Substâncias orgânicas
Desempenham um papel fundamental na vida dos animais e
das plantas como fonte de energia e unidades estruturais dentro das células.
1. Carboidratos
Conhecidos
como hidratos de carbono ou glicídios;
Representam
cerca de 1% do total da composição celular, sendo mais abundantes nos vegetais;
São
formados por átomos de C, H, O e, algumas vezes, se associam a outras
substâncias como proteínas (glicoproteínas);
Os
animais obtêm os carboidratos pela ingestão de alimentos ricos nesses
compostos, como os vegetais.
Funções:
Primeira
fonte de energia;
Estrutural
(celulose e quitina).
Classificação: são
classificados pelo número de monômeros que os constituem.
Monossacarídeos:
apresentam estrutura simples, possuindo uma fórmula geral Cn(H2O)n
em que “n” pode variar de 3 a 7.
Os monossacarídeos são classificados pelo número de
átomos de carbono presentes na molécula. Trioses, tetroses, pentoses, hexoses.
Os mais importantes são as pentoses e as hexoses.
Pentoses: C5H10O5
ribose que forma o RNA e a desoxirribose que forma o DNA.
Hexoses: C6H12O6
Glicose
–
produto direto da fotossíntese é a fonte primária de energia para todas as
células vivas. Ela é encontrada naturalmente como componente do mel, no suco de
diversas frutas e no plasma do sangue.
Frutose –
presente nas frutas.
Galactose –
presente no leite.
Os monossacarídeos entram na composição
de inúmeros oligossacarídeos e polissacarídeos.
Oligossacarídeos: são
formados pela junção de 2 a 10 moléculas de monossacarídeos unidos por ligações
glicosídicas e com perda de uma molécula de água. São cristalinos, solúveis em
água, com sabor doce. Os de maior freqüência são os dissacarídeos, formados
pela união de 2 monômeros de hexoses.
Dissacarídeos:
C12H22O11
. Todos com função energética.
Sacarose:
união da glicose + frutose. Presente na cana-de-açúcar e na beterraba.
Lactose:
união da glicose + galactose. Presente no leite.
Maltose:
união da glicose + glicose. Conhecida como açúcar de cereais maltados.
Polissacarídeos: resultam
da união de muitos monômeros de hexose com a correspondente perda de moléculas
de água. Diferenciam-se entre si pelo tipo de monossacarídeo constituinte, seu
número na cadeia, seu grau de ramificação e o tipo de ligação glicosídica.
Formam grandes moléculas com fórmula geral (C6H10O5 )n.
Podem ser polissacarídeos de reserva energética ou com função estrutural.
Curiosidade
Os
animais não podem absorver a sacarose para ser aproveitada, necessitando de
hidrólise pela sacarase (invertase), assim glicose e frutose são rapidamente
absorvidas pelas células do intestino.
A
maltase localizada no intestino hidrolisa a maltose em 2 moléculas de glicose.
A lactose,
presente no leite, é hidrolisada pela lactase, presente na mucosa intestinal e
bastante abundante em crianças em fase de amamentação.
Reserva energética:
Amido –
encontrado nos vegetais. É formado por 1400 moléculas de glicose, e encontra-se
concentrado em certos órgãos, como caules (batata inglesa), raízes (mandioca) e
sementes (milho, trigo).
Glicogênio –
principal fonte de reserva energética dos animais é constituído por
aproximadamente 30.000 moléculas de glicose. É encontrado armazenado
principalmente em órgãos como o fígado e os músculos.
Estrutural:
Celulose
– encontrado nos vegetais. É o polissacarídeo mais abundante na natureza,
contendo aproximadamente 50% de todo o carbono orgânico. Encontrado na parede
celular e outras estruturas de sustentação dos vegetais. Contém cerca de 4.000
moléculas de glicose.
Quitina – A
quitina associada a proteínas constitui o exoesqueleto de animais, como
insetos, crustáceos e outros.
2. Lipídios
Apresentam
insolubilidade na água e solubilidade nos solventes orgânicos (éter e
clorofórmio);
Representam
de 2% a 3% da composição total das células;
É
mais abundante em animais do que em vegetais;
Nos
vegetais ficam armazenados principalmente em frutos e sementes (soja, oliva,
amendoim, castanhas, milho, girassol,...);
Nos
animais superiores, encontram-se armazenados na forma de triglicerídeos em
células especiais denominadas de adipócitos, formando o tecido conjuntivo
adiposo;
Podem
ser sintetizados a partir de carboidratos ou proteínas;
Apresentam
alto valor calorífico;
São
formados pela união de ácidos graxos e álcoois.
Funções:
Estrutural
ou plástica: construção das membranas;
Reserva
energética: quando não há disponibilidade de glicose, as células têm como outra
opção oxidar moléculas de lipídios para a liberação de energia; (2ª fonte de
energia)
Isolante
térmico;
Função
hormonal: os hormônios sexuais e da supra-renal têm constituição lipídica;
Isolante
elétrico: na condução do impulso nervoso;
Impermeabilizante:
como por exemplo, a cutina que reveste a epiderme de determinados órgãos
vegetais.
Classificação:
Simples:
formados apenas por moléculas de C, H e O
Glicerídeos:
Óleos e gorduras. Em temperatura em torno de 20ºC, mostram-se pastosos, como as
gorduras, ou líquidos, como os óleos. Possuem papel energético e isolante.
Principalmente em aves e mamíferos, ocorre um depósito gorduroso sob a pele
(panículo adiposo), que, além de atuar como reserva energética, também fornece
isolamento térmico impedindo perda de calor. Alguns mamíferos típicos de
regiões frias, como os ursos polares e as raposas do Ártico, apresentam esta
camada especialmente desenvolvida para permitir a sobrevivência em temperaturas
negativas de até 40ºC.
Cerídeos:
Ceras. Os frutos e folhas apresentam uma fina camada de cera em suas
superfícies, impermeabilizando-as para dificultar a desidratação. Alguns
insetos, como as abelhas, também produzem cerídeos.
Esteróides: São
exemplos de esteróides: A testosterona (hormônio testicular), a progesterona
(hormônio ovariano) e os hormônios das glândulas supra-renais (cortisona) e o
colesterol, (componente das membranas celulares e precursor da síntese de
outros esteróides, como a vitamina “D”).
Compostos:
além dos componentes do lipídio simples, ocorrem também os átomos de fósforo
(P) e nitrogênio (N). Os fosfolipídios que ocorrem nas membranas celulares
apresentam radicais fosfato associados a lipídios. Os esfingolipídios
abundantes no sistema nervoso apresentam-se ligados à átomos de nitrogênio.
3. Proteínas
Composto
orgânico de maior diversidade de funções biológicas;
Depois
da água é o componente mais abundante nas células (7% a 15%);
São
polímeros formados pela união dos aminoácidos,
através de ligações peptídicas com perda de água.
Funções:
Enzima:
catálise da quebra ou formação de ligações covalentes
Proteína
estrutural: oferece suporte mecânico para células e tecidos
Proteínas
transportadoras: transportam pequenas moléculas ou íons
Proteína-motriz:
Gera movimento nas células e tecidos
Proteína
de reserva: armazena pequenas moléculas ou íons
Proteína
sinalizadora: transmite sinais de uma célula à outra
Proteína
receptora: utilizada pelas células para detectar sinais e transmiti-los para a
maquinaria celular de resposta
Proteína
regulatória de genes: liga-se ao DNA para ligar ou desligar genes
Proteínas
para fins especiais: altamente variável
Aminoácidos: são
ácidos orgânicos também chamados de peptídios. São as subunidades formadoras das
proteínas ou polipeptídios. Existem 20 tipos de aminoácidos na natureza:
alanina, arginina, ácido aspártico, ácido glutâmico, valina, leucina, lisina,
isoleucina, serina, treonina, cisteína, cistina, metionina, glicina,
hidroxilisina, hidroxiprolina, fenilalanina, tirosina, histidina e triptofano.
Estrutura de um aminoácido: todos
apresentam uma estrutura semelhante, com um carbono central ligado a um radical
amina, um radical carboxila, um hidrogênio e um radical R (cadeia lateral), que
é diferente para cada um dos 20 aminoácidos.
Ligação peptídica: ocorre
entre dois aminoácidos por meio de uma ligação entre o radical amina de um
aminoácido e o radical carboxila (ou ácido) do outro aminoácido, com liberação
de uma molécula de água.
Os
aminoácidos podem ser divididos em três categorias:
·
Naturais:
aminoácidos que o organismo é capaz de sintetizar;
·
Semi-essenciais:
aminoácidos
que o organismo produz em pequena quantidade;
·
Essenciais:
aminoácidos
não produzidos pelo organismo, são provenientes da alimentação.
Curiosidade
Nem todas as proteínas apresentam os
20 tipos de aminoácidos. Além disso, o número de aminoácidos entre as proteínas
varia muito. A insulina, por exemplo, é uma molécula formada por 51 aminoácidos
e a hemoglobina, por 574. Portanto, duas proteínas podem se diferenciar quanto
ao número de aminoácidos, quanto aos tipos de aminoácidos e pela seqüência dos
mesmos.
Classificação das proteínas
·
Simples: formadas apenas por aminoácidos. Ex:
anticorpos ou imunoglobulinas
·
Conjugadas ou complexas: apresentam, além dos
aminoácidos, um radical prostético (não protéico). Ex: lipoproteínas.
Ligação peptídica
Aminoácido
Estrutura das proteínas:
Estrutura primária: corresponde a
uma seqüência linear de aminoácidos. É o nível mais importante na estrutura da
molécula, uma vez que as estruturas seguintes estão condicionadas ao
ordenamento dos aminoácidos neste cordão. Exemplo: um exemplo da importância
biológica da seqüência dos aminoácidos pode ser observado na doença hereditária
chamada anemia falciforme, na qual se produzem profundas alterações funcionais
em conseqüência da substituição de apenas um aminoácido na molécula de
hemoglobina.
Estrutura
secundária: além das ligações peptídicas entre os aminoácidos, estabelecem-se
pontes de hidrogênio entre os radicais, de modo que a proteína adquire forma de
a
hélice, outras proteínas, ou parte delas, exibem uma estrutura denominada folha
pregueada b,
quando a molécula adota a configuração semelhante a uma folha de papel
pregueada. Isso ocorre quando grupos carboxila e grupos amino, de uma mesma
cadeia polipeptídica, se unem lateralmente por meio de pontes de hidrogênio.
Estrutura
terciária: corresponde à distribuição espacial e tridimensional de todos os
átomos da proteína. São relações entre aminoácidos distantes na seqüência
linear (estrutura primária). É uma estrutura altamente compacta e enovelada,
determinada pelos grupos “R”. Esta estrutura vai se consolidando logo após a
biossíntese da proteína e corresponde a sua forma ativa. De acordo com o tipo
de dobra adotada, geram-se proteínas fibrosas ou proteínas globulares. As
primeiras se formam a partir de proteínas (ou de segmentos protéicos) com
estrutura secundária exclusivamente do tipo a
hélice. As segundas, podem ser formadas tanto a partir de a hélice como a partir da
estrutura de folhas pregueadas b, ou
de uma combinação de ambas.
Estrutura
quaternária: é a associação de várias cadeias polipeptídicas, como ocorre, por
exemplo, com a hemoglobina, que consiste na união de 4 cadeias polipeptídicas:alfa
1, alfa 2, beta 1, beta 2.
4. Enzimas
São
biocatalisadores que diminuem a energia de ativação e aumentam a velocidade das reações químicas celulares;
As enzimas têm uma extraordinária
força catalítica com alto grau de especificidade por seus substratos,
acelerando as reações químicas e funcionam em soluções aquosas diluídas em
condições muito específicas de temperatura e pH.
Entre as várias enzimas que
participam do metabolismo, há as enzimas regulatórias que percebem sinais
metabólicos e modificam sua velocidade catalítica para harmonia do meio.
As enzimas (E) são proteínas com um ou mais lugares
denominados sítios ativos, aos quais se une o substrato (substância sobre a
qual a enzima atua). O substrato é quimicamente modificado e convertido em um
ou mais produtos (P). Esta reação é em geral reversível, e pode ser
representada da seguinte maneira:
E + S Û [ES] Û E + P
Onde
[ES] é complexo enzima-substrato intermediário. Aceleram a reação até
alcançarem um equilíbrio.
Na
célula também existem moléculas não protéicas que possuem atividade enzimática.
Tais moléculas são as ribozimas, as
quais, na realidade, são ácidos ribonucléicos.
As enzimas presentes no interior das
células podem atuar de forma livre no citosol; porém, em outros casos as
enzimas podem participar de uma cadeia de reações químicas, estando unidas
entre si, como um complexo
multienzimático. Exemplo: sete enzimas que sintetizam os ácidos graxos.
A célula viva raramente gasta
energia na síntese ou degradação de material desnecessário. As milhares de
reações químicas que ocorrem no interior da célula devem, portanto, ser
rigorosamente controladas. A atividade enzimática é regulada através de dois
mecanismos principais: controle genético
e controle catalítico.
As enzimas possuem padrões de
distribuição bastante específicos. Por exemplo, algumas enzimas hidrolíticas se
localizam nos lisossomas, outras enzimas se encontram nas cisternas do complexo
de Golgi, e outras, como as RNAs polimerases e as DNAs polimerases, estão
localizadas no núcleo.
5. Ácidos nucléicos
São
polímeros formados por unidades menores (monômeros) denominados nucleotídeos;
São
encontrados no citoplasma, mitocôndrias, cloroplastos e núcleo;
Funções: controle
da síntese de proteínas; transmissão das informações genéticas dos ascendentes
para os descendentes.
Curiosidade
Cada nucleotídeo é formado por um radical fosfato (ácido ortofosfórico), um monossacarídeo do tipo pentose (ribose ou desoxirribose) e uma base nitrogenada que pode ser do tipo púrica (adenina, guanina) ou pirimídica (citosina, timina e uracila).
Tipos:
RNA
(ácido ribonucléico)
DNA
(ácido desoxirribonucléico)
DNA:
1953, os cientistas
Watson; Crick e Wilkins elaboraram o modelo estrutural da molécula de DNA;
A molécula é constituída por dois filamentos
polinucleotídicos paralelos, unidos e espiralizados em torno de um mesmo eixo
imaginário;
Cada filamento é formado por uma seqüência de
nucleotídeos unidos entre si por pontes de hidrogênio entre as bases
nitrogenadas púricas e pirimídicas;
As bases formam pares definidos (adenina +
timina, guanina + citosina);
Tem a desoxirribose como pentose (5 carbonos)
e a timina como base nitrogenada exclusiva;
É componente da cromatina / cromossomos;
É responsável pelas informações genéticas que
estão contidas na seqüência de combinações das bases nitrogenadas nos seus
nucleotídeos;
O número de nucleotídeos em um DNA é variável. Ex:
vírus simples (cinco mil), células de seres mais complexos (centenas de
milhares);
Esse número elevado permite uma grande
variação e combinações contribuindo com a biodiversidade;
Os organismos diferem um do outro porque as
suas respectivas moléculas de DNA têm diferentes seqüências de nucleotídeos e,
consequentemente, carregam diferentes mensagens biológicas.
O conjunto completo de informações do DNA de
um organismo é chamado genoma (o
termo é também usado para se referir ao DNA que carrega essa informação)
A quantidade total dessa informação é
espantosa: uma célula humana típica contém 1 metro de DNA (3 x 109
nucleotídeos)
RNA:
Tem a ribose como pentose, e a uracila como
base nitrogenada exclusiva;
É constituído por um filamento polinucleotídico;
É sintetizado a partir do DNA, por um
processo denominado transcrição.
Tem como função produzir proteína
Encontrado: citoplasma, núcleo e nucléolo;
Tipos:
RNAm (mensageiro):
representa cerca de 10% do total de RNA celular. Possuem a função de copiar
genes que orientam a formação de peptídeos e proteínas que, por sua vez,
originarão as características genéticas. Esse trabalho de copiar o gene,
chamado transcrição, ocorre no DNA. Depois de pronto, o RNAm se dirige aos
ribossomos, que farão a leitura para conhecer a fórmula da proteína codificada
pelo gene.
RNAt (transportador):
auxilia no processo de fabricação das proteínas que ocorre nos ribossomos, os
quais estão situados no citoplasma de todas as células. Seu trabalho consiste
em transportar para os ribossomos os aminoácidos necessários à síntese dessas
proteínas. Também são cópias de determinados segmentos de DNA (genes).
RNAr (ribossômico):
sua função está ligada à formação dos ribossomos em associação com algumas
proteínas.
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