bioquímica – prof. dr. marcelo soares macromoléculas
TRANSCRIPT
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
MacromoléculMacromoléculasas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
A maioria das moléculas encontradas nos organismos são baseadas no elemento Carbono, associado a Nitrogênio, Oxigênio ou Hidrogênio
As propriedades específicas dos compostos são determinadas por grupos funcionais ligados a um “Esqueleto” de Carbono A maioria de nossas moléculas são grandes, derivadas de várias moléculas menores similares
Essas grandes moléculas são denominadas de Polímeros ou de Macromoléculas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
As unidades que compõem as macromoléculas são denominadas de Subunidades ou Monômeros
Podemos obter uma grande variabilidade de macromoléculas a partir da variação do no, da seqüência e dos arranjos entre os Monômeros (Ex.: Aminoácidos Proteínas)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
As Macromoléculas Biológicas podem ser agrupadas em 4 categorias:
Essas moléculas são responsáveis pelas funções das células:
- Suporte Estrutural;
- Proteção;
- Transporte;
- Fornecimento de Energia
- Carboidratos;
- Lipídeos; - Proteínas;
- Ácidos Nucléicos
- Armazenamento de Energia
- Regulação;
- Defesa;
- Motilidade;
- Armazenamento de Informação
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
As funções das Macromoléculas são decorrentes de sua forma e das propriedades químicas dos monômeros que as constituem
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
MacromoléculasA maioria das Macromoléculas são produzidas ou são “quebradas” pelo mesmo tipo de reação química
Essas reações químicas envolvem a adição ou remoção de moléculas de H2O
Os polímeros são formados a partir dos monômeros, pela remoção de moléculas de H2O:
- Um Hidrogênio (-H) de uma subunidade- Um Hidroxila (-OH) de outra subunidade
Este processo une as subunidades e é denominado de Síntese por Desidratação
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Macromoléculas
Quando Macromoléculas são quebradas, no processo denominado de Digestão, moléculas de H2O são adicionadas para separar os polímeros em suas subunidades
Este processo é denominado de Hidrólise e as enzimas que facilitam esta digestão são chamadas de Enzimas Hidrolíticas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Síntese por Desidratação (Condensação) HidróliseSíntese por Desidratação (Condensação) Hidrólise
Macromoléculas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
CarboidratosCarboidratos
Bioquímica I – Prof. Dr. Marcelo Soares
Carboidratos
Carboidratos ou sacarídeos são as moléculas biológicas mais abundantes
Quimicamente “simples”, apresentam apenas 3 elementos: CARBONO, HIDROGÊNIO e OXIGÊNIO
(C·H2O)n com n ≥ 3
Unidades básicas são denominadas MONOSSACARÍDEOSMonossacarídeos diferem no no de átomos de Carbono e na organização dos átomos de Hidrogênio e Oxigênio
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Até 1960: Carboidratos teriam apenas funções passivas:
Fonte de Energia Glicose e Amido Estrutural
Celulose
Não catalisam reações químicas complexas (Ex: Proteínas);Não se replicam (Ex: Ácidos Nucléicos);
Por não possuir um “molde genético”, polissacarídeos tendem a ser mais heterogêneos do que outras moléculas biológicas
Carboidratos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Variação estrutural é fundamental para atividade biológicaOrganização nas Proteínas e na superfície das células é a chave para muitos eventos de reconhecimento, entre células e entre proteínas
Carboidratos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Os Carboidratos podem ser divididos em 2 grupos: Açúcares Simples e Carboidratos Complexos
- Monossacarídeos: são as subunidades ou monômeros a partir das quais outros carboidratos são formados
Carboidratos
Açúcares Simples:
- Dissacarídeos: são formados por 2 monossacarídeos, através de uma reação de condensação
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Carboidratos Complexos
- Oligossacarídeos: apresentam de 3 a 20 monossacarídeos
Carboidratos
- Polissacarídeos: grandes polímeros constituídos de centenas de monossacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Servem de fonte básica de energia para virtualmente todos os seres vivos
Função dos Carboidratos
Intermediários Metabólicos: Carboidratos proporcionam um esqueleto para a formação de outras moléculas carbônicas
Moléculas estruturais principalmente para Plantas, muitos Fungos e Artrópodes (Ex.: Celulose, Quitina)
Reserva energética (Ex.: Amido, Glicogênio)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Quimicamente, monossacarídeos contém Carbono, Hidrogênio e Oxigênio, com a razão entre eles sendo:
Estrutura dos Monossacarídeos
(C·H2O)n ou Cn(H2O)n
Ex.: Glicose C6H12O6
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Os grupos funcionais dos monossacarídeos são:
Estrutura dos Monossacarídeos
Carbonila -C=O
Hidroxila OH-
Um monossacarídeo terá um grupo funcional Carbonila, os demais átomos de Oxigênio estarão todos em grupos funcionais Hidroxila
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Classificação de Monossacarídeos
São classificados de acordo com a natureza química de seu grupo Carbonila e pelo no de átomos de Carbono:
Monossacarídeos
- Se o grupo Carbonila for um Aldeído (qualquer composto orgânico contendo a fórmula R-CH=O), o açúcar será uma Aldose
- Se o grupo Carbonila for um Cetona (qualquer composto contendo um grupo carbonila associado a 2 átomos de Carbono), o açúcar será uma Cetose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Os monossacarídeos menores, contendo 3 átomos de Carbono são denominados de Trioses
Monossacarídeos
Monossacarídeos com 4, 5, 6, 7 ou mais átomos de Carbono são denominados de Tetroses, Pentoses, Hexoses, Heptoses e assim por diante
Classificação de Monossacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Os monossacarídeos mais comuns encontrados em seres vivos são:
Monossacarídeos
C6H12O6 Glicose, Galactose, Frutose
Alguns com 5 Carbonos Ribose, Ribulose, Desoxirribose, Xilose
Com 3 Carbonos Gliceraldeído
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Monossacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
A despeito dos monossacarídeos (e outros carboidratos) serem freqüentemente ilustrados na forma de cadeia, o equilíbrio de carboidratos nos seres vivos favorece a forma em anel
Monossacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Monossacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Com exceção de algumas bactérias, a Glicose (produto da fotossíntese) é a molécula energética primária nos organismos vivos e o monossacarídeo mais comum
Glicose
A Glicose apresenta duas formas em anel: alfa-Glicose e beta-Glicose
A posição diferenciada das ligações na alfa-Glicose e na beta-Glicose é importante para a estrutura e a função dos polissacarídeos formados a partir da Glicose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Glicose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
São formados a partir de 2 monossacarídeos através do processo de condensação (remoção de molécula de H2O)
Dissacarídeos
O “H” é retirado do grupo funcional Hidroxila de um monossacarídeo e o “OH” de um segundo monossacarídeo
As duas moléculas são então unidas por uma ligação C-O-C, denominada Ligação Glicosídica
Dissacarídeos são importantes em plantas pois são utilizados para atrair polinizadores e como dispersores . Também é um meio de transportar carboidratos ao longo da planta
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Os Dissacarídeos mais comuns são: Sucrose, Lactose e Maltose
Dissacarídeos
A Maltose é o produto mais comum da quebra do amido e é constituído por 2 alfa-Glicose (2 beta formam Celubiose)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
A Sucrose é um Dissacarídeos comum em plantas, formado por Frutose e Glicose
Dissacarídeos
Único que pode ser “legalmente” chamado de sugar Alimentos sugar-free, precisam apenas não possuir Sucrose, podendo apresentar qualquer outro mono ou dissacarídeo (!!).
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
A Lactose é o açúcar encontrado no leite, formado por uma Glicose ligada à Galactose.
Dissacarídeos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Formação de Dissacarídeos
Ligações Glicosídicas
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Compostos por poucos Monossacarídeos ligados entre si
Oligossacarídeos
Legumes contém oligossacarídeos que não são bem digeridos pelo organismo humano
As bactérias que habitam os intestinos humanos são capazes de digerir estes açucares
Esta digestão pode produzir gases que podem gerar um desconforto intestinal (ou “embaraço” social)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
São também componentes dos Glicolipídeos e das Glicoproteínas encontradas na membrana plasmática
Oligossacarídeos
Podem também apresentar grupos funcionais adicionais que conferem propriedades adicionais:
- O reconhecimento celular é proporcionado por oligossacarídeos específicos
- Os tipos sanguíneos A e B são decorrentes de oligossacarídeos (N-Acetil Galactosamina e Galactose)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
São sintetizados a partir da junção de centenas de monossacarídeos através da condensação e formação de ligações glicosídicas
Polissacarídeos
Apresentam importante papel estrutural e/ou como reserva energética em muitos organismos:
Os polissacarídeos mais comuns são todos polimeros da glicose: Amido, Glicogênio, Celulose e a Quitina (polissacarídeo modificado)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
O Amido é um polímero da α-Glicose e a Celulose é polímero da β-Glicose
Polissacarídeos
A posição das ligações e a conformação das moléculas são importantes na estrutura e na função dos polissacarídeos
β-Glicoseα-Glicose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
É a mais importante reserva energética das plantas (estocada nos amiloplastos)
Amido
Amido é composto por centenas de monômeros α-Glicose que formam ligações glicosídicas “1 – 4”:
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Estas ligações glicosídicas causam um enrolamento na molécula a medida que esta vai sendo polimerizada
Amido
Há duas formas comuns de amido:
- Amilose: formada por milhares de monômeros de glicose e não apresenta ramificações
- Amilopectina: polímero de Glicose que apresenta ramificações. Estas ramificações são formadas em pontos onde os monômeros de glicose formam ligações do tipo “1 – 6”
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Ramificação
Amido
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Polimerização da glicose na formação de Amido
OHO
OCH2OH
OHO
OCH2OH
OHOO
CH2OH
OHOOCH 2
OH
OHO
OCH 2OH
OHO
OCH2OH
OHO
O
CH2OH
OH O
O
CH2 OH
Formação de Amido (Amilose)
Na verdade formaespirais
OHO
OCH2OH
OHO
OCH2OH
OHO
OCH2OH
GlicoseGlicose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
OHO
CH2OH
OHO
CH2OH
OHO
CH2OH
OHO
CH2
OH
CH2OH
OHO
CH2OH
OHO
O O O O
OOOCH2OH
Amido
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Também é um polissacarídeo de α-Glicose, entretanto é encontrado em animais
Glicogênio
As ramificações da molécula de glicogênio são compostas por 10 ou mais monômeros de glicose
Estas ramificações apresentam também ligações glicosídicas do tipo “1 – 6” e são facilmente quebradas (liberação de glicose!)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Glicogênio
Poucos animais (Ex. lesmas) possuem o glicogênio como reserva energética, ao invés de gordura
Nenhum animal produz ou armazena amido
Em humanos o glicogênio é utilizado, nos tecidos musculares e no fígado, como uma reserva de “curto período” (aprox. 24 h)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Glicogênio
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
É o principal componente da Parede Celular das células vegetais e o composto orgânico mais abundante no planeta
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
As plantas produzem cerca de 100 bilhões de toneladas de celulose a cada ano
É o principal componente da Parede Celular das células vegetais e o composto orgânico mais abundante no planeta
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
As ligações glicosídicas (1 – 4) da β-Glicose proporcionam a formação de longas cadeias lineares na molécula de celulose
Estas ligações também proporcionam que grupos -OH de uma molécula de celulose possam formar Ligações de Hidrogênio com uma molécula de celulose adjacente formando assim as Microfibrilas (vistas na Parede Celular)
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose X Amido
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
Decompositores, como algumas espécies de Bactérias e Fungos apresentam enzimas necessárias para sua digestão
Muitos herbívoros apresentam Digestão Assistida por Bactérias e podem então utilizar os monômeros de Glicose resultantes do processo de digestão da celulose
A celulose não é digestível para a maioria dos organismos. Poucos organismos possuem as enzimas necessárias para quebrar esta molécula
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
Cupins também se beneficiam das capacidades digestivas de bactérias, as quais habitam o protozoário que vive no intestino destes insetos
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
As Fibras são essenciais para a otimização das funções intestinais
Grãos inteiros, vegetais e frutos inteiros são boas fontes de fibra
A celulose e compostos relacionados formam a maior parte do que chamamos de Fibras
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Celulose
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
HO
OO
CH2OH OH
OOCH2OH
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Carboidratos Modificados
Esses Intermediários Metabólicos incluem moléculas de açúcares fosfatados que participam dos processos de Respiração Celular e de Fotossíntese
a Glicosamina é um componente estrutural da matriz extracelular de células animais e a Galactosamina é encontrada no tecido cartilaginoso de vertebrados
A substituição de grupos funcionais na molécula de Glicose produz um número de Intermediários Metabólicos importantes
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Carboidratos Modificados
Ambas, Glicosamina e Galactosamina são originadas pela substituição de grupo – OH por um Amino
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Quitina
A N-Acetil Glicosamina apresenta um grupo funcional contendo Nitrogênio substituindo a Hidroxila em cada subunidade de Glicose
Forma o Exoesqueleto de muitos dos animais Invertebrados (maioria Artrópodes) e a parede celular da maioria dos Fungos
É composta por cadeias de N-Acetil Glicosamina
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
N HCOCH3
N HCO
CH3
OOCH2OH
OO
CH2OH
OOCH2OH
OO
CH2OH
OOCH2OH
N HCOCH3
N HCO
CH3
N HCOCH3
N-acetil glicosamin
a
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Quitina
Polímero de Quitina
Bioquímica – Prof. Dr. Marcelo Soares
Quitina
A Quitina também é usada na medicina para produzir linhas cirúrgicas que se decompõem após um tempo
Muitos Exoesqueletos apresentam também cristais de Carbonato de Cálcio impregnados na molécula de Quitina