BIOQUÍMICA

1. BIOQUÍMICA Professor : CHARLTON JEAN

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

3. Aminoácidos e Proteínas • Aminoácidos

4. Aminoácidos são compostos que possuem as funções ácido carboxílico e amina na mesma molécula. Sua nomenclatura oficial é obtida considerando-se o grupo –NH2 como um radical com nome amino. Para localizarem átomos de carbono onde se encontram os radicais, o amino inclusive, procede-se à enumeração, a partir de letras gregas , , , , etc.

5. Atenção : • Os vinte aminoácidos que compõem as proteínas naturais são -aminoácidos.

8. Os aminoácidos possuem caráter anfótero, vale dizer, ácido e básico ao mesmo tempo. O caráter ácido é devido ao grupo carboxílico (–COOH), e o alcalino ao grupo amino (–NH2). No estado sólido, o aminoácido é encontrado em forma auto-protonada denominada zwitterion: H2N – CHR – COOH  H3N+ – CHR – COO–

9. Em meio aquoso, encontramos os aminoácidos em formas que variam com o pH do meio. Em pH muito ácido, a abundância de cátions H3O+ desloca o equilíbrio a seguir no sentido da forma com o grupo carboxila não-ionizado (–COOH) e com o grupo amino protonado (–NH3+). H2N – CHR – COOH(aq) + H3O+(aq)  H3N+ – CHR – COOH(aq) + H2O

10. Em pH muito alcalino, temos ambos os grupos, carboxila e amino, desprotonados: H2N – CHR – COOH(aq)  H2N– CHR – COO–(aq) + H3O+(aq) • Já em pH próximo da neutralidade, a forma preferencial é o zwitterion.

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

13. Observações • Dois aminoácidos unem-se através de ligação peptídica, com eliminação de uma molécula de água. • A ligação entre dois aminoácidos possui o grupo –CO–NH–, o que caracteriza a função amida. Essa ligação é denominada peptídica.

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

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

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

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

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

23. Observação • Podemos classificar os lipídeos em hidrolisáveis – que possuem a função éster – e não hidrolisáveis, onde geralmente ocorre a função álcool.

24. Cera de Abelha

25. Gordura

26. Lecitina

27. Colesterol

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

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

30. Os Triglicerídeos • Triglicerídeos ou triglicérides são ésteres de ácidos graxos com o glicerol. Neste grupo vamos encontrar os óleos e as gorduras, que desempenham diversos papéis nos seres vivos como reserva energética e matéria-prima para a produção de outras substâncias, como os hormônios, por exemplo.

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

36. Diferenças entre óleos e gorduras • Triglicerídeos que possuem ácidos graxos saturados são geralmente sólidos em temperatura ambiente e denominados gorduras. Já os que possuem várias insaturações na molécula tendem a ser líquidos e são denominados óleos.

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

39. Uma forma de determinar a quantidade de insaturações dos ácidos graxos é através do índice de iodo. Obtêm-se esse índice colocando-se para reagir o óleo ou gordura fundida com iodo de uma solução de lugol (I2 e KI em solução hidroalcoólica), numa reação de adição.

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

43. Carboidratos Classificamos como carboidratos uma série de compostos naturais onde ocorrem as funções aldeído ou cetona e poliálcool. Embora, em solução aquosa, esses aldeídos e cetonas sofram reações que os transformam em outras funções, como o hemiacetal.

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

45. Monossacarídeos • Monossacarídeos, também denominados oses, são carboidratos que não sofrem hidrólise. Encontramos em suas moléculas as funções aldeído ou cetona, além de poliálcool. Dessa forma temos as denominadas aldoses e as cetoses.

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

48. Observações • Gliceraldeído e glicose são aldoses. Diidroxicetona e frutose são cetoses. • Também podemos classificar os monossacarídeos quanto ao número de átomos de carbono na molécula:

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