Carboidrato
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Carboidratos, carbohidratos, hidratos de carbono, glicídios, glícidos, glucídeos, glúcidos, glúcides, sacarídios
ou açúcares são substâncias, sintetizadas pelos organismos vivos, de função mista poliálcool-aldeído ou
poliálcool-cetona.
O aldeído glicérico ( 2,3-hidroxi-propanal ) é um carboidrato de função mista
poliálcool-aldeído
O diidroxi-acetona ( 1,3 diidroxi-propanona ) é um carboidrato de função mista
poliálcool-cetona
Função
Os carboidratos têm função estrutural (construtora ou plástica) e armazenamento energético nos animais, sob a
forma de glicogênio, e principalmente nos vegetais, sob a forma de polissacarídeos.
Também tem função anticoagulante (heparina), lubrificante, cicatrizante (quitina) e antigênica (ativa o sistema
imunológico, por exemplo, a alergia causada por crustáceos).]
Nomenclatura
Os carboidratos são substâncias orgânicas chamadas de hidratos de carbono. Estes nomes foram dados porque, na
molécula da maior parte dos carboidratos, para cada carbono presente existem 2 átomos de hidrogênio e 1 átomo
de oxigênio, na mesma proporção existente na molécula de água. Sua fórmula empírica é (CH2O)n. Daí o nome
carbo (carbono) hidrato (hidros = água).Os carboidratos são a maior reserva de energia de todo o reino vegetal,
sendo produto do processo fotossintético. Por outro lado, no reino animal, os carboidratos são encontrados em
pequenas quantidades no sangue, sob a forma de glicose, e no fígado e músculos, sob a forma de glicogênio
Classificação
Segundo a ocorrência ou não de hidrólise os carboidratos são classificados em:
Monossacarídeos, oligossacarídeos (dissacarídeos) e polissacarídeos
Monossacarídeos
Os monossacarídeos geralmente têm sabor adocicados, de fórmula estrutural Cn(H2O)n. Esse "n" pode variar de 3 a
7 (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses), sendo os mais importantes as pentoses e hexoses. Não sofrem
hidrólise : Glicose - Frutose - Galactose - Manose
Glicose
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Nome IUPAC
6-(hidroximetil)oxano2,3,4,5-tetrol
Fórmula
molecular
C6H12O6
A glicose, glucose ou dextrose, um monossacarídeo (ou simplesmente açúcar), é o carboidrato mais importante na
biologia. As células a usam como fonte de energia e intermediário metabólico. A glicose é um dos principais
produtos da fotossíntese e inicia a respiração celular em procariontes e eucariontes. É um cristal sólido de sabor
adocicado, de formula molecular C6H12O6, encontrado na natureza na forma livre ou combinada. Juntamente com a
frutose e a galactose, é o carboidrato fundamental de carboidratos maiores, como sacarose e maltose. Amido e
celulose são polímeros de glicose. É encontrada nas uvas e em vários frutos. Industrialmente é obtida a partir do
amido.
No metabolismo, a glicose é uma das principais fontes de energia e fornece 4 calorias de energia por grama. A
glicose hidratada (como no soro glicosado) fornece 3,4 calorias por grama. Sua degradação química durante o
processo de respiração celular dá origem a energia química (armazenada em moléculas de ATP - entre 36 e 38
moléculas de ATP por moléculas de glicose), gás carbônico e água.
Estrutura
A glicose (C6H12O6) contém seis átomos de carbono e um grupo aldeído e é consequentemente referida como uma
aldohexose. Como o anel contém cinco átomos de carbono e um átomo de oxigênio, o que lembra a estrutura do
pirano, a forma cíclica da glicose também é referida como glicopiranose. Neste anel, cada carbono está ligado a um
grupo hidroxila lateral com exceção do quinto átomo, que se liga ao sexto átomo de carbono fora do anel,
formando um grupo CH2OH.
Função
Podemos especular sobre as razões pela qual a glicose, e não outro monossacarídeo como a frutose (Fru), é tão
amplamente utilizada na evolução, ecossistema e metabolismo. A glicose pode ser formada a partir de formaldeído
em condições abióticas, então ela pode ter estado bastante disponível para sistemas bioquímicos primitivos.
Provavelmente mais importante para os organismos mais complexos é a baixa tendência da glicose, em
comparação a outros açúcares hexose, a não reagir especificamente aos grupos aminos das proteínas. Essa reação
(glicação) reduz ou destrói a função de muitas enzimas. A baixa taxa de glicação é devido à preferência da glicose
pelos isômeros cíclicos menos reativos. Além disso, muitas das complicações a longo prazo da diabetes (cegueira,
falência renal e neuropatia periférica) são provavelmente devido à glicação de proteínas ou lipídios. Em contrates,
a adição regulada por enzimas de glicose a proteínas por glicosilação é geralmente essencial para sua função.
Frutose
A frutose é um monossacarídeo (C6H12O6), com os carbonos dispostos em anel, muito encontrado em frutas. É
mais doce que a sacarose, que é o açucar refinado comum, encontrada em cana-de-açúcar, que é um dissacarídeo
proveniente da junção da frutose com glicose (dextrose). A frutose também é encontrada em cereais, vegetais e no
mel.
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Como possui um grupo cetona como grupo característico, a frutose é considerada uma cetose. Como possui 6
carbonos, é considerada uma hexose. É, portanto, uma cetohexose. Tem uma estrutura em anel pentagonal com
dois grupos metilos.
No organismo humano, a frutose é fosforilada a frutose-6-fosfato pela hexocínase, seguindo, posteriormente, para a
glicólise onde é metabolizada a ATP. No fígado, contudo, a frutose é transformada em gliceraldeído-3-fosfato e só
depois entra na via glicolítica. Desta forma, entra depois do maior ponto de regulação da actividade glicolítica, a
reacção catalizada pela cínase da frutose fosforilada. Assim, um consumo excessivo de frutose leva a uma
saturação da via glicolítica, o que leva à formação de elevadas quantidades de acetil-CoA o que aumenta a
biossíntese de ácidos gordos, provocando acumulação de gorduras no tecido adiposo. O esperma do homem é rico
em frutose. A frutose e a glicose estão fortemente presentes nas uvas, e são a base química do vinho. A ação de
leveduras sobre esses açúcares (e nunca sobre sacarose) faz a transformação dos açúcares em alcool etílico e gás
carbonico.
Galactose
Galactose é um açúcar monossacarídeo. Seu papel biológico é energético e é encontrado como componente
do dissacarídeo lactose que existe no leite. É obtido pela hidrólise da lactose. A galactose é transformada
directamente a glicose por um processo relativamente simples. A galactose é importante na síntese de lactose na
glândula mamária em lactação, pois nesta ocorre uma condensação entre a glicose e a UDP-Galactose, originando
lactose, numa reacção catalizada pela síntase da lactose. A galactose é, também, um constituinte importante dos
glicolípidos, dos proteoglicanos e das glicoproteínas. A galactose não é tão doce como a glicose , também não é
solúvel em água.
Oligossacarídeos

Dissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem dois monossacarídeos. Maltose, sacarose, lactose.
Exemplo: Sacarose + H2O → glicose + frutose

Trissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem três monossacarídeos. Rafinose.
Exemplo: Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose
Polissacarídeos
Sofrem hidrólise produzindo grande quantidade de monossacarídeos. Ocorrem no talo e folhas vegetais e camada
externa de revestimento de grãos.
Holosídeos e heterosídeos
Holosídeos
São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem somente monossacarídeos. Tipo de açúcar
encontrado nas plantas e vegetais.
Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose
Celulose + n H2O → n glicose
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Heterosídeos
São os oligossacarídeos e polissacarídeos que, por hidrólise, produzem monossacarídeos e outros compostos.
Amidalina ( C20H27O11N ) + 2 H2O → 2 glicose + HCN + benzaldeídos
Derivados de carboidratos
Amidalina - Ácido glicônico - Ácido glicurônico - Ácido sacárico - Sorbitol - Trinitrato de celulose - Piroxilina Acetato de celulose
Resumo
Também chamados hidratos de carbono, glicídios, ou mais comumente, açúcares, os carboidratos são compostos ternários formados de
carbono, hidrogênio e oxigênio em geral, na proporção de um carbono para dois hidrogênio para um oxigênio ou seja: C(H 2O).
Os nomes carboidratos e hidratos de carbono explicam-se pelo fato de serem substâncias constituídas, basicamente de carbono e água. Em
alguns casos, podem também apresentar nitrogênio (N) ou enxofre (S) na sua composição.
Quimicamente, os carboidratos são definidos como poli-hidroxi-aldeídos ou poli-hidroxi-cetonas.


Glicose (C6H12O6) - é um poli-hidroxi-aldeído porque possui muitos radicais hidroxila ( -OH) e um radical aldeído ( -CHO).
Frutose (C6H12O6) - é um poli-hidroxi-cetona porque possui muitos radicais hidroxila ( -OH) e um radical cetona ( -CO).
Os carboidratos podem ser classificados em três categorias básicas: monossacarídeos, oligossacarídeos e
polissacarídeos.
Monossacarídeos
Os monossacarídeos ou açúcares simples constituem as moléculas dos carboidratos, as quais são relativamente
pequenas, solúveis em água e não hidrolisáveis. Em geral, eles obedecem à fórmula básica dos carboidratos:
(CnH2nOn). Assim, de acordo com o valor de "n" que varia de 3 a 7, temos os seguintes tipos de monossacarídeos:





Triose: C3H6O3
Tetrose: C4H8O4
Pentose: C5H10O5
Hexoses: C6H12O6
Heptoses: C7H14O7
Pentoses são monossacarídeos de 5 carbonos. Para os seres vivos, as pentoses mais importantes são a ribose e a
desoxirribose, que entram na composição química dos ácidos nucleícos, os quais comandam e coordenam as
funções celulares.
Ribose é a pentose que entra na composição química do ácido ribo-nucléico (RNA). Obedece a fórmula
geral das pentoses - C5H10O5.
Desoxirribose é a pentose que entra na composição química do ácido desoxirribonucléico (DNA). Não
obedece à fórmula geral das pentoses, possuindo um oxigênio a menos que a ribose - C5H10O4.
Hexoses são monossacarídeos de 6 carbonos, que obedecem à fórmula geral - C6H12O6. As hexoses mais
importantes são a glicose, a frutose e a galactose, principais fontes de energia para os seres vivos. Ricas em
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energia, as hexoses constituem os principais combustíveis das células. São naturalmente sintetizadas por
fotossíntese, processo de absorção de energia da luz.
Oligossacarídeos
(Dissacarídeos).
Os oligossacarídeos ou açúcares pequenos são carboidratos constituídos de duas a dez moléculas de
monossacarídeos. Interessa-nos, aqui, apenas aqueles formados por duas unidades de monossacarídeos, também
chamados dissacarídeos.
Dissacarídeos são açúcares constituídos, por ligação glicossídica, de dois monossacarídeos com desprendimento de
uma molécula de água (síntese de desidratação). Dissacarídeos têm moléculas relativamente pequenas, solúveis em
água, razão por que interferem, assim como os monossacarídeos, no equilíbrio osmótico das células. São também a
principal forma de transporte dos carboidratos.
A sacarose, o "açúcar de cana" ou de beterraba, é constituído por uma molécula de glicose ligada a uma frutose.
A maltose é um dissacarídeo, pois é formada por duas moléculas de glicose.
A lactose é encontrada somente no leite. Resulta da união de uma glicose com uma galactose.
Polissacarídeos
Os polissacarídeos ou açúcares múltiplos são carboidratos formados pela união de mais de dez moléculas
monossacarídeas, constituindo, assim, um polímero de monossacarídeos, geralmente de hexoses.
Ao contrário dos mono e dos dissacarídeos, os polissacarídeos são insolúveis em água; não alteram, pois, o
equilíbrio osmótico das células e se prestam muito bem à função de armazenamento ou reserva nutritiva.
De acordo com a função que exercem os polissacarídeos classificam-se em energéticos e estruturais.
Polissacarídeos energéticos têm função de reserva nutritiva. Os mais importantes são o amido e o glicogênio.

Amido - principal produto de reserva nutritiva vegetal , o amido é geralmente encontrado em órgão de
reserva nutritiva, como raízes do tipo tuberosa (mandioca, batata doce, cará), caules do tipo tubérculo
5
(batatinha), frutos e sementes. Constitui um polímero de glicose (mais ou menos 1.400 unidades de glicose)
com ligação glicossídica.
O amido constitui-se de dois tipos diferentes de polissacarídeos: a amilose com cerca de 1.000 unidades de glicose
numa longa cadeia não ramificada enrolada em hélice e a amilopectina com cerca de 48 a 60 unidades de glicose
dispostas em cadeias mais curtas e ramificadas.
Espiral helicoidal da amilose

Glicogênio - polissacarídeo de reserva nutritiva dos animais, o glicogênio é encontrado, principalmente, nos
músculos. Também é produto de reserva dos fungos. Constitui um polímero de glicose (mais ou menos
30.000 resíduos de glicose) com ligação glicossídica e várias ramificações.
Polissacarídeos estruturais entram na formação de algumas estruturas do corpo dos seres vivos. Os mais
importantes são a celulose e a quitina.
 Celulose (C6H1005)n é um polímero de cadeia longa composto de um só monômero (glicose), classificado
como polissacarídeo ou carboidrato. É um dos principais constituintes das paredes celulares das plantas
(cerca de 33% do peso da planta), em combinação com a lignina, com hemicelulose e pectina e não é
digerível pelo homem, constituindo uma fibra dietética. Alguns animais, particularmente os ruminantes,
podem digerir celulose com a ajuda de microrganismos simbióticos (veja metanogênese). Foi primeiramente
isolada e caracterizada pelo químico francês Anselme Payen em 1838.

Quitina - é um polissacarídeo que possui nitrogênio em suas unidades de acetilglicosamina. Constitui o
exoesqueleto dos artrópodes e é também encontrada na parede celular dos fungos. A quitina é um polímero
de acetilglicosamina com ligações β.
Observação: existem outros tipos de polissacarídeos denominados hetropolissacarídeos que originam, por hidrólise,
vários tipos diferentes de monossacarídeos. Como por exemplo o ácido hialurônico, condroitinsulfato e a heparina.
REFERENCIA
http://pt.wikipedia.org/wiki/Carbohidratos
Lipídios
Mais um caso de termo químico que se incorpora ao senso comum: os lipídios, há tempos,
extrapolaram os livros de química. Definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das
outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e
sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. Juntamente com as
proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos, os lipídios são componentes essenciais das estruturas biológicas, e
fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. Os lipídios se encontram distribuídos em todos
os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura.
Existem diversos tipos de moléculas diferentes que pertencem à classe dos lipídios. Embora não
apresentem nenhuma característica estrutural comum todas elas, possuem muito mais ligações carbonohidrogênio do que as outras biomoléculas, e a grande maioria possui poucos heteroátomos. Isto faz com que
estas moléculas sejam pobres em dipolos localizados (carbono e hidrogênio possuem
eletronegatividade semelhante). Uma das leis clássicas da química diz que "o semelhante dissolve o
semelhante": daí a razão para estas moléculas serem fracamente solúveis em água ou etanol (solventes
polares) e altamente solúveis em solventes orgânicos (geralmente apolares).
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Ao contrário das demais biomoléculas, os lipídios não são polímeros, isto é, não são
repetições de uma unidade básica. Embora possam apresentar uma estrutura química relativamente simples,
as funções dos lipídios são complexas e diversas, atuando em muitas etapas cruciais do metabolismo e na
definição das estruturas celulares.
Os químicos podem separar os lipídios de uma amostra biológica através de uma técnica conhecida
como extração; um solvente orgânico é adicionado a uma solução aquosa da amostra e, com um auxílio de
um funil de separação, obtém-se a fase orgânica rica em lipídios. Com a evaporação do solvente orgânico
obtém-se o lipídio. É desta maneira que, em escala industrial, se obtém o óleo vegetal.
Como veremos a seguir, alguns lipídios têm a habilidade de formar filmes sobre a superfície da água,
ou mesmo de formar agregados organizados na solução; estes lipídios possuem uma região, na molécula,
polar ou iônica, que é facilmente hidratada. Este comportamento é característico dos lipídios que compõe a
membrana celular. Os lipossomos são "microenvelopes" capazes de envolverem moléculas orgânicas e
entregarem-nas ao "endereço biológico" correto.
Classificação dos lipídios
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Ácidos Graxos
A hidrólise ácida dos triacilglicerídios (TAG) leva aos correspondentes
ácidos carboxílicos - conhecidos como ácidos graxos. Este é o grupo mais
abundante de lipídios nos seres vivos, e são compostos derivados dos
ácidos carboxílicos. Este grupo é geralmente chamado de lipídios
saponificáveis, porque a reação destes com uma solução quente de
hidróxido de sódio produz o correspondente sal sódico do ácido carboxílico,
isto é, o sabão.
Os ácidos graxos possuem um pKa da ordem de 4,8. Isto significa
que, em uma solução onde o pH é 4,8, metade da concentração o ácido
está ionizada; a um pH maior (7, por exemplo) praticamente todo o ácido
encontra-se ionizado, formando um sal com o seu contra-íon; num pH
menor (3, e.g.) todo o ácido encontra-se protonado.
A natureza do cátion (contra-íon) determina as propriedades do sal carboxílico formado. Em geral,
sais com cátions divalentes (Ca2+ ou Mg2+) não são bem solúveis em água, ao contrário do formado com
metais alcalinos (Na+, K+, etc.), que são bastante solúveis em água e em óleo - são conhecidos como sabão.
É por este motivo que, em regiões onde a água é rica em metais alcalinos terrosos, é necessário se utilizar
formulações especiais de sabão na hora de lavar a roupa. Na água, em altas concentrações destes sais,
ocorre a formação de micelas - glóbulos microscópicos formados pela agregação destas moléculas. Nas
micelas, as regiões polares das moléculas de sabão encontram-se em contato com as moléculas de água,
enquanto que as regiões hidrofóbicas ficam no interior do glóbulo, em uma pseudofase orgânica, sem contato
com a água.
A adição de HCl a uma solução aquosa de sabão provoca a precipitação do ácido graxo, que é pouco solúvel
em água e, em solução aquosa, tende a formar dímeros através de fortes ligações hidrogênio.
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Os ácidos graxos também podem ser
classificados como saturados ou
insaturados,
dependendo
da
ausência ou presença de ligações
duplas
carbono-carbono.
Os
insaturados (que contém tais ligações)
são
facilmente
convertidos
em
saturados através da hidrogenação
catalítica (este processo é chamado de
redução). A presença de insaturação
nas cadeias de ácido carboxílico
dificulta a interação intermolecular,
fazendo com que, em geral, estes se apresentem, à temperatura
ambiente, no estado líquido; já os saturados, com uma maior facilidade
de empacotamente intermolecular, são sólidos. A margarina, por
exemplo, é obtida através da hidrogenação de um líquido - o óleo de soja
ou de milho, que é rico em ácidos graxos insaturados.
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Triacilglicerídios
Conhecidos como gorduras neutras, esta grande classe de
lipídios não contém grupos carregados. São ésteres do
glicerol - 1,2,3-propanotriol. Estes ésteres possuem longas
cadeias carbônicas atachadas ao glicerol, e a hidrólise ácida
promove a formação dos ácidos graxos correspondentes e o
álcool (glicerol).
Nos animais, os TAGs são lipídios que servem, principalmente, para a
estocagem de energia; as células lipidinosas são ricas em TAGs. É
uma das mais eficientes formas de estocagem de energia, principalmente
com TAGs saturados; cada ligação C-H é um sítio potencial para a reação
de oxidação, um processo que libera muita energia.
Os TAGs provindo de animais terrestres contém uma maior
quantidade de cadeias saturadas se comparados aos TAGs de
animais aquáticos. Embora menos eficientes no armazenamento de
energia, as TAGs insaturadas oferecem uma vantagem para os animais
aquáticos, principalmente para os que vivem em água fria: elas têm uma menor temperatura de fusão,
permanecendo no estado líquido mesmo em baixas temperaturas. Se fossem saturadas, ficariam no estado
sólido e teriam maior dificuldade de mobilidade no organismo do animal.
Os TAGs podem ser chamados de gorduras ou óleos, dependendo do estado físico na temperatura
ambiente: se forem sólidos, são gorduras, e líquidos são óleos. No organismo, tanto os óleos como as
gorduras podem ser hidrolisados pelo auxílio de enzimas específicas, as lipases (tal como a fosfolipase A ou a
lipase pancreática), que permitem a digestão destas substâncias.
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Fosfolipídios
Os fosfolípideos são ésteres do glicerofosfato um derivado fosfórico do glicerol. O fosfato é um diéster
fosfórico, e o grupo polar do fosfolipídio. A um dos oxigênios do
fostato podem estar ligados grupos neutros ou carregados,
como a colina, a etanoamina, o inositol, glicerol ou outros. As
fostatidilcolinas, por exemplo, são chamadas de lecitinas.
Os fosfolipídios ocorrem em praticamente todos os seres vivos. Como
são anfifílicos, também são capazes de formar pseudomicrofases em solução
aquosa; a organização, entretanto, difere das micelas. Os fosfolipídios se
ordenam em bicamadas, formando vesículas. Estas estruturas são
importantes para conter substâncias hidrossolúveis em um sistema aquoso como no caso das membranas celulares ou vesículas sinápticas. Mais de 40%
das membranas das células do fígado, por exemplo, é composto por
fosfolipídios. Envolvidos nestas bicamadas encontram-se outros compostos,
como proteínas, açúcares e colesterol.
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Esfingolipídios
As membranas celulares são elásticas e
resistentes graças às fortes interações
hidrofóbicas entre os grupos apolares
dos fosfolipídios. Estas membranas
formam vesículas que separam os
componentes
celulares
do
meio
intercelular - dois sistemas aquosos!
A principal diferença entre os
esfingolipídios e os fosfolipídios é
o álcool no qual estes se baseiam:
em vez do glicerol, eles são
derivados de um amino álcool.
Estes
lipídios
contém
3
componentes
fundamentais: um
grupo
polar, um ácido graxo, e uma
estrutura
chamada
base
esfingóide - uma longa cadeia
hidrocarbônica derivada do deritro-2-amino-1,3-diol.
É
chamado de base devido a presença do grupo amino que, em solução
aquosa, pode ser convertido para o respectivo íon amônio. A esfingosina foi o
primeiro membro desta classe a ser descoberto e, juntamente com a dihidroesfingosina, são os grupos mais abundantes desta classe nos
mamíferos. No di-hidro, a ligação dupla é reduzida. O grupo esfingóide é
conectado ao ácido graxo graças a uma ligação amídica. A esfingomielina,
encontrada em muitos animais, é um exemplo de esfingolipídio.
Os vários tipos de esfingolipídios são classificados de acordo com o grupo que está conectado à base
esfingóide. Se o grupo hidroxila estiver conectado a um açúcar, o composto é chamado de glicosfincolipídio.
O grupo pode ser, também, um éster fosfófico, como a fosfocolina, na esfingomielina. Gangliosídios são
glicosfingolipídios que contém o ácido N-acetilneurâmico (ácido siálico) ligado à cadeia oligossacarídica. Estas
espécies são muito comuns no tecido cerebral.
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Esteróides
Os esteróides são lipídios derivados do
colesterol. Eles atuam, nos organismos,
como hormônios e, nos humanos, são
secretados pelas gônadas, córtex adrenal e
pela placenta. A testosterona é o hormônio
sexual masculino, enquanto que o estradiol é
o hormônio responsável por muitas das
características femininas.
O colesterol, além da atividade hormonal,
também desempenha um papel estrutural habita a pseudofase orgânica nas membranas
celulares. Muitas vezes chamado de vilão pela
mídia, o colesterol é um composto vital para a
maioria dos seres vivos.
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Prostaglandinas
Estes lipídios não desempenham funções estruturais, mas são
importantes componentes em vários processos metabólicos e de
comunicação intercelular. Segundo o químico Michael W. Davidson, da
Florida State University, "prostaglandins act in a manner similar to
that of hormones, by stimulating target cells into action. However,
they differ from hormones in that they act locally, near their site of
synthesis, and they are metabolized very rapidly. Another unusual
feature is that the same prostaglandins act differently in different
tissues".
Um dos processos mais importantes controlados pelas
prostaglandinas é a inflamação. Todas estas substâncias têm
estrutura química semelhante a do ácido prostanóico, um anel de 5
membros com duas longas cadeias ligadas em trans nos carbonos 1 e
2. As prostaglandinas diferem do ácido prostanóico pela presença de
insaturação ou substituição no anel ou da alteração das cadeias
ligadas a ele.
A substância chave na biossíntese das prostaglandinas é o ácido araquidônico, que é formado
através da remoção enzimática de hidrogênios do ácido linoléico. O ácido araquidônico livre é convertido a
prostaglandinas pela ação da enzima ciclooxigenase, que adiciona oxigênios ao ácido araquidônico e promove
a sua ciclização. No organismo, o ácido araquidônico é estocado sob a forma de fosfolipídios, tal como o
fosfoinositol, em membranas. Sob certos estímulos, o ácido araquidônico é liberado do lipídio de estocagem
(através da ação da enzima fosfolipase A2) e rapidamente convertido a prostaglandinas, que iniciam o
processo inflamatório.
A cortisona tem ação anti-inflamatória por bloquear a ação da fosfolipase A2. Este é o
mecanismo de ação da maior parte dos anti-inflamatórios esteróides. Existem outras rotas nas quais o ácido
araquidônico é transformado em prostaglandinas; algumas envolvem a conversão do ácido em um
intermediário, o ácido 5-hidroperoxy-6,8,1-eicosatetranóico (conhecido como 5-HPETE), que é formado
pela ação da 5-lipoxigenase. Os anti-inflamatórios não esteróides, como a aspirina, agem bloqueando as
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enzimas responsáveis pela formação do 5-HPETE. Desta forma, impedem o ciclo de formação das
prostaglandinas e evitam a sinalização inflamatória.
QMCWEB apresenta o colesterol.
Na sua forma pura, o colesterol é um sólido cristalino, branco, insípido e inodoro. É um
membro da família dos esteróides. Apesar da má fama, o colesterol é um composto essencial para a vida:
está presente nos tecidos de todos os animais! Além de fazer parte da estrutura das membranas celulares, é
também um reagente de partida para a biossíntese de vários hormônios, do ácido biliar (ácidos colanóicos) e
da vitamina D. O colesterol é sintetizado pelo fígado, em um processo regulado por um sistema
compensatório: quanto maior for a ingestão de colesterol vindo dos alimentos, menor é a quantidade
sintetizada pelo fígado.
Este composto é insolúvel em água e, consequentemente, insolúvel no sangue. Para ser
transportado na corrente sanguínea o colesterol liga-se com algumas proteínas e outros lipídeos, em um
complexo chamado Lipoproteína. Existem vários tipos de lipoproteínas, e estas podem ser classificadas
de diversas maneiras. O modo pelo qual os bioquímicos geralmente as classificam é baseado em sua
densidade, medida em um densiômetro. Entre estas, estão as "Low-Density Lipoproteins", ou LDL, que é a
classe maléfica ao ser humano: são capazes de transportar o colesterol do sítio de síntese, o fígado, até as
células de vários outros tecidos. Uma outra classe de liproteínas, as "High Density Lipoproteins", ou HDL,
podem transportar o excesso de colesterol dos tecidos de volta para o fígado, onde é utilizado para a síntese
do ácido biliar. As LDL, quando em excesso, é que são responsáveis pelos depósitos
arteriosclerósicos nos vasos sanguíneos. As HDL, entretanto, podem ajudar para retardar o processo de
formação da arteriosclerose. A imprensa, muitas vezes, se refere ao "bom" e ao mau" colesterol. Entretanto,
existe somente um colesterol. Várias são as formas, porém, em que este pode ser transportado, no sistema
circulatório.
Liproteínas
"High-Density Lipoproteins" (HDL): É responsável pelo transporte reverso do colesterol: carrega o
colesterol em excesso de volta para o fígado. O nível elevado de HDL está associado com baixo índices de
doenças cardiovasculares. Colesterol e ácidos graxos, na forma de triglicerídeos, são insolúveis em água. Mas
são transportado pelo sangue "embrulhados" em proteínas. Este complexo é chamado Liproteína. As
lipoproteínas são classificadas em várias classes, de acordo com a natureza e quantidades dos lipídeos e
proteínas. Dentre estas classes, destacam-se:
"Chylomicrons": grandes partículas, que transportam as gorduras alimentares e o colesterol para os
músculos (para energia), para o tecido lipidinoso (para estocagem) e para os seios (para a produção de
leite).
"Very-Low Density Lipoproteins" ( VLDL): são sintetizadas pelo fígado e transportam triiglecirídeos para
os músculos e para o tecido lipidinoso. Na medida em que perdem triglicerídeos, estas partículas podem
coletar mais colesterol e tornarem-se LDL.
"Low-Density Lipoproteins" (LDL): carregam cerca de 70% de todo o colesterol que circula no sangue. São
pequenas e densas o suficiente para atravessar os vasos sanguíneos e ligarem-se às membranas das células dos
tecidos. Por esta razão, as LDL são as lipoproteínas responsáveis pela aterosclerose. O nível elevado de LDL está
associado com altos índices de doenças cardiovasculares.
11
O colesterol no sangue
O colesterol forma um complexo com os lipídeos e proteínas,
chamado lipoproteína. A forma que realmente apresenta malefício,
quando em excesso, é a LDL
Nesta interação, a LDL acaba sendo oxidada por radicais livres presentes na
célula.
Esta oxidação aciona um mecanismo de defesa
e, imediatamente, glóbulos brancos juntam-se ao
sítio, e este fica inflamado.
Após algum tempo cria-se uma placa no meio do vaso sanguíneo; sobre esta
placa, ocorre uma deposição lenta de cálcio, numa tentativa de isolar a área
afetada.
Isto pode interromper o fluxo sanguíneo normal - arteriosclerose - e vir a
provocar inúmeras doenças cardíacas. De fato, a concentração elevada de LDL
no sangue é a principal causa de cardiopatias.
VALORES PARA ADULTOS EM mg/dl
DESEJÁVEIS
LIMÍTROFES
AUMENTADOS
Colesterol total Abaixo de 200
200-239
Acima de 240
LDL colesterol
Abaixo de 130
130-159
Acima de 160
HDL colesterol
Acima de 35
-
-
Triglicerídeos
Abaixo de 200
-
Acima de 200
Um precursor importante
colesterol://FATOS
1.
sim
x MITOS
O Colesterol não é um veneno mortal, mas
uma substância vital para as células.
Diversos hormônios e outros compostos são
sintetizados, no organismo, a partir do 2. Não existe "bom" ou "mau" colesterol. O
é
um
só.
colesterol. Observe a semelhança estrutural colesterol
entre
alguns
exemplos: 3. Seu corpo produz 3 ou 4 vezes mais
colesterol do que aquele que você come. A
produção aumenta se você ingere pouco
12
colesterol, e diminui, se você ingere muito. Pouco
adiantam, então, as dietas pobres em colesterol.
4.
Não existe nenhum estudo científico que
comprove que a quitosana pode diminuir o nível
de
colesterol
5.
O único eficaz modo de diminuir o nível de
colesterol é o uso de medicamentos que, em
geral,
tem
muitos
efeitos
colaterais.
6.
Colesterol
O colesterol só existe no reino animal. Os
alimentos de origem vegetal (e.g. óleo de
soja) não contém colesterol, por natureza
Cortisol
Progesterona
Testosterona
Armas Químicas contra Colesterol
Para algumas pessoas, exercícios e dieta não são suficientes para
diminuir o nível de colesterol. Existem 4 tipos de drogas para o
tratamento
da
hipercolesterolemia:
>Inibidores
da
HMG-CoA
redutase
Agem inibindo uma das etapas na biossíntese do colesterol.
Também aumentam o número de sítios receptores de LDL no
fígado. Uma das drogas mais prescritas é a lovastatin.
>Sequestrantes
do
ácido
biliar
Diminuem a concentração de colesterol por converter parte
do colesteron plasmático em ácidos biliares, que são mais
facilmente eliminado do corpo. A droga mais prescrita é o
Colestid.
>
Ácido
Nicotínico
Também conhecido com vitamina B3, esta droga é capaz de diminuir
>Misturas
de
Fibras
e
Proteínas a concentração de VLDL; isto acaba reduzindo a concentração de LDL
Embora muitas pessoas utilizem, dois grandes estudos realizados e, ainda, aumentar as HDL.
pela World Health Organization falharam ao tentar mostrar sua
eficácia. Muitos dos pacientes que tomam regularmente acabam
tendo problemas gastro-intestinais. A mistura da moda é a
quitosana.
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/lipidios/lipidios.html
13
PROTEÍNAS
CONCEITO GERAL
As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50%
ou mais de seu peso seco. São encontradas em todas as partes de todas as células, uma vez que são
fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e função celulares. Existem muitas espécies diferentes de
proteínas, cada uma especializada para uma função biológica diversa. Além disso, a maior parte da
informação genética é expressa pelas proteínas.
Pertencem à classe dos peptídeos, pois são formadas por aminoácidos ligados entre si por ligações
peptídicas. Uma ligação peptídica é a união do grupo amino (-NH2) de um aminoácido com o grupo
carboxila (-COOH) de outro aminoácido, através da formação de uma amida.
São os constituintes básicos da vida: tanto que seu nome deriva da palavra grega "proteios", que
significa "em primeiro lugar". Nos animais, as proteínas correspondem a cerca de 80% do peso dos
músculos desidratados, cerca de 70% da pele e 90% do sangue seco. Mesmo nos vegetais as proteínas estão
presentes.
A importância das proteínas, entretanto, está relacionada com suas funções no organismo, e não com
sua quantidade. Todas as enzimas conhecidas, por exemplo, são proteínas; muitas vezes, as enzimas existem
em porções muito pequenas. Mesmo assim, estas substâncias catalisam todas as reações metabólicas e
capacitam aos organismos a construção de outras moléculas - proteínas, ácidos nucléicos, carboidratos e
lipídios - que são necessárias para a vida.
COMPOSIÇÃO
Todas contêm carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, e quase todas contêm enxofre. Algumas
proteínas contêm elementos adicionais, particularmente fósforo, ferro, zinco e cobre. Seu peso molecular é
extremamente elevado.
Todas as proteínas, independentemente de sua função ou espécie de origem, são construídas a partir
de um conjunto básico de vinte aminoácidos, arranjados em várias seqüências específicas.
AMINOÁCIDOS
CARACTERÍSTICAS GERAIS
- São as unidades fundamentais das proteínas.
- Todas as proteínas são formadas a partir da ligação em seqüência de apenas 20 aminoácidos.
- Existem, além destes 20 aminoácidos principais, alguns aminoácidos especiais, que só aparecem em
alguns tipos de proteínas.
14
Os aminoácidos que intervêm na composição das proteínas (existem outros) são número de 20 e
obedecem à estrutura geral representada na figura abaixo:
ESTRUTURA QUÍMICA GERAL
- Os 20 aminoácidos possuem
características estruturais em comum, tais como:
A presença de um carbono central, quase
sempre assimétrico.
Ligados a este carbono central, um grupamento carboxila, um grupamento amina e um átomo de
hidrogênio.
O quarto ligante é um radical chamado genericamente de "R", responsável pela diferenciação entre
os 20 aminoácidos. É a cadeia lateral dos aminoácidos. É o radical "R" quem define uma série de
características dos aminoácidos, tais como polaridade e grau de ionização em solução aquosa.
15
FUNÇÃO
Elas exercem funções diversas, como:
- Catalisadores;
- Elementos estruturais (colágeno) e sistemas contráteis;
- Armazenamento(ferritina);
- Veículos de transporte (hemoglobina);
- Hormônios;
- Anti-infecciosas (imunoglobulina);
- Enzimáticas (lipases);
- Nutricional (caseína);
- Agentes protetores.
Devido às proteínas exercerem uma grande variedade de funções na célula, estas podem ser
divididas em dois grandes grupos:
- Dinâmicas - Transporte, defesa, catálise de reações, controle do metabolismo e contração, por
exemplo;
- Estruturais - Proteínas como o colágeno e elastina, por exemplo, que promovem a sustentação
estrutural da célula e dos tecidos.
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Quanto a Composição:
- Proteínas Simples - Por hidrólise liberam apenas aminoácidos.
- Proteínas Conjugadas - Por hidrólise liberam aminoácidos mais um radical não peptídico,
denominado grupo prostético. Ex: metaloproteínas, hemeproteínas, lipoproteínas, glicoproteínas, etc.
Quanto ao Número de Cadeias Polipeptídicas:
- Proteínas Monoméricas - Formadas por apenas uma cadeia polipeptídica.
- Proteínas Oligoméricas - Formadas por mais de uma cadeia polipeptídica; São as proteínas de
estrutura e função mais complexas.
Quanto à Forma:
- Proteínas Fibrosas - Na sua maioria, as proteínas fibrosas são insolúveis nos solventes aquosos e
possuem pesos moleculares muito elevados. São formadas geralmente por longas moléculas mais ou menos
retilíneas e paralelas ao eixo da fibra. A esta categoria pertencem as proteínas de estrutura, como colágeno
do tecido conjuntivo, as queratinas dos cabelos, as esclerotinas do tegumento dos artrópodes, a conchiolina
das conchas dos moluscos, ou ainda a fribrina do soro sanguíneo ou a miosina dos músculos. Algumas
proteínas fibrosas, porém, possuem uma estrutura diferente, como as tubulinas, que são formadas por
múltiplas subunidades globulares dispostas helicoidalmente.
- Proteínas Globulares - De estrutura espacial mais complexa, são mais ou menos esféricas. São
geralmente solúveis nos solventes aquosos e os seus pesos moleculares situam-se entre 10.000 e vários
16
milhões. Nesta categoria situam-se as proteínas ativas como as enzimas, transportadores como a
hemoglobina, etc.
Esquemas de proteínas globulares e fibrosas
PROTEÍNAS HOMÓLOGAS
São proteínas que desempenham a mesma função em tecidos ou em espécies diferentes. Estas
proteínas possuem pequenas diferenças estruturais, reconhecíveis imunologicamente. Os segmentos com
seqüências diferentes de aminoácidos em proteínas homólogas são chamados "segmentos variáveis", e
geralmente não participam diretamente da atividade da proteína. Os segmentos idênticos das proteínas
homólogas são chamados "segmentos fixos", e são fundamentais para o funcionamento bioquímico da
proteína.
ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS PROTEÍNAS
As proteínas possuem complexas estruturas espaciais, que
podem ser organizadas em quatro níveis, crescentes em
complexidade:
1 - Estrutura Primária
- Dada pela seqüência de aminoácidos e ligações peptídicas da
molécula.
- É o nível estrutural mais simples e mais importante, pois dele
deriva todo o arranjo espacial da molécula.
- A estrutura primária da proteína resulta em uma longa
cadeia de aminoácidos semelhante a um "colar de contas", com uma
extremidade "amino terminal" e uma extremidade "carboxi
terminal".
- A estrutura primária de uma proteína é destruída por hidrólise química ou enzimática das ligações
peptídicas, com liberação de peptídeos menores e aminoácidos livres.
- Sua estrutura é somente a seqüência dos aminoácidos, sem se preocupar com a orientação espacial
da molécula.
17
2 - Estrutura Secundária
- É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos
entre si na seqüência primária da proteína.
- É o último nível de organização das proteínas fibrosas,
mais simples estruturalmente.
- Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações
entre os carbonos a dos aminoácidos e seus grupamentos
amina e carboxila.
- O arranjo secundário de um polipeptídeo pode ocorrer
de forma regular; isso acontece quando os ângulos das ligações
entre carbonos a e seus ligantes são iguais e se repetem ao
longo de um segmento da molécula.
3 - Estrutura Terciária
- Dada pelo arranjo espacial de aminoácidos distantes entre si na seqüência polipeptídica.
- É a forma tridimensional como a proteína se
"enrola".
- Ocorre nas proteínas globulares, mais complexas
estrutural e funcionalmente.
- Cadeias polipeptídicas muito longas podem se
organizar em domínios, regiões com estruturas terciárias
semi-independentes ligadas entre si por segmentos lineares da
cadeia polipeptídica.
- Os domínios são considerados as unidades funcionais e de estrutura tridimensional de uma
proteína.
4 - Estrutura Quaternária
- Surge apenas nas proteínas oligoméricas.
- Dada pela distribuição espacial de mais de uma cadeia
polipeptídica no espaço, as subunidades da molécula.
- Estas subunidades se mantém unidas por forças
covalentes, como pontes dissulfeto, e ligações não covalentes,
como pontes de hidrogênio, interações hidrofóbicas, etc.
- As subunidades podem atuar de forma independente
ou cooperativamente no desempenho da função bioquímica da proteína.
18
ENZIMAS
CONCEITOS GERAIS E FUNÇÕES
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas. Elas estão entre as
biomoléculas mais notáveis devido a sua extraordinária especificidade e poder catalítico, que são muito
superiores aos dos catalisadores produzidos pelo homem. Praticamente todas as reações que caracterizam o
metabolismo celular são catalisadas por enzimas.
Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas aceleram a velocidade de uma
reação, sem, no entanto participar dela como reagente ou produto.
As enzimas atuam ainda como reguladoras deste conjunto complexo de reações.
As enzimas são, portanto, consideradas as unidades funcionais do metabolismo celular.
NOMENCLATURA DAS ENZIMAS
Existem 3 métodos para nomenclatura enzimática:
- Nome Recomendado: Mais curto e utilizado no dia a dia de quem trabalha com enzimas; Utiliza o
sufixo "ase" para caracterizar a enzima. Exs: Urease, Hexoquinase, Peptidase, etc.
- Nome Sistemático: Mais complexo, nos dá informações precisas sobre a função metabólica da
enzima. Ex: ATP-Glicose-Fosfo-Transferase
- Nome Usual : Consagrados pelo uso; Exs: Tripsina, Pepsina, Ptialina.
CLASSIFICAÇÃO DAS ENZIMAS
As enzimas podem ser classificadas de acordo com vários critérios. O mais importante foi
estabelecido pela União Internacional de Bioquímica (IUB), e estabelece 6 classes:
- Oxidorredutases: São enzimas que catalisam reações de transferência de elétrons, ou seja: reações
de oxi-redução. São as Desidrogenases e as Oxidases.
Se uma molécula se reduz, tem que haver outra que se oxide.
- Transferases : Enzimas que catalisam reações de transferência de grupamentos funcionais como
grupos amina, fosfato, acil, carboxil, etc. Como exemplo temos as Quinases e as Transaminases.
19
- Hidrolases : Catalisam reações de hidrólise de ligação covalente. Ex: As peptidades.
- Liases: Catalisam a quebra de ligações covalentes e a remoção de moléculas de água, amônia e gás
carbônico. As Dehidratases e as Descarboxilases são bons exemplos.
- Isomerases: Catalisam reações de interconversão entre isômeros ópticos ou geométricos. As
Epimerases são exemplos.
- Ligases: Catalisam reações de formação e novas moléculas a partir da ligação entre duas já
existentes, sempre às custas de energia (ATP). São as Sintetases.
PROPRIEDADES DAS ENZIMAS
São catalisadores biológicos extremamente eficientes e aceleram em média 10 9 a 1012 vezes a
velocidade da reação, transformando de 100 a 1000 moléculas de substrato em produto por minuto de
reação.
Atuam em concentrações muito baixas e em condições suaves de temperatura e pH.
Possuem todas as características das proteínas. Podem ter sua atividade regulada. Estão quase
sempre dentro da célula, e compartimentalizadas.
20
COFATORES ENZIMÁTICOS E COENZIMAS
Cofatores são pequenas moléculas orgânicas ou inorgânicas que podem ser necessárias para a função
de uma enzima. Estes cofatores não estão ligados permanentemente à molécula da enzima mas, na ausência
deles, a enzima é inativa.
A fração protéica de uma enzima, na ausência do seu cofator, é chamada de apoenzima.
Enzima + Cofator, chamamos de holoenzima.
Coenzimas são compostos orgânicos, quase sempre derivados de vitaminas, que atuam em conjunto
com as enzimas. Podem atuar segundo 3 modelos:
- Ligando-se à enzima com afinidade semelhante à do substrato.
- Ligando-se covalentemente em local próximo ou no próprio sítio catalítico da apoenzima.
- Atuando de maneira intermediária aos dois extremos acima citados.
ESPECIFICIDADE SUBSTRATO \ ENZIMA: O SÍTIO ATIVO
As enzimas são muito específicas para os seus substratos. Esta especificidade pode ser relativa a
apenas um substrato ou a vários substratos ao mesmo tempo.
Esta especificidade se deve à existência, na superfície da enzima de um local denominado sítio de
ligação do substrato. O sítio de ligação do substrato de uma enzima é dado por um arranjo tridimensional
especial dos aminoácidos de uma determinada região da molécula, geralmente complementar à molécula do
substrato, e ideal espacial e eletricamente para a ligação do mesmo. O sítio de ligação do substrato é capaz
de reconhecer inclusive isômeros óticos "D" e "L" de um mesmo composto. Este sítio pode conter um
segundo sítio, chamado sítio catalítico ou sítio ativo, ou estar próximo dele; é neste sítio ativo que ocorre a
reação enzimática.
21
Composto que é transformado por uma enzima que se une a uma zona ativa, onde se produz ima
catálise, que no exemplo conduz a uma formação de produtos.
A zona sombreada são os aminoácidos desta enzima (proteína) que configuram, neste caso, o centro
ativo da enzima.
Alguns modelos procuram explicar a especificidade substrato/enzima:
- Modelo Chave/Fechadura que prevê um encaixe perfeito do substrato no sítio de ligação, que seria
rígido como uma fechadura. No exemplo da figura abaixo, uma determinada região da proteína - o módulo
SH2 - liga-se à tirosina fosfatada, que se adapta ao sítio ativo da enzima tal como uma chave faz a sua
fechadura.
- Modelo do Ajuste Induzido que prevê um sítio de ligação não totalmente pré-formado, mas sim
moldável à molécula do substrato; a enzima se ajustaria à molécula do substrato na sua presença.
- Evidências experimentais sugerem um terceiro modelo que combina o ajuste induzido a uma
"torção" da molécula do substrato, que o "ativaria" e o prepararia para a sua transformação em produto.
22
MECANISMO GERAL DE CATÁLISE
As enzimas aceleram a velocidade de uma reação por diminuir a energia livre de ativação da
mesma, sem alterar a termodinâmica da reação, ou seja: A energia dos reagentes e produtos da reação
enzimática e de sua equivalente não enzimática são idênticas.
Para se superar a energia de ativação de uma reação, passa-se pela formação de um estado
intermediário chamado "Estado de Transição", sempre um composto instável e de alta energia,
representado por "Ts", ligado com altíssima afinidade ao sítio catalítico. Nas reações enzimáticas, este
composto de transição "Ts" não pode ser isolado ou mesmo considerado um intermediário, uma vez que não
é liberado para o meio de reação; sua formação ocorre no sítio catalítico da enzima!! Como a afinidade do
"Ts" ao sítio catalítico é muito maior que a afinidade do substrato com o mesmo, a pequena quantidade de
moléculas em "Ts" será rapidamente convertida em produto. Assim, todo o fator que leva a um aumento do
número de moléculas em "Ts" aumenta a velocidade da reação.
São 4 os mecanismos principais através dos quais as enzimas aceleram uma reação, aumentando a
formação de moléculas de substrato em "Ts":
- Catálise Ácido-Base que ocorre com a participação de aminoácidos com cadeias laterais ionizáveis,
capazes de doar ou liberar prótons durante a catálise.
- Torção de Substrato, que depende da torção do substrato induzida pela ligação do mesmo com o
sítio de ligação da enzima, alcançando o estado de transição e estimulando sua conversão em produto.
- Catálise Covalente que resulta do ataque nucleofílico ou eletrofílico de um radical do sítio catalítico
sobre o substrato, ligando-o covalentemente à enzima e induzindo a sua transformação em produto. Envolve
com freqüência a participação de coenzimas.
- Efeito de Diminuição da Entropia. As enzimas ajudam no posicionamento e na definição da
estequiometria correta da reação, facilitando os mecanismos anteriores.
FATORES EXTERNOS QUE INFLUENCIAM NA VELOCIDADE DE UMA REAÇÃO ENZIMÁTICA
São eles:
- Temperatura: Quanto maior a temperatura, maior a velocidade da reação, até se atingir a
temperatura ótima; a partir dela, a atividade volta a diminuir, por desnaturação da molécula
(DESNATURAÇÃO PROTÉICA).
- pH: Idem à temperatura; existe um pH ótimo, onde a distribuição de cargas elétricas da molécula
da enzima e, em especial do sítio catalítico, é ideal para a catálise.
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA
Os inibidores enzimáticos são compostos que podem diminuir a atividade de uma enzima. A inibição
enzimática pode ser reversível ou irreversível;
Existem 2 tipos de inibição enzimática reversível:
23
- Inibição Enzimática Reversível Competitiva:
Quando o inibidor se liga reversivelmente ao mesmo sítio de ligação do substrato;
O efeito é revertido aumentando-se a concentração de substrato
Este tipo de inibição depende das concentrações de substrato e de inibidor.
- Inibição Enzimática Reversível Não-Competitiva:
Quando o inibidor liga-se reversivelmente à enzima em um sítio próprio de ligação, podendo estar ligado à
mesma ao mesmo tempo que o substrato;
Este tipo de inibição depende apenas da concentração do inibidor.
Na inibição enzimática irreversível, há modificação covalente e definitiva no sítio de ligação ou no
sítio catalítico da enzima.
REGULAÇÃO ENZIMÁTICA
Algumas enzimas podem ter suas atividades reguladas, atuando assim como moduladoras do
metabolismo celular. Esta modulação é essencial na coordenação dos inúmeros processos metabólicos pela
célula.
Além dos mecanismos já citados de modulação de atividade enzimática - por variação da
concentração do substrato, ou por inibição enzimática, por exemplo - existem 2 modelos de regulação
enzimática mais conhecidos:
- Modulação Alostérica
Ocorre nas enzimas que possuem um sítio de modulação, ou alostérico, onde se liga de forma não-covalente
um modulador alostérico que pode ser positivo (ativa a enzima) ou negativo (inibe a enzima).
A ligação do modulador induz a modificações conformacionais na estrutura espacial da enzima,
modificando a afinidade desta para com os seus substratos;
Um modelo muito comum de regulação alostérica é a inibição por "feed-back", onde o próprio produto da
reação atua como modulador da enzima que a catalisa.
- Modulação Covalente:
Ocorre quando há modificação covalente da molécula da enzima, com conversão entre formas ativa/inativa.
O processo ocorre principalmente por adição/remoção de grupamentos fosfato de resíduos específicos de
serina.
Referencia
http://www.enq.ufsc.br/labs/probio/disc_eng_bioq/trabalhos_pos2003/const_microorg/enzimas.htm
A Molécula da Vida
24
Durante a evolução da célula formou-se uma molécula, que hoje sabemos ser o ácido desoxirribonucléico (DNA ou ADN): molécula
longa, formada pela junção de um grande número de nucleotídeos, e que contém a informação genética codificada.
O DNA constitui uma espécie de código que determina o que uma célula tem. Além disso, o DNA é capaz de produzir
uma cópia dele mesmo.
Antes de entrarmos no estudo do DNA propriamente dito, faz-se necessária a compreensão de alguns conceitos sobre
relação entre cromossomos e DNA.
Os cromossomos contêm os genes que por sua vez são formados por DNA (ácido desoxirribonucléico). Estes genes
permitem a transmissão das informações genéticas de geração a geração.
O material responsável pelo comando e coordenação de toda a atividade celular e pelas divisões celulares e
transmissões das características hereditárias está representado nas células pelos cromossomos.
Nas células procarióticas, o cromossomo é uma única molécula de um ácido nucléico, denominado ácido
desoxirribonucléico, o DNA.
Nas células eucarióticas, o cromossomo é formado por DNA associado a moléculas de histona, que são proteínas
básicas. É na molécula de DNA que estão contidos os genes, responsáveis pelo comando da atividade celular e pelas
características hereditárias. Cada molécula de DNA contém vários genes dispostos linearmente ao longo da molécula.
Cada gene, quando em atividade, é transcrito em moléculas de outros ácidos nucléicos denominados ribonucléicos, que
comandarão a síntese de proteínas.
Nas células procarióticas, os cromossomos encontram-se imersos no próprio citoplasma formando uma estrutura
denominada nuclóide. Nas células eucarióticas os cromossomos encontram-se separados dos citoplasma pela
membrana nuclear ou carioteca, em uma estrutura denominada núcleo. A presença de carioteca é uma característica
típica das células eucarióticas, que as distingue das procarióticas. Além disso, as células procarióticas não apresentam
organelas membranosas, como ocorre com as eucarióticas.
Estrutura
A molécula de DNA é constituída por uma seqüência de nucleotídeos, que por sua vez é formado por três diferentes
tipos de moléculas:
o
o
o
um grupo fosfato
um açúcar (pentose)
uma base nitrogenada
25
    O nucleotídeo:
A orientação das ligações entre as três moléculas constituintes dos nucleotídeos é essencial
para se determinar o sentido da dupla fita de DNA.
A ligação entre a base nitrogenada e a pentose
Esta ligação é feita covalentemente através de uma
ligação N-glicosídica com a hidroxila ligada ao carbono-1
pentose.
da
A ligação entre o grupo fosfato e a pentose
Esta ligação é feita através de uma ligação fosfoéster com a hidroxila ligada ao
carbono-5 da pentose.
Para a formação da molécula de DNA é necessário que ocorra a ligação entre os nucleotídeos.
Os nucleotídeos estão ligados covalentemente por ligações fosfodiéster formando entre si pontes de fosfato.
O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato ligado a hidroxila do
carbono-5 da pentose do segundo nucleotídeo através de uma ligação fosfodiéster.
26
Devido a esta formação a cadeia de DNA fica com uma direção determinada, isto é, em uma extremidade temos livre a
hidroxila do carbono-5 da primeira pentose e na outra temos livre a hidroxila do carbono-3 da última pentose.
Isto determina que o crescimento do DNA se faça na direção de 5' para 3'.
Sabendo-se como são feitas as ligações entre os nucleotídeos, formando assim a fita de DNA, podemos analisar a
estrutura tridimensional do DNA.
James Watson e Francis Crick postularam um modelo tridimensional para a estrutura do DNA baseando-se em estudos
de difração de raio-X.
O DNA consiste de duas cadeias helicoidais de DNA, enroladas ao longo de um mesmo eixo, formando uma dupla
hélice de sentido rotacional à direita.
27
Ainda com base nestes estudos, concluiu-se que na dupla hélice as duas fitas de DNA estão em direção opostas, isto
significa que são anti-paralelas. O termo anti-paralelas deve-se ao fato de que uma das fitas tem a direção exata da sua
síntese (5'---3') enquanto que a outra está invertida (3'----5').
Esta conformação em fitas anti-paralelas levará à necessidade de mecanismos especiais para a replicação do DNA.
Com base na estrutura de dupla hélice do DNA e nas características de hidrofobicidade das moléculas, a estrutura do
DNA fica da seguinte forma:
o
o
o
o
o
O grupo fosfato e o açúcar (parte hidrofílica) - estão localizados na parte externa da molécula.
As bases nitrogenadas (parte hidrofóbica) - estão localizadas na parte interna da molécula.
    A relação espacial entre as duas fitas cria um sulco principal e um sulco secundário.
28
O pareamento das bases de cada fita se dá de maneira padronizada, sempre uma purina com uma pirimidina,
especificamente: adenina com timina e citosina com guanina.
A proximidade destas bases possibilita a formação de pontes de hidrogênio, sendo que adenina forma duas pontes de
hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina.
A dupla hélice é mantida unida por duas forças:
o
o
Por pontes de hidrogênio formadas pelas bases complementares
o
o
Por interações hidrofóbicas, que forçam as bases a se "esconderem" dentro da dupla hélice.
o
Estudos recentes mostram que existem duas formas de DNA com a hélice girando para a direita, chamadas A-DNA e BDNA, e uma forma que gira para a esquerda chamada Z-DNA. A diferença entre as duas formas que giram para a direita está na
distância necessária para fazer uma volta completa da hélice e no ângulo que as bases fazem com o eixo da hélice.
o


B-DNA: Tem a dupla hélice mais longa e mais fina. Para completar uma volta na hélice são necessários 10
pares de bases.


A-DNA: Tem a forma mais curta e mais grossa. Para completar uma volta na hélice são necessários 11 pares de
bases.
o
Em solução, geralmente o DNA assume a conformação B. Quando há pouca água disponível para interagir com a dupla
hélice, o DNA assume a conformação A-DNA.
    Existe uma terceira forma de DNA que difere das duas anteriores, pois seu sentido de rotação é para a esquerda, este tipo de
DNA é chamado de Z-DNA. Esta conformação é mais alongada e mais fina do que o B-DNA. Para completar uma volta na hélice são
necessários 12 pares de bases. O DNA, em solução com altas concentrações de cátions, assume a conformação Z-DNA.
Em eucariotos o DNA tende a assumir a conformação Z-DNA devido a metilação do DNA.
Propriedades físicas e químicas do DNA
o
Soluções de DNA, em pH = 7,0 e temperatura ambiente, são altamente viscosas;
o
o
A altas temperaturas ou pH extremos o DNA sofre desnaturação, isto porque ocorre ruptura das pontes de hidrogênio
entre os pares de bases. Esta desnaturação faz com que diminua a viscosidade da solução de DNA;
o
o
Durante a desnaturação nenhuma ligação covalente é desfeita, ficando portanto as duas fitas de DNA separadas;
o
29
o
Quando o pH e a temperatura voltam ao normal, as duas fitas de DNA espontaneamente se enrolam formando
novamente o DNA dupla fita. Este processo envolve duas etapas:
o


A primeira é mais lenta pois envolve o encontro casual das fitas complementares de DNA, formando um curto
segmento de dupla hélice.
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A segunda etapa é mais rápida e envolve a formação das pontes de hidrogênio entre as bases complementares
reconstruindo a conformação tridimensional.
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Duplicação do DNA
    Replicação do DNA é o processo de auto-duplicação do material genético mantendo assim o padrão de herança ao longo
das gerações.
Duas teorias tentaram explicar a replicação do DNA:
Teoria conservativa: Cada fita do DNA sofre duplicação e as fitas formadas sofrem pareamento resultando num novo
DNA dupla fita, sem a participação das fitas "parentais" (fita nova com fita nova formam uma dupla hélice e fita velha
com fita velha formam a outra dupla fita).
Teoria semi-conservativa: Cada fita do DNA é duplicada formando uma fita híbrida, isto é, a fita velha pareia com a fita
nova formando um novo DNA; de uma molécula de DNA formam-se duas outras iguais a ela. Cada DNA recém formado
possui uma das cadeias da molécula mãe, por isso o nome semi-conservativa.
A molécula do DNA vai-se abrindo ao meio, por ação de uma enzima chamada DNA polimerase. Essa enzima quebra as
ligações de pontes de hidrogênio existentes entre as duas bases nitrogenadas das cadeias complementares de
nucleotídeos.
Ao mesmo tempo que o DNA polimerase vai abrindo a molécula de DNA, outra enzima chamada DNA ligase vai ligando
um grupo de nucleotídeos que se pareiam com os nucleotídeos da molécula mãe.
Além da capacidade de duplicação o DNA também é responsável pela síntese de outro ácido nucléico muito importante
para a célula: o ácido ribonucléico ou RNA. Da mesma forma que o DNA, o RNA também é uma molécula grande
formada por várias partes menores chamadas nucleotídeos. Por isso diz-se que tanto DNA como RNA são
polinucleotídeos.
Mutações Gênicas
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Em 1941, os pesquisadores Beadle e Tatum, fazendo experiências com um tipo de bolor de pão, a Neurospora sp,
observaram que nem sempre a autoduplicação do DNA ocorria de modo perfeito. O bolor crescia num meio de cultura
contendo açúcar e diversos sais inorgânicos. Seus esporos eram submetidos a raios X e alguns deles passavam depois
a produzir bolores com novas características. Por exemplo, alguns perdiam a capacidade de fabricar lisina e só
conseguiam sobreviver quando aquele aminoácido era acrescentado ao meio de cultura. Essa incapacidade foi
relaciona com a falta de uma enzima necessária para a síntese de lisina. Concluíram, então, que os raios X teriam
danificado a formação daquele tipo específico de enzima.
Como a produção de uma enzima depende de informação codificada no DNA, a conclusão daqueles pesquisadores
ficou conhecida como a relação "um gene - uma enzima". Atualmente, fala-se, com maior precisão, na relação "um gene
- uma cadeia polipeptídica".
A modificação genética induzida através dos raios X é conhecida como mutação. As mutações podem resultar de uma
alteração na seqüência dos nucleotídeos, ou de quebras e mudanças de posição dos fragmentos da molécula de DNA.
Portanto são mutações as alterações numéricas e estruturais dos cromossomos, que persistem através das
autoduplicações, transmitindo-se às células-filhas. Existem também erros que ocorrem no RNA, no momento das
transcrições ou das traduções, e afetam somente a própria célula.
As mutações são produzidas por agentes mutagênicos, que compreendem principalmente vários tipos de radiação,
dentre os quais os raios ultravioleta, os raios X e substâncias que interferem na autoduplicação do DNA ou na
transcrição do RNAm, determinando erros nas seqüências dos nucleotídeos.
A lista das substâncias mutagênicas tem aumentado muito nos últimos anos, sendo bastante conhecidos o gás
mostarda, o ácido nitroso, a bromouracila, o formaldeído, a nicotina. Vários tipos de câncer podem ser produzidos por
alterações ocorridas nos ácido nucléicos; por isso os mesmos agentes mutagênicos podem ser também cancerígenos.
Síntese
O RNA (ácido ribonucléico) é o ácido nucléico formado a partir de um modelo de DNA.
O DNA não é molde direto da síntese de proteínas. Os moldes para síntese de proteínas são moléculas de RNA. Os
vários tipos de RNA transcritos do DNA são responsáveis pela síntese de proteínas no citoplasma.
Existem três tipos de RNAs:
RNA mensageiro: Contêm a informação para a síntese de proteínas.
Os RNAm representam cerca de 4% do RNA celular total.
RNA transportador: Transporta aminoácidos para que ocorra a síntese de proteínas.
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Os RNAt correspondem a 10% do RNA total da célula, e são denominados de adaptadores.
RNA ribossômico: Componentes da maquinaria de síntese de proteínas presente nos ribossomos.
Os RNAr correspondem a 85 % do RNA total da célula, e são encontrados nos ribossomos (local onde ocorre a síntese
protéica).
Todas as formas de RNA são sintetizadas por enzimas (RNA polimerases) que obtêm informações em moldes de DNA.
O RNAr é produzido pelo DNA da região organizadora do nucléolo e, associado a proteínas, vai constituir os nucléolos.
Depois passa ao citoplasma para formar os ribossomos.
O RNAm leva para o citoplasma as informações para a síntese das proteínas. Existe um tipo de RNAm para cada tipo
de cadeia polipeptídica, que vai constituir uma proteína. O RNAm transporta a informação genética na forma de códons,
copiados do DNA; um códon consiste em uma seqüência de três nucleotídeos.
O RNAt move-se do núcleo para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, e deslocando-se até os ribossomos.
Apresenta regiões com pareamento de bases, que lhe conferem um aspecto de "trevo de três folhas".
Cada molécula de RNAt apresenta uma extremidade que se liga a diferentes tipos de aminoácidos e uma região com
uma seqüência de três nucleotídeos, o anticódon, que pode parear com um dos códons do RNAm.
Biossíntese das proteínas
Os vários tipos de RNA, transcritos do DNA, que vão participar da síntese de proteínas, deslocam-se do núcleo para o
citoplasma.
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O RNAr, inicialmente armazenado nos nucléolos, passa para o citoplasma e , associado a proteínas, forma os
ribossomos, que se prendem às membranas do retículo endoplasmático. Os ribossomos dispõem-se enfileirados,
constituindo os polirribossomos ou polissomos, junto dos quais as proteínas vão ser sintetizadas. Cada polissomo é
também denominado unidade de tradução, pois permite a síntese de um tipo de polipeptídeo.
O RNAm move-se para o citoplasma e vai ligar-se aos polirribossomos. Ele é formado por uma seqüência de trios de
nucleotídeos, que correspondem a diferentes aminoácidos. Cada trio é um códon, e os diferentes códons determinam o
tipo, o número e a posição dos aminoácidos na cadeia polipeptídica.
O RNAt desloca-se para o citoplasma, onde se liga a aminoácidos, deslocando-os até pontos de síntese protéica. Numa
determinada região, a molécula de RNAt apresenta um trio especial de nucleotídeos, o anticódon, correspondente a um
códon do RNAm. Uma das extremidades da molécula de RNAt só se liga a um tipo de aminoácido.
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