Prof. Hércules Freitas Biologia AULAS BASES MOLECULARES DA VIDA

Transcrição

1 Prof. Hércules Freitas Biologia AULAS BASES MOLECULARES DA VIDA

2 Composição química da vida

3 Água corporal durante a vida

4 Dinâmica da água no corpo Respiração: ~0,4 L Urina: ~1,2 L Transpiração: ~0,6 L Evacuação: ~0,1 a 0,3 L Total: ~2,5 L/dia Ingestão diária: água (~1,5 L) & alimentos (~1,0 L) Ingestão diária: ~35 ml/kg 4

5 Solubilidade em água Sais cristalinos, compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos). Formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila.

6 Funções da água 1. Transporte de substâncias; 2. Reações químicas; 3. Termorregulação; 4. Equilíbrio osmótico; 5. Equilíbrio ácido-base;

7 Sais minerais Alguns elementos químicos e suas funções no organismo humano Elemento Funções Fontes Cálcio (Ca) Cobalto (Co) Enxofre (S) Ferro (Fe) Flúor (F) Componente de ossos e dentes; essencial à coagulação do sangue e à contração muscular Componente da vitamina B12; essencial para a produção de Hemácias Componente de muitas proteínas; necessário à atividade metabólica normal Componente da hemoglobina, mioglobina e enzimas Respiratórias Componente dos ossos e dos dentes; proteção contra cáries Vegetais, leite e laticínios Carnes e laticínios Carnes e legumes Fígado, carnes, gema de ovo, legumes e vegetais Verdes Água fluorada Fósforo (P) Componente de ossos e dentes; componente do ATP, do DNA e do RNA Leite e laticínios, carnes e cereais Iodo (I) Magnésio (Mg) Potássio (K) Sódio (Na) Componente dos hormônios da glândula tireóidea Componente da clorofila e de coenzimas; necessário ao funcionamento de nervos e Músculos Principal cátion do líquido intracelular; participa da contração muscular e do impulso nervoso Principal cátion do líquido extracelular; importante no balanço de líquidos do corpo; participa da contração muscular e do impulso nervoso Frutos do mar; sal de cozinha iodado e laticínios Cereais integrais, vegetais verdes Carnes, leite e frutas Sal de cozinha e muitos tipos de Alimentos

8 GLICÍDIOS: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS

9 Biomoléculas (monômeros) e seus polímeros Nucleotídeos: ácidos nucleicos (DNA e RNA). Glicídio: polissacarídeos (amido, celulose). Ácidos graxos: (fosfolipídeos, triglicerídeos). Aminoácidos: (proteínas ou polipeptídios).

10 Glicídios Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na natureza, e apresentam a seguinte fórmula geral: [C(H2O)] n, daí o nome carboidratos ou hidratos de carbono. Desempenham uma ampla variedade de funções, tais como: Fonte de energia representam de 40 a 50% da ingestão energética diária Reserva de energia (glicogênio e amido) Matéria prima para a biossíntese de outras macromoléculas

11 Glicídios Monossacarídeos Dissacarídeos Glicose Maltose (Glicose + Glicose) Frutose Sacarose (Glicose + Frutose) Galactose Lactose (Glicose + Galactose)

12 Glicídios Polissacarídeos

13 PROTEÍNAS: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS Proteínas são moléculas orgânicas formadas por aminoácidos. Existem cerca de 20 aminoácidos, divididos entre essenciais, condicionalmente essenciais e não-essenciais. Proteínas são complexas, e podem conter mais de um polipeptídio (conjunto de aminoácidos).

14 Aminoácidos A cadeia lateral denominada R determina o tipo de aminoácido a ser formado. Note, na imagem, que o elemento R é substituído para formar os aminoácidos glicina, alanina, serina e histidina.

15 Peptídeos São cadeias de aminoácidos unidos entre si por ligações peptídicas entre um grupo amino e um grupo carboxila. Como vimos anteriormente, esse tipo de reação ocorre em solução aquosa e envolve um processo de condensação, onde há perda de água (A-OH + H-B -> AB + H 2 O).

16 Estrutura das proteínas

17 Enzimas Proteínas possuem muitas funções biológicas. Elas podem atuar no transporte de oxigênio (hemoglobina), na estrutura de tecidos (colágeno), na defesa do organismo (anticorpos), como hormônios (insulina), na contração muscular (actina) e até como reserva energética em casos especiais. Uma das principais funções de proteínas, porém, é a atividade enzimática, que garantem a ocorrência de reações químicas importantes para o organismo. REAGENTE Sem enzima PRODUTO Reação lenta REAGENTE Com enzima PRODUTO Reação rápida

18 Catálise de reações Note, no gráfico abaixo, como a presença da enzima diminui a energia total (eixo y) necessária para que uma reação aconteça ao longo do tempo (eixo x).

19 Modelo chave-fechadura As reações químicas de condensação e hidrólise são facilitadas por enzimas específicas para cada tipo de substratos. Substrato, nesse caso, se trata dos reagentes de uma reação química.

20 Coenzimas (ou cofatores) Frequentemente, enzimas (apoenzimas) necessitam de um elemento não-proteico para funcionar adequadamente. Esse elemento é chamado de coenzima (ou cofator) e, com frequência, se trata de uma vitamina.

21 Temperatura e acidez Tal como no caso de outras proteínas, temperatura, acidez e outros fatores podem causar desnaturação, o que no caso das enzimas promove perda da capacidade de reagir com o substrato.

22 Temperatura e acidez

23 LIPÍDIOS: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS São glicerídeos, ceras, esteroides e vitaminas lipossolúveis. Triglicerídeo (triacilglicerol) Cera (palmitato de cetila) Em geral, compartilham a característica de nãopolaridade, ou seja, baixa solubilidade em água. Dizemos que os ácidos graxos são os monômeros dos lipídios, isso quando falamos de glicerídeos e ceras. Vitaminas lipossolúveis (betacaroteno) Esteroides (colesterol)

24 Glicerídeos Triglicerídeo (triacilglicerol) Glicerídeos representam um grupo de substâncias onde a molécula de glicerol se une a uma (monoacilglicerol), duas (diacilglicerol) ou três (triacilglicerol) moléculas de ácidos graxos. Glicerídeos são o principal componente lipídico da dieta, eles são importantes na composição da membrana celular e na produção de energia para os animais.

25 Ceras Cera (palmitato de cetila) Ceras, ou cerídeos, representam um grupo de substâncias onde uma molécula de álcool (diferente do glicerol) se une a moléculas de ácidos graxos. Por possuírem baixíssima solubilidade em água, cerídeos são muito comumente utilizadas por plantas e animais como impermeabilizantes naturais.

26 Esteroides Esteroides (colesterol) Esteroides são um grupo de substâncias lipídicas baseadas na molécula de colesterol. Muitos hormônios (testosterona, estrógenos...) são derivados do colesterol. Além disso, o colesterol é muito importante na composição da membrana celular.

27 Vitaminas lipossolúveis Vitaminas lipossolúveis (betacaroteno) Vitaminas lipossolúveis são um grupo de nutrientes essenciais para o consumo humano. Apesar disso, essas vitaminas pertencem a classes químicas distintas. São as vitaminas lipossolúveis: retinóis (vit. A), calciferol (vit. D), tocoferol (vit. E) e filoquinona (vit. K).

28 Vitaminas Vitaminas são substâncias não definidas em uma única classe química. Elas são um conjunto de elementos consumidos em pequenas concentrações na dieta, mas que possuem funções essenciais à sobrevivência do organismo. A maioria das vitaminas atua como cofatores enzimáticos (coenzimas); dessa forma, sua deficiência (hipovitaminose) pode trazer consequências graves à saúde. Vitaminas podem ser hidrossolúveis (vitamina C e vitaminas do complexo B) ou lipossolúveis (vitamina A, D, E e K). Vitamina C (ácido ascórbico)

29 Vitaminas hidrossolúveis Nome genérico Nome Químico Fontes Vitamina B1 Tiamina Cereais, carnes, vegetais Carência Beribéri (Problemas neurológicos e dificuldades respiratórias) Vitamina B2 Riboflavina Carnes, ovos e vegetais Dermatite Vitamina B3 ou PP Niacina Carnes, ovos e laticínios Pelagra Doença dos 3 Ds Dermatite, Demência e Diarréia Vitamina B6 Pirodoxina Carnes, cereais, ovos e laticínios Vitamina B11 Ácido Fólico Carnes, ovos, frutas e cereais. Cansaço, metabolismo baixo, distúrbios nervosos Anemia Vitamina B12 Cobalamina Carnes, ovos e laticínios Anemia Perniciosa Vitamina C Ácido Ascórbico Frutas cítricas, vegetais folhosos Escorbuto (Hemorragia nas gengivas e inflamação das articulações)

30 Vitaminas lipossolúveis Nome genérico Nome Químico Fontes Carência Vitamina A Retinol Legumes, frutos e vegetais folhosos Xeroftalmia (Ressecamento da retina) Cegueira noturna Vitamina D Calciferol Carnes, ovos e laticínios * Alimentos contém precursor que se transforma em vitamina D quando exposto aos raios ultravioleta Raquitismo Vitamina E Tocoferol Carnes, ovos e laticínios Esterilidade Masculina Vitamina K Filoquinona Vegetais em geral Hemorragias

31 ÁCIDOS NUCLEICOS: CARACTERÍSTICAS PRINCIPAIS

32 Composição química dos nucleotídeos Os polinucleotídeos ( ácidos nucleicos ) são compostos por nucleotídeos. Os melhores exemplos de ácidos nucleicos são o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico). (1) base nitrogenada Nucleotídeos contém três elementos fundamentais: (1) base nitrogenada; (2) açúcar e (3) grupamento fosfato. (3) grupamento fosfato (2) açúcar

33 Composição química dos nucleotídeos Existem 5 tipos de bases nitrogenadas: guanina e adenina, que são purinas & citosina, uracila e timina, que são pirimidinas. Nas moléculas de DNA estão presentes a adenina, timina, citosina e guanina, enquanto que nas moléculas de RNA estão presentes adenina, uracila, citosina e guanina. Note que a única substituição é da timina pela uracila.

34 Interação entre nucleotídeos Nas moléculas de DNA, dois nucleotídeos realizam ligações de hidrogênio entre si para garantir que a estrutura do ácido nucleico seja sustentada. Na presença de um nucleotídeo contendo adenina (purina), sempre se ligará um outro nucleotídeo contendo timina (pirimidina), se a molécula for de DNA e uracila (pirimidina), se a molécula for de RNA. Na presença de um nucleotídeo contendo guanina (purina), sempre se ligará um outro nucleotídeo contendo citosina (pirimidina), tanto nas moléculas de DNA quanto de RNA.

35 A dupla hélice (DNA) Nucleotídeos se unem em pares através de suas bases nitrogenadas. As ligações químicas entre as bases são do tipo ponte de hidrogênio, sendo duas para a interação de adenina com timina e três para a interação de citosina com guanina. Note que as fitas estão orientadas de maneira oposta entre si, fazendo com que a ligação entre fitas simples de DNA se chame antiparalela.

36 RNA RNA, como sabemos, é uma molécula de ácido nucleico, composta por nucleotídeos que contém a combinação de quatro bases nitrogenadas. No caso do RNA, as a uracila (pirimidina) substitui a timina e pode, eventualmente, interagir com uma base de adenina. O RNA é uma fita simples, mas como nas proteínas, pode assumir conformação tridimensional. Isso garante interação entre algumas bases nitrogenadas.