Biomoléculas
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É necessário ler e reler, com muita atenção. Alguns testes exigem a transferência da resolução de uma situação conhecida para uma situação desconhecida.
A análise da composição química de qualquer ser vivo atual mostra resultados iguais; encontramos água, sais minerais, carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. Tanto em células animais (60%) como vegetais (70%), a substância mais abundante é a água; ocupam o 2º lugar as proteínas, nas células animais, e os carboidratos, nas vegetais.
Carboidratos são substâncias principalmente relacionadas à liberação de energia nas células. As proteínas têm um papel fundamentalmente estrutural, servindo para a construção da matéria viva. Algumas delas, as enzimas, estão também relacionadas ao controle e regulação das reações biológicas. Os lipídios apresentam tanto uma função plástica quanto de armazenar energia.
Ácidos nucléicos estão diretamente ligados às atividades de controle das reações, assumindo assim um papel de coordenação.
A água
Uma das propriedades mais importantes da água líquida é a sua capacidade de dissolver substâncias polares ou iônicas para formar soluções aquosas. O oceano, o sangue ou uma xícara de chá são exemplos de soluções aquosas. Todas as reações que ocorrem em nosso organismo se dão em soluções aquosas. Sem ela a vida em nosso planeta não existiria. A água, tal como o Sol, é praticamente indissociável da Vida na Terra. As plantas verdes captam a energia radiante solar e utilizam-na no processo da fotossíntese que transforma, por reações químicas, a água, o dióxido de carbono e sais minerais em compostos orgânicos, indispensáveis aos seres vivos como fonte de energia e para constituição e renovação das células. A fotossíntese liberta ainda oxigênio livre para a atmosfera que permite a respiração aeróbia.
A presença de água líquida determina várias características importantes de um planeta, desde as condições climáticas até a sua superfície bastante regular (quando comparada com outros astros), além da ocorrência de vida, naturalmente. O Planeta Marte não tem água líquida na sua superfície: em sua região equatorial, a temperatura oscila entre + 22°C durante o dia e – 73°C à noite. A Terra, com dois terços da superfície coberta por água em estado líquido, apresenta diferenças de temperatura da ordem de apenas cerca de 10°C em 24 horas.
Graças às propriedades da água, a vida foi capaz de surgir e se desenvolver em nosso planeta. Estas propriedades são extremamente peculiares: a água sólida (gelo) é menos densa do que o líquido - por esta razão, o gelo bóia sobre a água líquida. Embora extremamente trivial, é exatamente o oposto do observado na grande maioria das substâncias. E, graças a esta habilidade, os peixes e plantas de lagos e rios que congelam, no inverno, não morrem, pois a capa de gelo que se forma SOBRE o lago funciona como uma barreira de proteção contra o frio. Se o gelo fosse mais denso, os peixes teriam um piso congelado, embaixo, e acima uma atmosfera fria.
A taxa de água de um organismo varia em função de três fatores básicos: atividade de tecido ou órgão, idade do organismo e espécie estudada. Geralmente, a taxa de água decresce com o aumento da idade. Assim, um feto humano de três meses tem 94% de água e um recém-nascido tem aproximadamente 69%. Normalmente, quanto maior a atividade metabólica de um tecido, maior é a taxa de água que nele se encontra. Ao fim das reações de síntese protéica, glicídica e lipídica, bem como ao final do processo respiratório e da fotossíntese, ocorre a formação de moléculas de água. Por isso o teor de água no citoplasma é proporcional à atividade celular. Nos tecidos muscular e nervoso sua proporção é de 70 a 80%, enquanto que no tecido ósseo é de cerca de 25%. Nos embriões, a quantidade de água é maior do que nos adultos. Geralmente, a taxa de água decresce com o aumento da idade. Assim, um feto humano de três meses tem 94% de água e um recém-nascido tem aproximadamente 69%. No homem, a água representa 65% do peso do corpo; em certos fungos, 83% do peso é de água; já nas medusas (águas-vivas) encontramos 98% de água. Os organismos mais "desidratados" são as sementes e os esporos de vegetais (10 a 20% de água). Sabemos, no entanto, que eles estão em estado de vida latente, somente voltando à atividade se a disponibilidade de água aumentar.
Importância da água
2- Meio de transporte de moléculas. É a fase dispersante de todo material citoplasmático. O citoplasma nada mais é do que uma solução coloidal de moléculas protéicas, glicídicas e lipídicas, imersas em água. A queda do teor de água, nas células e no organismo, abaixo de certo limite, gera uma situação de desequilíbrio hidrossalino, com repercussões nos mecanismos osmóticos e na estabilidade físico-química (homeostase).
2.1. A osmose é a passagem de um solvente que ocorre quando duas soluções salinas de concentrações diferentes encontram-se separadas por uma membrana semipermeável. Neste caso, a água (solvente) da solução menos concentrada tenderá a passar para o lado da solução de maior salinidade. Com isto, esta solução mais concentrada, ao receber mais solvente, se dilui, num processo impulsionado por uma grandeza chamada "pressão osmótica", até que as duas soluções atinjam concentrações iguais.
2.2. A difusão é a passagem de um soluto de um meio mais concentrado para um meio menos concentrado. O movimento das moléculas se dá no sentido de equilibrar a concentração da solução. Quando células são colocadas em meio rico em determinado soluto (hipertônico), passará a ter no seu interior moléculas desse soluto, (levando em conta que a membrana plasmática seja permeável à substância e que ela seja hipotônica, ou seja, apresente baixa concentração do mesmo produto).
Normalmente, quanto menor for a partícula que se difunde, mais rápida será sua passagem através da membrana plasmática. Assim, água, sais, açúcares simples (monossacarídeos) e aminoácidos se difundem através da membrana com relativa facilidade.
3- Regulação térmica. É importante fator de termorregulação dos seres vivos. Pelo seu elevado calor específico, a água contribui para a manutenção da temperatura nos animais homeotermos (aves e mamíferos).
4- Ação lubrificante.
5- Atuação nas reações de hidrólise. Grande número de reações químicas que se passam dentro dos organismos, como a digestão, compreende reações de hidrólise, processos em que moléculas grandes de proteínas, lipídios e carboidratos se fragmentam em moléculas menores. Essas reações exigem a participação da água.
6- "Matéria-prima" para a realização da fotossíntese.
Glicídios ou carboidratos
Os carboidratos são substâncias orgânicas também chamadas de hidratos de carbono (também chamados sacarídeos - do grego sakkharon, açúcar -, glicídios - do grego glicos, "doce" -, ou açúcares). Estes nomes foram dados porque, na molécula da maior parte dos carboidratos, para cada carbono presente existem dois átomos de hidrogênio e 1 átomo de oxigênio, na mesma proporção existente na molécula de água. Daí o nome carbo (carbono) hidrato (hidros= água). Possuem fórmula empírica Cn(H2O)m desde os mais simples (os monossacarídeos, onde n = m) até os maiores e mais complexos. Alguns carboidratos, como a quitina, entretanto, possuem em sua estrutura nitrogênio, fósforo ou enxofre não se adequando, portanto, à fórmula geral.
São classificados em função do tipo e número de produtos que se formam ao serem hidrolisados em meio ácido:
1. Monossacarídeos: carboidratos que não podem ser hidrolisados (oses). São exemplos a glicose, frutose e galactose, com seis carbonos e a ribose e desoxirribose, com cinco carbonos.
A glicose é o produto final da digestão dos açúcares no organismo; resultado da "quebra" de carboidratos mais complexos (polissacarídeos) encontrados nos cereais, frutas e hortaliças. É rapidamente absorvida, sendo utilizada como fonte de energia imediata ou armazenada no fígado e no músculo na forma de glicogênio muscular. É produto da fase química ou escura da fotossíntese que é um processo de oxidorredução no qual tomam parte o CO2 como oxidante e o H2O como redutor, envolvendo a transferência de dois elétrons (da fotólise da água que ocorre na fase clara). Como produtos da reação formam-se carboidratos (que funcionam como alimentos energéticos) e o oxigênio, imprescindível no processo de respiração anaeróbica. É uma aldo-hexose de fórmula C6H12O6. Ela é obtida, industrialmente, pela hidrólise do amido.
(C6H10O5)n + nH2O => nC6H12O6
A glicose é usada na alimentação (na fabricação de doces, balas, etc.). É também chamada de "açúcar do sangue", pois é o açúcar mais simples que circula em nossas veias. No sangue humano, a sua concentração é mantida entre 80 e 120 mg por 100 ml, pela ação de hormônios secretados pelo pâncreas.
A frutose é encontrada principalmente nas frutas e no mel. É o mais doce dos açúcares simples. Fornece energia de forma gradativa por ser absorvida lentamente, o que evita que a concentração de açúcar no sangue (glicemia) aumente muito depressa.
A galactose é oriunda da lactose (um dissacarídeo) quando combinada com a glicose. No fígado, é transformada em glicose para fornecer energia.
2. Dissacarídeos: ao serem hidrolisados (osídeos) produzem dois monossacarídeos (iguais ou diferentes).
Exemplo: Sacarose + H2O → glicose + frutose
A sacarose (açúcar de mesa) é o açúcar mais comum, o açúcar branco, formado por glicose e frutose. Por ser de rápida absorção e metabolização, provoca o aumento da glicemia e fornece energia imediata para a atividade física. Na digestão resulta em uma molécula de glicose e outra de frutose.
3. Trissacarídeos: Quando, por hidrólise, produzem três monossacarídeos:
Rafinose + 2 H2O → glicose + frutose + galactose
4. Polissacarídeos: ao serem hidrolisados (osídeos) produzem mais de dez moléculas de monossacarídeos.
O carboidrato, e polissacarídeo, mais comum no mundo é a celulose. Junto com o amido, correspondem a quase toda a biomassa vegetal. A celulose é o composto orgânico mais abundante da terra. É o principal elemento estrutural das paredes celulares das plantas superiores.
Nos animais e fungos a celulose é substituída pela quitina, um polissacarídeo formado por unidades de N-acetilglucosamina associadas através de ligações glicosídicas do tipo ß-1,4. Este polissacarídeo existe como constituinte principal dos exoesqueletos dos artrópodos, assim como elemento essencial da parede celular da grande maioria dos fungos. Sua presença faz com que o crescimento dos artrópodos seja descontínuo, com paradas, para a ocorrência de ecdises ou mudas, trocas de exoesqueletos enrijecidos(exúvias) que impediam ao aumento volumétrico dos animais portadores.
A quitina, como a celulose, é de degradação difícil, sendo igualmente poucos os organismos que dispõem de capacidade enzimática para fazê-lo. A quitina foi descoberta em cogumelos pelo professor francês Henri Braconnot, em 1811, recebendo então a denominação inicial de fungina. O nome quitina foi dado por Odier, em 1823, quando esta foi isolada de insetos. Somente em 1843, Payen descobriu que a quitina continha nitrogênio em sua estrutura.
O amido é produzido em grande quantidade nas folhas dos vegetais como forma de armazenar temporariamente os produtos da fotossíntese. Como reserva permanente de alimento para a planta, o amido ocorre nas sementes, bem como na medula, nos raios medulares e no córtex de caules e raízes de plantas perenes e outras. Constitui de 50% a 65% do peso das sementes de cereais secos, e até 80% da substância seca dos tubérculos. É extraído dos tubérculos, principalmente da batata, de rizomas e das raízes tuberosas, como da mandioca, por exemplo. O amido ocorre em grânulos (ou grãos) que têm estrias típicas. Estas aliadas ao tamanho e à forma dos grânulos são mais ou menos específicas de cada espécie de planta, e podem servir de meio de identificação microscópica da origem botânica do amido.
O glicogênio é a forma de armazenamento de açúcares nas células animais, como o amido o é nas vegetais. Todos os tipos de açúcares, quando chegam ao intestino, são decompostos em estruturas moleculares mais simples, os monossacarídeos. Para que os monossacarídeos possam ser montados e assumirem a estrutura de polissacarídeos, é preciso inicialmente convertê-los em glicose. Essa primeira etapa é importante, especialmente porque a glicose é a única forma através da qual os glicídios podem ser transportados pelo sangue. Além disso, só as moléculas de glicose podem ser montadas para formar o polissacarídeo de reserva, ou seja, glicogênio, armazenado no fígado e nos músculos esqueléticos. Depois de uma refeição, as células do fígado absorvem moléculas de glicose do sangue, unindo-as de maneira a formar o polissacarídeo. Quando a taxa de glicose no sangue baixa, nos períodos entre as refeições, as células do fígado quebram o glicogênio reconvertendo-o em moléculas de glicose que são lançadas no sangue.
A função do glicogênio hepático, portanto, é a manutenção da glicemia entre as refeições, ou seja, é uma reserva de glicose que pode ser exportada para outros órgãos (como o cérebro, cuja energia é exclusivamente derivada da glicose), quando necessário. Os hormônios são secretados nas Ilhotas Pancreáticas ou Ilhotas de Langerhans; as Ilhotas são corpos bem definidos que se encontram dispersos através do pâncreas e compõem 1-2 por cento do seu peso. As células beta secretam insulina enquanto as células alfa secretam Glucagon. O glicogênio muscular, ao contrário, não pode ser exportado. É usado pela própria fibra como fonte emergencial de energia quando a necessidade desta é muito intensa, por exemplo, uma corrida veloz.
As funções dos glicídios:
Energética: a glicose sangüínea e o glicogênio são responsáveis pelo fornecimento de energia para todas as atividades do organismo: batimentos cardíacos, respiração, cérebro, exercício físico, etc. Outra função muito importante que alguns tipos de carboidratos têm é a de promover melhor funcionamento do intestino devido ao fato de não serem absorvidos e digeridos pelo corpo humano; eles podem também ajudar a reduzir as taxas de absorção de colesterol. É o caso da celulose, encontrada nos vegetais. Esse tipo de carboidrato é também chamado de fibra alimentar. Algumas fibras alimentares fazem com que o intestino trabalhe melhor, evitando a constipação intestinal, e, além disso, elas têm a propriedade de impedir que uma parte do colesterol consumida seja absorvida pelo intestino, o que é um fato interessante para quem apresenta problemas de excesso de colesterol no sangue.
São "poupadores" das proteínas porque, ao suprir as necessidades de energia, economizam as proteínas para outras funções específicas, como manutenção, reparo e construção dos tecidos. A ingestão e a utilização adequadas de carboidratos ajudam a manter a proteína tecidual, caso contrário, quando as reservas de carboidratos estão reduzidas, existem vias metabólicas para a síntese da glicose a partir da proteína. Nesse caso, ocorre uma redução temporária nas reservas corporais de proteína, especialmente proteína muscular. Nas condições extremas, isso pode causar uma redução significativa do tecido magro e uma sobrecarga imposta aos rins para excretarem os co-produtos do desmembramento das proteínas que contém nitrogênio.
Estrutural: a parede celular dos vegetais é constituída por um carboidrato polimerizado - a celulose; o exoesqueleto dos artrópodos contém quitina, um polímero que dá resistência extrema; as células animais possuem uma série de carboidratos circundando a membrana plasmática que dão especificidade celular, estimulando a permanência agregada das células de um tecido - o glicocálix.
Reserva energética: nos vegetais, há o amido, polímero de glicose; nos animais e nos fungos, há o glicogênio, também polímero de glicose, porém com uma estrutura mais compacta e ramificada. Após a absorção dos carboidratos nos intestinos, a veia porta hepática fornece ao fígado uma quantidade enorme de glicose que vai ser armazenada e liberada para o sangue para suprir as necessidades energéticas de todas as células do organismo.
A digestão dos hidratos de carbono
Tem início na boca, graças à ação da saliva elaborada pelas glândulas salivares. A primeira enzima a agir sobre os carboidratos é a amilase salivar ou ptialina, que atua sobre o amido e a dextrina, transformando-os em maltose. Como os alimentos permanecem durante pouco tempo na boca, a digestão aí é reduzida. No estômago, o bolo alimentar ainda impregnado de saliva, sofre a ação da ptialina, com o desdobramento de alguma parte de amido. Entretanto, com a acidificação do meio pelo ácido clorídrico do suco gástrico, a amilase salivar é rapidamente inativada inibindo a hidrólise do amido. Quando o bolo alimentar chega ao duodeno, sofre a ação do suco intestinal, que é uma mistura do suco pancreático e do suco entérico, elaborado pelas células do intestino delgado. Uma amilase de origem pancreática continua o desdobramento do amido que escapou da digestão bucal e gástrica. No intestino delgado, há três enzimas elaboradas pelo suco entérico: a maltase, a sacarase ou invertase, e a lactase, os quais continuam as digestões dos carboidratos. A maltase desdobra a maltose em duas moléculas de glicose; a sacarase transforma a sacarose (a qual atravessa a boca e o estômago sem sofrer ação digestiva) em uma molécula de glicose e outra de frutose; quando há ingestão de lactose, a qual não sofre digestão bucal nem gástrica, a lactase a transforma em uma molécula de glicose e outra de galactose. Sob a forma desses monossacarídeos é que os carboidratos são absorvidos.
Proteínas
Quimicamente, as proteínas sempre contêm carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio e, algumas vezes, enxofre. Os aminoácidos são as estruturas fundamentais das proteínas. Cada aminoácido consiste de um grupo amino (-NH2) básico (alcalino), um grupo carboxílico (-COOH) ácido, e uma cadeia lateral (grupo R) que é diferente para cada um dos 20 diferentes aminoácidos.
As proteínas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada (entre 15.000 e 20.000.000) e são sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um número grande de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas. Essa estrutura foi esclarecida pelo cientista Emil Fischer.
A ligação peptídica: os peptídeos são formados pela união de aminoácidos, ligações covalentes, que se estabelecem entre o grupo carboxila de um aminoácido e o grupo amina do seguinte, dando lugar ao desprendimento de uma molécula de água. Portanto, as proteínas podem ser considerados polímeros de moléculas menores, os aminoácidos, que estão unidos mediante ligações peptídicas. A união de um pequeno número de moléculas de aminoácidos, diferentes ou iguais, origina um peptídeo; se o número de moléculas de aminoácidos não é maior que 10 temos um oligopeptídio, se é maior que 10 temos um polipeptídio. Utilizaremos o nome proteína quando o número de moléculas de aminoácidos for superior a 50.
O organismo sintetiza aminoácidos não essenciais (a alanina, arginina, ácido aspártico, aspargina, ácido glutâmico, cistina, cisteína, glicina, glutamina, hidroxiprolina, prolina, serina e tirosina), enquanto outros que são essenciais precisam ser fornecidos por fontes alimentares. São aminoácidos essenciais a leucina, isoleucina, valina, triptofano, metionina, fenilalanina, treonina, lisina e a histidina.
Evidentemente, as proteínas presentes na nossa alimentação, por hidrólise, originam uma mistura de alfa-aminoácidos. Assim, aquecendo uma proteína (por exemplo, a albumina existente do ovo), durante um tempo prolongado (24h), na presença de ácido ou base fortes diluídos, ela se desdobra em seus alfa-aminoácidos. As proteínas são essenciais para o funcionamento das células vivas e, juntamente com os glicídios e lipídios, constituem a alimentação básica dos animais. No organismo humano, durante a digestão, elas se hidrolisam cataliticamente no estômago sob a ação da pepsina (suco gástrico) e no intestino (duodeno) sob a ação da erepsina (presente no suco entérico) e da tripsina (suco pancreático).
São muitas as fontes de proteínas e o número desses polipeptídeos existentes na natureza é praticamente infinito, embora o número de alfa-aminoácidos seja de apenas cerca de 25, dos quais 20 serão utilizados pela espécie humana.
Estrutura das proteínas
Com relação à estrutura das proteínas, temos que considerar três aspectos: estrutura primária, estrutura secundária e estrutura terciária. A estrutura primária se refere à seqüência de resíduos dos aminoácidos no polipeptídio. Uma variação na seqüência conduz a uma proteína diferente, com ação bioquímica diferente. Assim, por exemplo, embora a oxitocina e a vasopressina (miniproteínas) diferiam entre si na seqüência de apenas dois aminoácidos, a oxitocina provoca as contrações uterinas enquanto a vasopressina provoca um aumento da pressão sangüínea.
O cientista Linus Pauling e seus colaboradores deduziram, em 1951 – de acordo com diagramas de difração de raios X obtidos de proteínas cristalizadas – que algumas proteínas têm uma estrutura secundária de forma helicoidal, devido às pontes de hidrogênio estabelecidas intramolecularmente. Isso ocorre, por exemplo, com as proteínas fibrosas que são longos polipeptídeos filiformes, dispostos em capas unidas por pontes de hidrogênio, formando fibras insolúveis em água. Dentre as proteínas fibrosas, podemos citar a queratina (cabelo, unha, chifre, casco, penas) e a miosina (músculos).
Estudos de algumas proteínas mostram que deve existir uma estrutura terciária bastante complexa, em que as cadeias de polipeptídeos se enrolam ao redor de si mesmas. Assim, por exemplo, os cientistas Kendrew e Perutz, da Universidade de Cambridge (Inglaterra), deduziram a estrutura terciária da hemoglobina.
A orientação espacial é vital para a função bioquímica de uma proteína. Como as pontes de hidrogênio são ligações fracas, um aquecimento pode provocar o rompimento dessas ligações, assim as estruturas secundária e terciária se desfazem e com isso, a proteína perde a sua ação biológica. Esse fenômeno, geralmente irreversível, é conhecido por desnaturação, que você pode perceber facilmente aquecendo um ovo: antes do aquecimento ele é solúvel em água; após o aquecimento ele se torna insolúvel na água.
Funções das proteínas
As proteínas são responsáveis pela estrutura das células do corpo. Algumas proteínas, na forma de enzimas, funcionam como catalisadores para acelerar certas reações químicas. Outras proteínas assumem um papel importante na contração muscular. Os anticorpos são proteínas que defendem o corpo contra micróbios invasores. Alguns tipos de hormônios são proteínas.
Lipídios, sais minerais e vitaminas.
Leiam e releiam, com muita atenção, ao texto:
Lipídios
Definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos, éter, acetona e clorofórmio, e baixa solubilidade em água. Uma das leis clássicas da química diz que "o semelhante dissolve o semelhante": daí a razão para estas moléculas serem fracamente solúveis em água ou etanol e altamente solúveis em solventes orgânicos. Os lipídios, como os glicerídeos, resultam da combinação de ácidos graxos com álcoois. São, portanto,ésteres (os ésteres são produtos da combinação dos ácidos com álcoois); são ésteres elaborados pelos organismos vivos que, por hidrólise, fornecem ácidos graxos ao lado de outros componentes.
O Retículo endoplasmático liso (REL) ou agranular, predominantemente tubular e que não apresenta ribossomos, está envolvido na síntese e metabolismo de lipídios produzindo triglicerídeos, fosfolipídios e esteróides. A síntese de fosfolipídios para as membranas celulares é feita por proteínas integrais da membrana do REL. Algumas moléculas de fosfolipídios, depois de sintetizadas pelas enzimas do REL, são completadas no complexo golgiense. Só então atingem as membranas celulares, onde irão constituir a bicamada lipídica.
Desempenham cinco importantes papéis nos seres vivos:
a) Eles são os principais depósitos de energia. Constituem o combustível celular ideal, pois cada molécula carreia grandes quantidades de energia por unidade de peso. Podem ser encontrados livres nas células como reserva energética e são as moléculas mais eficientes como reserva energética. Os ácidos graxos são as biomoléculas mais calóricas, apesar de de os carboidratos serem bem mais eficazes na produção de energia. O metabolismo energético dos lipídios acontece, portanto, secundariamente ao dos carboidratos, o que torna os lipídios que contém ácidos graxos, notadamente os tri-acil-gliceróis (trigligerídeos) as principais biomoléculas de reserva energética. Um grama de gordura contém cerca de nove calorias de energia, mais que o dobro da capacidade armazenadora de energia de uma quantidade igual de carboidratos e proteínas. A maior parte dessa gordura fica disponível para a produção de energia, especialmente durante o exercício prolongado. À semelhança do que ocorre com os carboidratos, a utilização de gorduras como combustível poupa proteínas para suas importantes funções de síntese e reparo dos tecidos.
* Cada grama de lipídio fornece nove calorias enquanto cada grama de proteínas e de carboidratos nos fornece quatro calorias. Apesar disto, os carboidratos são vistos como a principal e a mais eficiente fonte energética já que necessitam menos oxigênio para a sua oxidação quando comparados a lipídios e proteínas.
b) São os principais componentes das membranas celulares; isto é especialmente importante porque as membranas são um dos maiores componentes estruturais e organizados das células. Presentes na constituição de estruturas celulares (fosfolipídios e colesterol), como as membrana plasmática, do retículo endoplasmático rugoso e liso e membranas dos organóides que as possuem (mitocôndrias, cloroplastos, etc). A membrana é uma estrutura flexível, embora resistente, que permite à célula mudanças de forma e tamanho e regula a passagem de substâncias entre o interior da célula e o meio. Embora exista uma grande variedade de moléculas formadoras das membranas biológicas, podemos visualizar uma similaridade no arranjo desses componentes num modelo estrutural denominado MOSAICO FLUIDO.
As proteínas (em roxo ou violeta) são responsáveis pela sustentação, transportes ativos pela membrana, movimentos celulares e ação enzimática e de recepção de sinais químicos ambientais; os lipídios* (em cinza, os fosfolipídios em dupla camada, e em amarelo, o colesterol) fornecem fluidez e facilitam os transportes passivos; os glicídios (em verde), externos, são associados às proteínas e lipídios, exercendo papel protetor e de reconhecimento de substâncias que tocam a célula. *O colesterol, presente nas células animais, confere maior grau de rigidez à membrana.
c) Isolamento e proteção de órgãos. Formam uma película protetora (isolante térmico) sob a epiderme de muitos animais (tecido adiposo). Também funcionam como escudo protetor contra o traumatismo dos órgãos vitais tipo coração, fígado, rins, baço, cérebro e medula espinhal. Até 4% da gordura corporal total desempenham essa função.
O tecido adiposo escuro (ou pardo) distribui - se de forma mais escassa e é responsável pelo fornecimento de calor corporal, extremamente importante para recém - nascidos e para mamíferos hibernantes. É um tecido rico em suprimento sangüíneo capilar. Suas células são relativamente pequenas, contêm enzimas coloridas (citocromos), as mitocôndrias são maiores e mais numerosas e os lipídios são armazenados sob a forma de múltiplas gotículas
d) As gorduras desempenham papel fundamental na absorção das vitaminas A, D, E e K(lipossolúveis). A eliminação ou a redução significativa da gordura da dieta pode resultar num menor nível dessas vitaminas, o que finalmente pode acarretar uma hipovitaminose. O consumo excessivo de algumas vitaminas, especialmente as vitaminas A e D, podem levar à hipervitaminose, condição tóxica que ocorre por porque essas vitaminas são armazenadas normalmente pelo fígado e podem, potencialmente, acumular-se até níveis elevados.
e) São, também, componentes de tecidos fundamentais. A gordura é fundamental para o desenvolvimento cerebral, porque é necessária para a mielinização.
As células de Schwann, que não são parte da célula nervosa, mas um dos tipos das células gliais, exercem a importante função de isolar neurônios por envolver seus processos membranosos ao redor do axônio formando a bainha de mielina, uma substância gordurosa que ajuda os axônios a transmitirem mensagens mais rapidamente do que as não mielinizadas.
Exemplos
Esteróides: o colesterol (e seus derivados) e a vitamina D são os mais importantes representantes deste grupo. Os esteróides são lipídios derivados do colesterol.
Eles atuam, nos organismos, como hormônios e, nos humanos, são secretados pelas gônadas, córtex adrenal e pela placenta. A testosterona é o hormônio sexual masculino, enquanto que o estradiol é o hormônio responsável por muitas das características femininas. Colesterol é importante na formação de células humanas e na produção de hormônios, ácidos biliares e membranas celulares. Uma parte do colesterol é produzida no fígado, outra vem da alimentação, principalmente de carnes gordas, ovos, leite e seus derivados. Há dois tipos de colesterol: a fração LDL – sigla em inglês para lipoproteínas de baixa densidade – e a fração HDL – sigla em inglês para lipoproteínas de alta densidade. O HDL é o chamado bom colesterol, uma vez que protege as artérias. Já o LDL é considerado o grande vilão, pois pode causar problemas ao organismo quando suas taxas na corrente sangüínea são elevadas. Em níveis altos, o LDL tende a se acumular nas paredes das artérias, favorecendo sua obstrução. Passa, então, a ser fator de risco de doenças cardíacas.
Carotenóides: um tipo de terpeno, geralmente álcool. A vitamina A é o representante mais importante deste tipo de lipídio.
Prostaglandinas, tromboxanas e leucotrienos: são eicosanóides derivados do ácido aracdônico. Um dos processos mais importantes controlados pelas prostaglandinas é a inflamação, regulam a temperatura corporal e ajudam na formação de coágulos sangüíneos; os leucotrienos participam nas reações alérgicas e inflamatórias.
Digestão
Como se sabe a gordura não se mistura com a água, portanto o primeiro passo para a digestão de gorduras é transformação das mesmas em produtos que possam ser misturados com a água (hidrossolúveis). Sua digestão ocorre principalmente no intestino delgado que é dividido em três regiões: duodeno, jejuno e íleo; a lipase gástrica, estomacal, é responsável somente por 10% da digestão das gorduras. A digestão do quimo, proveniente do estômago, ocorre predominantemente no duodeno e nas primeiras porções do jejuno, com a participação da bílis, do suco pancreático e do suco entérico. O primeiro problema que tem de ser superado para a digestão dos lipídios é a decomposição das grandes gotículas lipídicas em gotas menores. Isso aumenta a área de superfície para o ataque das enzimas que estão na fase aquosa. As secreções biliares contêm uma classe de moléculas que reduzem o tamanho dos agregados lipídicos, atuando de forma bem parecida à maneira como os detergentes "cortam" a gordura. O processo denominado "emulsificação", é mediado pelos sais biliares derivados do colesterol. Bile é formada continuamente no fígado e armazenada na vesícula biliar que se esvazia com intermitência no intestino delgado. A ação da lipase pancreática sobre os triglicérides produz ácidos graxos livres, monoglicerídios e uma pequena quantidade de glicerol. A lipase entérica transforma triglicerídeos em ácidos graxos, ação que é reversível; para evitar isto agem novamente os sais biliares para a formação de micelas, gotículas de gorduras com sais em volta, evitando a formação de novos triglicerídeos, transportando ácidos graxos e glicerol até a borda em escova do intestino.
Os ácidos biliares combinados com os ácidos graxos e colesterol permitem a passagem das moléculas pequenas através das células do intestino. As moléculas pequenas depois se transformam novamente em moléculas maiores e são transportadas através de vasos linfáticos do abdômen até o tórax onde então são despejadas na circulação sangüínea para serem armazenadas nas diferentes partes do corpo.
Sais Minerais
Alguns minerais como sódio, potássio, cálcio, fósforo, cloro e magnésio são considerados macronutrientes por serem necessários em grande quantidade ao organimo (100 mg/dia ou mais) e são chamados de macrominerais. Outros,micronutrientes, como ferro, zinco, cobre, manganês, molibdênio, selênio, iodo e flúor, necessários ao organismo em pequenas quantidades, são chamados microminerais.
1. Macronutrientes:
1.1. Na: participa do equilíbrio ácido-básico, impede o cálcio e o magnésio de endurecer-se em cálculos biliares e nefríticos (renais), previne a coagulação sangüínea, contribui para a formação da bílis, e filtra, por meio do sistema linfático, as substâncias tóxicas para fora da corrente sangüínea.
A hipertensão arterial acomete milhares de pessoas em todo o mundo. Por recomendação médica, esses indivíduos devem ter uma dieta com restrição de sal (NaCl). O desenvolvimento da hipertensão deve-se à retenção de sódio e ao conseqüente acúmulo de volume sangüíneo, elevando o débito cardíaco. A redução da concentração de NaCl no plasma sangüíneo provoca um aumento na produção e eliminação de urina diluída, causando a diminuição do volume de sangue circulante e conseqüente diminuição da pressão arterial.
1.2. Ca: é componente essencial dos tecidos animais e vegetais. Ossos, dentes, etc, são formados, em grande parte, de fosfato de cálcio ou apatita. O cálcio pode ser considerado o sal mineral mais importante e indispensável ao nosso organismo, por participar em muitos processos vitais de enorme significação, pois é um elemento primordial da membrana celular na medida em que ele controla sua permeabilidade e suas propriedades eletrônicas. Está ligado às contrações das fibras musculares lisas, à transmissão do fluxo nervoso, à liberação de numerosos hormônios e mediadores do sistema nervoso, é indispensável para a coagulação do sangue, depois de um ferimento, e para ação rítmica do coração.
A quantidade de cálcio presente no sangue (calcemia) resulta de vários movimentos: duas entradas (a absorção do cálcio no intestino delgado e a reabsorção óssea) e duas saídas (depósito nos ossos e perdas através da urina).
Os principais fatores de regulação do metabolismo cálcico são o paratormônio, secretado pelas glândulas paratireóides (que tendem a liberar o cálcio a nível ósseo e favorece a reabsorção a nível renal), a calcitonina, secretada pela glândula tireóide, e a vitamina D, que é indispensável a uma mineralização correta. Quando o nível plasmático de cálcio se torna abaixo do normal, as paratireóides aumentam a secreção de paratormônio. Este faz com que a calcemia aumente, retornando ao normal. Quando o nível plasmático de cálcio se torna acima do normal, as células parafoliculares da tireóide aumentam a secreção de calcitonina. Esta faz com que a calcemia se reduza, retornando ao normal. Desta forma, estes 2 hormônios, juntos, controlam o nível plasmático de cálcio (mais um exemplo de homeostasia), mantendo-o dentro do normal e evitando, assim, uma hipercalcemia ou uma hipocalcemia.
1.3. Cloro: suas principais funções são manutenção do equilíbrio hídrico e pressão osmótica, participar do equilíbrio ácido-básico, e é importante como constituinte dos sucos gástrico, pancreático, entérico e da bílis. Ele é encontrado na natureza combinado ao sódio, potássio e o magnésio.
1.4. Potássio: é um elemento importante que constitui cerca de 5% do conteúdo total de minerais no organismo. Assim como o cloro e o sódio, está envolvido no balanço e distribuição de água, no equilíbrio osmótico, no equilíbrio ácido-base e na regulação da atividade neuromuscular. Complementa o sódio no equilíbrio hídrico. Pode prevenir e aliviar hipertensão arterial. Ele goza de um papel importante na excitabilidade neuromuscular; Desempenha papel na contratibilidade (aumenta a excitabilidade da célula quando em baixa concentração e inibe-a em alta concentração). Os rins mantêm os níveis de soro através de sua habilidade de filtrar, reabsorver e excretar potássio.
1.5. Mg: é um elemento que entra na constituição da clorofila, o magnésio é liberado da clorofila e absorvido no intestino. Ele desempenha papel, como co-enzima, no metabolismo do fósforo, ativa o metabolismo dos glicídios e age no controle da excitabilidade neuro-muscular. O papel fisiológico do magnésio é importante : ele intervém para regular a atividade de mais de 300 reações enzimáticas; intervém, igualmente, na duplicação dos ácidos nucleicos, na excitabilidade neural e na transmissão de influxo nervoso agindo sobre as trocas iônicas da membrana celular. A nível do sistema cardiovascular, ele é um opositor do cálcio.
2. Micronutrientes:
2.1. Ferro: desempenha um papel importante nos processos metabólicos dos animais, sendo um constituinte vital nas células de todos os mamíferos. A função do ferro no corpo limita-se quase exclusivamente ao transporte de oxigênio no sangue, por intermédio da hemoglobina, existente nos glóbulos vermelhos; é responsável pelo vermelho que os caracteriza como glóbulos vermelhos do sangue.
Ele assim age como veiculador do oxigênio, sob forma de oxihemoglobinna. Ele ocupa o centro de um núcleo pirrolidínico, chamado heme. Com outros constituintes protéicos, ele faz parte da mioglobina que estoca o oxigênio no músculo e dos citocromos que asseguram a respiração celular.
2.2. Flúor: reduz cáries dentárias e pode minimizar a perda óssea. Reforça as articulações, ossos e dentes. O flúor é um dos oligoelementos mais conhecidos pelo grande público por seu papel na prevenção das patologias buco-dentária e óssea. Entretanto, o flúor atrai a atenção dos médicos pelo seu papel tóxico para os dentes e ossos. É o exemplo típico do que já foi dito sobre os cuidados e importância das doses de oligoelementos a serem utilizadas. Um produto, ineficaz em doses fracas, atingirá o objetivo na dose correta e será tóxico em doses muito elevadas. Todos os compostos inorgânicos de flúor são bastante solúveis em água e extremamente tóxicos quando ingeridos, mesmo que em pequenas quantidades; cerca de uma grama de fluoreto de sódio pode ser uma dose fatal. Saliente-se a toxicidade do ácido monofluoroacético que é responsável pelo fato de algumas plantas tropicais serem venenosas.
2.3. Iodo: é o único elemento exigido para uma só função primordial no organismo dos mamíferos. Ele é necessário para a síntese dos hormônios tiroxina (T4) e triiodotironina (T3) pela glândula tireóide. Ela atua primariamente sobre a taxa do metabolismo, segregando para o sangue os hormônios tiroxina (T4, um pró-hormônio) e triiodotironina (T3, o hormônio ativo) produzidos nas células epiteliais de seus folículos, a partir da tirosina e do iodo inorgânico (iodeto inorgânico, I-). Esses hormônios regulam o metabolismo energético, ou seja, a produção de energia para manutenção (termorregulação, reprodução, crescimento, circulação sanguínea, função muscular). Na falta de iodo, ocorre redução dos hormônios, afetando todos os órgãos em algum estágio de desenvolvimento, crescimento e maturação. Em casos extremos há aumento da glândula tireóide, denominado bócio. Com a carência de iodo, há uma diminuição da formação de hormônios tiroideanos e, então, por um mecanismo de feedback ("efeito de retorno") um aumento da estimulação da glândula pelo hormônio hipofisiário que rege a tireóide, e daí um aumento do volume da glândula tireóide.
Observação: o bócio endêmico (constante em determinadas regiões) foi erradicado do Brasil com uma idéia simples: tornar obrigatório o acréscimo de iodo ao sal de cozinha. O sal iodado é prática de saúde pública com sucesso absoluto. Apesar disso, só foi implantada por força de lei a partir de 1956. O Brasil, com bócio endêmico, viveu o Império, a República Velha, a Revolução de 30 e a Era Vargas. A lei 6.150 de dezembro de 1974 responsabilizava o beneficiador do sal pela iodatação e em 1983, com o reconhecimento de que a endemia recrudescera, o subsídio e o controle do sal de consumo humano passa a ser de obrigatoriedade do Ministério da Saúde.
Vitaminas
São compostos orgânicos imprescindíveis para algumas reações metabólicas específicas, agindo muitas vezes como coenzimas ou como parte de enzimas responsáveis por reações químicas essenciais à saúde humana. São usualmente classificadas em dois grupos, com base na sua solubilidade, estabilidade, ocorrências em alimentos, distribuição nos fluídos corpóreos e sua capacidade de armazenamento nos tecidos.
VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS
A maioria das vitaminas hidrossolúveis (B e C) é componente de sistema de enzimas essenciais. Várias estão envolvidas em reações de manutenção do metabolismo energético. Estas vitaminas não são normalmente armazenadas no organismo em quantidades apreciáveis e o excesso é normalmente excretado na urina; sendo assim, um suprimento diário é desejável com o intuito de se evitar interrupção das funções fisiológicas normais.VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS
Cada uma das vitaminas lipossolúveis, A, D, E e K, tem um papel fisiológico separado e distinto. Na maior parte, é absorvida com outros lipídios, e uma absorção eficiente requer a presença de bile e suco pancreático. São transportadas para o fígado através da linfa como uma parte de lipoproteína e são armazenadas no organismo; armazenadas em demasia podem causar tantos danos, diferentes, quanto causaria sua carência.
contribuição prof.marcosbueno
https://sites.google.com/site/quimicaefisicacelular/Home/biomoleculas
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