OS AMINOÁCIDOS, AS PROTEÍNAS E AS ENZIMAS PROTEICAS

OS AMINOÁCIDOS, AS PROTEÍNAS E AS ENZIMAS PROTEICAS 

Maximiliano Mendes

Se pensarmos na célula como uma fábrica, capaz de produzir uma variedade enorme de itens, as principais (nano)máquinas das quais a fábrica celular dispõe são as proteínas. Essas máquinas podem, dentre outras ações, construir, quebrar, transportar, modificar e sustentar as moléculas e os componentes celulares.

As proteínas são moléculas constituídas de uma cadeia linear de aminoácidos unidos por ligações peptídicas, responsáveis por executar diversas funções dentro das células, mais notadamente atuando como enzimas, substâncias que catalisam reações metabólicas aumentando grandemente as suas velocidades.

Moléculas grandes (macromoléculas) construídas a partir da ligação de várias subunidades moleculares do mesmo tipo (nesse caso, aminoácidos), são chamadas polímeros. O termo cadeia é utilizado para se referir a uma molécula constituída de vários componentes ligados em sequência, que podem ser tanto moléculas quanto átomos. Por exemplo, os ácidos graxos têm uma cadeia de átomos de carbono ligados em sequência, já as proteínas são polímeros ou cadeias de aminoácidos ligados em sequência e os polissacarídeos são polímeros ou cadeias de unidades glicídicas ligadas.

As proteínas podem ser formadas por 20 tipos distintos de aminoácidos e cada um deles é uma molécula consistindo da seguinte estrutura: Um carbono chamado α ao qual se ligam um átomo de hidrogênio, um grupo amina, um grupo ácido carboxílico (daí o nome aminoácido) e, também, um radical ou cadeia lateral (R), que varia entre os aminoácidos.

Além de serem componentes das proteínas, os aminoácidos também podem exercer outras funções, como as de neurotransmissores ou então serem precursores na síntese de outras moléculas biológicas importantes.

Nas proteínas os aminoácidos são unidos entre si por ligações peptídicas, nas quais o grupo amina de um deles se liga ao grupo carboxila do próximo (sendo ambos os grupos ligados ao C-α!) havendo a produção de uma molécula de água, ou seja, a formação de uma ligação peptídica é uma síntese por desidratação. Moléculas consistindo de aminoácidos unidos por ligações peptídicas são denominadas peptídios. As proteínas, devido ao fato de que geralmente consistem de vários aminoácidos, são também chamadas de polipeptídios. (Peptídeo: 2 - 49 aminoácidos. Proteína ou polipeptídeo: acima de 50 aminoácidos).

De forma geral, as duas formas básicas de se obter aminoácidos são através da ingestão via alimentação ou a síntese dentro das próprias células. É importante destacar que geralmente os organismos não são capazes de sintetizar todos os 20 tipos de aminoácidos que constituem as suas proteínas, sendo assim, podemos classificar os aminoácidos em dois tipos para uma determinada espécie:

A. Aminoácidos não essenciais: são os que podem ser sintetizados pelas próprias células do organismo, sendo assim, não necessariamente precisam ser obtidos via alimentação. Esse também podem ser chamados de aminoácidos naturais.

B. Aminoácidos essenciais: são aqueles que o organismo não é capaz de sintetizar, então, têm de ser obtidos via alimentação. Para a espécie humana são oito aminoácidos: valina, leucina, treonina, fenilalanina, lisina, isoleucina, triptofano e metionina.

É importante lembrar que um aminoácido essencial para uma espécie não necessariamente o é para outra que é capaz de sintetizá-lo e vice-versa. E também é interessante saber que a combinação arroz com feijão pode nos fornecer todos os aminoácidos essenciais (e tem a vantagem de ser uma combinação de baixo custo). 

No que diz respeito à arquitetura das proteínas, identificamos os seguintes níveis estruturais:

1. Estrutura primária: é a sequência dos aminoácidos que constituem a proteína.

2. Estrutura secundária: consiste em um primeiro nível de enrolamento helicoidal da proteína, graças às interações geralmente do tipo ligações de hidrogênio entre os aminoácidos que se localizam próximos uns dos outros na sequência, formando estruturas conhecidas como α-hélices (nada a ver com o C-α!) e folhas-β.

3. Estrutura terciária: forma tridimensional que a molécula de proteína adquire ao se dobrar sobre si mesma graças às interações entre os seus aminoácidos. Neste caso, os aminoácidos podem estar localizados longe um do outro na sequência, mas podem interagir pois, devido ao dobramento da proteína, podem ser posicionados proximamente. Esta estrutura é determinada pela sequência de aminoácidos. A estrutura terciária determina a função da proteína.

4. Estrutura quaternária: consiste de duas ou mais cadeias polipeptídicas (proteínas) unidas por ligações não covalentes.

Desnaturação é o nome que se dá à perda da estrutura terciária das proteínas graças ao rompimento das interações entre os aminoácidos, como as ligações de hidrogênio. Na medida em que desnatura, a proteína se "desenrola". Uma proteína desnaturada perde a função.

Como exemplos de fatores capazes de desnaturar uma proteína temos: altas temperaturas, altas concentrações de sais, grandes variações na acidez ou alcalinidade do meio, agitação e etc. O aquecimento de um ovo desnatura a albumina, proteína presente na clara. A desnaturação promove o entrelaçamento entre as moléculas de albumina, a chamada coagulação, que por sua vez promove o endurecimento da clara. O aumento da acidez no leite, que pode ser devido à atuação de micro-organismos, também promove a desnaturação e o emaranhamento das proteínas do leite, fazendo com que ele coalhe.

As principais funções das proteínas são atuarem como:

A. Enzimas, catalisando as reações metabólicas para que ocorram em velocidades rápidas o suficiente para sustentar a vida. OBS: Nem todas as proteínas são enzimas e nem todas as enzimas são proteínas (algumas moléculas de RNA também podem exibir atividade enzimática).

B. Anticorpos ou imunoglobulinas, proteínas envolvidas na defesa imune do organismo.

C. Proteínas contráteis, responsáveis pelos movimentos celulares, como a contração das células musculares.

D. Hormônios, substâncias mensageiras que atuam no controle do funcionamento do organismo. Nem todos os hormônios são proteínas, por exemplo, os hormônios esteroides têm natureza lipídica.

E. Proteínas de reserva energética, como a albumina da clara dos ovos.

F. Proteínas de transporte, como a hemoglobina, que transporta o O₂.

AS ENZIMAS PROTEICAS

Apesar de nem todas as proteínas serem enzimas e nem todas as enzimas serem proteínas, uma das funções principais das proteínas é a de atuarem como enzimas e aumentarem bastante a velocidade das reações metabólicas ao catalisarem-nas (as enzimas fazem isso ao diminuírem a energia de ativação para que uma reação ocorra). De forma geral, para manter a vida, essas reações devem ocorrer numa velocidade bastante superior àquela na qual ocorreriam caso não fossem catalisadas pelas enzimas, sendo que a diferença pode ser de milissegundos com a enzima, e bilhões de anos sem!  Inclusive, podemos considerar que todas as reações metabólicas são catalisadas por enzimas! (Lembre-se: alguns RNAs também podem atuar como enzimas, chamadas ribozimas, mas aqui nós trataremos apenas das enzimas proteicas).

As enzimas são capazes de catalisar as reações metabólicas, pois graças à sua estrutura tridimensional/terciária, possuem locais chamados centros ativos, ou sítios catalíticos, que consistem basicamente em “encaixes”, onde se ligarão sustâncias específicas chamadas substratos, que são os reagentes em uma reação metabólica. Note que o centro ativo das enzimas geralmente é específico: somente um tipo de substrato tem o formato complementar a ele, assim, normalmente só os substratos podem se ligar aos sítios ativos das enzimas e não várias outras moléculas distintas!

Como exemplo de reação catalisada por uma enzima, pode-se citar a quebra do substrato sacarose em seus dois monossacarídeos constituintes, uma molécula de glicose e uma de frutose pela enzima chamada sacarase.

Observe na figura que o sítio ativo da sacarase apresenta formato complementar ao da sacarose. Sendo assim, o substrato se liga à enzima e a reação procede em uma velocidade muito maior se comparada à mesma reação não catalisada pela enzima. Note também que a enzima não sofreu modificações químicas e ao término da reação pode se ligar a outra molécula de sacarose e catalisar mais uma reação de quebra.

Várias enzimas consistem apenas da cadeia polipeptídica, todavia, outras requerem a ligação dos chamados cofatores para que possam funcionar (tornarem-se ativas) exercendo o seu papel de catalisadoras biológicas. O cofator é a porção não proteica da enzima. Nos casos em que há a necessidade de cofatores, a parte proteica da enzima, inativa, é chamada apoenzima, e ao conjunto ativo, da apoenzima mais o cofator, dá-se o nome holoenzima.

De forma geral, os cofatores mais comuns são:

A. Íons metálicos, como o Cu⁺², Mg⁺², Zn⁺², Fe⁺², Fe⁺³ e etc.

B. Vitaminas hidrossolúveis. Neste caso, quando o cofator é outra molécula orgânica, dá-se a ele o nome de coenzima.

Além dos cofatores e substratos, outras substâncias podem se ligar às enzimas e inativá-las, ou seja, impedi-las de realizar suas funções. Essas substâncias são chamadas de inibidores e podem se ligar ao sítio catalítico da enzima, ou em outros locais, de forma que alteram a conformação espacial (formato tridimensional) do sítio ativo, fazendo com que ele perca a complementaridade que deve ter com o substrato:

Os inibidores podem inativar as enzimas de forma reversível ou irreversível:

A. Inibição reversível: a enzima pode voltar a funcionar, pois o inibidor pode se desligar/dissociar dela.

B. Inibição irreversível: admite-se que a enzima não pode mais voltar a funcionar, pois a ligação do inibidor a ela é muito forte, então ele não mais se dissocia dela.

Várias drogas e venenos são inibidores irreversíveis de enzimas, alguns exemplos:

1. Os íons cianeto – CN^-, ligam-se de forma irreversível à enzima citocromo oxidase, que faz parte da cadeia de transporte de elétrons, uma das etapas do processo de respiração celular. O resultado é que a célula pode perder a capacidade de executar o processo de respiração celular e acaba morrendo.

2. O antibiótico penicilina se liga de forma irreversível à transpeptidase bacteriana. Com essa enzima inativada, as bactérias perdem a capacidade de sintetizar as suas paredes celulares, acabam lisando e morrendo.

3. O medicamento aspirina se liga à ciclo-oxigenase, impedindo a síntese de prostaglandinas. O resultado é a inibição do processo inflamatório.

Além dos inibidores, outros fatores podem afetar a atividade das enzimas e, com isso, as velocidades das reações químicas. Basicamente, eles são os mesmos fatores capazes de desnaturar uma proteína (lembre-se de que estamos tratando das enzimas proteicas). Como exemplos:

1. Temperatura: o aumento da temperatura pode elevar a velocidade da reação catalisada até certo ponto, chamado de temperatura ótima para a ação da enzima, graças ao fato de que aumenta o grau de agitação das moléculas e, com isso, o número de colisões eficazes entre elas, resultando em reações químicas. Porém, passando desse ponto, o aumento da temperatura começa a desnaturar a enzima, sendo que a perda da estrutura tridimensional faz com que ela perca a sua atividade catalítica.

2. pH: meios muito ácidos ou muito alcalinos também podem afetar a atividade enzimática ao desnaturá-la. De forma geral, as enzimas atuam em faixas de pH, o chamado pH ótimo, de acordo com a localização celular ou o órgão. Fora da faixa de pH ótimo, a atividade da enzima decai drasticamente por conta dessa desnaturação. Por exemplo, enzimas como a pepsina, presente no suco gástrico, atuam em meios ácidos, ao passo que as enzimas dos sucos pancreático e entérico atuam em meios alcalinos.

Enzimas e doenças

Pode acontecer de o organismo ser incapaz de produzir uma enzima funcional, ou então nem mesmo ser capaz de produzi-la. Tendo em vista o fato de serem tão importantes para o organismo é de se esperar que o mau funcionamento de uma enzima, ou mesmo a sua ausência, possam acarretar em doenças graves. Dois exemplos:

1. Fenilcetonúria: doença causada pela incapacidade do organismo em produzir a enzima fenilananina-4-monoxigenase, que converte o aminoácido fenilalanina em tirosina (outro aminoácido). Como resultado da falta da enzima, ocorre o acúmulo da fenilalanina, que inclusive pode causar danos aos neurônios. Esse é um dos motivos pelos quais os portadores da doença, os fenilcetonúricos, devem ingerir quantidades mínimas desse aminoácido. A doença pode ser detectada ainda cedo com a realização do conhecido teste do pezinho, que consiste em coletar gotas de sangue do pé do recém-nascido para análises.        

2. Doença de Fabry: causada pela deficiência (ou ausência) da enzima alfa-galactosidase-A, importante no metabolismo de lipídios. A falta da enzima faz com que um glicolipídio chamado globotriaosilceramida se acumule no organismo, inclusive nos vasos sanguíneos, o que por sua vez pode acarretar em danos ao coração, rins e cérebro.

Veja também:

http://ed.ted.com/lessons/what-triggers-a-chemical-reaction-kareem-jarrah
(Tem legendas em língua portuguesa).

Referências:

ALBERTS, B. et al. Molecular Biology of the Cell. 4th ed. Garland. 2002.

AMABIS & MARTHO. Biologia das Células. Moderna. 2004.

CAMPBEL & REECE. Biology. 7th Ed. Benjamin-Cummings. 2005.

KOOLMAN & ROEHM. Color Atlas of Biochemistry. 2nd Ed. Thieme. 2005.

LEHNINGER, et al. Principles of Biochemistry. 4th Ed. WH Freeman. 2004.

LODISH, H. et al. Molecular Cell Biology. 5th ed. WH Freeman. 2003.

STRYER, L. et al. Biochemistry. 4th ed. WH Freeman. 2002.

OS LIPÍDIOS

OS LIPÍDIOS 

Maximiliano Mendes

Os lipídios constituem um grupo diverso de moléculas orgânicas com várias funções, estruturas e cuja característica principal é o fato de serem hidrofóbicas, ou seja, têm pouca afinidade pela água e são pouco solúveis em água. Também não formam polímeros. É importante destacar de imediato que o consumo de lipídios em excesso pode desencadear problemas de saúde como a obesidade e a aterosclerose, um tipo de arteriosclerose (perda da elasticidade dos vasos sanguíneos) graças ao acúmulo de lipídios nos vasos sanguíneos. Além disso, a aterosclerose também constitui fator de risco para os acidentes vasculares cerebrais - AVC (outros fatores, como a hipertensão, que costumam aparecer juntos à aterosclerose, também são considerados fatores de risco para os AVCs).

Os principais tipos de lipídeos e as suas funções são:

1. Glicerídios: constituídos de um álcool, o glicerol, ao qual se ligam ácidos graxos. Os ácidos graxos são moléculas de cadeias carbônicas longas que fazem parte de vários tipos de lipídios. Inclusive, quando se fala em "gorduras saturadas" e "gorduras trans", os termos se referem aos ácidos graxos constituintes dos lipídeos. Os ácidos graxos podem ser classificados como:

A. Saturados: estão saturados de hidrogênios ligados aos átomos de carbono, por isso, só têm ligações covalentes simples entre os átomos de carbono. As moléculas não apresentam curvatura.

B. Insaturados: não têm o máximo de átomos de hidrogênios ligados em alguns de seus átomos de carbono, e, assim, apresentam uma ou mais ligações covalentes duplas na cadeia carbônica (sequência de átomos de carbono ligados).

Note também que, dependendo da forma como os átomos de hidrogênio estão ligados nos carbonos da ligação dupla, a molécula pode ser curvada ou reta:

A. Configuração cis: átomos de hidrogênio do mesmo lado. Promove a curvatura da cadeia carbônica.

B. Configuração trans: átomos de hidrogênio em lados opostos. Não promove a curvatura da cadeia carbônica.

Mais adiante nesse texto voltaremos a mencionar os ácidos graxos.

Os glicerídios mais importantes são os triglicerídios, cujas moléculas têm três ácidos graxos ligados ao glicerol. Normalmente, os triglicerídios com ácidos graxos de cadeias insaturadas, ou seja, apresentando duplas ligações na cadeia carbônica, são os óleos, líquidos em temperatura ambiente, pois a dupla ligação causa uma curvatura na cadeia carbônica, impedindo-os de serem empacotados próximos uns dos outros ao ponto de solidificarem. Em contrapartida, normalmente, os que possuem ácidos graxos de cadeias saturadas, cujas moléculas não apresentam curvatura e, por isso, podem ser empacotados de maneira mais densa, são as gorduras, sólidas em temperatura ambiente.

Outro ponto importante a ser destacado sobre os lipídios contendo ácidos graxos saturados e insaturados, mais especificamente os cis, é o de que os insaturados fazem menos mal à saúde, aparentemente devido ao fato de que não podem ser organizados de forma tão compactada como os saturados, dificultando a formação de coágulos. Também é possível que o fato de terem uma dupla ligação na cadeia os torne mais reativos e suscetíveis à ação enzimática. Boas fontes de ácidos graxos insaturados são o azeite, o salmão, a castanha-do-Pará e o abacate.

A maior parte dos ácidos graxos insaturados trans que ingerimos é gerada pelo processo industrial de hidrogenação parcial, que promove a ligação de átomos de hidrogênio nas moléculas de ácidos graxos insaturados cis e isso tende a linearizá-las, pois várias das ligações duplas entre os carbonos serão convertidas em ligações simples ou passarão da configuração cis para a trans. Durante a produção das margarinas há o emprego do processo de hidrogenação. Os produtos resultantes são as chamadas "gorduras trans" (na verdade, ácidos graxos trans, que comporão os lipídeos), de má fama, pois, caso consumidos em excesso, podem gerar problemas de saúde. Porém, nos alimentos, atuam conservando o gosto. Há poucos ácidos graxos trans de ocorrência natural.

Como funções dos glicerídios, mais especificamente dos triglicerídeos, podemos destacar:

A. Constituem reserva energética para os momentos de necessidade, pois essas moléculas podem ser quebradas/degradadas em reações catabólicas para liberar energia. Exemplos desses momentos de necessidade podem ser longos períodos de pouca disponibilidade de alimentos (imagine os seres humanos primitivos em um inverno rigoroso) ou atividades físicas de longa duração. Estima-se que 1 g de gordura armazene o dobro de energia que 1 g de um polissacarídeo como o amido.

B. Isolante térmico (pois os lipídeos estão presentes no tecido adiposo dos animais).

C. São necessários na absorção de vitaminas lipossolúveis (K, A, D e E).

D. Envolvidos na construção das membranas biológicas.

E. Requeridos na síntese das prostaglandinas, substâncias envolvidas em diversos processos, como a agregação plaquetária, inflamações e contração da musculatura lisa.

2. Ceras: constituídas de um álcool (que não o glicerol!) ao qual se ligam moléculas de ácidos graxos. Dentre as suas funções podemos destacar a impermeabilização das folhas das plantas, prevenindo a perda excessiva de água. Um bom exemplo é a nossa cera de carnaúba. Também fazem parte da estrutura das colmeias das abelhas.

3. Carotenoides: pigmentos avermelhados presentes nas células das plantas, envolvidos no processo fotossintético. O β-caroteno, presente nas cenouras, pode ser clivado/quebrado em duas moléculas de vitamina A, o retinol, fundamental para o processo da visão. Pigmentos são moléculas capazes de captar certos comprimentos de onda da luz e refletir ou transmitir luz de cor diferente.

4. Fosfolipídios: são os principais componentes das membranas biológicas, geralmente constituídos de uma molécula de glicerol ligada a dois ácidos graxos e um grupo fosfato. Sendo assim, a molécula possui uma porção carregada (o grupo fosfato), portanto hidrofílica, e uma porção não carregada (os ácidos graxos), hidrofóbica. Devido à sua estrutura, os fosfolipídios são capazes de formar bicamadas lipídicas como as membranas biológicas. Moléculas que possuem uma porção hidrofílica e uma hidrofóbica são denominadas anfipáticas.

5. Esteroides: são moléculas de estrutura distinta das duas anteriores, constituídas de anéis carbônicos. Um esteroide bastante importante é o colesterol, molécula componente das membranas biológicas, nas quais tem as funções de regulagem da fluidez e também as tornam mais rígidas (as regiões contendo mais colesterol são menos fluídas). Também são utilizados como precursores na síntese dos chamados hormônios esteroides, como a testosterona, os glicocorticoides, o estrógeno, a progesterona e na síntese de ácidos biliares.

Observação: as plantas não produzem esse colesterol que estamos mencionando em quantidades nutricionalmente significativas. Por isso, muitas vezes se menciona que elas não produzem colesterol e  que os alimentos de origem vegetal são livres dessa substância. Não obstante, elas produzem outros esteroides: os fitoesterois, como o estigmasterol e o beta-sitosterol, que podem, inclusive, reduzir a absorção de colesterol e reduzir os níveis do chamado colesterol ruim, o LDL, no sangue. Veremos em seguida o que é isso.

Modelo de molécula de colesterol. No canto esquerdo há um grupo hidroxila (H-O-), polar/hidrofílico, por isso, o colesterol também pode ser considerado uma molécula anfipática.

E sobre os chamados colesterol bom e ruim?

A maior parte do colesterol é sintetizado no fígado e as moléculas de colesterol, triglicerídeos e fosfolipídios podem ser transportadas no sangue associadas a certas proteínas. Ao conjunto lipídios mais proteínas, damos o nome de lipoproteínas. Essas partículas lipoproteicas são importantes, tendo em vista que os lipídeos são hidrofóbicos, daí a necessidade de se associarem a proteínas (chamadas apolipoproteínas) para que possam ser transportados.  Destacaremos aqui as LDL, lipoproteínas de baixa densidade (low density lipoprotein) e as HDL, lipoproteínas de alta densidade (high density lipoprotein).

Quilomícron: um tipo de lipoproteína.

Ambas podem transportar o colesterol (com destinos diferentes), os triglicerídeos e os fosfolipídeos, todavia, a LDL transporta principalmente colesterol para as células do corpo, ao passo que a HDL transporta principalmente fosfolipídios, e em menor quantidade, colesterol, mas para ser eliminado no fígado pela bile.

A LDL é às vezes chamada de “colesterol ruim”, pois o consumo elevado de colesterol pode promover a diminuição da captação das LDL pelas células e isso, por sua vez, pode promover o aumento da deposição de lipídios nos vasos, e daí advêm doenças como a aterosclerose.

Em contrapartida, o consumo de óleos vegetais insaturados como os presentes no azeite (lembre-se que "gorduras insaturadas" são aquelas que apresentam dupla ligação entre átomos de carbono na cadeia carbônica, tornando as moléculas mais reativas), promove o aumento da produção de HDL, o que por sua vez, promove a eliminação de colesterol.

Foto mostrando parte de um painel em um posto de saúde no Distrito Federal.

A figura abaixo resume o transporte de colesterol mediado por lipoproteínas:

E sobre os ácidos graxos ômega-3 e ômega-6?

Outros termos relacionados aos lipídeos que aparecem nas notícias sobre saúde são as chamadas gorduras ômega-3 e ômega-6. Esses números 3 e 6 têm a ver com a posição da primeira ligação covalente dupla em relação ao carbono numerado partindo da extremidade oposta ao do grupo ácido carboxílico do ácido graxo. Veja a imagem a seguir: 

A relevância desses ácidos graxos está no fato de que há dados indicando que a ingestão de alimentos contendo os ácidos graxos ômega-3 tem efeitos antiinflamatórios, protege contra as doenças cardíacas e talvez até contra diabetes e alguns tipos de câncer. Acredita-se que as nossas dietas contenham uma proporção maior de ômega-6 em relação aos ômega-3, então isso poderia estar relacionado a um aumento na incidência desses tipos de doenças e problemas mencionados. 

O motivo é que um ômega-3 e um ômega-6 essenciais, ou seja, que devem ser ingeridos, competem por uma mesma enzima em uma via metabólica, de maneira que a ingestão em excesso dos ômega-6 podem prejudicar as vias metabólicas benéficas envolvendo os ômega-3. O que não quer dizer que a ingestão de ômega-6 é prejudicial, pois acredita-se que eles estejam envolvidos na diminuição dos níveis de LDL no sangue.

Logo, é importante ingerir quantidades adequadas de ácidos graxos ômega-3 e 6. Aparentemente a recomendação é que a ingestão de ômega-3 deve ser maior que a ingestão de ômega-6. Os ômega-3 podem ser obtidos em peixes, como a sardinha e o salmão, além das sementes de linhaça e chia. Já os ômega-6 podem ser obtidos em óleos vegetais como o de milho e o de soja e também em carnes e na gema dos ovos.

Veja também:

http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard
(Tem legendas em língua portuguesa).

Referências:

Amabis & Martho. Biologia das Células. Moderna. 2010.

Campbell, Reece et al. Biologia. 8ª ed. Artmed. 2010.

Dijkstra, Hamilton & Hamm (Eds). Trans Fatty Acids. Blackwell Publishing. 2008.
Voet & Voet. Bioquímica. 4ª ed. Artmed. 2013.
Nelson & Cox. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6ª ed. Artmed. 2013.

http://en.wikipedia.org/wiki/Atherosclerosis.

http://en.wikipedia.org/wiki/Trans_fat.

http://en.wikipedia.org/wiki/Pigment.

http://www.nytimes.com/imagepages/2007/08/01/health/adam/19279HDLandLDL.html.

http://www.nhlbi.nih.gov/health/dci/Diseases/Atherosclerosis/Atherosclerosis_WhatIs.html.

http://www.webmd.com/cholesterol-management/features/low-cholesterol-diet-plant-sterols-stanols.

http://www.unileverhealthinstitute.com.br/artigo/fitoesterois-o-que-sao-e-como-funcionam.
https://en.wikipedia.org/wiki/Lipoprotein.
https://chemistry.osu.edu/~gopalan.5/file/7B.PDF
https://www.einstein.br/doencas-sintomas/avc/avc-isquemico

https://www.eufic.org/en/whats-in-food/article/the-importance-of-omega-3-and-omega-6-fatty-acids

https://blog.nutrify.com.br/omega-3-6-9-diferencas-e-beneficios#:~:text=%C3%94mega%203%3A%20sardinha%2C%20salm%C3%A3o%2C,associado%20a%20preven%C3%A7%C3%A3o%20de%20doen%C3%A7as.

https://www.ecycle.com.br/alimentos-ricos-em-omega-3/

OS GLICÍDEOS

OS GLICÍDEOS 

Maximiliano Mendes

Os glicídios (ou glicídeos) também são conhecidos como carboidratos, sacarídeos ou açúcares, mas apesar desse nome, nem todos têm sabor adocicado. São uma das classes de moléculas orgânicas mais abundantes da natureza. A celulose, por exemplo, um polissacarídio, é a molécula orgânica mais abundante da Terra. 

As moléculas orgânicas são aquelas que contêm átomos de carbono ligados covalentemente, ou então moléculas que tenham pelo menos um átomo de carbono ao qual estão ligados covalentemente átomos de hidrogênio. Assim, o CO2 não é uma molécula orgânica, mas o CH4 é (e pra falar a verdade, não há consenso sobre a definição do que é uma molécula orgânica, mas essa vai servir). Nas figuras abaixo vemos exemplos de duas moléculas orgânicas, a cafeína e o ácido octanoico (ambas não são glicídios).

As principais funções dos glicídios são:

1. São a fonte primária de energia para as células: essas moléculas podem ser quebradas/degradadas em reações catabólicas, liberando energia para a manutenção das atividades metabólicas (essa função é mais associada à molécula de glicose). Normalmente os glicídeos estão localizados mais próximos da base nas tradicionais pirâmides alimentares ou pirâmides nutricionais, o que significa que devem ser ingeridos em quantidades maiores que os alimentos ricos em proteínas e os ricos em lipídios. A figura abaixo mostra uma proposta de pirâmide nutricional, essas pirâmides apresentam sugestões das proporções de alimentos que devem ser ingeridos por dia, a fim de manter a saúde e o peso ideal.

  

2. Possuem também função estrutural (fazem parte da estrutura de algo), como a celulose, componente principal das paredes celulares de células vegetais, e a quitina, componente das paredes celulares das células dos fungos e do exoesqueleto dos artrópodes.

3. Os glicídios também têm funções no reconhecimento e sinalização celulares. Para exemplificar, podemos citar dois casos nos quais há glicídios ligados em algumas das proteínas presentes na superfície dos eritrócitos (ou hemácias): as hemácias jovens possuem proteínas superficiais ricas em ácido siálico ao passo que as velhas têm proteínas de superfície ricas em galactose. A presença da galactose faz com que os eritrócitos velhos sejam reconhecidos pelas células de Kupffer (um tipo de macrófago) do fígado e capturados para a destruição. Outro exemplo concerne ao sistema de grupos sanguíneos ABO, no qual as hemácias das pessoas de sangue A possuem a N-acetilgalactosamina ligada a um glicolipídeo localizado na superfície da membrana plasmática, ao passo que as pessoas de sangue B, possuem a galactose nesse mesmo lugar. Por conta dessa diferença, o sistema imunitário torna esses dois tipos sanguíneos incompatíveis, pois o sistema imunitário de alguém do tipo A pode destruir as hemácias do tipo B e vice-versa.

Os glicídios podem ser classificados como:

Monossacarídeos: são os glicídios mais simples, constituídos de 3 a 7 átomos de carbono, como a glicose, a frutose e a galactose. Não podem ser quebrados em glicídios menores pelo processo digestório, essas são as moléculas que absorvemos no intestino. O prefixo mono indica que consistem de apenas uma molécula. Têm a seguinte fórmula molecular: (CH₂O)_n. A glicose, que pode ser vista abaixo, tem fórmula molecular C₆H₁₂O₆.

Dissacarídeos: formados pela união de dois monossacarídeos. Exemplos:

• Sacarose (glicose + frutose): é o açúcar de cozinha. O chamado "açúcar invertido" nada mais é do que a sacarose quebrada em seus dois monossacarídeos constituintes. 
• Lactose (glicose + galactose): presente no leite. A incapacidade de digerir esse glicídeo é a chamada intolerância, que pode ser mais ou menos intensa dependendo do indivíduo. Um indivíduo intolerante pode apresentar diarreia, dores e distensão abdominal ao ingerir esse glicídeo em laticínios.
• Maltose (glicose + glicose): encontrado no malte, material utilizado na produção da cerveja, proveniente da dessecação da cevada. 

Há vários outros dissacarídeos, inclusive outros constituídos dos mesmos monossacarídeos, mas que diferem na posição da ligação, como a tremalose, que também é constituída de duas glicoses ligadas. 

Oligossacarídeos: constituídos por três a oito monossacarídeos ligados. Podem exercer funções diversas, como atuarem no reconhecimento, sinalização e adesão celulares.

Polissacarídeos: formados pela união de centenas ou milhares de monossacarídeos. Os principais polissacarídeos são o amido, o glicogênio, a celulose e a quitina:

Amido: reserva de glicose das plantas, constitui parte importante da alimentação humana. É um polímero de glicose (as moléculas de glicose são os monômeros que constituem o polímero).

No amido e no glicogênio as ligações entre as moléculas de glicose são do tipo alfa-1,4. Possuímos enzimas digestórias para romper esse tipo de ligação, já no caso da celulose, ainda a ser visto, as ligações são do tipo beta-1,4. Essas últimas não somos capazes de digerir, pois não possuímos as enzimas capazes de fazer isso.

Glicogênio: reserva de glicose dos animais. É uma versão menos ramificada da amilopectina do amido. Também é um polímero de glicose. Na medida em que uma célula vai precisando de energia, são liberadas unidades de glicose do glicogênio (o mesmo vale para o amido). O glicogênio é armazenado preferencialmente nas células do fígado e dos músculos.

Celulose: componente das paredes celulares de células de plantas. Também é um polímero de glicose. As fibras do algodão contêm 90 % de celulose, uma das formas mais puras dessa molécula. 

A celulose pode ser utilizada como alimento por animais em cujos sistemas digestórios se encontrem micro-organismos simbiontes produtores da enzima celulase, capaz de digerir a celulose. Os cupins e outros herbívoros são bons exemplos. Mas nem todos os animais possuem esses simbiontes vivendo em seus aparelhos digestórios, como a nossa espécie e os carnívoros, logo, não conseguimos digerir a celulose. Não obstante, é importante ingerir fibras de celulose, pois elas absorvem água dando volume e consistência à massa alimentar, ativando os movimentos intestinais (são as chamadas fibras alimentares). Além desses benefícios, o consumo de fibras e outros prebióticos pode aumentar a diversidade da microbiota intestinal e, com isso, prover benefícios como reduzir o risco de desenvolver diabetes tipo 2 e doenças cardiovasculares. (Os prebióticos são substâncias que podem ser utilizadas como alimento pelos micro-organismos beneficiais componentes do microbioma intestinal, os chamados probióticos).

Quitina: componente das paredes celulares de fungos e dos exoesqueletos dos artrópodes. OBS: apesar do nome da quitina terminar em "ina", ela não é uma proteína!

A quitina é um polímero cujo monômero é a N-acetilglicosamina. Assim como a glicose, a N-acetilglicosamina também é um monossacarídeo contendo 6 átomos de carbono.

Origem dos glicídios: de forma geral, os glicídios que ingerimos são produzidos por organismos autótrofos, como as plantas, fotossintetizantes. Abaixo vemos a equação simplificada da fotossíntese:

6 CO₂ + 12 H₂O + Energia luminosa à C₆H₁₂O₆ (Glicose) + 6 O₂ + 6 H₂O

Acredita-se que em nosso planeta, anualmente, a quantidade de glicídeos formada por todos os organismos fotossintéticos juntos seja de aproximadamente 100 bilhões de toneladas! A glicose é ingerida por diversos organismos e convertida novamente em CO₂ graças ao processo de respiração celular. O CO₂ é então utilizado novamente pelos autótrofos fotossintetizantes.

Os glicídeos e a saúde:

O consumo de glicídios em excesso pode levar a um quadro de obesidade, pois, em resumo, para que o organismo irá utilizar os lipídeos como fonte energética sendo que há um excesso de glicídios prontamente disponível e que pode ser utilizado de forma imediata? O excesso de glicídeos absorvidos tende a ser convertido em lipídeos (o contrário praticamente não acontece). Além disso, quando comemos doces o organismo os digere e os glicídios são absorvidos do intestino, passam para a corrente sanguínea, então ocorre a liberação do hormônio insulina, que promove a captação de glicose. Quanto mais se ingere doces, maior é a liberação de insulina, e menor passa a ser a concentração de glicose no sangue, o que te faz sentir vontade de comer ainda mais doces (e engordar mais!), para elevar a concentração de glicose no sangue, a glicemia, de volta aos níveis normais (70 – 100 mg/dL).

Além dos problemas referentes à obesidade, o consumo de glicídios em excesso também pode promover o desenvolvimento do diabetes mellitus tipo 2, também chamado de resistência à insulina. A insulina é o hormônio que promove a absorção da glicose pelas células, assim, os principais sintomas da doença são os altos níveis de glicose no sangue (hiperglicemia, acima de 200 mg/dL) gerados pela deficiência das células do organismo em absorver a glicose. Essa deficiência pode ser causada quando as células param de responder ao hormônio insulina e quando o pâncreas para de produzir esse hormônio em quantidades suficientes.

Referências:

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Campbell, Reece et al. Biologia. 8ª ed. Artmed. 2010.
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Pomin & Mourão. Carboidratos. Ciência Hoje. v. 39. nº 233. 2006.
Silberberg & Amateis. Chemistry: the molecular nature of matter and change. 7th ed. McGraw-Hill Education. 2015.

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https://en.wikibooks.org/wiki/Structural_Biochemistry/Carbohydrates/Polysaccharides
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https://www.bmj.com/content/bmj/361/bmj.k2179.full.pdf

http://www.diabetes.org/diabetes-basics/type-2/

https://saude.novartis.com.br/diabetes-tipo2/