Vídeo sobre a bioquímica dos hidratos de carbono

Hidratos de carbono (principais funções)

Os hidratos de carbono desempenham inúmeras funções na Natureza. Devido a isso, são elementos indispensáveis para os seres vivos. As principais funções dos hidratos de carbono são:

- combustível metabólico – vários monossacarídeos podem ser utilizados como fonte de energia química, através do seu catabolismo. Como é lógico, o principal hidrato de carbono utilizado como combustível metabólico é a glucose. No entanto, existem vários monossacarídeos que podem também ser utilizados como combustível metabólico (mais informação sobre esse assunto aqui), tais como a frutose, manose ou galactose;

- componentes de nucleótidos – esta função é desempenhada por duas pentoses diferentes, a ribose e a desoxirribose. Na realidade, só um destes hidratos de carbono é um monossacarídeo puro (a ribose), o outro é um derivado de monossacarídeo (a desoxirribose). Sobre isso irei escrever um post em breve… Quer a ribose, quer a desoxirribose são pentoses, ou seja, monossacarídeos com 5 carbonos. A ribose entra na composição dos ribonucleótidos (e, consequentemente, do RNA) enquanto que a desoxirribose entra na composição dos desoxirribonucleótidos (e, consequentemente, do DNA);

- reserva de combustível metabólico – alguns polissacarídeos desempenham funções de reserva de combustível metabólico. Neste contexto, há 2 moléculas que assumem um destaque principal: o amido e o glicogénio. Ambos são compostos por um único tipo de monossacarídeo, a glucose. O amido é o polissacarídeo de reserva de glucose nas células vegetais, enquanto que o glicogénio é o polissacarídeo de reserva nas células animais;

- função estrutural – alguns polissacarídeos desempenham funções estruturais, nomeadamente a celulose e o peptidoglicano. O primeiro é o principal componente da parede celular das células vegetais, enquanto que o segundo é o principal componente da parede celular das células procarióticas;

- proteção – alguns polissacarídeos desempenham uma função de proteção, como é o caso da quitina, que é o principal componente do exoesqueleto dos insetos;

- lubrificação e hidratação – devido à sua composição rica em grupos funcionais hidrofílicos, os hidratos de carbono têm a capacidade de interatuar com uma grande quantidade de moléculas de água. Devido a esta característica, vários polissacarídeos formam misturas viscosas e altamente hidratadas. Esses polissacarídeos designam-se por glicosaminoglicanos e são fundamentais para a pele, articulações, etc.

 

- reconhecimento e adesão celular – são várias as moléculas que participam na adesão e reconhecimento celular. Estas moléculas que se encontram à superfície das células, possuem componentes glicídicas, sendo designadas por glicoproteínas ou glicolípidos.

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Mapa sobre stress oxidativo e expressão génica

Citocromo c

Os citocromos foram inicialmente descritos em 1884 por MacMunn como sendo pigmentos respiratórios. Mais tarde, em 1920, Keilin redescobriu estes pigmentos respiratórios e deu-lhes o nome de Citocromos, classificando estas proteínas heme com base na posição do nível mais baixo de absorção de energia do citocromo.O citocromo c é uma proteína pequena com 104 aminoácidos, localizada no espaço intermembranar da mitocôndria de todos os seres vivos que fazem respiração aeróbica. Parte da cadeia é separada por uma protease da matriz quando o polipéptido se insere na membrana interna ficando assim ancorado com a orientação adequada.
Trata-se de uma heteroproteína (proteína composta por aminoácidos e outros elementos químicos), que além de aminoácidos, possui um grupo heme (cofator), que se encontra ligado às cisteínas 14 e 17.
É uma proteína hidrofílica, extremamente solúvel em água (solubilidade ~100g/L).
A percentagem de cada tipo de aminoácido presente na proteína varia de acordo com as espécies e está relacionada com a sua proximidade evolutiva. A variação da sua estrutura primária, nas diferentes espécies, revela indiretamente as suas diferenças genéticas uma vez que o código para a proteína está escrito nos genes. Esta proteína tem um papel importante na respiração celular uma vez que, é a ultima proteína da cadeia transportadora de eletrões. Esta transporta eletrões entre o complexo III e o complexo IV, deslocando-os para uma molécula de oxigénio (aceitador final), convertendo assim o oxigénio molecular em duas moléculas de água. Neste processo, dá-se a translocação de quatro protões, que ajudam à formação de um potencial quimiosmótico que é usado pela ATP sintase para a formação de ATP. É também responsável pelo estimulo para a morte celular programada, ou apoptose, ativando a via intrínseca da apoptose. Este leva à ativação da caspase 9, que por sua vez ativa as caspases 3 e 7, e o destino da célula fica traçado, nomeadamente, morrer por apoptose. Por fim, promove também a libertação de cálcio armazenado no retículo endoplasmático, elevando a concentração do ião no citosol.
Quanto à formação dos citocromos, eles sofrem alterações reversivieis no número de oxidação do ferro de +2 para +3 num processo cíclico. Há três grupos de citocromos principais, denominados pelas letras a, b e c. Eles diferenciam-se pela estrutura do grupo prostético (cadeias laterais), que levam a diferentes espectros de absorção, sendo que o citocromo c absorve os comprimentos de onda mais curtos.

Texto escrito por:
Ana Ribeiro
João Esteves
Maria Correia
Maria Melo
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Cartoon sobre substâncias hidrofóbicas

Hidratos de carbono (considerações gerais)

Os hidratos de carbono, também designados de glícidos, glúcidos, carbohidratos ou açúcares, são uma classe de biomoléculas caracterizada pela presença de vários grupos polares na sua composição. O bloco de construção dos hidratos de carbono são os monossacarídeos, ou seja, qualquer hidrato de carbono possui um, ou mais do que um monossacarídeo. Sendo assim, podem ser agrupados em diferentes classes, nomeadamente, monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos. 

Quando têm um ou poucos monossacarídeos na sua composição, normalmente apresentam um sabor doce, sendo, por isso, designados por açúcares. Na realidade, quando se olha para um rótulo de um produto alimentar, é vulgar encontrar-se uma informação do género “Hidratos de carbono, dos quais açúcares”. Esta designação pode causar alguma confusão, pois na realidade existe alguma ambiguidade na designação de açúcar. Se há quem chame açúcares aos hidratos de carbono, também há quem use essa designação apenas para os hidratos de carbono que são doces.

Os hidratos de carbono são a classe de biomoléculas mais abundante na natureza, sendo também a classe de biomoléculas mais abundante na nossa alimentação, devendo corresponder a 45-75% do total de energia ingerida.

Os hidratos de carbono existem na sua forma livre, isto é, sem estarem ligados a outros tipos de moléculas. Neste caso, são designados por poli-hidroxialdeídos ou poli-hidroxicetonas, pois apresentam vários grupos hidroxilo e um grupo carbonilo que pode ser aldeído ou cetona, respetivamente (se tiveres dúvidas sobre estes grupos funcionais, podes encontrar mais informação sobre os mesmos AQUI e AQUI). 

Se os hidratos de carbono estiverem combinados com outras moléculas, a molécula resultante designa-se por glicoconjugado, sendo que os glicoconjugados mais conhecidos são as glicoproteínas e glicolípidos.

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Vídeo sobre a estrutura de proteínas

Catalase

A catalase, ou hidroperoxidase, é uma enzima intracelular encontrada na maioria dos organismos. Esta proteína encontra-se nos peroxissomas, nos glicossomas (peroxissomas das plantas) e no citoplasma dos procariontes. A catalase é uma oxirredutase, pois utiliza o peróxido de hidrogénio (H2O2) como aceitador de eletrões e dador eletrónico, decompondo-o segundo esta reação química: 2 H2O2 → 2 H2O + O2 .Embora sejam conhecidas várias formas desta enzima, esta é comummente encontrada sob a forma de um tetrâmero de 240 kDa, possuindo quatro cadeias polipeptídicas na sua estrutura quaternária. Cada cadeia polipeptídica liga-se a um grupo hemo, que possui um ião ferro, que reage com o peróxido de hidrogénio, decompondo a molécula. No entanto, algumas catalases são não-hémicas, ou seja, em vez do grupo hemo está presente um centro binuclear de manganês.
O H2O2 é um produto tóxico do metabolismo das nossas células, produzido, por exemplo, na β-oxidação de ácidos gordos, sendo necessária a rápida converção numa espécie química que seja inócua. A catalase tem o maior número de turnover (kcat) conhecido em enzimas, decompondo até 40000000 moléculas de H2O2 por segundo! A catalase também é importante para certos microorganismos invasores, onde é usada como sistema de defesa contra algumas células do nosso sistema imunitário, que produzem H2O2 como agente antibacteriano. Por último, esta enzima está associada ao mecanismo de envelhecimento retardado ligado ao stress oxidativo.
A reação catalisada por esta enzima é uma reação de dismutação, ou seja, o substrato atua tanto como redutor como oxidante. Sabe-se que ocorre em duas etapas fundamentais: H2O2+Fe(III)-E →H2O+O=Fe(IV)-E e H2O2+O=Fe(IV)-E→H2O+Fe(III)-E+O2. Fe-E representa o ferro do grupo hemo ligado à enzima. A catalase é também capaz de catalisar a oxidação de outras moléculas como o formaldeído, o ácido fórmico e alguns álcoois. H2O2+ H2R→2H2O+R, em que R é a forma oxidada da molécula que sofre a reação. Iões metálicos (em especial cobre(II) e ferro(II)) são inibidores não competitivos e o cianeto e curare competitivos.
A catalase é utilizada não só na indústria têxtil, para remover H2O2 de tecidos, como também em alguns produtos de limpeza de lentes de contacto, atuando como um agente antibacteriano. Atualmente, tem ainda sido usada em máscaras de beleza, combinando a enzima com H2O2 para aumentar a oxigenação celular das camadas superiores da epiderme.
O chamado Teste da Catalase é usado em microbiologia e consiste na deteção da catalase em bactérias, servindo essencialmente para a distinção entre estafilococos e estreptococos. Neste teste põe-se em contacto o peróxido com uma cultura líquida do microorganismo a testar, se aparecem bolhas (oxigénio), o organismo é catalase-positivo (possui catalase, caso dos estafilococos), caso contrário, designa-se catalase-negativo (estreptococos).

Texto escrito por:
Ana Araújo
Inês Oliveira
Mariana Pires
José Cardoso
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Mapa metabólico sobre aminoácidos cetogénicos e glucogénicos