lado a lado: você vai fazer uma ligação entre o grupo ácido carboxílico de um aminoácido e o grupo amino do outro. 3º) Para fazer a ligação, você tem que tirar uma molécula de água, ou seja, um átomo de oxigênio e dois átomos de hidrogênio. 4º) Depois, é só ligar o carbono da carboxila de um aminoácido com o nitrogênio do próximo aminoácido, formando uma Ligação Peptídica. Esse tipo de ligação acontece quando estruturas granulares chamadas de ribossomos produzem diversas proteínas no citoplasma das células. Não importam quais são os aminoácidos, a ligação peptídica é sempre igual. Repare que o grupo R não participa da ligação.
19 BIOQUÍMICA AULA 08 • PROTEÍNAS Como são e para que servem os peptídeos e as proteínas? Quando você liga um aminoácido no outro, você forma uma molécula chamada peptídeo. Peptídeos são pequenas cadeias peptídicas, constituídas por alguns aminoácidos ligados por ligações peptídicas. Cadeias de aminoácidos mais compridas, chamadas polipeptídicas, formam as proteínas, que podem exercer milhares de funções dentro de um organismo vivo. A matéria prima para a síntese (Produção) de todas as proteínas humanas são os mesmos 20 aminoácidos, mas cada proteína tem um tamanho e uma seqüência de aminoácidos diferente. As cadeias polipeptídicas têm uma tendência de se dobrarem e se enrolarem, de acordo com as interações químicas intermoleculares (Por que ocorrem entre os aminoácidos da cadeia). Por isso, cada proteína tem uma estrutura tridimensional diferente, chamada de conformação nativa. Se a conformação nativa de uma proteína for alterada, essa proteína perde a sua atividade biológica e se torna inútil para o organismo. Isso se chama desnaturação. Atenção: Desnaturação é o processo na qual uma proteína perde a sua conformação nativa e por isso, perde a sua função. Durante esse processo, as ligações peptídicas entre um aminoácido e outro não são quebradas. Apenas as ligações fracas que mantêm os dobramentos espaciais da molécula protéica é que se desfazem, fazendo a cadeia peptídica se "desenrolar". Verifique o complemento da aula disponível no ambiente de estudo.
20 BIOQUÍMICA AULA 09 • PROTEÍNAS Conhecendo a MIOglobina e a HEMOglobina? Todo mundo sabe que a respiração é um processo vital para o organismo. O pulmão é o órgão responsável pelas trocas gasosas entre o corpo humano e o ar. Nos alvéolos pulmonares o sangue capta 2 (oxigênio) do ar inspirado e libera CO2 (gás carbônico) através de expiração. Esse processo é importante, pois cada uma das células do nosso corpo também respira. A mitocôndria é uma organela celular que usa o O2 para produção de moléculas energéticas de ATP, e libera CO2 como produto desse processo. Alvéolos Pulmonares ­ Estruturas em forma de fundo de saco, onde acontecem as trocas gasosas do pulmão. Mitocôndria ­ Compartimento celular onde ocorre a respiração. ATP ­ Adenosina trifosfato, moeda metabólica. A quebra do ATP libera energia para a célula. O sangue é quem transporta oxigênio e nutrientes para todas as células do corpo. Os glóbulos vermelhos do sangue (hemácias) contêm, no citoplasma, uma proteína chamada hemoglobina, que captura o O2 quando o sangue passa pelos capilares dos alvéolos pulmonares, e leva esse oxigênio para as células dos diferentes tecidos do corpo. Hemácias ­ Glóbulos vermelhos do sangue. Capilares ­ Vasos sanguíneos muito finos.
Outra proteína capaz de se ligar no O2 chama­se mioglobina e está presente nas células musculares. Essa proteína facilita a passagem do O2 do sangue para as células musculares. Resumindo: a hemoglobina leva o O2 do pulmão para os tecidos e a mioglobina ajuda na passagem do oxigênio do sangue para os músculos. Doenças relacionadas com a Hemoglobina Muitos tipos de anemias estão relacionados com a hemoglobina. 21 BIOQUÍMICA Anemias ­ Diminuição no número de hemácias do sangue. A anemia ferropriva, por exemplo, é uma doença adquirida relacionada com a falta de ferro. Sem o ferro, o O2 não se liga na hemoglobina, prejudicando o transporte do oxigênio do pulmão para os tecidos. Doença adquirida ­ Doença que não tem origem genética ou hereditária, o paciente não nasce doente. Já a anemia falciforme é uma doença genética na qual a hemoglobina produzida tem uma estrutura nativa alterada. Isso ocorre porque uma mutação genética provoca uma mudança na seqüência de aminoácidos da cadeia beta. A hemoglobina mutante forma cristais insolúveis dentro da hemácia, tornando­a falciforme (veja a figura). A hemácia alterada pode romper­se ou danificar os vasos sanguíneos, provocando graves crises de dor nos pacientes. Doença genética ­ Doença hereditária. Mutação Genética ­ Alteração na seqüência de DNA que altera a informação genética. Falciforme ­ Em forma de foice. Outras doenças genéticas relacionadas com a hemoglobina são as talassemias, que podem variar de anemias leves e assintomáticas até anemias graves e letais. Assintomáticas ­ Que não apresenta sintomas. Letais ­ Que causa morte.
22 BIOQUÍMICA Verifique o complemento da aula disponível no ambiente de estudo.
23 BIOQUÍMICA AULA 10 • CARBOIDRATOS Quem são os açúcares? Quando falamos em carboidratos, logo pensamos nos açúcares e nas massas da nossa alimentação. Realmente, os doces, os pães, o arroz, a batata e as massas são alimentos muito ricos em carboidratos. Mas afinal, quem são os carboidratos? Carboidratos são todos os açúcares ou moléculas compostas por unidades de açúcar. Esse grupo de moléculas é classificado por tamanho. Os menores e mais simples carboidratos são açúcares chamados Monossacarídeos (mono = um; sacarídeo = açúcar). Os monossacarídeos podem ter entre 3 e 7 átomos de carbonos e todos eles seguem a mesma fórmula básica: (CH2O)n, onde n é o número de átomos de carbono do açúcar. Exemplo: Dica: Repare que os nomes dos açúcares sempre terminam com o sufixo ose! Verifique o complemento da aula disponível no ambiente de estudo.
24 BIOQUÍMICA AULA 11 • CARBOIDRATOS Ligando açúcares Na aula passada, nós estudamos os menores carboidratos, os monossacarídeos. Se ligarmos esses pequenos açúcares um no outro teremos os oligossacarídeos (oligo = poucos, sacarídeos = açúcares), a segunda classe de carboidratos. Os oligossacarídeos são pequenas moléculas formadas por monossacarídeos ligados entre si por ligações glicosídicas. Existem vários tipos de ligações glicosídicas, mas todas elas ligam dois monossacarídeos, sempre com a saída de uma molécula de água. Os oligossacarídeos mais importantes são os dissacarídeos, formados por apenas 2 monossacarídeos ligados por uma ligação glicosídica. Veja os exemplos abaixo: Maltose ­ Formada por 2 unidades de glicose ligadas por uma ligação glicosídica a (1→ 4). Esse açúcar é encontrado no malte e pode também ser um produto da quebra de molécula do amido. Lactose É o açúcar do leite. É formado por uma galactose ligada em uma glicose por uma ligação glicosídica β (1 → 4).
25 BIOQUÍMICA Sacarose É o açúcar de mesa, que usamos para adoçar bebidas e fazer doces. sua composição é uma glicose ligada por uma frutose por uma ligação glicosídica α (1 → 2)
26 BIOQUÍMICA Quer entender as ligações glicosídicas? As ligações glicosídicas podem ser do tipo alfa (α) ou beta (β), dependendo da posição do grupo OH ligado originalmente ao carbono que fará a ligação. Por exemplo, na figura ao lado, o grupo OH (em rosa) do carbono 1 da glicose está para baixo: posição alfa. Se o OH estivesse para cima, teríamos a posição beta. Os números indicam quais os carbonos que estão participando da ligação. Por exemplo, a maltose é formada por duas glicoses ligadas por uma ligação a (1 → 4), ou seja, o carbono 1 de uma molécula de glicose, cujo OH estava baixo, foi ligado no carbono 4 da outra molécula de glicose.
27 BIOQUÍMICA AULA 12 • CARBOIDRATOS Grandes moléculas feitas de açúcar O terceiro grupo de carboidratos que vamos estudar é formado por moléculas muito grandes, que apesar de apresentarem açúcares na sua composição, não apresentam gosto doce ao nosso paladar. Essas macromoléculas são os polissacarídeos (poli = muitos, sacarídeos = açúcares), que são formados por longas cadeias lineares ou ramificadas de monossacarídeos ligados entre si por ligações glicosídicas. A maioria dos polissacarídeos não tem um tamanho definido, podendo variar entre centenas ou milhares de unidades de açúcares ligados em cadeia. Vamos estudar 3 polissacarídeos diferentes, todos eles compostos apenas de glicose: • Amido É um polissacarídeo produzido pelos vegetais como reserva de energia. É a principal fonte de glicose da alimentação humana, estando presente em massas, pães, legumes e grãos. • Glicogênio É produzido no fígado e nos músculos, como forma de armazenamento de glicose. • Celulose É a matéria prima para fabricação de papel, mas também está presente em muitos alimentos de origem vegetal, como cereais, frutas e saladas. Esse polissacarídeo não serve como fonte de energia para o corpo humano, pois nosso sistema digestório não produz a celulase, que é a enzima (Proteína capaz de acelerar e facilitar um reação química específica) capaz de quebrar (digerir) a celulose. Apesar disso, essas fibras são importantes na alimentação humana, pois ajudam para o bom funcionamento do intestino.
28 BIOQUÍMICA Conheça melhor os polissacarídeos O amido e o glicogênio apresentam estruturas semelhantes, sendo compostos por unidades de glicose ligadas entre si por ligações glicosídicas do tipo a (1 → 4). Essa molécula apresenta ramificações, como a copa de uma árvore. Na base das ramificações, existem ligações do tipo a (1 → 6). O glicogênio é mais ramificado que o amido, formando moléculas mais compactas. A função do glicogênio hepático é diferente da função do glicogênio muscular. Os músculos usam o glicogênio para armazenar glicose para os momentos de alta atividade, ou seja, a célula armazena glicose para produzir ATP na hora da contração muscular. O glicogênio armazenado no fígado serve como reserva de glicose para a manutenção da glicemia nos períodos de jejum. Se faltar açúcar no nosso sangue, acontece a hipoglicemia que nos dá tonturas e pode causar desmaios. Por isso, o fígado capta a glicose do sangue depois das refeições e armazena esse açúcar na forma de glicogênio. Quando ficamos em jejum, os hepatócitos quebram o glicogênio e mandam a glicose para o nosso sangue, evitando então a hipoglicemia. A estrutura da celulose é diferente, pois não apresenta ramificações e as ligações glicosídicas são todas do tipo b (1 → 4). As enzimas digestivas humanas não são capazes de quebrar as fibras de celulose.
29 BIOQUÍMICA Hepático ­ Do fígado. ATP ­ Adenosina trifosfato, moeda metabólica. A quebra do ATP libera energia para a célula. Manutenção da glicemia ­ Controle da taxa de glicose do sangue. Hipoglicemia ­ Pouca glicose no sangue. Hepatócitos ­ Células do fígado. Enzimas digestivas ­ Proteínas que contribuem para a quebra dos nutrientes.
30 BIOQUÍMICA AULA 13 • LIPÍDEOS Moléculas oleosas e gordurosas Os lipídeos são uma classe de moléculas que não interagem bem com a água. Eles são geralmente hidrofóbicos ou anfipáticos, apresentando longas caudas apolares. Na nossa alimentação, os lipídeos estão geralmente na forma de óleos vegetais, como os óleos de soja ou girassol, ou o azeite de oliva, ou na forma de gorduras animais, como no bacon, no salame ou nas carnes em geral. Hidrofóbicos ­ Não dissolve e não interage com a água. Anfipáticos ­ Que possui uma parte hidrofílica e outra hidrofóbica. Apolares ­ Que não tem polaridade, hidrofóbico. No nosso corpo, os lipídeos são importantes componentes das membranas celulares e também podem servir como fonte de energia, além de estarem envolvidos em muitos processos de sinalização intercelular ou intracelular. Membranas Celulares ­ Membrana da célula, formada por uma bicamada de lipídeos onde ficam mergulhadas diversas proteínas. Intercelular ­ Entre as células. Intracelular ­ De dentro da célula.
Os lipídeos mais simples são os ácidos graxos, que variam em tamanho de acordo com o número de átomos de carbono, mas apresentam sempre a mesma estrutura. 31 BIOQUÍMICA Cabeça polar hidrofílica É constituída de um grupo ácido carboxilíco hidrofílico e é igual para todos os ácidos graxos. Ácido Carboxílico ­ Função orgânica, grupo químico (­COOH). Hidrofílico ­ Dissolve, interage com a água. Cauda polar hidrofóbica É uma longa cadeia de hidrocarboneto, que pode variar de tamanho de acordo com o número de carbonos do lipídeo. É sempre hidrofóbica e tem a tendência de "se esconder" da água, interagindo com outros grupos apolares. Pode conter apenas ligações covalentes simples (ácidos graxos saturados) ou conter também duplas ligações (ácidos graxos insaturados). Hidrocarboneto ­ Molécula ou grupo químico composto exclusivamente de átomos de carbono e hidrogênio. Ligações Covalentes ­ Ligação química onde dois átomos compartilham elétrons. Os ácidos graxos são utilizados como precursores na síntese de diversos outros de lipídeos, como os triacilgliceróis, fosfolipídeos e prostaglandinas. Precursores ­ Que dá origem a Triacilgliceróis (ou triglicérides) São moléculas gordurosas e hidrofóbicas que ficam armazenadas no tecido adiposo. Essas gorduras formam uma poderosa reserva de energia para o nosso corpo. Cada uma delas é composta de uma molécula de glicerol e 3 moléculas de ácidos graxos. Glicerol ­ Álcool com 3 carbonos, faz parte da estrutura de fosfolipídeos e triacilgliceróis.
32 BIOQUÍMICA Fosfolipídeos São os componentes predominantes nas membranas celulares, pois tem uma tendência a formar bicamadas por causa de sua natureza anfipática. Nas figuras de membrana, eles geralmente são representados com uma cabeça hidrofílica, que é formada geralmente de uma molécula de glicerol, um grupo fosfato e um outro componente polar variável; e 2 caudas hidrofóbicas derivadas de 2 moléculas de ácidos graxos. Prostaglandinas São derivadas de um ácido graxo chamado ácido araquidônico. São moléculas sinalizadoras produzidas em pequenas quantidades nos tecidos do corpo humano, que estão envolvidas nos processos de dor, inflamação, febre, contrações uterinas, entre outros.
33 BIOQUÍMICA AULA 14 • LIPÍDEOS Afinal, o colesterol é bom ou ruim? Um dos lipídeos mais famosos é o colesterol. Na verdade, a maioria das pessoas acha que existem 2 tipos de colesterol, o "bom colesterol" e o "mau colesterol", mas na verdade só existe uma molécula chamada colesterol. O que as pessoas chamam de "bom" e "mau colesterol" são, na verdade, dois tipos de lipoproteínas (HDL e LDL respectivamente), ou seja, são estruturas que transportam colesterol e outros lipídeos pelo sangue. Conheça as lipoproteínas Os lipídeos não se dissolvem bem em água, portanto, não podem ficar circulando livremente na corrente sanguínea. Para que os lipídeos possam ser transportados na corrente sanguínea, alguns órgãos produzem estruturas chamadas de lipoproteínas. As lipoproteínas são partículas compostas basicamente de lipídeos e proteínas. Essas partículas têm estrutura esférica, como cápsulas compostas de proteínas e lipídeos anfipáticos (como os fosfolipídeos), carregadas internamente com gorduras (triacilgliceróis) e derivados do colesterol.
34 BIOQUÍMICA Conheça a estrutura do colesterol A maior parte do colesterol encontrado no nosso corpo é produzida pelo nosso fígado, e apenas uma pequena porcentagem vem da alimentação. O colesterol faz parte da composição da membrana plasmática e é utilizado como precursor na produção de várias outras moléculas: Vitamina D: é um importante controlador do metabolismo de cálcio e fósforo. A exposição à luz do sol ativa a sua produção. A falta dessa vitamina lipossolúvel na infância pode levar ao raquitismo. Vitamina ­ Micronutriente indispensável para o organismo, não fornece energia, mas as deficiências nutricionais desses componentes causam diversas doenças. Lipossolúvel ­ Que se dissolve em óleo. Raquitismo ­ Doença infantil que causa diminuição do crescimento. Hormônios esteróides: são várias moléculas que regulam funções vitais do corpo humano. Hormônios ­ Mensageiro químico, molécula que leva uma mensagem de um tecido a outro.
Alguns exemplos são a testosterona, os estrogênios, o cortisol e a progesterona. Sais biliares: são componentes da bile e agem no intestino, facilitando a digestão de lipídeos da dieta. 35 BIOQUÍMICA Testosterona ­ Hormônio masculino. Estrogênios ­ Hormônio feminino ovariano. Cortisol ­ Hormônio produzido pela supra­renal e liberado juntamente com a adrenalina em resposta ao estresse. Progesterona ­ Hormônio esteróide ovariano, importante em processos relacionados com a gravidez. Bile ­ Solução aquosa produzida no fígado, armazenada na vesícula biliar e lançada no duodeno durante o processo digestivo. Contém substâncias que contribuem para digestão a absorção dos alimentos, principalmente lipídeos. Digestão ­ Processo de quebra dos alimentos.
36 BIOQUÍMICA Fagocita ­ Englobar, fazer a fagocitose, processo na qual a membrana da célula engloba uma partícula do meio extracelular. Extra­hepáticos ­ Todos os tecidos que não são hepáticos.
37 BIOQUÍMICA AULA 15 • METABOLISMO Enzimas são proteínas que aceleram as reações químicas Para se manter viva, uma célula deve ser capaz de obter energia a partir dos nutrientes (Alimento, substância que nutri), produzir e renovar os seus componentes celulares, além de se comunicar com as outras células. Ela faz isso através da ativação e da inibição de reações químicas específicas. O conjunto de reações químicas que acontecem dentro de uma célula ou dentro de um organismo é chamado metabolismo. As reações químicas dos sistemas biológicos não acontecem sozinhas. Existe uma classe de proteínas chamadas enzimas, que aceleram e facilitam praticamente todas reações químicas que ocorrem nos organismos vivos. Cada enzima catalisa (Acelerar, facilitar uma reação) uma reação diferente, ou seja, existe uma enzima específica para acelerar cada uma das transformações que ocorre dentro de uma célula. Dica: a maioria das enzimas tem no seu nome o sufixo ase. A molécula que será transformada numa reação enzimática é chamada substrato. Esse substrato se encaixa na molécula da enzima numa cavidade chamada centro ativo ou sítio ativo de maneira bastante específica, como uma chave encaixa­se numa fechadura. Nesse momento, a enzima facilita a reação, tornando­a muito mais rápida. Quando a reação acontece, a enzima libera o produto (ou produtos) da reação. Observe como o substrato S encaixa no sítio ativo da enzima (E) e é transformado em produtos (P1 e P2)
38 BIOQUÍMICA Exemplos de enzimas e substratos: ADP ­ Adenosina difosfato (formada pela quebra do ATP). Pi ­ Fosfato inorgânico, íon HPO 2 4 .
39 BIOQUÍMICA AULA 16 • METABOLISMO Os alimentos nos dão energia Podemos dividir os nutrientes da nossa alimentação em 2 grandes grupos: Nutrientes: Alimento, substância que nutre. 1) Macronutrientes São os alimentos que fornecem energia e matéria prima para as nossas células: • Os carboidratos ­ Pães, massas, legumes, grãos e doces São fontes de açúcares, principalmente a glicose, que é o "alimento" preferido das nossas células. • Os lipídeos ­ Óleos e gorduras Também fornecem energia e são mais calóricos que os açúcares. • As proteínas ­ Carnes, vegetais, ovos Podem servir como fonte de energia, mas sua maior importância está no fornecimento de aminoácidos essenciais para que as nossas células continuem produzindo suas próprias proteínas. Aminoácidos essenciais e não essenciais: Os 20 aminoácidos primários podem ser classificados em: • Essenciais: são aminoácidos que as nossas células não são capazes de produzir. Portanto, para que nossas células possam fabricar as proteínas normais, temos que ingerir esses aminoácidos na nossa alimentação. • Não essenciais: são aminoácidos que as nossas células produzem. Eles também são importantes para produção protéica, mas não são essenciais na nossa alimentação.
40 BIOQUÍMICA 2) Micronutrientes • Vitaminas e minerais São também muito importantes na alimentação, mas apenas em pequenas quantidades, pois não nos fornecem energia. Muitos minerais, chamados íons metálicos, são importantes para o bom funcionamento das enzimas do corpo humano. Eles formam os chamados cofatores e colaboram com a ação de muitas proteínas humanas. Alguns importantes íons que funcionam como cofatores são: zinco, níquel e magnésio. Íon: Átomo que perdeu ou ganhou elétrons. Cofatores: Substâncias que colaboram com a ação de certas enzimas. Zinco: Elemento químico que forma o íon níquel (Zn2+). Níquel: Elemento químico que forma o íon níquel (Ni+2). Magnésio: Elemento químico que forma o íon magnésio (Mg+2). • Coenzimas São cofatores orgânicos, geralmente produzidos a partir de vitaminas. Essas coenzimas ajudam o trabalho das enzimas transferindo um grupo químico de uma molécula para outra. Orgânicos: Que contém carbono.
Verifique o complemento da aula disponível no ambiente de estudo. 41 BIOQUÍMICA AULA 17 • METABOLISMO O que acontece dentro das células? O ATP é a adenosina trifosfato, um nucleotídeo, como aqueles que compõem o DNA. No ATP, a adenosina (A) está ligada a 3 grupos fosforila (P). Essa molécula apresenta ligações de alta energia, ou seja, ligações que quando quebradas, liberam energia para a célula utilizar em algum trabalho, como por exemplo, para fazer o transporte ativo de moléculas através da membrana plasmática (A membrana externa da célula), para fazer a contração muscular, ou para a síntese (produção) de moléculas de reserva. Nucleotídeo: Unidade que forma o DNA, o RNA e moléculas energéticas, como o ATP. Contém uma base nitrogenada, uma pentose e um ou mais grupos fosfato. DNA: Ácido desoxirribonucléico, polímero de nucleotídeos onde ficam codificadas todas as informações genéticas. Grupos Fosforila (P) ­ (Ou grupo fosfato): grupo químico que contém fósforo, quando livre forma o Pi, fosfato inorgânico, HPO42­ Molécula Transporte Ativo: Passagem de substâncias através da membrana plasmática contra o gradiente de concentração, com ajuda de proteínas de membrana que gastam energia (ATP).
42 BIOQUÍMICA O ATP funciona como uma moeda metabólica dentro das células. Por isso, os macronutrientes são quebrados (ou oxidados) dentro das células para produzir ATP. Essa parte do nosso metabolismo chama­se catabolismo. Por outro lado, o corpo humano tem que armazenar energia dos alimentos para se manter nos períodos de jejum. A energia nunca é armazenada na forma de ATP, porque o ATP tem uma vida curta dentro da célula. Ela é armazenada na forma de moléculas de reserva como o glicogênio, no fígado e nos músculos, e triacilgliceróis, no tecido adiposo. Para a síntese de moléculas de armazenamento, a célula gasta energia, quebrando moléculas de ATP. Essa parte do metabolismo chama­se anabolismo. Resumindo Podemos dividir o metabolismo em duas partes: 1) Catabolismo envolve quebra de macromoléculas para produção de ATP. 2) Anabolismo envolve o gasto de ATP para a biossíntese de moléculas de reserva de energia. Biossíntese: Produção de moléculas por uma célula ou organismo.
Metabolismo energético O mapa do metabolismo O metabolismo é feito de vias metabólicas interligadas. Cada via metabólica é uma sequência de reações enzimáticas correlacionadas, que transforma um substrato inicial em um produto final. O mapa metabólico é um esquema das interligações entre as vias metabólicas. 43 BIOQUÍMICA Mapa Metabólico É um esquema resumido do mapa completo, mas contém as principais informações sobre o metabolismo energético de uma célula. Imprima ou copie o esquema para você e, a partir das explicações da próxima aula, tente localizar qual via metabólica cada uma das setas representa. Procure observar em que compartimento celular acontece cada processo. Importante: não se assuste com o mapa. Você não deve memorizá­lo e sim aprender a estudar através dele!
44 BIOQUÍMICA Conheça a Respiração Celular A mitocôndria é o compartimento celular responsável pela produção de 90% dos ATPs da célula, através da respiração. A respiração é um processo bioquímico pelas quais certos produtos da metabolização dos nutrientes, principalmente (glicose e ácidos graxos) produzidos no citoplasma são degradados (= oxidados) formando CO2. Durante essa etapa, são produzidas coenzimas que levam elétrons (Partícula subatômica com carga negativa, fica na eletrosfera, ao redor do núcleo do átomo) para a membrana interna da mitocôndria, onde acontece a cadeia respiratória ou cadeia de transporte de elétrons. A cadeia respiratória gera energia para produzir ATP a partir de ADP e do Pi. ATP ­ Adenosina difosfato (formada pela quebra do ATP) Pi ­ Fosfato inorgânico, íon
45 BIOQUÍMICA AULA 18 • METABOLISMO ENERGÉTICO As principais vias metabólicas Estudando o mapa metabólico, podemos notar que a degradação da glicose, dos aminoácidos ou dos ácidos graxos forma uma molécula em comum chamada de acetil – CoA. Esse é o principal ponto de convergência do metabolismo dos 3 grupos de macronutrientes. O acetil – CoA abastece o ciclo de Krebs, que ocorre na mitocôndria. O ciclo de Krebs produz CO2 e transfere elétrons para as coenzimas NAD + e FAD, formando NADH e FADH2. Esses elétrons são transferidos para complexos protéicos que ficam na membrana interna da mitocôndria, onde ocorre a cadeia respiratória, e vão gerar energia para a síntese de 90% do ATP da célula. Esse processo é dependente do O2 – processo aeróbico. Macronutrientes: nutrientes que fornecem energia e matéria prima para o organismo Elétrons: partícula subatômica com carga negativa, fica na eletrosfera, ao redor do núcleo do átomo NAD+: nicotinamida adenina dinucleotídeo, uma coenzima derivada da vitamina B5 (nicotinamida) FAD: flavina adenina dinucleotídeo, uma coenzima derivada da vitamina B2 (riboflavina) NADH: forma reduzida, hidrogenada da coenzima NAD + , transfere energia da quebra dos nutrientes para a cadeia respiratória para produção de ATP FADH2: forma reduzida, hidrogenada da coenzima FAD, transfere energia da quebra dos nutrientes para a cadeia respiratória para produção de ATP Complexos protéicos: combinação de várias proteínas, formando uma grande estrutura. Aeróbico: que depende da presença de oxigênio (O2)
Apenas a glicose pode ser degradada por um processo anaeróbico, chamada fermentação. Essa via acontece em hemácias, pois essas células não têm mitocôndrias, mas precisam produzir ATP. Outras células, como músculos em contração, podem usar a fermentação para a produção imediata de ATP, porém a degradação anaeróbica da glicose gera menos energia do que a degradação total aeróbica. 46 BIOQUÍMICA Anaeróbico: processo que pode ocorrer na ausência do oxigênio (O2) Quem controla o metabolismo? Como já foi citado, nem todas as vias metabólicas estão ativadas ao mesmo tempo. Mas como as células controlam quais vias devem estar ativadas e quais vias devem estar inibidas? A principal forma de controlar o metabolismo dos diferentes órgão e tecidos e através da liberação de hormônios específicos, que funcionam como mensageiros químicos levando mensagens de um tecido ao outro. Vias metabólicas: qualquer seqüência organizada de reações dentro de uma célula Hormônios: mensageiro químico, molécula que leva uma mensagem de um tecido a outro. O controle da glicemia é um dos objetivos principais dos hormônios que regulam o metabolismo energético no corpo humano. A glicemia é a taxa de glicose circulante no sangue. Tanto o excesso (hiperglicemia) quanto a falta de açúcar no sangue (hipoglicemia) podem ser devastadores para o organismo. Células do cérebro e hemácias, entre outras, dependem da glicose como única fonte de energia, isto é, se faltar açúcar no sangue, essas células ficam totalmente sem energia! Por isso, nosso corpo tem que controlar a glicemia o tempo todo. Para isso, o pâncreas produz dois hormônios importantes, que estudaremos a seguir: Glicemia: taxa de açúcar no sangue, o valor normal está entre 70 e 100 mg/dL Hiperglicemia: excesso de glicose no sangue. Hipoglicemia: pouca glicose no sangue.
• Insulina: É uma proteína produzida nas células beta do pâncreas, que é secretada no sangue logo após as refeições, em resposta à hiperglicemia. Ela facilita a entrada de glicose na maioria dos tecidos e ativa as vias metabólicas de armazenamento de energia, como a síntese do glicogênio e a síntese de triacilgliceróis. 47 BIOQUÍMICA Pâncreas: órgão localizado atrás do estômago, produz enzimas digestivas que formam o suco pancreático (que é lançado no intestino durante a digestão) e produz hormônios que atuam no controle da glicemia (insulina e glucagon) Glicogênio: carboidrato de reserva composto de glicose, produzido no fígado e nos músculos Triacilgliceróis: gordura de armazenamento de energia, é encontrada nas células do tecido adiposo • Glucagon: É um peptídeo produzido pelas células alfa do pâncreas, que é secretado no sangue quando ficamos em jejum. Sua principal ação é no tecido hepático, onde ele ativa a quebra do glicogênio inicialmente e a gliconeogênese posteriormente, para que o fígado possa liberar glicose no sangue para manutenção da glicemia. Na maioria dos outros tecidos, ela inibe a utilização de carboidratos como fonte de energia, para economizar glicose, e ativa a quebra de lipídeos para produção de ATP. Peptídeo: molécula formada por uma pequena cadeia de aminoácidos Tecido hepático: tecido que compõem o fígado Quer entender melhor ação desses hormônios? Veja como fica o metabolismo de uma pessoa saudável em 3 situações diferentes: • Bem Alimentado Após a ingestão de uma refeição, a glicose produzida pela digestão dos carboidratos cai no nosso sangue, provocando uma hiperglicemia. Esse aumento na taxa de açúcar do sangue estimula a liberação de insulina pelo pâncreas. A insulina vai ativar a entrada de glicose nas células de quase todos os tecidos. Essa glicose que entra na célula poderá ser usada como fonte imediata de energia, para produção de ATP, ou poderá ser usada para a produção de moléculas de armazenamento de energia. Os aminoácidos da dieta servem preferencialmente para produção de novas proteínas, que são recicladas diariamente, mas o excesso de proteínas na dieta também pode ser convertido para síntese de gorduras que serão armazenadas no tecido adiposo. As gorduras da dieta abastecem as necessidades dos tecidos e o excesso é armazenado no tecido adiposo. Aminoácidos: unidade que compõem as proteínas Tecido adiposo: tecido formado por célula que armazenam gorduras, os adipócitos
48 BIOQUÍMICA Atenção: Alguns tecidos permitem a entrada de glicose nas células mesmo na ausência de insulina. São tecidos chamados insulino­independentes. As células desse tecidos precisam de glicose o tempo todo, porque a glicose é a única fonte de energia para eles. São tecidos que não degradam nem lipídeos e nem proteínas para produção de ATP. É para alimentar esses tecidos com glicose que a glicemia deve ser controlada mesmo nos períodos de jejum. Alguns exemplos de tecidos insulino­independentes são: o cérebro, as hemácias, a retina e o cristalino e a medula renal. • Jejum Inicial Algumas horas após uma refeição, a taxa de glicose no sangue começa a cair, provocando uma diminuição na glicemia. A queda na glicemia inibe a secreção de insulina e induz a liberação de glucagon pelo pâncreas. Com isso, a entrada de glicose nos tecidos sensíveis à insulina fica inibida e apenas os tecidos insulino­independentes ficam consumindo a glicose sanguínea. Devido à ação do glucagon, a maioria dos tecidos deixa de usar os carboidratos como fonte energética e passa a preferir os lipídeos, que são liberados do tecido adiposo e distribuídos para os outros tecidos. O fígado então, assume uma função muito importante de lançar glicose no sangue para aumentar a glicemia. Essa glicose é obtida inicialmente a partir da quebra do glicogênio hepático. • Jejum Prolongado Quanto mais tempo um indivíduo fica sem se alimentar, mais glucagon e menos insulina o pâncreas irá secretar no sangue. O glicogênio hepático só pode servir como fonte de glicose para manutenção da glicemia durante aproximadamente 8 horas. Depois disso, o fígado passa a produzir glicose a partir da gliconeogênese. Essa via utiliza principalmente a degradação de aminoácidos (derivados das proteínas degradadas) e do lactato (produzido pela fermentação) para síntese de glicose nova, que será lançada no sangue para abastecer os tecidos que dependem de glicose. Gliconeogênese: via metabólica que produz glicose a partir de compostos que não são carboidratos, como aminoácidos e lactato Lactato (ou ácido láctico): composto químico formado pela degradação anaeróbica da glicose (fermentação láctica) Fermentação: degradação anaeróbica da glicose
Para economizar glicose, o fígado passa a produzir energia quase que exclusivamente a partir da quebra de lipídeos e isso provoca a produção de um grupo de moléculas chamadas de 49 BIOQUÍMICA corpos cetônicos. Esses corpos cetônicos podem cair na circulação e serem usados como fonte de energia em diversos tecidos. Em jejuns muito prolongados (semanas ou meses), quando o estoque de carboidrato e proteínas do organismo fica muito exaurido, as células do cérebro podem lentamente se adaptar à obtenção de energia a partir de corpos cetônicos, além da glicose. Corpos cetônicos: moléculas ácidas derivadas da degradação de lipídeos pelo fígado
Verifique os complementos da aula disponíveis no ambiente de estudo. 50