COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS
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- Artur Gama Viveiros
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1 COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS Os seres vivos são constituídos de compostos orgânicos e inorgânicos, diferentes dos seres não vivos, que apenas apresentam 1 ou 2 compostos inorgânicos em sua formação. SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS: são estruturas simples e com poucos átomos. Ex.: H 2 O e sais minerais. H 2 O: solvente universal. Funções principais: - Solvente de líquidos corpóreos; - Meio de transporte de moléculas; - Regulação térmica - Ação lubrificante; - Reações de hidrólise; - Matéria-prima para a realização da fotossíntese. SAIS MINERAIS: atua na regulação do equilíbrio corporal. Macronutrientes: o corpo precisa em quantidades acima de 100 mg/dia. Ex.: Fosfato de cálcio rigidez dos ossos. Micronutrientes: o corpo precisa em quantidades abaixo de 100 mg/dia. Ex.:Iodo para o bom funcionamento da tireóide. Ferro constituição da hemoglobina. SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS: apresentam sempre o carbono em sua composição.
2 GLICÍDIOS / CARBOIDRATOS CARBOIDRATOS, são carbonos hidratados. C + H 2 O = CH 2 O Tais moléculas são estoques de energia para uso imediato no metabolismo celular. Além da função energética, os glicídios podem ter função estrutural. Na Natureza, a formação de carboidratos ocorre através da Fotossíntese: CO 2 + H 2 O = CH 2 O + 2O MONOSSACARÍDEOS: glicídios simples que possuem apenas uma unidade e obedecem à fórmula geral (C n (H 2 O) n ); o valor de n pode variar de 3 a 7. Ex.: Ribose, Desoxirribose, glicose, frutose, galactose... DISSACARÍDEO: união de 2 monossacarídeos; Ex.: Sacarose (glicose + frutose) Lactose (glicose + galactose) POLISSACARÍDEOS: união de muitos monossacarídeos. Ex.: Amido (+ de moléculas de glicose) Celulose (4.000 mol. de glicose) Glicogênio ( mol. de glicose).
3 LIPÍDIOS São substâncias conhecidas por gorduras, óleos e ceras. Obs.: A molécula lipídica tem o dobro de energia do que a glicídica (glicose). Porém elas são metabolizadas somente em segundo momento. Temos cinco tipos de lipídios: GLICERÍDEO: são os óleos e as gorduras. Importante fonte de energia utilizados pelos animais em momentos de necessidade. Em regiões muito frias, as gorduras são importantes no isolamento térmico da pele. CERÍDEOS: são as ceras. É muito comum em plantas, formando uma camada que impermeabiliza a superfície das folhas, o que impede a perda de água por evaporação ou transpiração das plantas. ESTERÓIDES: formam os hormônios e o colesterol. Os hormônios de origem esteróide são a progesterona e o estrógeno (hormônios femininos) e a testosterona (hormônio masculino). CAROTENÓIDES: lipídios de cor avermelhada ou amarela. O caroteno é importante nos processos relacionados à visão. FOSFOLIPÍDIOS: importante componente das membranas celulares.
4 PROTEÍNAS Conjunto de aminoácidos que adquirem função importante de: Formar a estrutura dos tecidos; Enzimática; Hormonal; Mecanismos imunológicos; Transporte de gases no sangue. AMINOÁCIDO (aa) Grupo Amina Grupo Ácido Qualquer molécula de aminoácido tem um grupo carboxila (COOH) e um grupo amina ligados a um átomo de carbono. Nesses mesmo carbono ficam ligados ainda um átomo de hidrogênio e um radical (R). Nota - O radical (R) representa um radical orgânico, diferente em cada molécula de aminoácido encontrado na matéria viva. Síntese e classificação: existem vinte aminoácidos diferentes na natureza, que fazem parte das proteínas e peptídeos. Os vegetais têm a capacidade de fabricar os vinte aminoácidos necessários para a produção de suas proteínas, já as células animais não sintetizam todos eles, sendo que alguns devem ser ingeridos com o alimento. Assim, os aminoácidos podem ser classificados em dois tipos: - Essenciais - são aqueles que não podem ser sintetizados pelos animais. - Não essenciais - são aqueles que podem ser sintetizados pelos animais. LIGAÇÃO PEPTÍDICA Ligação Peptídica Ocorre o desprendimento de 1 molécula de água
5 Estrutura: os níveis de organização Molecular de uma proteína são: Primário - representado peia seqüência de aminoácidos unidos através das ligações peptídicas. Secundário - representado por dobras na cadeia, que são estabilizadas por pontes de hidrogênio. Terciário - ocorre quando a proteína sofre um maior grau de enrolamento e surgem, então, as pontes de dissulfeto para estabilizar este enrolamento. Quaternário - ocorre quando quatro cadeias polipeptídicas se associam através de pontes de hidrogênio, como ocorre na formação da molécula da hemoglobina (tetrâmero). Veja as figuras a seguir, que mostram a representação esquemática dos quatro níveis de organização molecular de uma proteína:
6 Nota - A forma das proteínas é um fator muito importante em sua atividade, pois se ela é alterada, a proteína torna-se inativa. Esse processo de alteração da forma da proteína é denominado desnaturação, podendo ser provocado por altas temperaturas, alterações de ph e outros fatores. A desnaturação é um processo, geralmente irreversível, que consiste na quebra das estruturas secundária e terciária de uma proteína. Nota - uma proteína difere de outra: 1) Pelo número de aminoácidos: uma proteína A é formada por 610 aminoácidos de determinados tipos e ordenados numa certa seqüência. Uma proteína B é formada pelos mesmos tipos de aminoácidos, na mesma seqüência, mas em número de 611. A proteína B será diferente da A apenas por conter uma unidade a mais. 2) Pelo tipo de aminoácidos: uma proteína C apresenta, num certo trecho de sua molécula, aminoácidos como valina, glicina, leucina, triptofano, treonina, alanina e arginina. Uma proteína D, formada pelo mesmo número de aminoácidos e na mesma seqüência que a proteína C, apresenta nesse trecho os aminoácidos valina, glicina, isoleucina, triptofano, treonina, alanina e arginina. Apenas pelo fato de na proteína C haver leucina no trecho de molécula considerado, as proteínas C o D são diferentes. 3) Pela seqüência dos aminoácidos: uma proteína E é formada, em determinado trecho de sua molécula, pelos aminoácidos cisteína, serina, metionina, leucina, histidina e lisina. Uma proteína F é formada pelos mesmos aminciácidos, mas, no tracho em exame, há uma inversão na posição de dois deles; cisteína, metionina, serina, leucina, hístidina e lisina. Por causa disso, as proteínas E e F são diferentes. 4) Pelo formato da molécula: as moléculas protéicas assumem determinados formatos é, quando os formatos de duas moléculas são diferentes, elas também o são. Conclui-se, então, que podendo repetir-se à vontade os 20 tipos de aminoácidos e, ainda, combinando-se de várias formas a partir das diferenças que acabamos de examinar, uma célula pode produzir muitas proteínas diferentes. Imagina-se, então, quantas proteínas podem ser produzidas por todos os seres vivos.
7 ENZIMAS São proteínas que funcionam como catalisadores biológicos. Cada reação química precisa de uma enzima específica para executá-la. Mas para isso a enzima precisa entrar em contato com o substrato para acelerar a velocidade da reação. Toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é enzima. A enzima diminui a energia de ativação. Sítio Ativo: região de uma molécula enzimática onde o substrato se liga e é quimicamente modificado. Catalisador: é uma substância que acelera as reações químicas sem que ela própria sofra modificações; isto significa que pode ser utilizada repetidamente. E + S ES E + P Essa reação é em geral reversível. O complexo ES (Enzima-Substrato) é intermediário. As enzimas aceleram a reação até alcançarem um equilíbrio. CHAVE-FECHADURA = admite que o sítio ativo possuía um molde rígido. Mas isso logo caiu em desuso. Linus Pauling admitiu que isso ocorria no estado de transição (ES)
8 ENCAIXE INDUZIDO = admite a flexibilidade do sítio ativo. Molda-se completamente ao substrato. Esse sistema é energeticamente mais eficiente. FATORES QUE INFLUENCIAM A REAÇÃO ENZIMÁTICA: 1. Temperatura a velocidade da reação aumenta até que a temperatura ótima (36,5ºC a 37ºC) seja atingida. 2. ph a maioria das enzimas atinge a velocidade máxima em meio neutro (ph em torno de 7). Se for muito baixo ou muito alto, ocorre a desnaturação ou inativação da enzima. 3. Concentração de Substrato acelera até o momento em que ocorre o ponto de saturação, isto é, todas as molecular tenham reagido com o substrato. NOMENCLATURA ENZIMÁTICA: A denominação das enzimas é feita acrescentando-se o sufixo ASE ao nome do substrato ou ao nome da reação que ela promove. Exemplo: maltose + ase = maltase Algumas exceções: pepsina, tripsina, ptialina, trombina e outras... Este usam a regra antiga.
9 INIBIÇÃO DA ATIVIDADE ENZIMÁTICA Inibição Irreversível ocorre a inibição da enzima. 1. Competitiva substratos competem pelo sítio ativo. 2. Não Competitiva o inibidor causa a deformação do sítio ativo, inativando-o. Inibição Reversível ou Feedback Toda vez que ocorre síntese excessiva de um produto na célula, o próprio excedente impede, temporariamente, a atividade da enzima inicial. A E 1 B E 2 C E 3 D
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