Quais as principais funções desempenhadas pelas moléculas organicas nos seres vivos?

0. Bioquímica 

Ciência que estuda as quatro principais substâncias químicas presentes nos seres vivos (carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucléicos). Neste estudo observa-se a estrutura química, tipos, função biológica que irão desempenhar, como se comportam num organismo sadio e num doente, entre outros aspectos.

Esta disciplina é de suma importância para o melhor entendimento de outras disciplinas como a Fisiologia, Patologia, Farmacologia, entre outras. Assim como compreender melhor todas as disciplinas da área clínica (importantes para o diagnóstico, prevenção, tratamento e cura de doenças).

Por meio desta disciplina é possível compreender também a interação química e biológica, por isso que ela está presente na grade curricular de todos os cursos da Saúde e Biológicas, e na área de exatas para os cursos de Química e Engenharia.

De acordo com a organização do organismo humano, pode-se observar que a Bioquímica se foca no âmbito molecular de estudos (mais particularmente na parte de macromoléculas), como pode ser visto na figura 1.

Figura 1. Organização do organismo humano.

Fonte: https://static.planejativo.com/uploads/novas/98f2aa740e6eb855e6e1a622101d4252.bmp

a) Macromolécula

Significa uma molécula grande, formada por duas ou mais moléculas unidas. Essa união pode ser realizada por meio de vários tipos de ligações químicas, sendo a ligação de Ponte de hidrogênio a mais abundante e importante no meio bioquímico.

As Macromoléculas estudadas são:

• Carboidratos;
• Proteínas;
• Lipídios;
• Ácidos Nucléicos.

b) Ácidos nucléicos

São moléculas que fornecem informações às células.

Principal função é de armazenar e transferir informações (responsáveis por todas as funções desempenhadas pelas células e pelas interações intercelulares).

Há dois tipos de ácidos nucléicos:

• Ácido desoxirribonucleico à DNA;
• Ácido ribonucleico à RNA.

c) Carboidratos

Outras denominações: Glicídios, Hidratos de Carbono ou Carbono hidratado.

Possuem várias funções sendo que a principal é a de fornecer energia ao organismo do ser vivo.

São macromoléculas formadas pela união de monossacarídeos.

Ex:

• Glicogênio

Carboidrato formado pela união de várias moléculas de glicose (monossacarídeo).

Função: armazenamento de energia nos animais.

• Amido

Carboidrato formado pela união de várias moléculas de glicose (monossacarídeo).

Função: armazenamento de energia nos vegetais.

• Sacarose

Dissacarídeo formado por uma molécula de glicose e outra de frutose.

Presente em alguns vegetais como a cana de açúcar, beterraba, entre outros.

Função: também funciona como uma forma de armazenamento de energia para os vegetais, e como uma fonte de energia para os animais e microrganismos.

d) Proteínas

Outras denominações: peptídeos.

São as macromoléculas com maior versatilidade, apresentando mais funções que as demais estudadas na bioquímica.

Como exemplo de algumas funções temos:

• Hormonal - com alguns tipos de hormônios como a insulina e o glucagon;
• Estrutural – colágeno e queratina;
• Enzimática – todas as enzimas;
• Transporte e armazenamento de substâncias – hemoglobina e Ferritina, respectivamente;
• Entre outras.

São formadas a partir de 20 unidade de aminoácidos, unidos por ligações peptídicas. Algumas proteínas possuem outras substâncias além dos aminoácidos.

e) Lipídios

Denominado no popular como gordura e óleos.

São as macromoléculas menores dentre as estudadas.

São formadas por ácidos graxos. Alguns lipídios possuem outras substâncias inseridas, além dos ácidos graxos.

Dentre as funções desempenhadas por essas macromoléculas estão a função de armazenamento de energia (ex: hipoderme presente nos animais) e sinalizadora (hormonal) como o exemplo do hormônio do crescimento (GH).

d) Metabolismo

O metabolismo de animais, vegetais e microrganismos apresenta essas quatro macromoléculas desempenhando certas funções dependendo do estado em que esses organismos se encontram, como em jejum, jejum prolongado ou alimentado, de fatores como sexo, idade, habitat/clima, entre outros aspectos.

1. A água

A água é o componente biológico essencial à manutenção da vida animal e vegetal. No entanto existem organismos que possuem homeostase (equilíbrio interno) submetida às condições sazonais do ecótopo onde estão inseridos, conseguindo sobreviver na ausência de água. A este estado denominamos de anidrobiose, onde todas as reações metabólicas: nutrição, locomoção e reprodução ficam suspensas, em estado latente, aguardando condições propícias para sua expressão.

Esta substância compõe proporção de 75 – 85% da estrutura corpórea dos seres vivos. Sua origem pode ser endógena: quando proveem de reações internas, ou exógenas: através da ingestão direta de água ou alimentos.

Assim, o teor de água em um organismo pode variar segundo três fatores: a atividade funcional do tecido ou órgão, faixa etária do organismo e estudos envolvendo a espécies.

Outro Aspecto Importante

A molécula de água (H2O) é formada pelo grupamento de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. O arranjo destes átomos no espaço, com disposição não linear das ligações (pontes de hidrogênio) estabelece zonas positivas e negativas na molécula que assim forma um ângulo de 104,5°, garantindo propriedades intrínsecas e fundamentais a vida.

Devido esta polaridade, as moléculas de água se organizam através da atração mantida entre polos opostos (+ com –) entre moléculas distintas. Isso permite uma forte atração, denominada coesão molecular, que no estado líquido desta substância promove alta tensão superficial.

A polaridade também garante à molécula de água, desempenhar importantes reações extra e intra-celular, como: a solubilidade de outros compostos (proteínas, carboidratos, lipídios) na presença de água, sendo denominadas hidrofílicas, as que se dissolvem na água e hidrofóbicas, as que não se dissolvem na água; bem como participando de reações metabólicas (catabólicas ou anabólicas), que podem ser sínteses por desidratação (ligação peptídica entre dois aminoácidos gerando uma molécula de água) ou quebra por hidrólise (hidrólise da Adenosina Trifosfato – ATP, para geração de “energia” Celular).

Esta incrível molécula, se não bastasse, também tem grande participação na regulação térmica dos seres vivos. Seu alto calor específico permite a absorção de uma elevada quantidade de calor, com baixa variação de temperatura, ou seja, uma pessoa em estado febril tem sua sudorese aumentada para que a evaporação da água contida no suor absorva o calor corpóreo, para diminuição da temperatura do indivíduo.

Sem estas propriedades físico-químicas, da substância água: insípida, inodora e incolor, provavelmente não existiria vida neste magnífico planeta.

2. Os Nutrientes

Os nutrientes são substâncias encontradas nos alimentos e que possuem funções específicas no organismo. Eles são essenciais para o funcionamento adequado do corpo humano.

Os nutrientes podem ser encontrados em uma diversidade de alimentos e cada um possui uma função específica.

a) Tipos de Nutrientes

Os nutrientes podem ser do tipo energético, construtor ou regulador.

Nutrientes energéticos

Os nutrientes energéticos possuem como função fornecer energia as células. São exemplos de nutrientes energéticos os carboidratos e os lipídios.

Carboidratos

Os carboidratos são fontes de energia essenciais para o organismo. Eles podem ser encontrados no açúcar, mel, pães, arroz, milho e massas.

Lipídios

Os lipídios são uma importante reserva de energia, utilizada em momentos de necessidade. Participam da constução de membranas e na produção de hormônios. Além disso, funcionam como isolantes térmicos e auxiliam na absorção de algumas vitaminas.

Os lipídios podem ser de origem vegetal ou animal. Podem ser encontrados em manteigas, toucinhos, carnes gordas e em sementes, como amendoim e soja.

Nutrientes construtores

Os nutrientes construtores ou plásticos participam da constituição de enzimas, anticorpos e hormônios. São representados pelas proteínas.

Proteínas

As proteínas possuem diversas funções no organismo, destacam-se: fornecimento de energia, estruturação da célula, catalisador de funções biológicas, regulação de processo metabólicos, defesa e produção de hormônios.

As proteínas podem ser encontradas em carnes, ovos, soja e feijão.

Nutrientes reguladores

Os nutrientes reguladores são necessários ao bom funcionamento do organismo, auxiliando na prevenção de doenças e no crescimento.

São exemplos de nutrientes reguladores as vitaminas e sais minerais.

Vitaminas

As vitaminas são substâncias orgânicas, importantes na regulação das funções do nosso organismo.

As vitaminas não são sintetizadas pelo organismo. Elas precisam ser ingeridas através da alimentação.

As vitaminas podem ser encontradas em frutas, verduras, legumes, carne, leite, ovos e cereais. As frutas exóticas também podem ser fonte de diversas vitaminas que trazem benefícios para a saúde.

Sais minerais

Os sais minerais são substâncias inorgânicas essenciais para o bom funcionamento do corpo. Eles fornecem elementos químicos importantes ao organismo, como o ferro, fósforo, cálcio e enxofre.

Do mesmo modo que as vitaminas, os sais minerais não são produzidos pelo organismo humano.

3. Sais Minerais

 Os sais minerais são substâncias inorgânicas que desempenham variadas funções nos organismos de todos os seres vivos.

Nosso organismo é formado por várias substâncias orgânicas e inorgânicas. Entre as substâncias orgânicas que fazem parte do nosso corpo, podemos destacar os carboidratos, lipídios, aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. Já as substâncias inorgânicas encontradas são a água e os sais minerais, substâncias mais simples que as orgânicas.

Os sais minerais são nutrientes que apresentam as mais variadas funções e podem ser observados em seres vivos e também na matéria não viva. Nos seres vivos, encontram-se dissolvidos em água ou imobilizados. Os dissolvidos em água estão sob a forma de íons, enquanto os imobilizados são encontrados nas estruturas esqueléticas, sendo pouco solúveis.

Os organismos vivos são incapazes de produzir sais minerais, assim sendo, devem retirar esses nutrientes de fontes alimentares de origem animal ou vegetal. Apesar de não fornecerem calorias, a ingestão dessas substâncias é de fundamental importância, uma vez que os minerais atuam, entre outras funções, na formação de ossos e dentes, condução do impulso nervoso, coagulação, manutenção do equilíbrio osmótico, transferência de substâncias pelas membranas e no processo de respiração celular.

A falta de sais minerais no corpo dos seres vivos pode ser fatal, uma vez que altera significativamente o metabolismo. Assim sendo, uma alimentação saudável torna-se essencial para a manutenção do equilíbrio do corpo.

Veja os principais sais minerais encontrados nos seres vivos e suas funções:

→ Cálcio: É o mineral mais abundante no organismo, sendo encontrado principalmente no esqueleto. Além de formar os ossos, é um nutriente essencial para a célula, pois controla a permeabilidade da membrana. Além disso, o cálcio é importante para a contração muscular, liberação de hormônios, coagulação do sangue, entre outras funções.

→ Ferro: Esse mineral participa, entre outras funções, da formação das hemoglobinas, um pigmento que tem a função de transportar oxigênio. Além disso, faz parte da mioglobina, que armazena oxigênio no músculo, e participa da respiração celular.

→ Flúor: Esse mineral destaca-se principalmente por prevenir problemas dentários e ósseos, mas atua também em tecidos e células.

→ Fósforo: Esse mineral é encontrado principalmente no esqueleto juntamente ao cálcio, formando os ossos. Além dessa função, participa da constituição das membranas celulares (fosfolipídeos), de atividades enzimáticas e fornece energia sob a forma de ATP (adenosina trifosfato).

→ Iodo: Mineral que faz parte da composição dos hormônios da tireoide e atua nos sistemas cardiovascular, esquelético, respiratório e urinário. Resumidamente, pode-se dizer que o iodo é importante para o crescimento e desenvolvimento dos organismos.

→ Magnésio: É um sal mineral importante, apesar de menos abundante, atuando em atividades enzimáticas, duplicação dos ácidos nucleicos, síntese de vitamina D, transmissão de influxo nervoso, trocas iônicas da membrana celular, entre outras funções.

→ Potássio: Com o sódio, atua no funcionamento das células nervosas (Bomba de Sódio/Potássio). Além disso, contribui para o metabolismo, regulação da quantidade de água no organismo, produção de proteínas e glicogênio, excitabilidade neuromuscular, controle da pressão sanguínea, entre outras.

→ Sódio: Participa do funcionamento das células nervosas com o potássio (Bomba de Sódio/Potássio). Esse mineral também forma o sal de cozinha e participa da absorção de aminoácidos, glicose e água.

4. Carboidratos

Os carboidratos são importantes biomoléculas, conhecidas também como hidratos de carbonos, glicídios, ou açúcares, formadas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. São as biomoléculas mais abundantes na natureza e sua maioria apresenta a seguinte fórmula geral:

Vale salientar que alguns carboidratos possuem outros elementos em sua composição. Esse é o caso da quitina, por exemplo, que possui em sua fórmula também átomos de nitrogênio.

a) Mapa Mental: Carboidratos

b) Função dos carboidratos

Os carboidratos apresentam como principal função a função energética. Entretanto, os carboidratos possuem funções que vão além de garantir a energia para as células, estando eles relacionados também com a estrutura dos ácidos nucleicos e funções estruturais, por exemplo.

No que diz respeito à função estrutural, podemos citar a celulose e a quitina. A celulose é um importante componente da parede celular da célula vegetal, enquanto a quitina faz parte do exoesqueleto presente nos artrópodes.

Os carboidratos podem ser divididos em três classes. A seguir, falaremos mais a respeito de cada uma delas.

Os monossacarídeos podem ser classificados de acordo com o número de carbonos que possuem em suas moléculas. Os monossacarídeos mais simples são as trioses, as quais possuem três carbonos em sua molécula. Após as trioses, temos as tetroses (quatro carbonos), pentoses (cinco carbonos), hexoses (seis carbonos) e assim por diante. Os principais monossacarídeos são as pentoses e as hexoses. Entre as pentoses, destaca-se a ribose, enquanto nas hexoses, destaca-se a glicose.

Os carboidratos podem ser classificados em simples e complexos. Os carboidratos simples são facilmente absorvidos pelo nosso corpo, enquanto os complexos apresentam um processo de absorção mais demorado. De acordo com a Sociedade Brasileira de Diabetes, os carboidratos simples são formados por açúcares simples ou por um par deles, enquanto os complexos são formados por cadeias mais complexas de açúcares.

São exemplos de alimentos que possuem carboidratos simples o mel, a rapadura, balas e doces em geral. Como exemplo de alimentos que possuem carboidratos complexos, podemos citar pães, massas, feijões e lentilha.

A seguir, falaremos a respeito de alguns importantes carboidratos.

Glicose: é um carboidrato simples e também o monossacarídeo mais comum. A glicose é fundamental para a realização do processo de respiração celular, em que a energia será produzida para a célula. Os principais polissacarídeos são formados pela polimerização da glicose.

Amido: é a principal substância de reserva de energia dos vegetais. Ele é formado por dois tipos de polímeros de glicose: a amilopectina e a amilose. Os grãos de amido das plantas ficam armazenados no interior dos plastos, organelas típicas da célula vegetal.

Glicogênio: é a principal reserva energética dos animais e é formado pela união de várias moléculas de glicose. Esse glicogênio é encontrado armazenado no nosso fígado e também nos nossos músculos. Quando necessitamos de energia, o glicogênio é quebrado em glicose, que será utilizada pelas células.

Celulose: é encontrada na parede celular da célula vegetal e é formada por unidades de glicose. É um carboidrato fibroso, resistente e insolúvel em água. Um fato interessante é que a madeira é formada quase que 50% de celulose, enquanto as fibras de algodão são praticamente 100% celulose.

Quitina: é um polissacarídeo encontrado na parede celular das células de alguns fungos e também na composição do exoesqueleto de artrópodes, como insetos e crustáceos.

Os carboidratos são encontrados em todo alimento de origem vegetal. Isso se deve ao fato de que as plantas os produzem no processo de fotossíntese e armazenam carboidrato como fonte de energia. Alguns alimentos apresentam uma concentração maior de carboidratos quando comparados a outros.

Entre os alimentos ricos em carboidratos podemos citar o milho, arroz, mandioca, batata e inhame. Não podemos nos esquecer também dos pães, massas e doces. Vale salientar que alimentos derivados do leite também apresentam carboidratos, bem como o mel.

g) Carboidratos engordam?

Os carboidratos são alimentos que devem estar presentes em nossa dieta, uma vez que são importantes para o fornecimento de energia para nosso corpo. O recomendado é que cerca de 45% a 65% das calorias diárias sejam provenientes desse grupo de alimentos, entretanto, deve-se ficar atento à necessidade metabólica de cada pessoa.

Quando ingeridos em excesso, podem estar relacionados com problemas de saúde, como a obesidade. Entretanto, uma alimentação pobre em carboidratos pode ser também prejudicial, pois como dito anteriormente, esse nutriente é fundamental para o fornecimento de energia. Desse modo, é importante saber dosar a quantidade de carboidratos ingeridos para que esses cumpram adequadamente seu papel.

h) Resumo sobre carboidratos

• Carboidratos são normalmente formados por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Entretanto, vale destacar que alguns carboidratos podem apresentar outros elementos em sua composição.

• Os carboidratos são também chamados de açúcares, glicídios ou hidratos de carbonos.

• Os carboidratos possuem função energética, função estrutural e participam da formação dos ácidos nucleicos.

• Os carboidratos podem ser classificados em monossacarídeos, dissacarídeos ou polissacarídeos, sendo os monossacarídeos os carboidratos mais simples.

• A glicose é o monossacarídeo mais conhecido.

• Celulose e amido são dois importantes polissacarídeos. A celulose é um componente da parede celular das células vegetais, enquanto o amido funciona como substância de reserva para os vegetais.

• Os carboidratos podem ainda ser classificados como simples e complexos.

Os lipídios ou gorduras são moléculas orgânicas insolúveis em água e solúveis em certas substâncias orgânicas, tais como álcool, éter e acetona.

Também chamados lípidos ou lipídeos, essas biomoléculas são compostas por carbono, oxigênio e hidrogênio.

Podem ser encontrados em alimentos de origem vegetal e de origem animal e seu consumo deve ser feito de forma equilibrada.

Os lipídios apresentam funções importantes para o organismo, confira a seguir:

• Reserva de energia: utilizada pelo organismo em momentos de necessidade, e está presente em animais e vegetais;
• Isolante térmico: nos animais as células gordurosas formam uma camada que atua na manutenção na temperatura corporal, sendo fundamental para animais que vivem em climas frios;
• Ácidos graxos: estão presentes nos óleos vegetais extraídos de sementes, como as de soja, de girassol, de canola e de milho, que são usados na síntese de moléculas orgânicas e das membranas celulares.
• Absorção de vitaminas: auxiliam a absorção das vitaminas A, D, E e K que são lipossolúveis e se dissolvem nos óleos. Como essas moléculas não são produzidas no corpo humano é importante o consumo desses óleos na alimentação.

b) Estrutura dos Lipídios

Os lipídios são ésteres, isso quer dizer que são compostos por uma molécula de ácido (ácido graxo) e uma de álcool (glicerol ou outro).

São insolúveis em água porque suas moléculas são apolares, ou seja, não têm carga elétrica e por esse motivo não possuem afinidade pelas moléculas polares da água.

São pigmentos alaranjados presentes nas células de todas as plantas que participam na fotossíntese junto com a clorofila, porém desempenha papel acessório.

Um exemplo de fonte de caroteno é a cenoura, que ao ser ingerida, essa substância se torna precursora da vitamina A, fundamental para a boa visão.

Os carotenoides também trazem benefícios para o sistema imunológico e atuam como anti-inflamatório.

Estão presentes nas superfícies das folhas de plantas, no corpo de alguns insetos, nas ceras de abelhas e até mesmo aquela que há dentro do ouvido humano.

Esse tipo de lipídeo é altamente insolúvel e evita a perda de água por transpiração. São constituídas por uma molécula de álcool (diferente do glicerol) e 1 ou mais ácidos graxos.

São os principais componentes das membranas das células, é um glicerídeo (um glicerol unido a ácidos graxos) combinado com um fosfato.

Podem ter de 1 a 3 ácidos graxos unidos a uma molécula de glicerol (um álcool, com 3 carbonos unidos a hidroxilas-OH). O exemplo mais conhecido é o triglicerídeo, que é composto por três moléculas de ácidos graxos.

São compostos por 4 anéis de carbonos interligados, unidos a hidroxilas, oxigênio e cadeias carbônicas.

Como exemplos de esteroides, podemos citar os hormônios sexuais masculinos (testosterona), os hormônios sexuais femininos (progesterona e estrogênio), outros hormônios presentes no corpo e o colesterol.

As moléculas de colesterol associam-se às proteínas sanguíneas (apoproteínas), formando as lipoproteínas HDL ou LDL, que são responsáveis pelo transporte dos esteroides.

As lipoproteínas LDL carregam o colesterol, que se for consumido em excesso se acumula no sangue. Já as lipoproteínas HDL retiram o excesso de colesterol do sangue e levam até o fígado, onde será metabolizado. Por fazer esse papel de "limpeza" as HDL são chamadas de bom colesterol.

d) Alimentos ricos em lipídios

A ingestão de lipídios é fundamental, pois ele traz diversos benefícios para a saúde auxiliando no funcionamento do organismo. Os alimentos ricos em lipídios podem ser de origem animal e vegetal.

Os alimentos de origem animal fontes de lipídios são:

• Carnes vermelhas
• Peixes
• Ovos
• Leite
• Manteiga

Os alimentos de origem vegetal fontes de lipídios são:

• Coco
• Abacate
• Oleaginosas como castanhas, nozes, amêndoas e gergelim
• Azeite de oliva

6. Aminoácidos

Os aminoácidos são moléculas orgânicas que possuem, pelo menos, um grupo amina - NH2 e um grupo carboxila - COOH em sua estrutura.

Os aminoácidos são utilizados na síntese de proteínas, as quais constituem músculos, tendões, cartilagens, tecido conjuntivo, unhas e cabelos, além de alguns hormônios. Assim, eles ligam-se entre si para formar as proteínas, sendo portanto a "matéria prima" desses macronutrientes.

Existem dois grandes grupos de aminoácidos:

• Aminoácidos naturais ou não essenciais: São os aminoácidos produzidos pelo próprio organismo, sendo 12 no total: glicina, alanina, serina, histidina, asparagina, glutamina, cisteína, prolina, tirosina, arginina, ácido aspártico e ácido glutâmico;
• Aminoácidos essenciais: São os aminoácidos que não são sintetizados pelo organismo e que precisam ser obtidos através da alimentação. Correspondem a oito aminoácidos: fenilalanina, valina, triptofano, treonina, lisina, leucina, isoleucina e metionina.

Os aminoácidos essenciais são encontrados em alimentos ricos em proteínas, como carnes, peixes, leite, ovos e leguminosas (feijão, soja, lentilha).

a) Composição e estrutura

Todos os 20 aminoácidos existentes são α-aminoácidos, ou seja, o grupo amina e o grupo carboxila estão ligados ao mesmo carbono (carbono alfa). Um aminoácido é definido pelo seu grupo lateral (R).

Assim, todos os aminoácidos têm em comum um grupamento amina (NH2) e um grupamento carboxila ou ácido (COOH) ligados a um mesmo átomo de carbono, que, por sua vez, está ligado a um átomo de hidrogênio e a um radical (R) que varia de um aminoácido para outro.

Devido ao caráter ácido do grupo carboxila e do caráter básico do grupo amino, quando os aminoácidos são dissolvidos em água, sofrem neutralização interna e tornam-se íons dipolares, um composto químico eletricamente neutro.

Essa característica dos aminoácidos permite que sofram reação tanto com ácido como com base. Compostos com esse comportamento são denominados anfóteros.

b) Ligação peptídica

A ligação que une os aminoácidos é chamada de ligação peptídica, caracterizada pela reação do grupamento amina de um aminoácido com o grupamento carboxila de outro, com liberação de uma molécula de água.

Dois aminoácidos unidos por uma ligação peptídica formam uma molécula denominada dipeptídeo. Vários aminoácidos ligados por várias ligações peptídicas formam uma macromolécula denominada polipeptídeo.

Uma molécula de proteína pode apresentar centenas de aminoácidos unidos. A hemoglobina, por exemplo, é formada por 547 aminoácidos.

7. Proteínas

As proteínas são as macromoléculas orgânicas mais abundantes das células, fundamentais para a estrutura e função celular. Elas são encontradas em todos os tipos de células e nos vírus.

Elas são formadas por aminoácidos ligados entre si e unidos através de ligações peptídicas.

Aminoácidos

Os aminoácidos são moléculas orgânicas que possuem, pelo menos, um grupo amina - NH2 e um grupo carboxila - COOH em sua estrutura.

As proteínas são polímeros de 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.

Eles são as unidades fundamentais das proteínas. Todas as proteínas são formadas a partir da ligação sequencial de 20 aminoácidos. Alguns aminoácidos especiais podem estar presentes em alguns tipos de proteínas.

Veja também: Síntese ProteicaComposição das Proteínas

De peso molecular extremamente elevado, as proteínas são compostas por carbono, hidrogênio, nitrogênio e oxigênio, sendo que praticamente todas elas possuem enxofre. Elementos como ferro, zinco e cobre também podem estar presentes.

Todas as proteínas são formadas por um conjunto de 20 aminoácidos, arranjados em sequências específicas variadas.

a) Tipos de Proteínas

Dependendo da sua função no organismo, as proteínas são classificadas em dois grandes grupos:

• Proteínas Dinâmicas: Esse tipo de proteína realiza funções como defesa do organismo, transporte de substâncias, catálise de reações, controle do metabolismo;
• Proteínas Estruturais: Como o próprio nome indica, sua função principal é a estruturação das células e dos tecidos no corpo humano. O colágeno e a elastina são exemplos desse tipo de proteína.

b) Classificação das Proteínas

As proteínas podem ser classificadas das seguintes formas:

Quanto à Composição

• Proteínas Simples: Liberam apenas aminoácidos durante a hidrólise;
• Proteínas Conjugadas: Por hidrólise, liberam aminoácidos e um radical não peptídico, denominado grupo prostético.

Quanto ao Número de Cadeias Polipeptídicas

• Proteínas Monoméricas: Formadas apenas por uma cadeia polipeptídica;
• Proteínas Oligoméricas: De estrutura e função mais complexas, são formadas por mais de uma cadeia polipeptídica.

Quanto à Forma

• Proteínas Fibrosas: A maioria das proteínas fibrosas são insolúveis em meio aquosos e possuem pesos moleculares bastante elevados. Normalmente são formadas por longas moléculas de formato quase retilíneo e paralelas ao eixo da fibra. Fazem parte deste grupo as proteínas estruturais como o colágeno do tecido conjuntivo, a queratina do cabelo, a miosina dos músculos, entre outras;
• Proteínas Globulares: Possuem estrutura espacial mais complexa e são esféricas. Geralmente são solúveis em meio aquoso. São exemplos de proteínas globulares as proteínas ativas, como as enzimas, e as transportadoras, como a hemoglobina.

c) Função das Proteínas

As principais funções das proteínas são:

• Fornecimento de energia;
• Estruturação da célula;
• Catalisador de funções biológicas, na forma de enzimas;
• Regulação de processo metabólicos;
• Armazenamento de substâncias;
• Transporte de substâncias;
• Construção e reparação dos tecidos e músculos;
• Defesa do organismo, na forma de anticorpos;
• Produção de hormônios e neurotransmissores.

d) Alimentos ricos em proteínas

Os alimentos ricos em proteínas são os de origem animal e em menor quantidade de origem vegetal:

• Alimentos de origem animal: Carnes em geral, peixes, ovos, leite e derivados;
• Alimentos de origem vegetal: Feijão, lentilha, soja, quinoa, trigo, ervilhas.

8, Peptídeos

Os peptídeos são biomoléculas formadas por dois ou mais aminoácidos. A união dos peptídeos ocorre através das ligações químicas covalentes, chamadas de ligações peptídicas. Alguns exemplos de peptídeos são: glutationa, galanina, ocitocina, bradicinina, amanitina, tireotrofina, colecistocinina, vasopressina e encefalina.    

a) Funções dos Peptídeos

Tal qual as proteínas, os peptídeos são compostos químicos que designam diversas funções essenciais para a vida, a saber:

• Regula a atividade de vários sistemas
• Auxilia na síntese de DNA
• Transporte de aminoácidos
• Metabolismo de fármacos e substâncias tóxicas
• Regeneração celular
• Efeito anti-inflamatório
• Estimulação ou inibição do apetite
• Estimula a produção de urina
• Regula a atividade hormonal e dos neurotransmissores
• Função imunológica
• Antibióticos naturais

b) Nomenclatura

De acordo com o número de aminoácidos presentes na molécula, os peptídeos são classificados em:

• Dipeptídeo: formado por dois aminoácidos
• Tripeptídeo: formado por três aminoácidos
• Tetrapeptídeo: formado por quatro aminoácidos
• Oligopeptídeo: de 4 até 50 aminoácidos
• Polipeptídeo: formado por mais de 50 aminoácidos

8. Vitaminas

As vitaminas são compostos orgânicos não sintetizados pelo organismo, sendo incorporados através da alimentação.

Elas são essenciais para o funcionamento de importantes processos bioquímicos do organismo, especialmente como catalisadoras de reações químicas.

As principais fontes de vitaminas são as frutas, verduras, legumes, carne, leite, ovos e cereais.

A carência parcial de vitaminas é chamada de hipovitaminose, enquanto que o excesso de ingestão de vitaminas é denominado hipervitaminose. Avitaminose é a carência extrema ou total de vitaminais.

Existem ainda as pró-vitaminas, substâncias a partir das quais o organismo é capaz de sintetizar vitaminas. Por exemplo: carotenos (pró-vitamina A) e esteróis (pró-vitamina D).

a) Tipos

As vitaminas são divididas em dois grupos, conforme a substância na qual se dissolvem:

• Vitaminas lipossolúveis: São as vitaminas solúveis em gordura e por isso podem ser armazenadas. Fazem parte deste grupo as vitaminas A, D, E e K.
• Vitaminas hidrossolúveis: São as vitaminas do complexo B e a vitamina C, solúveis em água. Elas não podem ser armazenadas no corpo, tornando raro os casos de hipervitaminose. Também são absorvidas e excretadas rapidamente.

I. Vitaminas Lipossolúveis

Vitamina A (Retinol/Beta-Caroteno)

• Funções: Crescimento e desenvolvimento dos tecidos; ação antioxidante; funções reprodutivas; integridade dos epitélios;importante para a visão.
• Fontes: Fígado, rim, nata, manteiga, leite integral, gema de ovo, queijo e peixes oleosos. Fontes de carotenos presentes na cenoura, abobrinha, batata doce, manga, melão, mamão, pimentão vermelho, brócolis, agrião, espinafre.
• Hipovitaminose: Queratinização das membranas de mucosas que revestem o trato respiratório, tubo digestivo e trato urinário. Queratinização da pele e do epitélio do olho. Alterações na pele, insônia, acne, pele seca com descamações, diminuição do paladar e apetite, cegueira noturna, úlceras na córnea, perda de apetite, inibição do crescimento, fadiga, anormalidades ósseas, perda de peso, aumento da incidência de infecções.
• Hipervitaminose: Dores nas articulações, afinamento de ossos longos, perda de cabelo e icterícia.

Vitamina D

• Funções: Absorção de cálcio e fósforo. Auxilia o crescimento e a resistência dos ossos, dentes, músculos e nervos;
• Fontes: Leite e derivados, margarinas e cereais enriquecidas, peixes gordos, ovos, levedo de cerveja.
• Hipovitaminose: Anormalidades ósseas, raquitismo, osteomalácia;
• Hipervitaminose: Hipercalemia, dor óssea, enfraquecimento, falhas no desenvolvimento, depósito de cálcio nos rins;

Vitamina E (Tocoferol)

• Funções: Ação antioxidante, protege as células dos danos provocados pelos radicais livres, auxiliando na prevenção de doenças cardiovasculares e alguns tipos de câncer.
• Fontes: Óleos vegetais, nozes, amêndoa, avelã, gérmen de trigo, abacate, aveia, batata doce, vegetais verde-escuros.
• Hipovitaminose: Anemia hemolítica, distúrbios neurológicos, neuropatia periférica e miopatia esquelética.
• Hipervitaminose: Não existe toxicidade conhecida.

Vitamina K

• Funções: Catalisar a síntese dos fatores de coagulação do sangue no fígado. A vitamina K atua na produção de protrombina, que combina com o cálcio para ajudar a produzir o efeito coagulante, além de ser necessária na manutenção da saúde dos ossos.
• Fontes: Vegetais verdes folhosos, fígado, feijão, ervilha e cenoura.
• Hipovitaminose: Tendência a hemorragias.
• Hipervitaminose: Dispnéia e Hiperbilirrubinemia.

II. Vitaminas Hidrossolúveis

Vitamina C

• Funções: Antioxidante, cicatrizante, atua no crescimento e manutenção dos tecidos corporais, incluindo matriz óssea, cartilagem, colágeno e tecido conjuntivo.
• Fontes alimentares: Frutas cítricas, frutas vermelhas, maçã, tomate, batata inglesa, batata doce, repolho, brócolis.
• Hipovitaminose: Pontos hemorrágicos na pele e nos ossos, capilares fracos, articulações frágeis, dificuldade de cicatrização de feridas, sangramento de gengivas.

As frutas exóticas também são excelentes fontes de vitamina C.

Vitaminas do Complexo B

As vitaminas do complexo B compreendem oito vitaminas, são elas:

Tiamina (B1)

• Funções: Liberação de energia dos carboidratos, gorduras e álcool.
• Fontes: Gérmen de trigo, ervilha, levedura, cereais matinais fortificados, amendoim, fígado, batata, carne de porco e vaca, fígado, grãos, leguminosas.
• Hipovitaminose: Beribéri (dor e paralisia das extremidades, alterações cardiovasculares e edema), anorexia, indigestão, constipação, atonia gástrica, secreção insuficiente de ácido clorídrico, fadiga, apatia geral, enfraquecimento do músculo cardíaco, edema, insuficiência cardíaca e dor crônica no sistema músculo-esquelético.
• Hipervitaminose: Pode interferir na absorção de outras vitaminas do complexo B.

Riboflavina (B2)

• Funções: Disponibiliza a energia dos alimentos, crescimento em crianças, restauração e manutenção dos tecidos.
• Fontes: Iogurte, leite, queijo, fígado, rim, coração, gérmen de trigo, cereais matinais vitaminados, grãos, peixes oleosos, levedura, ovos, siri, amêndoa, semente de abóbora, vegetais.
• Hipovitaminose: Queilose (rachaduras nos cantos da boca), glossite (edema e vermelhidão da língua), visão turva, fotofobia, descamação da pele, dermatite seborréica.

Niacina (B3)

• Funções: Necessária para a produção de energia nas células. Desempenha papel nas ações das enzimas no metabolismo dos ácidos graxos, respiração dos tecidos e eliminação de toxinas.
• Fontes: Carnes magras, fígado, peixes oleosos, amendoim, cereais matinais vitaminados, leite, queijo cogumelo, ervilha, vegetais folhosos verdes, ovos, alcachofra, batata, aspargos.
• Hipovitaminose: Fraqueza, pelagra, anorexia, indigestão, erupções na pele, confusão mental, apatia, desorientação, neurite.

Ácido Pantotênico (B5)

• Funções: Transformação da energia de gorduras, proteínas e carboidratos em substâncias essenciais como hormônios e ácidos graxos.
• Fontes: Fígado, rim, gema do ovo, leite, gérmen de trigo, amendoim, nozes, cereais integrais, abacate.
• Hipovitaminose: Doenças neurológicas, cefaleia, cãibras e náuseas.

Piridoxina (B6)

• Funções: Desempenha papel no sistema nervoso central, participa no metabolismo dos lipídios, na estrutura da fosforilase e no transporte de aminoácidos através da membrana celular.
• Fontes: Gérmen de trigo, batata, banana, vegetais crucíferos, castanhas, nozes, peixe, abacate, semente de gergelim.
• Hipovitaminose: Anomalias do sistema nervoso central, desordens da pele, anemia, irritabilidade e convulsões.
• Hipervitaminose: Ataxia e neuropatia sensorial.

Biotina (B8)

• Funções: Produção de energia através dos alimentos, síntese de gorduras, excreção dos resíduos de proteínas.
• Fontes: Gema de ovo, fígado, rim, coração, tomate, levedura, aveia, feijão, soja, nozes, alcachofra, ervilha e cogumelo.
• Hipovitaminose: Alterações cutâneas.

Folato (B9) - Ácido Fólico

• Funções: Atua como coenzima no metabolismo dos carboidratos, mantém a função do sistema imunológico, juntamente com a vitamina B12, está presente na síntese de DNA e RNA, além de participar na formação e maturação de células do sangue.
• Fontes: Vegetais folhosos verdes, fígado, beterraba, gérmen de trigo, cereais vitaminados, nozes, amendoim, grãos, leguminosas.
• Hipovitaminose: Anemia megaloblástica, lesões de mucosas, má formação do tubo neural, problemas de crescimento, transtornos gastrointestinais, alterações na morfologia nuclear celular.

Cobalamina (B12)

• Funções: Atua como coenzima no metabolismo dos aminoácidos e na formação da porção heme da hemoglobina; essencial para a síntese de DNA e RNA; participa na formação de células vermelhas do sangue.
• Fontes: Alimentos de origem animal, fígado, rim, carne magra, leite, ovos, queijo, leveduras.
• Hipovitaminose: Anemia perniciosa, anemia megaloblástica, distúrbios gastrointestinais.

10. Ácidos Nucleicos

Os ácidos nucleicos podem ser definidos como polímeros (macromoléculas formadas a partir de unidades menores) compostos por moléculas conhecidas como nucleotídeos. Os dois ácidos nucleicos existentes são o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). Eles são responsáveis por codificar e traduzir as informações que determinam a síntese das várias proteínas encontradas nos seres vivos.

Função dos ácidos nucleicos

Os ácidos nucleicos são moléculas complexas responsáveis por armazenar e transmitir as informações genéticas, bem como garantir sua tradução. O armazenamento e a transmissão dessas informações são garantidos por meio do DNA. A tradução, por sua vez, é um papel do RNA e nada mais é do que a síntese de proteínas, a qual é orientada pelas informações genéticas fornecidas pelo DNA. Algumas moléculas de RNA também apresentam capacidade enzimática, sendo conhecidas como ribozimas.

a) Mapa mental: Ácidos nucleicos

b) Estrutura dos ácidos nucleicos

Os ácidos nucleicos são formados pelos nucleotídeos, moléculas compostas por três componentes:

• Grupo fosfato;
• Açúcar de cinco carbonos (pentose);
• Base nitrogenada (base contendo nitrogênio).

O DNA e o RNA, que são os dois tipos de ácidos nucleicos existentes, apresentam diferenças em seus nucleotídeos. O açúcar de cinco carbonos pode ser a ribose ou a desoxirribose. Esses açúcares diferenciam-se pelo fato de que a desoxirribose apresenta um átomo de oxigênio a menos que a ribose. A desoxirribose está presente no DNA, enquanto a ribose é encontrada apenas no RNA.

As bases nitrogenadas de um nucleotídeo são também variadas. São bases nitrogenadas a adenina, a guanina, a timina, a citosina e a uracila. Elas estão agrupadas em dois grupos: pirimidinas e purinas. Cada base nitrogenada possui um ou dois anéis com átomos de nitrogênio.

Nas pirimidinas, observa-se a presença de um anel de seis átomos, incluindo carbono e nitrogênio. Já nas purinas, verifica-se a presença de um anel de seis átomos fusionado a um anel que contém cinco átomos. Citosina, timina e uracila são pirimidinas, enquanto a adenina e a guanina são purinas. No DNA, estão presentes as bases nitrogenadas citosina, guanina, adenina e timina. No RNA, por sua vez, a timina está ausente e, no seu lugar, encontramos a uracila.

Os nucleotídeos ligam-se por meio de ligações fosfodiéster, ou seja, um grupo fosfato ligando dois açúcares de dois nucleotídeos. Essa ligação é responsável por formar um padrão de unidades de açúcar-fosfato.

Quando os nucleotídeos se ligam, observa-se que as duas extremidades livres do polímero ficam diferentes uma da outra. Em uma das extremidades, está o grupo fosfato, ligado ao carbono 5´; na outra, temos um grupo hidroxila ligado ao carbono 3´. Essas extremidades são chamadas de extremidades 5´e 3´. Ao longo da cadeia de açúcar-fosfato, estão ligadas as bases nitrogenadas.

O DNA

O DNA é o ácido nucleico responsável por armazenar as informações hereditárias. As informações genéticas nessa molécula estão organizadas em unidades chamadas de genes, os quais são herdáveis.

Esse ácido nucleico é formado por dois polinucleotídios dispostos de maneira espiralada em torno de um eixo imaginário (dupla-hélice). As cadeias de açúcar-fosfato estão organizadas mais externamente e estão unidas por meio de ligações de hidrogênio estabelecidas entre os pares de bases nitrogenadas dispostos mais internamente. O açúcar encontrado nos nucleotídeos do DNA é a desoxirribose.

Vale salientar que as bases nitrogenadas dos nucleotídeos pareiam-se de maneira específica. A adenina só se pareia com a timina, enquanto a guanina sempre se pareia com a citosina. Com isso, temos que as duas cadeias na dupla-hélice do DNA são complementares, assim, ao sabermos a sequência de base de uma cadeia, sabemos imediatamente as bases da outra cadeia.

Um fato curioso é que as moléculas de DNA são muito longas, sendo formadas por vários nucleotídeos. O DNA é a maior macromolécula da célula.

Leia também: Genes – a unidade fundamental da hereditariedade

O RNA

O RNA é um ácido nucleico relacionado com a síntese de proteínas. Além disso, algumas moléculas de RNA apresentam função catalítica, sendo denominadas de ribozimas.

As moléculas de RNA, diferentemente das moléculas de DNA, apresentam-se como cadeias simples. Em algumas situações, o pareamento ocorre, mas com bases presentes em uma mesma cadeia. Essas combinações conferem ao RNA a formação de estruturas tridimensionais. O açúcar do RNA é a ribose e suas bases nitrogenadas são a citosina, guanina, adenina e uracila. A adenina só se pareia com a uracila, e a guanina sempre se pareia com a citosina.

Fontes:

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Brasil Escola -  Disponível em <https://brasilescola.uol.com.br/biologia/acidos-nucleicos.htm> Acesso em 20 abr. 2022.

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