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.