Prof. Carlos Castilho de Barros

Bases Moleculares da Obesidade e Diabetes

Breve revisão - fundamentos bioquímicos

Principais grupos bioquímicos

Átomos, Elementos, Moléculas e Íons

Átomos, Elementos, Moléculas e Íons

Moléculas biológicas

Moléculas produzidas por seres vivos.

Formadas principalmente pelos elementos:

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

Classificação:

- 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-?

Polarímetro

Dextrógero ou levógero

Centros assimétricos ou quirais

ENANCIÔMEROS

Aminoácidos geralmente L

Carboidratos geralmente 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

OUTROS CARBOIDRATOS

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

1)  Qual é a fórmula geral dos carboidratos?

2)  Quais são as principais características físico-químicas dos carboidratos ?

3)  Quais os principais polissacarídeos de reserva e qual a diferença entre eles?

4)  Quais são as funções dos carboidratos?

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.

1)  Quais são as principais propriedades físico-químicas das proteínas?

2)  Qual é o monômero que estrutura as proteínas, quantos tipos diferentes existem no organismo, quantos são codificados pelo código genético e quantos são essenciais?

3)  Explique a estrutura das proteínas nos quatro níveis de organização.

4)  Cite 5 funções de proteínas.

LIPÍDIOS •  Moléculas apolares. •  Insolúveis em água. •  Solúveis em solventes orgânicos (álcool, éter e clorofórmio).

LIPÍDIOS - CLASSIFICAÇÃO

•  LIPÍDIOS SIMPLES Glicerídios, Triglicerídios e cerídios.

•  LIPÍDIOS COMPOSTO Fosfolipídios, Glicolipídios e Glicoproteínas.

•  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 nº par de átomos 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, Cefalinas e Esfingomielinas

ÁCIDO GRAXO + ÁLCOOL + OUTRA SUBSTÂNCIA

2 ÁCIDO GRAXO + GLICEROL + GRUPO FOSFATO

LIPÍDIOS COMPOSTO n  GLICOLIPÍDIOS

n  Encontrado na matriz extracelular.

n  GLICOPROTEÍNAS

n  Encontrado no plasma e membranas celulares

ÁCIDO GRAXO + GLICEROL + GLICÍDIO

ÁCIDO GRAXO + GLICEROL + PROTEÍNA

FOSFOLIPÍDIOS

Mosaico fluído = membrana

A membrana estica, mas não quebra

•  Formação de membrana celular.

•  Presente no tecido nervoso e no plasma.

LIPÍDIOS COMPOSTO - FUNÇÕES

•  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.

1)  Quais são as principais características físico-químicas dos lipídeos?

2)  O que é gordura trans?

3)  O que é lipoproteína e apolipoproteínas?

4)  Quais são os principais tipos de lipídeos de importância para o metabolismo?