A molécula de DNA e RNA

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1. CARBOIDRATOS OU GLICÍDIOS
Compostos formados basicamente por carbono (C), hidrogênio (H) e
oxigênio (O), cujo a fórmula molecular pode ser definida por (CH2O)n.
FUNÇÃO
- Energética - Principal fonte de energia das células, sendo o 1o
combustível gasto por elas, na forma de ATP.
- Estrutural - formação do exoesqueleto dos artrópodos (quitina) e da
parede celular (celulose) dos vegetais, fungos, algas e bactérias;
glicocálix das células animais.
CLASSIFICAÇÃO
Quimicamente são de 2 tipos: aldoses (-C=HO) e cetose (=C=O).
A - MONOSSACARÍDEOS
- menores glicídios da natureza; são as unidades moleculares
(monômeros) dos carboidratos.
- Esse açúcares são formados por 3 a 7 carbonos, destacando-se
Trioses (3C): gliceraldeido – ald;
Pentoses (5C): ribose e desoxiribose – ald
Hexoses (6C): glicose C6H12O6 - ald, frutose - cet, galactose - ald.
B - OLIGOSSACARÍDEOS
- Podem ser di, tri, e tetrassacarídios, destacando-se os Dissacarídeos.
Os monossacarídeos unem-se pelas ligações glicosídicas, liberando
água.
Lactose - galactose + glicose: compõe o leite.
Sacarose - glicose + frutose, é o famoso açúcar cristal da cana-deaçúcar ou beterraba.
Maltose - glicose + glicose, encontrado abundantemente nos diversos
alimento vegetais, principalmente nos cereais.
C - POLISSACARÍDEOS
- São as maiores açúcares, os polímeros do grupo das carboidratos.
Quando quebrados, produzem vários oligossacarídeos ou centenas de
monossacarídeos.
Amido - principal carboidrato de reserva dos vegetais. Encontra-se em
abundância nos tubérculos, cereais e sementes.
Celulose - é um dos polímeros mais abundantes da natureza. É o
principal componente da parede celular dos vegetais.
Glicogênio - principal carboidrato de reserva dos animais. São
gigantescos polímeros armazenados no fígado e músculos. Essas
moléculas estão prontas para sofrerem hidrólise.
Quitina - Tem função estrutural. Compõe o exoesqueleto de animais
como os artrópodes, a cutícula de nematelmintos e a parede celular do
fungos .
AÇÚCARES COMPLEXOS
Aqueles que têm outros componentes alem do C,O,H. Destacam-se
poucos, como o ácido hialurônico (substância “colante” abundante nos
tecidos conjuntivos e óvulo, mucopolissacarídeos, produzido por células
mucosas e bactérias, a coniferina (percussor da baunilha), etc.
2 LIPÍDIOS
- Substâncias originadas pela esterificação (éster -COO-) entre um álcool
+ ácidos graxo, sendo por isso chamados de “ésteres de ácidos graxos”.
- As ligações esteáricas ocorrem entre o grupamento carboxila (COOH)
do ácido graxo com o grupamento hidroxila (OH) do álcool, produzindo
uma molécula de água.
- Ácidos graxos: longa cadeia carbônica carboxílica (14 a 22 carbonos).
Podem ser saturados (apenas ligações simples - não ganham novos
hidrogênios, insaturados (com ligações duplas ou triplas).
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- Isolante térmico - nos animais, principalmente nos homeotérmicos como
as aves e mamíferos.
CLASSIFICAÇÃO
Simples - formados apenas por C, O e H. Podem ser divididos em
3grupos: os Glicerídios, Cerídios e Esteróides.
Compostos - além do álcool e ácidos graxos, outros componentes
químicos associam-se, como P, N, glicídios, etc. É o caso dos Fosfolipídios,
Carotenóides, Esfingolipídios, Glicolipídios e outros
Simples
- Glicerídeos: formados pelo álcool Glicerol ligado a 1, 2 ou 3 cadeias de
ácidos graxos de cadeia saturada ou insaturada. Representados por Óleos
- produzidos pelos vegetais (amendoim, soja, girassol, milho, cânola),
compondo-se na grande maioria por ácidos graxos insaturados – e
Gorduras - produzidas pelos animais, compõem-se na grande maioria por
ácidos graxos saturados
- Cerídios: formados por um outro álcool que não é o glicerol. São
representadas pelas ceras - produzidas por vegetais e animais.
- Esteróides: formados por álcoois de cadeia fechada ligados a ácidos
graxos. O nome esteróides provem da nomenclatura química dada a esses
álcoois de cadeia fechada, os esteróides. Os mais importantes são o
Colesterol e Ergosterol.
*Colesterol - produzido apenas pelos animais, integrando a
biosíntese de hormônios lipídicos, como os sexuais (testos, progest e
estrog) e os corticosteróides (cortisona e aldosterona). O colesterol
também é constituinte fundamental dos neurônios, principalmente na
formação da bainha de mielina. É comum em alimentos gordurosos, como
carnes vermelhas, leite e derivados (manteiga e queijos), ovo, pele de
galinha e outros derivados animais.
*Ergosterol - produzido apenas pelos vegetais. Na verdade ele é a
provitamina-D que se transforma em vitamina D ou calciferol após o contato
com os raios solares ultra violeta (UV).
Compostos
- Fosfolipídios – compostos basicamente por ácidos graxos, glicerol e
ácido fosfórico. Destacam-se a Lecitina (compõe os neurônios e o sangue),
esfingomielina (sem glicerol, compõem a bainha de mielina nos neurônios)
e a cefalina (tb integram a composição do neurônios).
- Carotenóides - são pigmentos que se originam de óleos vegetais e que
tem composição química semelhante. Ambos são precursores da
provitamina A. Nos animais a vitamina A se origina após a digestão. Essas
substâncias são abundantes em alimentos como óleo de fígado de
bacalhau, legumes e frutas amarelas.
Obs: Colesterol e triglicerídeos são transportados no plasma sanguíneo
sob a forma de lipoproteínas, que podem ser de 2 tipos: a de baixa
densidade (LDL) e a de alta densidade (HDL). As concentrações
excessivas de lipídios na forma de LDL podem determinar sérios problemas
cardiovasculares, como a cardiopatia isquêmica (causada por placas de
ateroma nas artéias coronárias no coração, provocando uma trombose
desses vasos, determinando o famoso “infarto no miocárdio”. Ateromas são
placas constituídas por colesterol ou gorduras. O fenômeno da alteração ou
falta de circulação em uma artéria devido a uma trombose ou por qualquer
outro motivo é chamado de arteriosclerose. A arteriosclerose também é
responsável por infartos cardíacos, cerebrais ou de qualquer órgão (rins,
pulmões, pâncreas, etc) e é a responsável pelo processo de gangrena dos
membros. As maiores fontes desses lipídios são as frituras, as carnes
vermelhas gordas, peles, leite e derivados e ovos. Os principais alimentos a
combater esses tipos de lipídios (em excesso) são os óleos (gorduras) de
peixe, cereais (ricos em fibras), frutas, óleos vegetais ricos em
poliinsaturados, como de oliva, girassol e cânola, frutas, vinho tinto.
3 PROTEINAS
FUNÇÃO
- Energética - São 2a fonte de energia dos seres vivos, sendo utilizados
na ausência dos carboidratos. Potencialmente são mais energéticos que
os carboidratos.
- Estrutural – integram a membrana citoplasmática juntamente com as
proteínas, compõe, hormônios como a testosterona.
São moléculas de grande peso molecular, a maioria delas
constituindo-se em polímeros, integrantes de todas as formas biológicas da
natureza.
As proteínas variam de uma espécie para outra. Quanto maior o
parentesco entre duas espécies diferentes, mais parecidas serão suas
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proteínas. As proteínas são, por isso, indicadores ou evidências
evolutivas dos seres vivos.
Função
São diversas as funções, destacando-se:
Catalisadores – enzimas
Estruturais – colágeno, queratina
De reserva – albumina, caseína
De transporte – hemoglobina, mioglobina
Contráteis – actina e miosina
Protetoras – anticorpos, fibrinogênio
Hormônios – insulina, prolactina, FSH, LH...
Receptoras – proteínas de membrana, as permeases.
Composição
Moléculas formadas por aminoácidos (AA). Os aminoácidos são as
unidades (monômeros) de uma proteína (polímero). Cada AA apresenta
um carbono () no qual se ligam um grupamento carboxila (COOH), um
amina (NH2) e um radical R. É a variação do radical R que os diferencia
entre si (é a identidade do aminoácido).
Os AA são moléculas anfóteras, pois comportam-se tanto como ácido
(grupo carboxila) tanto como alcalino (grupo amina).
O aminoácido percussor de todos os outros é o ácido glutâmico, que se
forma por reações do tipo transaminação. As transaminações são
reações que ocorrem com substâncias que liberam ou perdem a função
Amina (NH2). Essas reações ocorrem nas células vegetais. São os
vegetais, então, os sintetizadores de todos os aminoácidos na natureza.
As ligações entre dois aminoácidos chamam-se ligações peptídicas. Elas
ocorrem entre o grupamento carboxila de um aminoácido com a amina
de outro. Dessa ligação há a liberação de uma molécula de água, sendo
por isso uma reação do tipo desidratação.
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Agem como biocatalisadores nas células vivas, de ação intra e
extracelular, acelerando as reações químicas, a energia (energia de
ativação) utilizada nesse processo todo. Os catalisadores não integram o
produto de uma reação,
As enzimas agem sobre substrato (amido, proteínas, lipídios,
etc), formando uma união complexa denominada “enzima-substrato”.
Para cada tipo de substrato existe uma determinada enzima e a associação
da enzima-substrato é chamada de mecanismo “Chave-Fechadura”.
Classificação da Enzima
As enzimas podem ser simples (formadas apenas por proteína) e
conjugadas (além da parte protéica, comporem-se também por uma parte
não protéica). A parte protéica de uma enzima é chamada de apoenzima ou
grupo protético e a não protéica de cofator ou grupo prostético. Quando as
duas partes juntam-se, constituem a holoenzima. Se esse cofator for uma
molécula orgânica, passa a ser chamadas de coenzima. Tanto a
apoenzima como a coenzima são formas inativas, denominadas neste caso
de proenzima ou zimogênio. A holoenzima, no entanto, é potencialmente
uma enzima ativa. Assim, as enzimas conjugadas só funcionam se houver
a formação do complexo Holoenzima.
Trabalho da enzima
As enzimas apresentam um sítio ou região específica para
efetuar a ligação com o substrato. Caso esse sítio seja alterado, a enzima
perde sua funcionalidade (a capacidade de ligação). Na maioria das
enzimas essa região pode aceitar substratos muito semelhantes aos seus
específicos. Há casos em que esse fenômeno pode causar transtornos ao
organismo.
Uma enzima pode ter vida útil para muitas reações. Após finalizar
uma reação, separa-se do substrato e está pronta para realizar outra
reação.
Tipos
Existem 20 tipos de aminoácidos diferentes, classificados em:
- essenciais: são sintetizados apenas pelos vegetais. São 8:
isoleucina, leucina, lisina, metionina, treonina, triptofano, valina e
fenilananina.
- naturais: produzidos tanto por animais quanto por vegetais. São 12
restantes: alanina, glicina, histidina, tirosina, arginina, ácido aspártico,
aparagina, glutamina, serina, prolina, cisteina e ácido glutâmico .
Fatores que Influenciam a Ação Enzimática
O trabalho das enzimas é controlado por fatores, como a
temperatura, o PH e a quantidade de substrato. Quando esses fatores se
alteram além da situação ótima exigida pela enzima, altera-se também a
ação da enzima, que pode aumentar sua velocidade na reação ou inativálas.
No caso da temperatura e da mudança de pH, a estrutura
terciária da enzima pode ser danificada, inativando-a definitivamente. A
esse fenômeno chama-se desnaturação.
Estrutura das Proteínas
As proteínas podem ser globular (solúveis em água) e a
fibrosas (insolúveis)
Existem 4 formas estruturais das proteínas: primária,
secundária, terciária e quaternária.
a) Primária: corresponde à seqüência de aminoácidos de uma
proteína, contendo as suas propriedades naturais.
b) Secundária: a proteína primária ganha a primeira forma
espacial, a espiralização (helicoidal). Essa espiralização se forma a partir
da tensão realizada por pontes de hidrogênio entre os aminoácidos. É
um mecanismo semelhante ao que ocorre com a molécula de DNA.
c) Terciária: é a segunda forma espacial, onde a espiralização
alcança um alto grau de condensação, realizando curvas em várias
direções, admitindo uma forma espacial complexa. As forças
responsáveis pela condensação são pontes de hidrogênio, atrações
elétricas e pontes de bissulfeto. A seqüência de aminoácidos é tão
importante na forma espacial terciária que a alteração de um deles pode
alterar drasticamente a morfofisiologia da proteína. A estrutura terciária
de uma proteína é sempre a mesma dentro da mesma espécie.
d) Quaternária: é a forma mais rara. Tratam-se das proteínas
formadas pela associação de várias cadeias polipeptídicas. É o caso
clássico da Hemoglobina, que é formada por 4 cadeias iguais de
mioglobina unidas por um núcleo não protéico do mineral ferro, chamado
radical heme.
a- Alteração da temperatura:
As enzimas são exigentes a uma temperatura ótima. O aumento gradual da
temperatura aumenta também a velocidade de ação das enzimas. Mas há
um limite, chamado ponto ótimo de calor, que geralmente é em torno dos
40oC. A partir dai o calor desnaturá-las. O frio pode não desnaturar as
enzimas, mas não as excita para as reações; daí tendem a se inativar (não
definitivamente, dependendo do caso)
Obs.: a desnaturação é um fenômeno que ocorre com qualquer proteína
b- Alteração do PH –
Se o pH ótimo de uma determinada enzima for alterado pode ocorrer
modificção estrutural de toda a enzima, do sítio de ligação ou ainda do
potencial elétrico da enzima, inativando-a
Ex.: A ptialina (neutro 7), pepsina (ácido 2), tripsina (alcalino 8)
c- Quantidade de Substrato
O aumento das concentrações de substratos implicam no
aumento do número de enzimas funcionando e, então, no aumento inicial
da velocidade de reação enzimática. Mas ai também há um ponto ótimo de
concentração de substrato. A velocidade começa a diminuir e se estabilizar
quando o número de substratos é maior que o de enzimas. Após um certo
tempo, a concentração de substrato cai e assim também começa a diminuir
a velocidade de reação das enzimas. O número de enzimas e sempre
constante (salvos os casos patogênicos).
1.1 ENZIMAS (proteínas especiais)
Nomenclatura e Classificação das Enzimas
A maioria das enzimas compõem-se pelo sufixo ase mais o substrato,
como Lactase (Lactose + ase), Celulase (celulose + ase), amilase (amido +
ase),...
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Outro grupo de enzimas ganha o mesmo sufixo mais o nome da reação
envolvida, como Hidrolases.(hidrólise + ase),
Transaminases
(transaminação + ase), ...
Há enzimas que não obedecem a regra da nomenclatura das enzimas,
tendo nomes arbitrários, baseado na história de suas descobertas,
Tripsina, Pepsina, Ptialina, etc.
As
enzimas
podem
ser
classificadas quanto a sua função na reação catalisadora, da seguinte
forma:
-Oxi-redutases: agem em reações de oxidação e redução. Ex.:
desidrogenases, citocromo-oxidases, etc.
-Transferases: agem transferindo grupamentos funcionais das moléculas
nas reações químicas. Ex.: Transaminases, nos aminoácidos
-Hidrolases: agem na degradação (quebra) das moléculas através de
reações hidrólise. Ex.: proteases, carboidrases, lipases, etc.
-Sintetases: também chamadas de ligases, agem na montagem de
novas moléculas (síntese), ou seja, ligando, unindo moléculas. Ex.: DNApolimerase, RNA-polimerase.
-Isomerases: promovem a isomeração (transformação) de moléculas
especulares, como frutose em glicose.
4. ÁCIDOS NUCLÉICOS
São substâncias complexas. Podem ser encontradas no núcleo
das células, como o DNA e RNA, nos ribossomos (RNA), nas
mitocôndrias e plastos (DNA), no dissolvidos no citoplasma (ATP, NAD,
FAD). Está presente em todos os seres vivos, inclusive nos vírus.
Função:
Essa moléculas são portadoras das informações genéticas ou
hereditárias do indivíduo, garantindo a perpetuação das características
da célula aos seus descendentes;
Também são responsáveis pelo controle dos processos
metabolismos vitais dos seres vivos e pela maioria de seus
comportamentos;
Controlam e determinam a síntese das proteínas. Por isso,
qualquer reação química que envolva proteínas, como as enzimas, é
controlada por eles.
Também estão envolvidos com os metabolismos energéticos,
através de moléculas como o ATP.
Composição:
Os ácidos nucléicos são constituídos pela união de milhares de
pequenas
moléculas
orgânicas
denominadas
nucleotídios
(monômeros). Por isso os ácidos nucléicos podem chamadas de cadeias
de polineucleotídios.
Composição de cada Nucleotídio
Cada nucleotídio compõem-se por 3 moléculas diferentes, que
são:
- Fosfato (HPO4): uma molécula apenas,
Pentose
(C5): um monossacarídeo que pode ser a Desoxirribose (C5H10O4) no
DNA ou a Ribose (C5H10O5) no RNA;
- Base nitrogenada: é a parte protéica que podem ser de 5
tipos: a Adenina (A), Citosina (C), Guanina (G); Timina (T) e Uracil (U).
A Timina (T) é exclusiva do DNA; a Uracil (U) é exclusiva do RNA; a
Adenina (A), Citosina (C) e a Guanina (G) são comuns ao DNA e ao
RNA.
Quando o nucleotídio é constituído apenas por uma base
nitrogenada e uma pentose, passa a se chamar nucleosídio. Então,
todo o nucleotídio é um nucleosídio + um radical fosfato. As proporções
quantitativas das bases nitrogenadas no DNA ou no RNA são as
mesmas, se forem da mesma espécie.
Timina = Adenina;
Uracil = Adenina;
Citosina = Guanina
Ex.:
Se uma molécula de DNA for composta por T = 10%, então
também a quantidade de A = 10% ; Se na mesma molécula a taxa de C
= 40% , então também a de G = 40%. Assim, o total de bases dessa
molécula de DNA é T (10%) + A (10%) + G (40%) + C (40%) = 100%
Curiosidade - Na espécie humana, a proporção de bases nas
células, invariavelmente, é:
A= 30,4% ; G= 19,6% ; C= 19,9% ; T= 30,1%
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OBS: A  T ou A  U e C  G
As bases Nitogenadas podem ser classificadas em 2 grupos
quanto a sua organização molecular:
a- Púricas - Adenina e Guanina - moléculas com 2 cadeias fechadas;
b- Pirimídicas - Guanina, Citosina e Uracil - moléculas com 1 cadeia
fechada
MACETE -
Purinas: ÁGua PURa; as outras 3 base são pirimídicas.
A molécula de DNA e RNA
- DNA (Ácido Desoxiribonucléico)- contém as informações hereditárias, o
código genético (os Genes) da célula.
- RNA (ácido Ribonucléico) - “interpreta” o código genético do
DNA e nos ribossomos determina a montagem (síntese) das proteínas.
- Características do DNA É uma molécula formada por dois filamentos (fitas) paralelas de
polinucleotídios espacialmente espiralizados (contorcidas) em torno do
próprio eixo.
A ligação entre os 2 filamentos é feita por pontes de
hidrogênio.
É a única molécula das natureza que consegue se auto-duplicar.
Essa duplicação é do tipo semiconservativa. A duplicação do DNA ocorre
quando as pontes de hidrogênio são “quebradas” por enzimas específicas,
as helicases..
O DNA constitui-se no código genético, responsável pela síntese
das proteínas.
- Características do RNA É uma molécula formada por apenas um filamento de
polinucleotídios. Este é sintetizado a partir de um molde de DNA,
geralmente quando ele abre-se para se duplicar.
O RNA pode ser de 3 tipos: RNAm (mensageiro), RNAt
(transportador) e RNAr (ribossômico).
- As Ligações Nucleotídicas As ligações entre os nucleotídios podem ser de dois tipos:
1- Pontes de Hidrogênio: são ligações fracas e ocorrem ligando
os dois filamentos na
horizontal, sempre entre uma base púrica com uma pirimídica (ou viceversa). Entre a T e a A se formam duas pontes de H e entre a G e a C, três
pontes. Quando as enzimas abrem a molécula de DNA ao meio para a
duplicação, realizam a quebra justamente dessas pontes.
2 - Ligações fosfodiésteres: são ligações fortes e ocorrem
ligando o fosfato de um nucleotídio com a pentose de outro, formando o
filamento. Os filamentos só se quebram nos casos de mutações (deleções)
ou de recombinação genética (crossing-over). Os duplofilamentos estão
ligados de forma invertida (de ponta-cabeça) entre si, sendo por isso
antiparaleos. Cada um dos dois filamentos recebem uma nomenclatura
especial, devido ao início dessas ligações antiparalelas:
- fita sence (3’): as ligação fosfodiéster inicia-se no carbono 3 da pentose;
- fita no-sense (5’): as ligação fosfodiéster inicia-se no carbono 5 da
pentose.
OBS.: chama-se ligação fosfodiéster por formar uma função éster (- O -)
entre o fosfato e a pentose.