Professor : CHARLTON JEANProfessor : CHARLTON JEAN

BIOQUÍMICABIOQUÍMICA

A bioquímica lida com A bioquímica lida com moléculas grandes — por vezes moléculas grandes — por vezes macromoléculas — e de macromoléculas — e de estrutura complexa. Algumas estrutura complexa. Algumas delas são listadas a seguir.delas são listadas a seguir.

IntroduçãoIntrodução

Aminoácidos e ProteínasAminoácidos e Proteínas AminoácidosAminoácidos

Aminoácidos são compostos que Aminoácidos são compostos que possuem as funções ácido carboxílico e possuem as funções ácido carboxílico e amina na mesma molécula. Sua amina na mesma molécula. Sua nomenclatura oficial é obtida nomenclatura oficial é obtida considerando-se o grupo –NHconsiderando-se o grupo –NH22 como um como um radical com nome amino. Para radical com nome amino. Para localizarem átomos de carbono onde se localizarem átomos de carbono onde se encontram os radicais, o amino encontram os radicais, o amino inclusive, procede-se à enumeração, a inclusive, procede-se à enumeração, a partir de letras gregas partir de letras gregas , , , , , , , etc. , etc.

Atenção :Atenção :

Os vinte aminoácidos que compõem as Os vinte aminoácidos que compõem as proteínas naturais são proteínas naturais são -aminoácidos.-aminoácidos.

Os aminoácidos possuem caráter Os aminoácidos possuem caráter anfótero, vale dizer, ácido e básico ao anfótero, vale dizer, ácido e básico ao mesmo tempo. O caráter ácido é devido mesmo tempo. O caráter ácido é devido ao grupo carboxílico (–COOH), e o ao grupo carboxílico (–COOH), e o alcalino ao grupo amino (–NHalcalino ao grupo amino (–NH22). No ). No estado sólido, o aminoácido é encontrado estado sólido, o aminoácido é encontrado em forma auto-protonada denominada em forma auto-protonada denominada zwitterionzwitterion::

HH22N – CHR – COOH N – CHR – COOH H H33NN++ – CHR – COO – CHR – COO––

Em meio aquoso, encontramos os Em meio aquoso, encontramos os aminoácidos em formas que variam aminoácidos em formas que variam com o pH do meio. Em pH muito com o pH do meio. Em pH muito ácido, a abundância de cátions Hácido, a abundância de cátions H33OO++ desloca o equilíbrio a seguir no desloca o equilíbrio a seguir no sentido da forma com o grupo sentido da forma com o grupo carboxila não-ionizado (–COOH) e carboxila não-ionizado (–COOH) e com o grupo amino protonado (–com o grupo amino protonado (–NHNH33

++).).HH22N – CHR – COOH(aq) + HN – CHR – COOH(aq) + H33OO++(aq) (aq)

HH33NN++ – CHR – COOH(aq) + H – CHR – COOH(aq) + H22O O

Em pH muito alcalino, temos ambos os Em pH muito alcalino, temos ambos os grupos, carboxila e amino, desprotonados:grupos, carboxila e amino, desprotonados:

HH22N – CHR – COOH(aq) N – CHR – COOH(aq) HH22N– CHR – COON– CHR – COO––(aq) + H(aq) + H33OO++(aq)(aq)

Já em pH próximo da neutralidade, a forma Já em pH próximo da neutralidade, a forma preferencial é o preferencial é o zwitterionzwitterion..

ProteínasProteínas Proteínas são polímeros obtidos pela Proteínas são polímeros obtidos pela

condensação de condensação de -aminoácidos. Nessa -aminoácidos. Nessa reação, o grupo –OH do ácido e um dos reação, o grupo –OH do ácido e um dos átomos de hidrogênio do grupo amino são átomos de hidrogênio do grupo amino são eliminados na forma de água. Veja como eliminados na forma de água. Veja como se forma um dipeptídeo da alanina – se forma um dipeptídeo da alanina – serina:serina:

ObservaçõesObservações Dois aminoácidos unem-se através de Dois aminoácidos unem-se através de

ligação peptídica, com eliminação de ligação peptídica, com eliminação de uma molécula de água.uma molécula de água.

A ligação entre dois aminoácidos A ligação entre dois aminoácidos possui o grupo –CO–NH–, o que possui o grupo –CO–NH–, o que caracteriza a função amida. Essa caracteriza a função amida. Essa ligação é denominada ligação é denominada peptídicapeptídica..

Observe que, o dipeptídeo obtido na reação Observe que, o dipeptídeo obtido na reação anterior possui ainda grupos terminais anterior possui ainda grupos terminais carboxila e amino, que podem fazer com carboxila e amino, que podem fazer com que aquele se ligue a outros formando que aquele se ligue a outros formando longas cadeias de aminoácidos, longas cadeias de aminoácidos, denominados denominados polipeptídeospolipeptídeos. Quando estes . Quando estes são muito grandes, são denominados são muito grandes, são denominados proteínasproteínas. A seqüência de aminoácidos . A seqüência de aminoácidos unidos por ligações peptídicas é unidos por ligações peptídicas é denominada denominada estrutura primáriaestrutura primária de uma de uma proteína.proteína.

Os resíduos de aminoácidos da estrutura Os resíduos de aminoácidos da estrutura primária podem arranjar-se primária podem arranjar-se espacialmente de formas repetitivas no espacialmente de formas repetitivas no que denominamos que denominamos estrutura secundáriaestrutura secundária de proteínas. As mais comuns são as de proteínas. As mais comuns são as formas de folha pregueada ou de hélices. formas de folha pregueada ou de hélices. Essas estruturas são mantidas através de Essas estruturas são mantidas através de forças que surgem entre átomos de forças que surgem entre átomos de aminoácidos adjacentes, principalmente aminoácidos adjacentes, principalmente as as ligações de hidrogênioligações de hidrogênio..

Em algumas proteínas, aminoácidos de Em algumas proteínas, aminoácidos de pontos distantes podem unir-se através pontos distantes podem unir-se através de ligações hidrofóbicas, ligações de de ligações hidrofóbicas, ligações de hidrogê-nio, ligações covalentes ou hidrogê-nio, ligações covalentes ou mesmo, iônicas. Dessa forma. A mesmo, iônicas. Dessa forma. A estrutura secundária volta a se dobrar, estrutura secundária volta a se dobrar, espiralar (hélices que se enrolam em espiralar (hélices que se enrolam em outras hélices denominadas outras hélices denominadas superélicessuperélices) ou enovelar (criando ) ou enovelar (criando “glóbulos”), criando a denominada “glóbulos”), criando a denominada estrutura terciáriaestrutura terciária das proteínas. das proteínas.

Em algumas proteínas, as superfícies Em algumas proteínas, as superfícies enovelam-se em outras ou diversos enovelam-se em outras ou diversos glóbulos unem-se entre si, formando as glóbulos unem-se entre si, formando as estruturas quaternáriasestruturas quaternárias das proteínas, das proteínas, mantidas pelos mesmos tipos de ligações mantidas pelos mesmos tipos de ligações das estruturas terciárias.das estruturas terciárias.

LipídeosLipídeos

A bioquímica classifica como lipídeos A bioquímica classifica como lipídeos uma série diversificada de substâncias uma série diversificada de substâncias de caráter predominantemente apolar de caráter predominantemente apolar e que, quimica-mente, podem tratar-se e que, quimica-mente, podem tratar-se de substâncias diferentes.de substâncias diferentes.

ObservaçãoObservação

Podemos classificar os lipídeos em Podemos classificar os lipídeos em hidrolisáveishidrolisáveis – que possuem a função – que possuem a função ésteréster – e – e não hidrolisáveisnão hidrolisáveis, onde geralmente , onde geralmente ocorre a função ocorre a função álcoolálcool..

Cera de AbelhaCera de Abelha

GorduraGordura

LecitinaLecitina

ColesterolColesterol

É comum encontrarmos nos lipídeos as É comum encontrarmos nos lipídeos as funções éster de ácidos carboxílicos, funções éster de ácidos carboxílicos, éster de ácido fosfórico e álcool. Como éster de ácido fosfórico e álcool. Como os ésteres são hidrolisáveis, os lipídeos os ésteres são hidrolisáveis, os lipídeos que os possuem são denominados que os possuem são denominados hidrolisáveis. Quando o éster provém hidrolisáveis. Quando o éster provém de ácidos carboxílicos e álcool, são de ácidos carboxílicos e álcool, são denominados simples; e, se provirem denominados simples; e, se provirem de ésteres de ácido fosfórico, são de ésteres de ácido fosfórico, são denominados complexos. Já os lipídeos denominados complexos. Já os lipídeos não hidrolisáveis possuem cadeia de não hidrolisáveis possuem cadeia de hidrocarboneto ou hidrocarboneto e hidrocarboneto ou hidrocarboneto e álcool.álcool.

Para os nossos propósitos, Para os nossos propósitos, vamos nos concentrar nos vamos nos concentrar nos ésteres de ácidos graxos com ésteres de ácidos graxos com o glicerol; os denominados o glicerol; os denominados triglicerídeos.triglicerídeos.

Os TriglicerídeosOs Triglicerídeos Triglicerídeos ou triglicérides são Triglicerídeos ou triglicérides são

ésteres de ésteres de ácidos graxosácidos graxos com o com o glicerolglicerol. . Neste grupo vamos encontrar os Neste grupo vamos encontrar os óleosóleos e e as as gordurasgorduras, que desempenham diversos , que desempenham diversos papéis nos seres vivos como reserva papéis nos seres vivos como reserva energética e matéria-prima para a energética e matéria-prima para a produção de outras substâncias, como produção de outras substâncias, como os hormônios, por exemplo.os hormônios, por exemplo.

Ácidos graxos são ácidos Ácidos graxos são ácidos carboxílicos com cadeia longa, carboxílicos com cadeia longa, geralmente com mais de dez geralmente com mais de dez átomos de carbono e em número átomos de carbono e em número par. Podem possuir cadeias par. Podem possuir cadeias saturadas, insaturadas com uma saturadas, insaturadas com uma dupla ligação ou dupla ligação ou poliinsaturadas, com até quatro poliinsaturadas, com até quatro duplas ligações entre átomos de duplas ligações entre átomos de carbono.carbono.

Diferenças entre óleos e Diferenças entre óleos e gordurasgorduras Triglicerídeos que possuem Triglicerídeos que possuem

ácidos graxos saturados são ácidos graxos saturados são geralmente sólidos em geralmente sólidos em temperatura ambiente e temperatura ambiente e denominados denominados gordurasgorduras. Já os que . Já os que possuem várias insaturações na possuem várias insaturações na molécula tendem a ser líquidos e molécula tendem a ser líquidos e são denominados são denominados óleosóleos. .

Esse fenômeno ocorre porque os Esse fenômeno ocorre porque os resíduos de ácidos graxos saturados resíduos de ácidos graxos saturados podem acomodar-se melhor, o que podem acomodar-se melhor, o que facilita a solidificação. Já as facilita a solidificação. Já as insaturações, que naturalmente são insaturações, que naturalmente são ciscis, atrapalham a acomodação dos , atrapalham a acomodação dos resíduos de ácidos graxos e são resíduos de ácidos graxos e são necessárias menores temperaturas necessárias menores temperaturas para a formação do sólido.para a formação do sólido.

Uma forma de determinar a Uma forma de determinar a quantidade de insaturações dos quantidade de insaturações dos ácidos graxos é através do ácidos graxos é através do índice de índice de iodoiodo. Obtêm-se esse índice . Obtêm-se esse índice colocando-se para reagir o óleo ou colocando-se para reagir o óleo ou gordura fundida com iodo de uma gordura fundida com iodo de uma solução de lugol (Isolução de lugol (I22 e KI em solução e KI em solução hidroalcoólica), numa reação de hidroalcoólica), numa reação de adição. adição.

A transformação de óleos em A transformação de óleos em gordurasgorduras Como vimos, óleos são líquidos à Como vimos, óleos são líquidos à

temperatura ambiente e isso se deve às temperatura ambiente e isso se deve às insaturações com duplas ligações. Já as insaturações com duplas ligações. Já as gorduras são mais saturadas e devem a isso gorduras são mais saturadas e devem a isso seu estado sólido nas condições seu estado sólido nas condições ambientais. Realizando a hidrogenação ambientais. Realizando a hidrogenação catalítica de óleos, podemos quebrar as catalítica de óleos, podemos quebrar as duplas ligações e transformar óleos em duplas ligações e transformar óleos em gorduras. Desta forma obtêm-se gorduras. Desta forma obtêm-se gordura gordura vegetal hidrogenadavegetal hidrogenada..

CarboidratosCarboidratosClassificamos como carboidratos Classificamos como carboidratos

uma série de compostos naturais uma série de compostos naturais onde ocorrem as funções onde ocorrem as funções aldeídoaldeído ou ou cetonacetona e e poliálcoolpoliálcool. Embora, . Embora, em solução aquosa, esses em solução aquosa, esses aldeídos e cetonas sofram aldeídos e cetonas sofram reações que os transformam em reações que os transformam em outras funções, como o outras funções, como o hemiacetal. hemiacetal.

Muitos carboidratos, Muitos carboidratos, denominados denominados polissacarídeospolissacarídeos são são polímeros de outros menores, polímeros de outros menores, denominados denominados monossacarídeosmonossacarídeos e e podem ser transformados nestes podem ser transformados nestes por hidrólise. Dessa forma, os por hidrólise. Dessa forma, os carboidratos são formados pelos carboidratos são formados pelos elementos carbono, hidrogênio e elementos carbono, hidrogênio e oxigênio.oxigênio.

MonossacarídeosMonossacarídeos MonossacarídeosMonossacarídeos, também denominados , também denominados

osesoses, são carboidratos que não sofrem , são carboidratos que não sofrem hidrólise. Encontramos em suas hidrólise. Encontramos em suas moléculas as funções aldeído ou cetona, moléculas as funções aldeído ou cetona, além de poliálcool. Dessa forma temos as além de poliálcool. Dessa forma temos as denominadas denominadas aldosesaldoses e as e as cetosescetoses..

A figura a seguir representa quatro A figura a seguir representa quatro monossacarídeos como comparecem no monossacarídeos como comparecem no estado sólido. Com exceção da estado sólido. Com exceção da diidroxicetona, todos possuem carbonos diidroxicetona, todos possuem carbonos assimétricos e, com isso, isômeros assimétricos e, com isso, isômeros ópticos.ópticos.

ObservaçõesObservações Gliceraldeído e glicose são Gliceraldeído e glicose são aldosesaldoses. .

Diidroxicetona e frutose são Diidroxicetona e frutose são cetosescetoses.. Também podemos classificar os Também podemos classificar os

monossacarídeos quanto ao número monossacarídeos quanto ao número de átomos de carbono na molécula:de átomos de carbono na molécula:

Em solução, os monossacarídeos sofrem Em solução, os monossacarídeos sofrem reações e se tornam cíclicos, onde surge a reações e se tornam cíclicos, onde surge a função química função química hemiacetalhemiacetal (C – O – C – (C – O – C – OH). A glicose, por exemplo, é encontrada OH). A glicose, por exemplo, é encontrada em diversas conformações em solução em diversas conformações em solução aquosa, uma delas representada a seguir:aquosa, uma delas representada a seguir:

Dissacarídeos e Dissacarídeos e PolissacarídeosPolissacarídeos

(Osídeos)(Osídeos) Duas moléculas de monossacarídeos podem Duas moléculas de monossacarídeos podem sofrer condensação resultando numa sofrer condensação resultando numa molécula de dissacarídeo com eliminação de molécula de dissacarídeo com eliminação de uma molécula de água. O dissacarídeo mais uma molécula de água. O dissacarídeo mais importante é a importante é a sacarosesacarose – o açúcar de cana – – o açúcar de cana – formado na condensação de uma molécula formado na condensação de uma molécula de de glicoseglicose e uma de e uma de frutosefrutose..

Quando um grande número de Quando um grande número de moléculas de monossacarídeos se moléculas de monossacarídeos se unem, formam unem, formam polissacarídeospolissacarídeos. . Os mais importantes são Os mais importantes são polímeros da glicose ligados de polímeros da glicose ligados de diferentes formas:diferentes formas: