Biologia molecular

Substâncias inorgânicas

Água: Varia dependendo da idade, atividade metabólica e habitat. Atua como solvente universal, possibilitando a difusão de átomos, moléculas, partículas, bem como permite e facilita reações químicas. É uma substância polar, solubiliza substâncias polares, que são chamadas de hidrófilas. Já substâncias apolares são hidrofóbicas. Por formar pontes de hidrogênio, é uma substância coesa e de alto calor específico, sendo importante na regulação térmica.

Sais minerais: São elementos reguladores. Podem ser dissociados (íons sanguíneos, NaCl), cristalizados (conchas e ossos) ou complexados a moléculas orgânicas (ferro da hemoglobina, magnésio da clorofila).

Substâncias orgânicas

Carboidratos ou açucares: São hidrocarbonetos, formados por carbono, oxigênio e hidrogênio. Sua unidade básica é o monossacarídeo (glicose, frutose, desoxirribose, ribose), formado por 3 a 7 carbonos. As unidades de monossacarídeos podem formar dissacarídeos (sacarose, lactose) ou polissacarídeos (amido, glicogênio, celulose). Carboidratos são os substratos preferenciais a serem utilizados pelas células como fonte de energia, sendo que os polissacarídeos precisam ser hidrolisados a monossacarídeos antes. O excesso de açúcar produzido pelas plantas ou animais pode ser armazenado como polissacarídeos, sendo reservas de energia de curta duração (amido – vegetais, glicogênio – animais). Os carboidratos servem também para formar estruturas (celulose forma a parede células das células vegetais)

Lipídeos: São formados por carbono, hidrogênio e oxigênio, mas devido ao menor teor de oxigênio tendem a ser moléculas hidrofóbicas. Lipídeos simples são formados por glicerol e acido graxo, são os óleos, ceras e gorduras. Os lipídeos compostos são formados por glicerol, ácido graxo e outro grupo funcionais (fosfato nos fosfolipídeos). Os esteróides possuem cadeia cíclica e são derivados da molécula de colesterol (ex: estrogênio). Os lipídeos são reservas energéticas de longa duração (animais – gorduras do panículo adiposo, vegetais – óleos de sementes e frutos). As células acumulam lipídeos pelo seu alto valor energético e por serem insolúveis em água, não tendem a se difundir pela célula e não provocam variação na pressão osmótica celular. A bainha de mielina formada por uma gordura recobre os axônios dos neurônios e facilita a transmissão do impulso nervoso por ser um isolante elétrico. Os lipídeos também funcionam como isolantes térmicos, o panículo subcutâneo protege contra o frio. São isolantes mecânicos, a camada adiposa atua como amortecedora dos choques mecânicos. São impermeabilizantes (penas dos patos, cutícula da folhas). Os fosfolipídeos formam a estrutura da membrana plasmática e de organelas celulares. Têm importância hormonal, pois os hormônios esteróides (ex: progesterona e testosterona) atuam na regulação de várias funções orgânicas.

Obs.: colesterol: Forma membranas plasmáticas celulares e é o ponto de partida para a fabricação de diversos hormônios, no entanto, em excesso, pode se depositar na parede de artérias, dificultando a passagem do sangue. Ele pode ser ingerido diretamente, ou produzido pelo fígado, que também tem o poder de destruí-lo.

Proteínas: São macromoléculas formadas pelo encadeamento de uma unidade básica, o aminoácido.

Aminoácidos – Os aminoácidos não essenciais são sintetizados pelo homem. Os aminoácidos essenciais devem ser obtidos através da dieta. Os aminoácidos formam longas cadeias, denominadas cadeias peptídicas, mediantes uma ligação entre a amina (derivados de , em que os H’s são substituídos por radicais R) de um aminoácido e a carboxila (COOH) de outro, está ligação recebe o nome de ligação peptídica.

Níveis de organização de uma proteína – A estrutura primária constitui a sequência do encadeamento de aminoácidos de uma cadeia polipeptídica. Cada proteína é identificada por sua estrutura primária. A estrutura secundária constitui nos dobramentos formados pelo ângulo entre as ligações peptídicas. Podem ser a -hélice e a folha -pregueada. A estrutura terciária constitui a estrutura ou forma tridimensional de uma proteína, formada a partir de interações entre diferentes resíduos de aminoácidos da cadeia polipeptídica. A atividade biológica (função) de uma proteína é determinada por sua estrutura tridimensional. Quando as ligações iônicas que estabilizam a estrutura tridimensional são quebradas a forma e a função da proteína são perdidas, esse processo se chama desnaturação, geralmente é irreversível e pode ser causado por mudanças na temperatura e pH do meio. Proteínas formadas por mais de uma cadeia polipeptídica possuem estrutura quaternária.

Propriedades e funções de proteínas – As proteínas podem ser globulares ou fibrosas.

  1. Proteínas estruturais: Formam os componentes celulares e extracelulares, sendo frequentemente fibrosas. Exs: colágeno (ossos), actina e miosina (músculo) e albumina (pressão osmótica do sangue)
  2. Transportadores e armazenadores: Transportam ou armazenam substâncias no organismo. Exs: Hemoglobina (transporta  no sangue), ferritina (transporta ferro no intestino), mioglobina (armazena no músculo).
  3. Enzimas: As enzimas são catalisadores biológicos. Um substrato se liga ao sítio ativo da enzima, que catalisa a reação. O produto e liberado e a enzima reinicia o ciclo catalítico. Para cada reação existe uma enzima específica. A reação enzimática pode ser inibida por diversas substâncias. Se o inibidor se ligar ao sítio ativo da enzima, competindo com o substrato, ocorre uma inibição competitiva. Já se o inibidor se ligar a outro local da enzima, modificando sua forma e impedindo a catalise, ocorre uma inibição alostérica.
  4. Proteínas de defesa (anticorpos): Os anticorpos são proteínas sintetizadas especialmente contra cada agente infeccioso. Eles são capazes de se ligar ao antígeno, neutralizando-o e auxiliando no mecanismo de defesa. A resposta imune primária ocorre após o primeiro contato com o antígeno. Há produção de anticorpos específicos que levam à destruição do agente infeccioso. O organismo produz ainda células de memória (leucócitos especiais), que guardam a lembrança química daquele antígeno. Já a resposta imune secundária ocorre apenas se a resposta primária já se processou. O novo contato com o mesmo antígeno leva a ativação das células de memória e a uma produção de anticorpos mais rápida e eficiente. A imunização é demonstrada principalmente pelo aparecimento de anticorpos no sangue e significa o combate infeccioso. A imunização ativa consiste no contato com o antígeno, onde há a produção de células de memória e anticorpos, ocorrendo quando o indivíduo contrai doenças infecciosas. A vacina também promove a imunização ativa, sendo fabricada com antígenos atenuados que desencadeiam a resposta imunológica sem causar a doença. A imunização passiva consiste no recebimento de anticorpos prontos contra certos antígenos, pode ocorrer durante a gravidez e a lactação, de mãe para filho. O soro é formado de anticorpos prontos, pode ser inoculado no paciente no caso de um antígeno muito poderoso entrar em contato com o organismo.

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