IM01 Principais Grupos
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Prof. Carlos Castilho de Barros
Curso: Integração Metabólica
Aula 1: Breve revisão - fundamentos bioquímicos Principais grupos bioquímicos
Biochem Biophys Res Commun. 2012 Oct 16. A meta-metabolome network of carbohydrate metabolism: Interactions between gut microbiota and host. Ibrahim M, Anishetty S. Department of Biotechnology, Anna University, Chennai 600 025, India.
Am J Physiol Endocrinol Metab. 2010 Mar. Increased subsarcolemmal lipids in type 2 diabetes: effect of training on localization of lipids, mitochondria, and glycogen in sedentary human skeletal muscle. Nielsen J, Mogensen M, Vind BF, Sahlin K, Højlund K, Schrøder HD, Ortenblad N. Institute of Sports Science and Clinical Biomechanics, Univ. of Southern Denmark, Odense, Denmark.
Biochim Biophys Acta. 2011 Oct. Gestational low protein diet selectively induces the amino acid response pathway target genes in the liver of offspring rats through transcription factor binding and histone modifications. Zhou D, Pan YX. Department of Food Science and Human Nutrition, University of Illnois at Urbana-Champaign, Urbana, IL 61801, USA.
Átomos, Elementos, Moléculas e Íons
Átomos, Elementos, Moléculas e Íons
Moléculas biológicas
H, O, N e C Carbono Hidrogênio Oxigênio Nitrogênio
Quatro Principais Grupos de Moléculas Biológicas
Carboidratos Proteínas Lipídeos Ácidos Nucléicos
Por quê é importante entender a química e as características destes grupos?
Cada grupo tem: Propriedades físico químicas diferentes; Funções diferentes no organismo; Metabolismo diferente; Mas todos se relacionam na orquestração da manutenção da vida.
CARBOIDRATOS
Moléculas mais comuns
Apenas 3 componentes
C , O e H
Fórmula Geral
( CH2O )n onde n é igual ou maior que 3
CARBOIDRATOS
Monossacarídeos
Polissacarídeos diferentes modos de enfileiramento de monossacarídeos
Funções Até 1960 somente como reserva de energia
Hoje eventos de reconhecimento celular, estrutural, etc.
MONOSSACARÍDEOS
A aldose D-glicose
tem a fórmula (CH2O)6
D-?
EPÍMEROS
Açúcares que diferem em torno de apenas 1 átomo de carbono
CETOSES + COMUNS
Açúcares cíclicos apresentam 2 novas formas anoméricas
DERIVADOS DE AÇÚCARES
Ribitol - coenzimas flavinas
Glicerol - componente lipídico
Xilitol - adoçante de balas e chicletes
Desoxiaçúcares
Aminoaçúcares - glicoproteínas e glicolipídeos
POLISSACARÍDEOS (GLICANOS)
Ligações glicosídicas
Podem ser:
Homopolissacarídeos
Heteropolissacarídeos
Ramificados
lineares
Intolerância a lactose
Deficiência na enzima lactase
POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS
CELULOSE E QUITINA
- Ligações β (1-4)
POLISSACARÍDEOS DE RESERVA
Amido e Glicogênio Amido – mistura de glicanos
- Ligações α (1-4)
(linear: α-amilose; ramificada: amilopectina)
α-amilose
Amilopectina
- glicose ligações α (1-4) ramificadas com ligações α (1-6)
- 1.000.000 de resíduos de glicose
Glicogênio
- reserva animal
- mais abundante nos músculos e fígado
- parece amilopectina mais é muito mais ramificado
- estrutura facilita a rápida degradação
GLICOSAMINOGLICANOS
- Espaço extracelular e tecido conjuntivo (tendões, cartilagens e parede dos vasos sanguíneos)
- Embebem o colágeno e outras proteínas formando uma matriz gelatinosa
- Estrutura não ramificada
- Resíduos alterados de ácido urônico e hexosaminas
GLICOPROTEÍNAS
Proteínas ligadas a carboidratos 1 a 90% do peso
Microeterogeneidade das glicoproteínas
Proteoglicanos (cartilagens)
Proteínas + glicosaminoglicanos
Parede celular de bactérias
Bactérias gran + e gran –
Funções
- protege contra meios hipotônicos
- virulência
- antigenicidade
Proteínas glicosiladas
- Oligossacarídeos
- Função da proteína pode ser alterada ou não
- Açúcares são hidrofílicos ( conformação das cadeias de aminoácidos)
- Enrijecimento
- Proteção contra proteólise
Lectinas
- Proteínas que se ligam a carboidratos
- Comunicação intracelular
Ex.: sistema ABO de tipos sanguíneos
Selectinas e interações células x células
Leucócitos e Células epiteliais
PROTEÍNAS – Peso(animais) MÚSCULO SANGUE PELE 80%desidr 70%seco 90%
AMINOÁCIDOS Características Estruturais
AMINOÁCIDOS – Lehninger(1995)
CÓDIGO GENÉTICO - AMINOÁCIDOS
Ligações peptídicas
PROTEÍNAS Organização Estrutural
DIVERSIDADE DE FUNÇÕES
Exemplos:
• ENZIMAS E HORMÔNIOS: – Catalisam e regulam as reações que ocorrem no
organismo. • MÚSCULOS E TENDÕES:
– Proporcionam ao corpo os elementos do movimento. • PELE E CABELO:
– Oferecem revestimento externo. • HEMOGLOBINA:
– Transporte de oxigênio. • ANTICORPOS:
– Meios de proteção contra doenças.
LIPÍDIOS • Moléculas apolares. • Insolúveis em água. • Solúveis em solventes orgânicos (álcool, éter e clorofórmio).
LIPÍDIOS - CLASSIFICAÇÃO
• LIPÍDIOS SIMPLES Ácidos graxos, Triglicerídios e cerídios.
• LIPÍDIOS COMPOSTO Fosfolipídios e Glicolipídios.
• ESTERÓIDES Hormônios sexuais, Vitamina D, Sais Biliares
e Colesterol.
• GLICEROL (C3H8O3) = é um álcool cujas moléculas apresentam 3 átomos de carbono, aos quais estão unidos a grupos hidroxila (-OH).
• ÁCIDOS GRAXOS = são formados por longas cadeias de carbono com um grupo carboxila (-COOH) em uma das extremidades.
LIPÍDIOS SIMPLES • Ácido Graxo + Álcool
EXEMPLOS
GLICERÍDIOS = Ácido graxo + glicerol Óleos e gorduras
DIFERENÇA ENTRE ÓLEOS E GORDURAS
• GORDURAS =Apresentam ácido graxo de cadeia saturada. (simples ligações)
São sólidas à temperatura ambiente. ÓLEOS = Apresentam ácido graxo de cadeia insaturada.(dupla ligações)
São líquidos à temperatura ambiente.
LIPÍDIOS SIMPLES n TRIGLICERÍDIOS 3 ácidos graxos + glicerol Óleos e gorduras
Ácido palmítico Ácido oléico
Ácido alfa-linolênico
FÓRMULA C55H98O6
LIPÍDIOS SIMPLES n CERÍDIOS 1 ácidos graxo (ou +) + Poliálcool (16 C) Ceras CARNAUBA
LIPÍDIOS SIMPLES - FUNÇÕES
n Reserva de energia n Isolante térmico n Isolante elétrico n Proteção contra impacto n Impermeabilização de superfície (ceras – plantas)
ARMAZENAMENTO
• PLANTAS = armazenam óleo em suas sementes. Exemplos: Milho, Girassol, Soja, Canola, etc.
• MAMÍFEROS & AVES = armazenam gorduras em células especiais no tecido adiposo.
LIPÍDIOS ESSENCIAIS • Precisamos de certos ácidos graxos que não conseguimos produzir – os lipídios essenciais. [Ômega 3]
• Eles são poliinsaturados e estão presentes em diversos óleos vegetais e em peixes marinhos (óleo de fígado de bacalhau) importantes para a construção de membranas celulares e para a síntese de prostaglandinas.
LIPÍDIOS COMPOSTO
n FOSFOLIPÍDIOS Lecitinas e Esfingomielinas
ÁCIDO GRAXO + ÁLCOOL + OUTRA SUBSTÂNCIA
2 ÁCIDO GRAXO + GLICEROL + GRUPO FOSFATO
LIPÍDIOS COMPOSTO n GLICOLIPÍDIOS
n Encontrado na matriz extracelular.
ÁCIDO GRAXO + GLICEROL + GLICÍDIO
FOSFOLIPÍDIOS
O inositol trifosfato (IP3), juntamente com o diacilglicerol, é um mensageiro secundário envolvido na transdução de sinal em células. É formado por hidrólise de fosfatidilinositol bifosfato (PIP2), um fosfolípido de membrana plasmática, pela fosfolipase C.
• Formados por um grupo central de quatro anéis carbônicos ligados entre si.
ESTERÓIDES
ESTERÓIDES - FUNÇÕES
• PRODUÇÃO DE HORMÔNIOS TESTOSTERONA = caracteres sexuais masculinos
ESTRÓGENO = caracteres sexuais femininos.
• COMPOSIÇÃO DE VITAMINAS Vitamina D = anti-raquítica
COLESTEROL • É obtido por meio de síntese celular (70% colesterol endógeno) e (30% colesterol exógeno) pela dieta.
• Exceto em pessoas com alterações genéticas do metabolismo do colesterol, o excesso dele no sangue resulta dos péssimos hábitos alimentares que nos levam à grande ingestão de colesterol e de gorduras insaturadas (geralmente origem animal)
ORIGEM ENDÓGENA OU EXÓGENA
COLESTEROL • Pode ser transportado no sangue associado a lipoproteínas.
HDL = (High Density Lipoprotein) remove colesterol dos tecidos e leva ao fígado que excreta na forma de sais biliares. BOM colesterol.
LDL = (Low Density Lipoprotein) fornece colesterol aos tecidos. MAU colesterol.
Lipoproteínas que transportam colesterol
Lipoproteínas que transportam fosfolipídios
ATEROSCLEROSE
CAROTENÓIDES • São pigmentos de cor laranja, vermelha, amarela.
• Insolúveis em água e Solúveis em óleos e solventes orgânicos.
• Presentes nas células de Plantas, desempenhando importante papel no processo de fotossíntese.
CAROTENÓIDES • São importantes para muitos animais.
• Molécula de CAROTENO
• Carotenóide alaranjado presente na cenoura e em outros vegetais – é matéria-prima para a produção de Vitamina A - importante para a visão pois é precursora do Retinal (substância sensível à luz presente na retina dos olhos dos vertebrados).
GORDURAS TRANS • As gorduras trans são produzidas industrialmente através da modificação da estrutura do ácido graxo para serem uma imagem espelhada da forma natural deste.
• É uma modificação na molécula dos óleos vegetais líquidos através da incorporação de íons de Hidrogênio na posição trans, transformando a estrutura dessas gorduras. Elas se tornaram mais sólidas, estáveis e de maior durabilidade
GORDURAS TRANS
• Com o decorrer do tempo, foi verificado que eram muito prejudiciais à saúde, tão ou mais que as gorduras saturadas de origem animal. Elas aumentam o LDL colesterol (colesterol ruim), baixam o HDL (colesterol bom), aumentam os triglicérides, provocando um risco maior para as doenças cardio-vasculares.
• O ácido graxo trans pode ser encontrado em margarinas. Existe evidência não conclusiva ligando estes ácidos graxos ao risco aumentado de arteriosclerose e alguns tipos de câncer e, por isso, atualmente têm sido incluídos em quantidades menores nas margarinas de hoje.