Bioquímica no ENEM

Os carboidratos, também chamados de glicídios, glucídios, hidrocarbonetos, hidratos de carbono e açúcares, são moléculas orgânicas constituídas por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, com função energética. São encontrados em inúmeros alimentos como frutas, cereais, raízes e tubérculos, leguminosas e mel.

Além da função energética, os carboidratos também têm função estrutural, pois participam da formação de estruturas dos seres vivos. Os carboidratos são classificados em monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos, de acordo com a organização e tamanho de suas moléculas.

Os monossacarídeos são moléculas simples classificadas de acordo com o número de carbonos que apresentam em suas estruturas. São eles:

Trioses (C3H6O3), três átomos de carbono;
Tetroses (C4H8O4), quatro átomos de carbono;
Pentoses (C5H10O5), cinco átomos de carbono;
Hexoses (C6H12O6), seis átomos de carbono, exemplo: glicose, frutose e galactose;
Heptoses (C7H14O7), sete átomos de carbono, exemplo: ribose e desoxirribose.
Os dissacarídeos são formados pela união de duas moléculas de monossacarídeos, são eles:

Sacarose (açúcar comum, encontrado na cana-de-açúcar e beterraba) formada pela união de uma molécula de glicose e outra de frutose;
Lactose (açúcar do leite, principal fonte de energia para o bebê durante a amamentação), formada pela união de uma molécula de glicose e outra de galactose.
Maltose (produzida durante a germinação das sementes), formada por duas moléculas de glicose.
Os polissacarídeos são carboidratos de cadeias longas (polímeros) formadas por milhares de moléculas de monossacarídeos (monômeros). Insolúveis em água, são encontrados como reserva de energia e como parte de estruturas do organismo. Alguns deles são:

- Amido: encontrado nos vegetais, tem função de reserva de energia. Concentra-se nas raízes, mas pode ser encontrado no caule, como a batata inglesa e a mandioca.
- Glicogênio: encontrado nos animais e fungos, tem função de reserva. Nos animais, concentra-se nos músculos e fígado, e, ao se alimentar, o fígado retira moléculas de glicose do sangue, une-as e as armazena em forma de glicogênio. Se o nível de glicose no sangue abaixar, automaticamente o fígado quebra o glicogênio em moléculas de glicose e o libera no sangue.
- Celulose: encontrada principalmente nos vegetais. Participa da constituição da parede celular. Os animais não produzem a enzima celulase responsável por quebrar a celulose. Os animais herbívoros possuem bactérias e protozoários que conseguem digerir a celulose, por isso podem utilizar os vegetais como fonte de alimento. O ser humano não possui esses microrganismos no sistema digestório, mas o consumo dessas fibras é importante para estimular os movimentos do intestino.
- Quitina: encontrada na parede celular dos fungos e no exoesqueleto dos artrópodes.

Lipídios são substâncias insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, tais como o éter e o álcool; uma vez que, de forma geral, não apresentam carga elétrica. Possuem diversas funções e características distintas, de acordo com os grupos aos quais pertencem. Uma das principais se refere ao armazenamento de energia; outras incluem o isolamento térmico e elétrico, proteção a choques mecânicos, formação de membranas celulares, formação de hormônios e vitaminas, etc.

- Triglicérides, ou glicerídeos, são resultantes da união de duas ou três moléculas de ácidos graxos a um tipo de álcool, o glicerol. Sua principal função é a de armazenamento de energia, sendo os lipídios encontrados em maior quantidade nos alimentos. São representados pelos óleos e gorduras. Os óleos são constituídos por moléculas de ácidos graxos insaturados, ou seja: com ligação dupla entre os carbonos de cadeia, encontrados, mais frequentemente, em vegetais. As gorduras são formadas por ácidos graxos saturados (sem duplas ligações), encontrados em animais, geralmente se acumulando nas células adiposas. Óleos são líquidos à temperatura ambiente; e gorduras, sólidas.

- Fosfolipídios são lipídios formados por álcool e ácido graxo, unidos a um grupo de fosfato. São encontrados predominantemente nas membranas celulares e, diferentemente dos triglicérides, possuem uma região polar e outra apolar (cabeça hidrofílica e cauda hidrofóbica).

- Cerídeos são formados por ácidos graxos e álcoois de cadeia longa. Altamente insolúveis em água e, por isso, são responsáveis pela impermeabilização de diversas estruturas, como o ouvido humano, folhas e frutos; protegendo-as. No primeiro caso, a proteção é eficaz contra germes, e nos dois últimos, contra a perda d’água. Abelhas também produzem ceras.

- Carotenoides são pigmentos insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos e óleos; sendo muito importantes na realização da fotossíntese, em vegetais; e na produção de vitamina A, em animais. Possuem cor vermelha, amarela ou alaranjada.

- Esteroides são substâncias associadas a lipídios, formadas por um álcool de várias cadeias fechadas. Suas funções dependerão de qual substância estamos nos referindo, ou seja: se são hormônios sexuais ou da glândula suprarrenal, colesterol, sais biliares do fígado ou vitamina D.

As PROTEÍNAS formam um grupo de moléculas extremamente abundantes e com funções variadas. As proteínas são o principal componente dos músculos, além de participarem da construção de diversos componente celulares e da matriz extracelular. As proteínas são polímeros de aminoácidos. Os AMINOÁCIDOS são a unidade básica da proteína, eles são moléculas orgânicas com um terminal ácido carboxílico, um terminal amina e um grupo radical que varia de aminoácido pra aminoácido. O grupo de ácido carboxílico de um aminoácido reage com o grupo amino de outro formando uma ligação peptídica. As proteínas diferem entre si pela sequência de aminoácidos que as compõe. Existem 20 aminoácidos diferentes que podem ser combinados de infinitas formas para criar proteínas de diversos tamanhos e funções.

            As proteínas têm estruturas diferentes definidas pelos seus aminoácidos, a estrutura primária da proteína é a própria sequência dos aminoácidos. De acordo com as interações entre esses aminoácidos, essa cadeia pode se enrolar na forma de espirais ou zigue-zague, que é a estrutura secundária da proteína. Essas estruturas ainda se dobram umas sobre as outras, dando a estrutura final do peptídio (estrutura terciária). Em alguns casos, como a hemoglobina, a proteína é formada por mais de um peptídio combinado. Nesses casos, a combinação das estruturas terciárias é chamada de estrutura quaternária.

            As proteínas mantêm sua estrutura apenas em uma faixa estreita de pH e de temperatura. Se o ambiente ficar mais ácido ou mais alcalino, ou mais quente ou mais frio, a proteína perde sua forma e sua função. Quando isso acontece, nós dizemos que a proteína está desnaturada. A desnaturação muitas vezes é irreversível, e pode ser observada na mudança de a clara do ovo quando é cozida ou frita: a albumina na clara se desnatura e a mudança pode ser vista na cor e textura da clara.

As ENZIMAS são proteínas especiais que catalisam reações químicas. A velocidade da reação depende do pH e da temperatura do meio, pois esses
fatores afetam a estrutura e a função das proteínas. Geralmente, o nome das enzimas termina em “ase” (ex.: maltase, lactase, polimerase). Como as enzimas funcionam, basicamente, num modelo de chave/fechadura, cada enzima (fechadura) tem espaço para um substrato (chave) específico. Assim, a lactase só age na lactose, a maltase só age na maltose. A velocidade da reação enzimática depende de vários fatores: como as enzimas são proteínas, a velocidade da reação vai ser maior ela ocorrer em pH e temperatura ótimos. Além disso, a concentração de enzimas (quanto maior, mais rápida a reação) e de substrato (quanto maior, mais rápida a reação até o ponto de saturação, quando as enzimas já estão trabalhando em sua velocidade máxima) também influenciam a reação. Existem ainda outros dois fatores importantes que afetam a velocidade das reações enzimáticas: os inibidores competitivos e não competitivos. Os inibidores competitivos têm esse nome porque competem com o substrato pelo sítio ativo da enzima. Os inibidores ocupam o lugar na enzima e não deixam o substrato se ligar. Já os inibidores não competitivos se ligam às enzimas em outros locais, e diminuem a atividade delas através de uma mudança na conformação da proteína. Vários medicamentos são inibidores de enzimas.

Tanto o DNA quanto o RNA são moléculas longas, apresentando-se sob a forma de ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA).  Eles são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética (hereditariedade). “O seu organismo é o que está projetado no DNA e no RNA”.

O resultado da informação genética contida nos ácidos nucleicos é, sempre, a formação de proteína. Ambos são polímeros orgânicos formados pelo encadeamento de nucleotídeos (monômeros), tanto no DNA quanto RNA.

O Nucleotídeo possui moléculas de fosfato, açúcar (pentose) e base nitrogenada. O fosfato faz a ligação entre as pentoses da mesma cadeia. 

O açúcar possui cinco carbonos, sendo uma pentose, pode ser uma desoxirribose em DNA, ou ribose em RNA.

As bases nitrogenadas podem ser púricas, com dois anéis: adenina (A) e guanina (G); ou as bases nitrogenadas podem ser pirimídicas, com um anel: citosina (C), timina (T) e uracila (U).

Bases A, G, e C
As bases A, G, C aparecem em ambos os ácidos nucleicos. No entanto a base exclusiva de DNA é T, e a exclusiva de RNA é U. O pareamento das bases ocorre sempre A = T no DNA, A = U no RNA, e C G em ambos.

DNA – Ácido Desoxirribonucleico:
O DNA Apresenta sequência de nucleotídeos formados pela desoxirribose, como açúcar, por isso, levando o nome de ácido desoxirribonucleico (ADN). 

RNA – Ácido Ribonucleico. Veja os 3 tipos de RNA.
O ácido Ribonucleico é formado por nucleotídeos contendo ribose, como açúcar, por isso o nome ácido ribonucleico (ARN). Apresenta uma fita simples, única.

Ele é encontrado principalmente no citoplasma, e sua quantidade é variável entre as células, dependendo da atividade. São produzidos no núcleo através da transcrição pela enzima RNA polimerase, a partir do DNA. Existem três tipos de RNA: Mensageiro (RNA mensageiro – É responsável por carregar a informação genética do DNA, restrito ao núcleo, até o citoplasma. No citoplasma a fita de RNAm será lida por ribossomos para a síntese de proteínas.),  Transportador (Sua função é transportar os aminoácidos para formação das proteínas. Possuem uma trinca de bases chamada anticódon. Veja a imagem do RNA Transportador.) e Ribossômico (Associam-se a proteínas formando a estrutura do ribossomo. O ribossomo é uma organela citoplasmática que faz a leitura do RNA mensageiro, organizando a formação da proteína com a liberação dos aminoácidos pelos RNAs transportadores.).

O termo vitamina é utilizado para designar todo composto orgânico necessário em pequenas quantidades para promover o bom funcionamento do organismo. Não incluem nutrientes essenciais como sais minerais que são constituintes inorgânicos ou aminoácidos essenciais que estão necessários em grandes quantidades.

Os compostos orgânicos considerados vitaminas apresentam grandes diferenças estruturais, de forma que costumam ser classificados quanto a atividade biológica que apresentam e não quanto a sua estrutura química.

Dessa forma, todas as vitaminas possuem, em sua estrutura, componentes chamados vitâmeros que está relacionado a atividade biológica associada a uma vitamina que pode ser semelhante a outra vitamina, mesmo que ambas as vitaminas não apresentam nenhuma estrutura química similar.

Ainda sim, as vitaminas são agrupadas em dois grandes grupos que leva em consideração a sua solubilidade. As vitaminas podem, então, serem classificadas em:

Hidrossolúveis: vitaminas que são solúveis em água, como as vitaminas do complexo B e a vitamina C. Essas vitaminas, justamente por sua solubilidade em água são rapidamente utilizadas e excretadas pelo corpo, não ficando armazenadas por muito tempo e precisando de uma ingestão diária desses compostos.
Lipossolúveis: vitaminas solúveis em óleos, lipídios e gorduras. São as vitaminas A, D, E e K. Essas vitaminas são facilmente armazenadas no organismo, não precisando de um consumo diário.

Cada tipo de vitamina desempenha um papel fisiológico específico, mas geralmente as vitaminas estão relacionadas a duas funções:

Regulatória: atuando como Coenzimas, moléculas orgânicas que atuam ativando enzimas para desempenhar as inúmeras reações metabólicas enzimáticas que ocorrem no interior celular;
Estrutural: compondo a estrutura de moléculas orgânicas ou servindo como precursora de outras moléculas como é o caso da vitamina B que é utilizada na formação de inúmeros cofatores ou a vitamina D que atua na formação de hormônios esteroidais.