FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA PARA CIENCIAS BIOLOGICAS, CIENCIAS DOS ALIMENTOS, AGRONOMICAS E FLORESTAIS É PERMITIDO A REPRODUÇÃO DESDE QUE SEM FINS LUCRATIVOS Prof. Dr. Luiz Antonio Gallo Prof. Dr. Luiz Carlos Basso MARÇO DE 2012
1. FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA PARA CIENCIAS BIOLOGICAS, CIENCIAS
DOS ALIMENTOS, AGRONOMICAS E FLORESTAIS PERMITIDO A REPRODUO DESDE
QUE SEM FINS LUCRATIVOS Prof. Dr. Luiz Antonio Gallo Prof. Dr. Luiz
Carlos Basso MARO DE 2012
2. 1 ESCOLA SUPERIOR DE AGRICULTURA LUIZ DE QUEROZ UNIVERSIDADE
DE SO PAULO ESALQ USP FUNDAMENTOS DE BIOQUIMICA PARA CIENCIAS
BIOLOGICAS, CIENCIAS DOS ALIMENTOS, AGRONOMICAS E FLORESTAIS
MATERIAL DIDATICO PARA OS ALUNOS DE GRADUAO CONTEM TEXTOS DA
INTERNET MATERIAL INCOMPLETO AINDA EM FASE DE REDAO PROFS. LUIZ
ANTONIO GALLO LUIZ CARLOS BASSO Departamento de CIENCIAS BIOLOGICAS
PIRACICABA =2012=
3. 2 NDICE Conceitos se
objetivos...........................................................................................1
Carboidratos
........................................................................................................3
Lipdios
..............................................................................................................13
Aminocidos
......................................................................................................22
Protenas
............................................................................................................35
cidos Nuclicos
...............................................................................................44
Energtica Bioqumica
.......................................................................................52
Enzimas
..............................................................................................................60
Gliclise
.............................................................................................................76
Ciclo de Krebs
....................................................................................................82
Cadeia Respiratria
............................................................................................86
Via Pentose Fosfato
............................................................................................90
Metabolismo dos Triglicerdios
..........................................................................93
Metabolismo Degradativo das Protenas e Aminocidos
....................................99 Integrao do Metabolismo
.................................................................................106
Excreo do Nitrognio
.......................................................................................111
Fotossntese
.........................................................................................................116
Ciclo do Nitrognio
.............................................................................................135
Biossntese de Protenas
......................................................................................157
4. 3 BIOQUMICA ELEMENTAR CONCEITO E OBJETIVOS A Bioqumica o
ramo da qumica que se preocupa com as transformaes moleculares dos
constituintes celulares. Ao conjunto dessas transformaes
denominamos Metabolismo. Dependendo da organizao estrutural
atingida pelas molculas, o metabolismo pode ser dirigido no sentido
de sntese (anabolismo) ou de degradao (catabolismo). Durante o
metabolismo degradativo, molculas estruturalmente complexas so
demolidas em entidades mais simples, ao passo que a fase anablica
se caracteriza pela formao de estruturas moleculares mais
complicadas a partir dessas entidades mais simples. O anabolismo e
o catabolismo ocorrem concomitantemente numa clula viva. Esses
constituintes celulares tambm denominados de biomolculas, se
apresentam em elevado nmero nas diferentes espcies. Assim estima se
que em uma clula da bactria E. coli existam 3000 diferentes
protenas e nenhuma delas semelhantes s 100.000 diferentes protenas
encontras na clula humana. Levando se em considerao o nmero de
espcies animais e vegetais calcula se em 1010 ou 1012 o nmero de
diferentes protenas. Embora as macro biomolculas sejam extremamente
numerosas, elas so formadas de um nmero relativamente pequeno de
algumas molculas simples (os blocos construtivos). Assim todas as
inmeras protenas so formadas pela unio de 20 diferentes aminocidos.
Os cidos nuclicos so formados por 8 diferentes nucleotdeos. Os
cidos nuclicos so formados de glicerol e alguns cidos graxos, e os
polissacardios por uns poucos monossacardios. Todas as molculas
encontradas na clula desempenham uma ou mais funes, dentre as quais
podemos mencionar: a . funo estrutural: constituem o arcabouo ou
envlucro, como as membranas, limitando matria viva (protoplasma) e
as vezes compartimentalizando os processos bioqumicos, ou quer como
esqueleto sustentando e dando forma ao organismo. b. Funo
energtica: quando atravs da degradao de tais compostos, a energia
qumica encerrada nas ligaes covalentes (C-C C-H e C-OH) de alguma
forma utilizada para a sntese de ATP (adenosina Trifosfato). O ATP
posteriormente empregado na realizao
5. 4 dos diversos trabalhos fisiolgicos (contrao muscular,
excreo, transporte ativo, etc) bem como nas atividades de
biossntese ou anabolismo. A bioqumica, embora uma cincia recente,
no pode ser considerada uma extenso da Qumica Orgnica, se reduzindo
uma coleo dos compostos orgnicos encontrados na clula e suas
propriedades. Atualmente assentada em seus prprios princpios,
fundamentados na Lgica molecular da vida, a Bioqumica a cincia que
tem por objetivo estudar, no seu maior grau de intimidade, ou seja,
ao nvel molecular, a natureza dos diversos processos biolgicos
(respirao, crescimento, transmisso da hereditariedade, fotossntese,
etc) que ocorrem nos organismos vivos, quer animais ou vegetal,
superiores ou inferiores. FUNDAMENTOS DE QUIMICA ORGANICA FUNES
Como se forma o nome do composto? Com base na estrutura ou cadeia
fundamental vamos indicar as caractersticas especiais do composto.
Estas caractersticas so indicadas por meio de prefixos e sufixos e
por meio de nmeros (para as localizar). Quando existe mais do que
um tipo de substituinte, aplicam-se as regras de prioridade
indicadas na tabela seguinte. O grupo principal indicado pelo
sufixo correspondente. Os outros grupos funcionais eventualmente
presentes na molcula sero indicados por prefixos. Priori dade
Classe Grupo Sufixo Prefixo 1 Caties -nio 2 cidos carboxlicos -COOH
-(C)OOH cido ...carboxlico cido ... ico Carboxi- 3 cidos sulfnicos
-SO2OH cido ... sulfnico Sulfo- 4 Sais -COOM -(C)OOM ..carboxilato
de M -..(o)ato de M Carboxilato de M 5 steres -COOR -(C)OOR
..carboxilato de R -..(o)ato de R R-oxicarbonil 6 Halogenetos de
cidos -COX -(C)OX halogeneto de ..carbonilo halogeneto de ..(o)ilo
Haloformil- 7 Amidas -CONH2 -(C)ONH2 -carboxamida -amida Carbamoil-
8 Amidinas -C(=NH)NH2 -carboxamidina Amidino-
6. 5 - (C)(=NH)NH2 -amidina 9 Nitrilos -CN -(C)N -carbonitrilo
-nitrilo Ciano- 10 Isocianetos -NC -isonitrilo Isociano- 11 Aldedos
-CHO -(C)HO -carbaldedo -al Formil- Oxo- 12 Cetonas -(C)O -ona Oxo-
13 Alcois -OH -ol Hidroxi- 14 Fenis -OH -ol Hidroxi- 15 Tiis -SH
-tiol Mercapto- 16 Aminas -NH2 -amina Amino- 17 Iminas =NH -imina
Imino- (Os tomos de carbono entre parntesis fazem parte da cadeia
(ou estrutura) do composto primitivo, pelo que so includos no nome
do composto primitivo e no no sufixo) Nombres de grupos Funcionales
en orden de prioridad. El grupo funcional que se encuentre ms abajo
de la tabla ser el de mayor orden de prioridad y se usar como
sufijo Si mas de un grupo funcional se encuentra presente el que
tenga mayor prioridad se usar como sufijo y los otros como
prefijos. Modelo Sufixo Prefixo - NH2 -amina Amino - SH -tiol
mercapto - OH -ol Hidroxi -tiona Tiol -ona oxo -al Oxo
7. 6 -nitrilo ciano * -amida - Haleto de -anoila - Ac.
-sulfonico Sulfo Acido -oico carboxi * -oato - * Estos prefijos el
nombre incluye el carbono del grupo funcional. Cuando se cuente no
debe de contarse este carbono 1- Efeito Indutivo na cadeia carbnica
Analise o esquema abaixo: Na ligao C - C numa sucesso s de tomos de
carbono os eltrons da ligao esto equidistantes de cada tomo. J numa
sucesso de carbonos terminada por um elemento muito eletronegativo,
como o cloro, por exemplo, ocorre uma deslocalizao de eltrons das
ligaes C - C por causa do efeito da ligao C - Cl. Esse efeito
chamado efeito indutivo. O cloro funciona com um ponto de atrao
eletrnica, "puxando" para si os eltrons da ligao com o carbono
ligado a ele. como uma trilha de domin em que as peas caem umas
sobre as outras: o cloro atrai para si os eltrons da ligao com o
carbono ligado a
8. 7 ele; este, por sua vez, fica com uma certa "deficincia
eletrnica" e, por isso, atrai para si os eltrons da ligao com o
carbono seguinte, tentando compensar essa deficincia, e assim
sucessivamente. Isso acaba gerando uma polarizao na cadeia
carbnica. Do ponto de vista do efeito indutivo, existem duas
espcies de grupos que podem se ligar a uma cadeia carbnica: Grupos
eltron-atraentes (efeito indutivo -I): So aqueles que atraem os
eltrons das ligaes em sua direo. Os mais importantes grupos eltron-
atraentes so aqueles que possuem elementos muito eletronegativos em
relao ao carbono (F, O, N, Cl, Br, I etc.) ou radicais insaturados.
Os radicais insaturados possuem ligaes pi, que por efeito de
ressonncia, iro atrair os eltrons das ligaes em sua direo. Grupos
eltron-repelentes (efeito indutivo +I): So aqueles que "empurram"
os eltrons das ligaes em direo oposta a eles. Os mais importantes
grupos eltron-repelentes so os radicais saturados (alquila) e os
que possuem carga eltrica negativa. Nos radicais alquila, quanto
mais tomos de C e H (com simples ligaes) tiver o radical mais
eltron-repelente ele ser. 2- Algumas consequncias do Efeito
Indutivo 2.1) A estabilidade dos carboctions: Uma consequncia
importantssima do efeito indutivo relaciona-se com a estabilidade
do carboction numa reao qumica em que h formao desta espcie como
intermediria no processo. O tipo de carboction formado pode
determinar que produtos sero formados e em que propores relativas.
O carboction um on que possui um carbono com apenas trs ligaes (sp2
), isto , possui uma carga positiva. Experimentalmente verifica-se
uma grande facilidade de se formarem carboctions tercirios (cuja
carga positiva est num carbono tercirio) em relao a carboctions
secundrios ou primrios. Essa estabilidade diminui do carboction
tercirio para o secundrio e deste para o primrio. Veja abaixo a
possvel explicao para esse fato:
9. 8 Nesse caso, a carga positiva funciona como o centro de
atrao eletrnica na cadeia. Perceba que no carboction primrio apenas
um sentido de corrente eletrnica est disponvel para compensar a
deficincia de eltrons do carbono sp2 . J no secundrio existem dois
sentidos de corrente, e no tercirio, trs sentidos. Logicamente,
quanto maior a disponibilidade eletrnica para compensar a carga
positiva, maior a facilidade do carboction e maior a facilidade de
ser formado. Muitas vezes, devido alta instabilidade, os
carboctions primrios nem chegam a se formar. A no ser que as
condies do meio em que ocorre a reao sejam favorveis sua formao.
Maiores detalhes sero vistos adiante nas reaes qumicas que passam
por carboctions. 2.2) Fora de cidos e bases: Outra conseqncia
interessante do efeito indutivo relaciona-se com a fora de cidos e
bases orgnicos. Carter cido - Vejamos um cido carboxlico que possui
um grupo de induo ligado cadeia. Esse grupo pode ser
eltron-atraente ou eltron- repelente: No primeiro caso (a) o grupo
X eltron-atraente. O efeito indutivo -I e, portanto, deixa a
carbonila com dficit eletrnico, o que leva a um
10. 9 enfraquecimento da ligao com o hidrognio cido. Logo, ser
mais fcil a liberao do prton. Assim, o carter cido aumenta. No
segundo caso (b) o grupo X eltron-repelente. O efeito indutivo +I
e, portanto, deixa a carbonila com supervit eletrnico, o que leva a
um aumento da fora de ligao com o hidrognio cido. Logo, ser mais
difcil a liberao do prton. Assim, o carter cido diminui. Carter
bsico - Vejamos agora o que ocorre com uma amina (base orgnica):
Segundo a teoria de Lewis, base uma espcie qumica que possui um ou
mais pares eletrnicos no-ligantes, ou seja, capaz de coordenar
pares eletrnicos. Dessa forma, assim como a fora de um cido est
relacionada com a sua capacidade de receber eltrons, a "fora" de
uma base relaciona-se com sua capacidade de coordenar eltrons.
Logo, quanto maior a disponibilidade eletrnica em uma espcie
qumica, maior ser seu carter bsico. No primeiro caso (a) o grupo X
eltron-atraente. O efeito indutivo -I e, portanto, deixa o grupo
amino com dficit eletrnico, o que leva a uma diminuio do seu carter
bsico. No segundo caso (b) o grupo X eltron-repelente. O efeito
indutivo +I e, portanto, deixa o grupo amino com supervit
eletrnico, o que leva a um aumento do seu carter bsico.
11. 10 CARBOIDRATOS 1. CONCEITO Quimicamente podem ser
definidos como aldedos ou cetonas poliidroxilados ou substncias que
mediante hidrlise liberem tais compostos. Apresentam uma formulao
geral Cx (H2O) Y, com raras excees. Assim a desoxirribose
(encontrada no DNA) apresenta frmula C5H10 0 4, onde a relao H:O no
de 2:1. Igualmente pode nos encontrar carboidratos com outros
elementos alm do C, H O. Embora no muito freqente, N, S e P podem
integrar molculas de carboidratos. Outras denominaes: hidratos de
carbono, acares, glucdios e glcides. 2. ESTEREOISOMERIA TICA um
fenmeno muito difundido entre os carboidratos, e vem a ser
decorrncia do composto apresentar um ou mais tomos de carbono
assimtrico na molcula. tomo de carbono assimtrico aquele que se
liga a 4 radicais diferentes, e resulta, geralmente, que os
compostos que os apresentam se mostram oticamente ativos, ou seja,
desviam o plano da luz polarizada. Se o desvio for para a direita,
o composto dito de dextrorrotatrio (+) e se para a esquerda
levorrotatrio (-). Como referncia utilizando o gliceraldeido que
apresenta 2 ismeros ticos:
12. 11 As configuraes D e L esto relacionadas com o
posicionamento da hidroxila (OH) do carbono assimtrico mais
distante do grupo funcional (aldedo ou cetona), e necessariamente
nada tem com as propriedades dextro ou levorrotatria desses
compostos, exceto para o gliceraldedo. 3. CICLIZAO DE PENTOSES E
HEXOSES Dependendo do comprimento da cadeia carbnica os
carboidratos podem adquirir uma estrutura cclica mantida pela ligao
hemiacetal. Esta ligao explica a baixa reatividade dos grupamentos
aldedos e cetonas de alguns acares. Assim, a molcula de glicose
pode se dobrar de modo a permitir uma aproximao entre o grupo
aldedo do carbono 1 com a hidroxila do carbono 5, estabelecendo a
ligao hemiacetal: Configuraes e conformaes lcools reagem com grupos
carbonilas de aldedos e cetonas formando um hemiacetal ou um
hemicetal, respectivamente (figura 4). Da mesma forma, a hidroxila
e o grupo aldedo ou grupo cetona de um monossacardeo podem reagir
intramolecularmente para formar hemiacetais ou hemicetais cclicos.
Tais configuraes podem ser representadas atravs da projeo de
Haworth. Um monossacardeo composto por um anel de seis membros
chamado de piranose, enquanto um monossacardeo formado por uma anel
de cinco membros chamado de furanose (figura 5).
13. 12
14. 13 4. CLASSIFICAO DOS CARBOIDRATOS Segundo uma complexidade
so estrutural os carboidratos podem ser classificados em
monossacardios, oligossacardios e polissacardios. 4.1.
Monossacardios: So os mais simples dos acares, no sofrem hidrlise;
possuem baixo peso molecular e so solveis em gua. Apresentam sabor
doce, so cristalinos quando no estado slido. So todos considerados
acares redutores. Os monossacardios se subdividem segundo o nmero
de tomos de carbono na molcula: N de tomos de C Nome genrico
Representantes de importncia fisiolgica 2 diose glicaldeido 3
triose gliceraldeido, dihidroxiacetona 4 tetrose eritrose, treose 5
pentose xilose, xilulose, ribose 6 hexose glicose, frutose, manose,
galactose 7 heptose sedoheptulose 8 octose _ _ 9 nonose _ _
15. 14
16. 15 4.2. Oligossacardios: So aucares compostos que
hidrolisados originam monossacardios; so classificados de acordo
com o nmero de monossacardios que
17. 16 so liberados por molculas: dissacardios, trissacardios,
tetrassacardios, pentassacardios e hexassacardios. Estudaremos
apenas alguns dissacardios. sacarose: - glicose - 1,2 - frutose
maltose: - glicose - 1,4 - glicose lactose: - galactose 1,4 glicose
celobiose: glicose 1,4 glicose trehalose: glicose 1,1 glicose
Maltose celobiose
18. 17 Os dissacardeos so formados por dois monossacardeos
unidos por ligao covalente. Existem vrios dissacardeos presentes na
alimentao, como, por exemplo: Trealose = glicose + glicose a (1-1);
Celobiose = b-glicose + b-glicose (1- 4); Maltose(1 - 4) e a
Iso-maltose (1 - 6): duas molculas de glicose e esto presente no
malte (maltose) e so subproduto da digesto do amido e glicognio
(iso-maltose); Lactose glicose + galactose (1- 4): o principal
carboidrato do leite; Sacarose: glicose + frutose (1 - 2), sendo a
forma mais comum de acar, obtida da cana-de-acar. Acar redutor:
aquele que apresenta um grupo aldedo ou um grupo cetnico livre,
isto , no participante de ligao glicosdica. A ligao hemiacetal,
responsvel pela estrutura cclica de alguns aucares, no compromete o
carter redutor. Os aucares redutores so assim chamados por poderem
reduzir o on Cu++ em meio alcalino.
19. 18 reativo detecta colorao 1 - Tese de Fehling sol. Cupro
alcalina a.redutores vermelho 2 - Teste de Benedict glicose azul 3
- Reao de Molish geral AR anel prpura 4 - de Bial pentoses azul 5 -
de Tollens pentoses rosa 6 - de Seliwanoff frutose vermelho 4.3
Polissacardios: So compostos que por hidrlise liberam grande nmero
de monossacardios. So inspidos, insolveis em gua e amorfos no
estado slido. Apresentam elevado peso molecular. Diversos
representantes desempenham funes estrutural e energtica nos
diversos organismos. a. Amido: reserva energtica dos organismos
vegetais, constitudo de amilose e amilopectina. A amilose
constituda de - glicose mantida pela ligao - 1,4 glicosdica,
apresentando peso molecular entre 4.000 e 150.000. A amilopectina
formada de - glicose mantida por ligaes - 1,4 e - 1,6 com peso
molecular de at 500.000.
20. 19 b. Glicognio: Reserva energtica dos organismos animais,
estruturalmente semelhantes amilopectina, porm mais ramificado,
isto , com maior proporo de ligaes - 1,6, o que torna a molcula
mais compacta. Apresenta peso molecular de at 2.000,000. c.
Celulose: Formada de - glucose unidas pela ligao - 1,4; constitui a
parede celular das clulas vegetais.
21. 20 d. Quitina: Constitui a carapaa (exoesqueleto) dos
insetos e crustceos. um polmero de N acetil - - glicosamina,
altamente insolvel. Sob o mar Descobrindo a rentabilidade que
existe nos desperdicios marinhos Por Nancy Garcia A quitina um
polissacardeo formadora da carapaa dos insetos e crustceos. um
produto do processamento industrial de camares, siris, lagostas, e
tem novas e prometedoras aplicaes industriais. A quitina um
polissacardeos formado pela polimerizao de resduos de N-acetil
glicosamina. o segundo produto orgnico mais abundante que existe na
natureza depois da celulose. o principal componente da cutcula dos
artropodos, crustceos e insetos, estando presente em moluscos e
forma parte das paredes celulares de alguns microorganismos como
fungos e leveduras. Entre suas principaius caractersticas esta a
abundancia, ser biodegradvel e no txica. A carapaa dos crustaceos e
camares representam a primeira fonte para se obter quitina. As
carapaas alem de conter quitina, tambm contem pigmentos vermelhos e
protenas com a mesma qualidade da carne do crustceo. A quitina e um
polmero muito grande parecido com a celuilose. Por no ser degradvel
em gua, e necessariose modificar a estrutura do polmero para se
obter seus derivos solveis. Dentre estes derivados esto a qutinase,
empregada como biocida , como bactericida, fungicida e herbicida, e
o quitosam que serve para o tratamento de guas industriais e como
um ingrediente nutritivo, pois ajuda a eliminar o colesterol, ajuda
previnir doenas cardiovasculares e tem efeito anti gstrico e anti
atritico.
22. 21 O quitosan aplicado em industrias papeleiras, permite
que a polpa tenha maior fora para fixar as tintas e os corantes
dostecidos. Na industria de alimentos empregado como espumante e
emulsificante. A travs de dicho polmero se encapsulan medicamentos
de liberacin prolongada. Se emplea como biomaterial para hacer
lentes de contacto, hilos de sotura y prtesis, ya que tiene la
propiedad de ayudar a la regeneracin de huesos. En el rea de la
ciruga plstica ayuda al reestablecimiento de los tejidos, evita la
mala cicatrizacin, sirve para la fabricacin de piel sinttica y es
un agente que inhibe las infecciones en heridas. Es material para
la creacin de pelculas envolventes que prolongan la vida de los
alimentos perecederos como envases biodegradables. (Para ahondar en
este tema, consulte la seccin Marketing de esta edicin y considere
los beneficios de emplear estos envases en su negocio). Las
oportunidades Mxico es uno de los pases con mayor produccin de
camarones al ocupar el sptimo lugar a nivel mundial (casi 100 mil
toneladas de peso vivo durante 2001, segn datos de Sagarpa). Tambin
se producen, en promedio, 20 mil toneladas anuales de jaiba, tres
mil 500 de langostino y casi tres mil toneladas de langosta (todos
en peso vivo). Es posible capturar estas especies en la regin
comprendida del Atlntico, la pennsula de Yucatn y el Golfo de
Mxico. En la regin al Este de la Repblica se ha reportado la
produccin de una langostilla que, debido a su tamao pequeo, no
sirve para consumo y se considera ms una plaga al ser capturada
junto con el camarn y causar un sobrepeso que rompe las redes. Esta
langostilla no se ha aprovechado ampliamente (slo se le utiliza
para la creacin de harina para granjas camaroneras), sin embargo,
se ha calculado que tiene una produccin anual de 250 mil toneladas
que se queda varada en las costas originando un verdadero problema
ambiental. Sera ideal utilizarla para producir quitina. En la
captura de crustceos slo se aprovecha su carne, quedando los
caparazones como desperdicios; Escudero expresa que "a partir de
este desperdicio se puede comenzar toda una industria dedicada a la
produccin de quitina y sus diferentes derivados". Por su parte,
Patricia Miranda comenta que el costo de una empresa dedicada a la
produccin de quitina se calcula alrededor de dos millones de pesos
por el tipo de instalaciones y equipo que se usa en el proceso.
Escudero comenta que para instalarla se necesita bsicamente un
reactor de desmineralizacin, otro de desproteinizador, molino,
secador y fermentador. Los productos pueden ser refinados lo cual
aumenta su valor, por lo que se debe contar con espectrofotmetro,
centrifugadora, balanza, autoclave y agitadora. La inversin en
maquinaria es de alrededor de un milln de pesos. El precio de la
materia prima, las cutculas de los crustceos, no se ha establecido
al ser un desperdicio, por lo mismo
23. 22 ambas investigadoras afirman que se puede llegar a un
acuerdo con las cooperativas camaroneras para determinar un valor.
La quitina en el mercado tiene un costo aproximado de US$20 por
kilo, la quitinasa refinada con alto grado de desacetilacin tiene
un precio de US$300, diez gramos; mientras que el quitosn de baja
calidad llega a US$70 por kilo. "Una de las ventajas es que no se
necesita personal especializado, slo capacitado para poder operar
los reactores y conocer el proceso", afirma Miranda. Los mercados
De acuerdo con Escudero, la quitina y sus derivados tienen uso
potencial en diferentes pases, principalmente Japn, China y Estados
Unidos. En todos ellos ya existe una industria consolidada
alrededor de este polmero, siendo China el principal productor y
exportador de quitina. Chile y Espaa estn en una fase incipiente, a
la par de Amrica Latina. En Mxico es prcticamente un tema nuevo, no
obstante, ya existe una empresa que comienza a abrirse camino en
este campo: Neptuno, ubicada en Sonora. Representantes de Neptuno
comentaron que, junto con un grupo de investigadores, llevan a cabo
una serie de actividades como participar en exposiciones o en
conferencias para promover sus productos, a pesar de que
mundialmente el uso de la quitina y sus derivados va en aumento. De
hecho hay amplias posibilidades de exportarlo a la Unin Americana y
algunos pases latinoamericanos. Recoleccin de caparazones Una
posibilidad para poder entrar en el negocio sin tener que realizar
una inversin tan importante al inicio, consiste en recolectar los
caparazones, limpiarlos y molerlos, que es el proceso primario para
la elaboracin de la quitina. El caparazn molido se puede vender a
las empresas que elaboran el compuesto y de ah capitalizar para
adquirir el equipo necesario para la fabricacin del polisacrido. De
hecho, empresas como Neptuno y otras en Estados Unidos, estn
dispuestas a comprar los caparazones limpios sin necesidad de
molerlos. Para ello slo se necesita establecer las formas de
recoleccin, sin dejar de considerar que entre ms jvenes sean los
crustceos mayor ser la cantidad y calidad de las sales de calcio;
contar con secadoras y grandes cantidades de agua. En caso de no
contarse con los secadores se pude secar al sol, en un terreno
amplio y colocar limpios los caparazones. Existen institutos y
empresas dedicadas al diseo de envase y embalaje (Instituto
Mexicano de Profesionales en Envase y Embalaje) que en estos casos
dan asesora para enviar el producto con costos reducidos. El
ejemplo de la quitina es uno de los tantos avances cientficos que
ha tenido una aplicacin prctica en la industria, y por ende abre
brecha para desarrollar ms de uno de los tantos negocio del
futuro.
24. 23 Cientos de posibilidades El quitosn sirve para: En
tratamiento de aguas residuales. En la elaboracin de pulpa para
papel estndar, fotogrfico y carbn. En el campo mdico y de salud se
le emplea en la creacin de vasos sanguneos artificiales, como
antinflamatorio, inhibidor de tumores y de placa dental, antiviral
y procesos de cicatrizacin. Tambin se usa en la formacin de
esponjas y vendas para heridas, as como en la confeccin de ropa
estril para personas convalecientes. Es un material que protege
contra la radiacin. En el sector de alimentos es un aditivo para la
estabilizacin del color, conservadores y remocin de slidos. En el
rea cosmtica se usa para fabricar polvo para maquillaje, barniz de
uas, humectante, fijadores para el cabello, crema humectante, pasta
de dientes. En la agricultura se utiliza para el recubrimiento de
semillas y hojas, fertilizantes y liberacin de controlada de
agroqumicos. La quitina y su potencial industrial Como un escudo de
alta eficiencia construido con pura qumica, una sustancia que forma
parte del carapazn defiende a insectos, crustceos, moluscos y otros
seres vivos de su contacto con lo externo. La poseen en diversa
cantidad jaibas, camarones, langostas, araas y cucarachas. Incluso
algunos hongos y algas. Se llama quitina y es un compuesto natural
con variados beneficios para el ser humano, til en las industrias
farmacutica, de alimentos, cosmtica y de empaques. De basura a
materia prima que filtra agua contaminada, ofrece consistencia a
alimentos procesados, atrapa grasa, es antibactericida y sirve como
envoltura biodegradable, entre otros beneficios, la quitina est
involucrada en la proteccin de varias especies. Su nombre, derivado
del griego ktos, significa cavidad o bveda, y el sitio en que se
encuentra, el caparazn de muchos artrpodos, tambin refiere su
capacidad para enfrentar a diversos agentes externos. Despus de la
celulosa, es el segundo polmero ms abundante en el planeta, por lo
que su utilizacin a gran escala en Mxico es muy prometedora, como
lo ha sido en Japn, en donde alrededor de 250 empresas explotan la
quitina. Una investigadora de la Universidad Nacional Autnoma de
Mxico (UNAM), la maestra en ciencias Patricia Miranda Castro,
estudia desde hace siete aos la quitina y su principal derivado, el
quitosn. En el Laboratorio de Biotecnologa de la Facultad de
Estudios Superiores Cuautitln (FES-C), esta qumica farmacobiloga ha
logrado una metodologa
25. 24 propia para extraer la quitina y el quitosn del camarn,
utilizando caparazones y cabezas de los crustceos que para la
industria pesquera son desechos. "Mxico es el sptimo productor de
camarn en el mundo, as que muchas toneladas de cabezas del crustceo
regresan al mar cada ao, y grandes cantidades de caparazones se
tiran da a da en las marisqueras de todo el pas. Nos parece
interesante sumarnos a un proceso en donde la sustancia que
buscamos est en lo que otros consideran basura", explica la maestra
Miranda, quien en su laboratorio ha ensayado durante varios aos una
forma eficiente para obtener la quitina. La patente de esta
metodologa para la extraccin, obtencin y purificacin de la quitina
y el quitosn est en trmite ante el Instituto Mexicano de Propiedad
Industrial y de otorgarse la UNAM podr realizar transferencias
tecnolgicas con este producto de origen natural. De la marisquera
al laboratorio La quitina es un polmero, es decir, una molcula de
gran tamao constituida esencialmente de azcares (es un polisacrido)
y oxgeno. Sus molculas son fibrosas, y logran un material de gran
resistencia qumica y mecnica. "Las caractersticas ms tiles para la
industria estn en el quitosn, un derivado de la quitina. As que lo
primero que hicimos fue conseguir en las marisqueras caparazones de
diversos animales, estudiar en donde existe la sustancia en mayor
cantidad, y desarrollar un mtodo propio para extraer la quitina y
transformarla en quitosn. Encontramos que los caparazones de jaibas
y langostas tienen ms calcio y menos quitina, mientras que las de
camarn, ms blandas, contienen mayor cantidad de la sustancia",
explica la especialista. Ya en el laboratorio, los caparazones se
limpian, se muelen hasta pulverizarse y se someten a un proceso de
hidrlisis cida, utilizando cido clorhdrico, el cual convierte a los
carbonatos en cloruros y solubiliza los minerales, bsicamente el
calcio. Ya desmineralizado, se aplica una hidrlisis alcalina, pues
el lcali que se usa rompe la estructura de la matriz y hace
solubles las protenas, las cuales arrastran consigo grasas y
pigmentos, componentes todos que constituyen el caparazn. Los
pigmentos ya separados (de colores rosa y anaranjado) son un
subproducto del proceso que pueden utilizarse para alimentar
flamingos y salmones, especies a las que les ayuda a mantener su
color caracterstico. Despus de ambas etapas se obtiene la quitina
en polvo, que no es soluble en agua, lo que lo hace poco prctica
para su aplicacin. As que se somete a un proceso llamado
"desacetilar", que significa quitar de la sustancia una parte de su
estructura, el grupo acetilo. Con esto se obtiene como derivado el
quitosn, presente en el 70 por ciento de la quitosina, pero ahora
ya aislado y purificado.Esta metodologa es una innovacin tecnolgica
de la maestra Patricia Miranda Castro. Las cualidades del
quitosn
26. 25 El quitosn es soluble en agua acidificada. Esta
solubilidad y su viscosidad (que puede hacerse ms espesa o ms
ligera, segn se requiera) son caractersticas que lo hacen aplicable
a usos variados, as como su accin de "imn bioqumico", capaz de
detectar sustancias nocivas. Por ejemplo, en el estmago humano,
atrapa grasas como el colesterol y los triglicridos, a los que
conduce por el intestino capturados hasta evacuarlos. As que una
aplicacin farmacutica lo utiliza como regulador del peso corporal,
mientras que tambin sirve como regulador de la presin arterial,
consecuente a la disminucin de grasas. En la industria de alimentos
este derivado de la quitosina se utiliza para dar consistencia y
viscosidad a los aderezos para ensaladas y mayonesas, mientras que
en las frutas y verduras frescas sirve como un protector
antimicrobiano. Otras aplicaciones estn en la industria de los
cosmticos, en donde el quitosn se introduce en cremas humectantes,
pues es una molcula que absorbe el agua. Algunos fabricantes de
shampoo lo utilizan como ingrediente, ya que desarrolla una pelcula
que da proteccin y brillo al cabello. En la industria papelera,
donde el principal insumo es la celulosa, el quitosn sirve para
fijar y dar resistencia al papel, mientras que una de sus ms
prometedoras aplicaciones podra ser como plstico biodegradable,
sustituyendo al plstico tradicional derivado del petrleo, uno de
los materiales ms utilizados en el mundo y ms difciles de
degradarse, lo que genera mucha contaminacin. Como material plstico
alternativo, el quitosn ya ha sido sometido a pruebas en el
Laboratorio de Biotecnologa de la maestra Patricia Miranda Castro,
quien desarroll una especie de celofn a partir de esta sustancia
natural, "una envoltura que incluso podra comerse", finaliza la
especialista universitaria. e. Outros polissacardios estruturais e
de reserva: Entre os principais polissacardeos de reserva em
plantas esto o amido, os frutanos e os polissacardeos de reserva de
parede celular (PRPC). Como compostos de reserva, o amido e os
frutanos possuem as vantagens de serem formados por glucose e
frutose, respectivamente. Esses acares so prontamente utilizados
pelo metabolismo de gerao de energia e tambm fornecem carbono para
a biossntese da maioria das biomolculas presentes em clulas
vegetais. Cada um dos principais polissacardeos de reserva
apresenta caractersticas que fazem com que eles sejam mais
convenientes para o metabolismo em certas situaes. Uma dessas
caractersticas o fato que nenhum deles possui radicais livres. Esta
uma vantagem quando comparada ao acmulo de monossacardeos, uma vez
que a presena de tais compostos
27. 26 poderia levar glicosilao inespecfica de elementos
celulares. Outra vantagem a relativa inatividade osmtica dos
polmeros. A tabela a seguir resume as principais caractersticas dos
trs tipos de grupos mais importantes de polissacardeos de reserva
de plantas. Estas evidenciam diferentes funes considerando como
eles so degradados e seus locais de deposio na clula e na planta.
Composto de reserva Biossntese Mobilizao Localizao celular
Localizao na planta Amido A partir de ADP- glucose Hidrlise por
fosforilao Plastdeos e grnulos no citossol Sementes, caule, folhas,
frutos e rgos Frutanos A partir de sacarose por transglicosilao
Hidrlise Vacolos e fluido apoplstico Folhas, razes, caules e rgos
subterrneos PRPC A partir de UDP/GDP acares no complexo de Golgi
Hidrlise e transglicosila o Parede celular Sementes e rgos
subterrneos Dextrana polissacardios elaborado pelo Leuconostoc
mesenteroides a partir de sacarose. Causa viscosidade no caldo de
cana bem como diminui o rendimento da cristalizao da sacarose.
28. 27 POLISSACARDEOS DE PAREDE CELULAR (PRPC) Os
polissacardeos de reserva de parede celular (PRPC) so relativamente
inertes no que concerne sua reatividade qumica e apresentam
diferentes graus de solubilidade em gua. Essas caractersticas
conferem : alta compactao e baixa reatividade e tornam possvel a
existencia de um compartimento celular ( a parede celular) que
permite o fluxo de gua com um grau de liberdade considervel. O
custo para produzir tais polmeros alto, pois tais compostos
necessitam de um complexo sistema de biossntese, secreo e montagem
no meio extracelular. A biossntese dos polissacardeos de parede
celular requer nucleotdeo-acares como doadores de monossacardeos.
Na tabela a seguir esto relacionados alguns dos polissacardeos de
parede e seus respectivos nucleotdeo-acares doadores.
Polissacardeos Nucleotdeos-acares Celulose UDP-glucose Calose
UDP-glucose Glucanos de cadeia mista UDP-glucose Xiloglucano
UDP-glucose, UDP-galactose, UDP- xilose e GDP-fucose Galactomanano
GDP-manose, UDP-galactose Glucoronoarabinoxilanos UDP-arabinose,
UDP-xilose, UDP-dico galacturnico Ramnogalacturonano GDP-ramnose,
UDP-dico galacturnico FRUTANOS Os frutanos encontram-se entre os
carboidratos alternativos de reserva mais amplamente distribudos
entre as plantas superiores, sendo encontrados em aproximadamente
15% das angiospermas. A presena de frutanos em Asteraceae foi
amplamente documentada para a flora de regies temperadas e para a
flora tropical e subtropical em regio restrita do cerrado
brasileiro. A maioria das espcies ricas em frutanos encontra-se
fora da regio tropical, sendo mais abundantes em reas onde o
crescimento sazonal. Vrios autores sugerem que o acmulo de altas
concentraes de frutanos e de acares solveis pode contribuir para o
aumento do potencial osmtico das clulas e, por conseguinte promover
tolerncia seca e ao congelamento. Os frutanos so acumulados em rgos
fotossintetizantes como folhas e caules, em rgos subterrneos de
reserva como razes tuberosas, tubrculos e bulbos, e em
inflorescncia e sementes. Nas clulas, os frutanos e as enzimas
envolvidas em seu
29. 28 metabolismo so encontrados nos vacolos, embora
recentemente sua presena e a da enzima frutaexohidrolase tenham
sido detectadas no fluido apoplstico. Frutanos consistem de sries
homlogas de oligo e polissacardeos no redutores, onde cada membro
da srie contm um resduo a mais de frutose do que o membro anterior.
Esses polmeros de D - frutose carregam um resduo de D - glucose
geralmente localizado na extremidade da cadeia, unido por uma ligao
do tipo 1,2 como na sacarose, sendo assim o frutano mais simples um
monofrutosil sacarose, um trissacardeo. O trissacardeo que d origem
srie da inulina, a 1- cestose ou 1- cestotriose (1 - F - frutosil
sacarose, -glu-1,2--fru-1,2-fru), foi o primeiro a ser
caracterizado por Bell e colaboradores (Pollock et al. 1996 e
referncias ali contidas). A 1-cestose encontrada em todas as
espcies que acumulam frutanos, mesmo naquelas onde a srie
predominante apresenta outro tipo de ligao entre os resduos de
frutose. Cinco classes estruturais de frutanos foram identificadas
(figura 11): a) frutano baseado em 1-cestose, com ligaes - 2,1
(inulina), encontrado principalmente em Asterales (ex.: tubrculos
de Helianthus tuberosus); b) frutano baseado em 6-cestose com
ligaes - 2,6 (levano), caracterstico de Poales (ex.: folhas de
Phleum pratense); c) frutano com ligaes mistas e ramificados, com
glucose na extremidade da cadeia, tambm encontrado em Poales ( ex.:
Triticum); d) frutano baseado em neocestose com ligaes - 2,1,
encontrado em Liliaceae ( ex. : Asparagus ) e e) frutano baseado em
neocestose, com ligaes -2,6, presente em alguns membros de Poales (
ex. : Avena ). Pectinas A pectina o maior constituinte da parede
celular primria e tambm est presente na lamela mdia entra as clulas
de todos os tipos. Contm uma alta concentrao de resduos de cido D-
-4). Dentre as pectinas encontrados : Homogalacturonanos: que
apresentam predominante ou exclusivamente esta estrutura (cido
galacturnico e resduos metilgalacturonados) como mostrado na figura
15. ramnogalactoruronanos : contm resduos de L-ramnose. Neste caso,
o cido galacturnico se li -2), e a ramnose ao outro resduo -4). Os
resduos de ramnose servem como pontos de ancoragem para cadeias
laterais se unirem, ramificando o polmero (figura 16). Galactanos :
Existem dois t -1,3- -1,4 e o outro, mais frequente composto
(figura 17) -1,4 com ramificaes de L-arabinofuranose a cada 16-21
resduos da cadeia principal. Aps a germinao, maior parte da
galactose e arabinose
30. 29 removida da parede, deixando um material residual
enriquecido em ramnose, cido urnico e glucose. Matheson e Saini
(1977) reportaram a presena de duas - -galactosidases em cotildones
de Lupinus luteus, estas enzimas aumentaram aps a germinao e os
autores levantaram a possibilidade do galactano estar envolvido no
controle da expanso celular, alm de ser um polissacardeo de
reserva. Hemicelulose Alguns autores consideram hemicelulose o
material extrado da parede por extrao alcalina. Para outros,
trata-se de um polmero da parede celular com um tipo particular de
estrutura molecular e com provvel funo de mobilidade. Dentre as
hemiceluloses encontramos: Galactoglucomananos: (figura 18) molcula
linear, cadeia cam resduos de D- glucopiranose e D- -4). Difere da
celulose pela presena dos resduos de manose. A razo
manosil:glucosil geralmente 3. A cadeia de glucomanano apresenta
curtas ramificaes: resduos de D- -6) aos resduos de manose.
Arabino-4-O-metilglucuronoxilano: polmero linear de D-xilose unidos
por -4), com cadeias laterais de dois tipos: resduos de 4-O-metil
D- glucurnico unidos xilose po -2) ou resduos de L-arabinose unidos
-3) (). 4-O-metilglucuronoxilano: cadeia de resduos de
D-xilopiranose unidos por -4) e substitudo por resduos de
4-O-metil-D-glucurnico unidos por ligao -2) na cadeia de xilose.
Glucomananos: semelhantes estrutura de galactoglucomananos, com a
glucose e -4). Xilanos de parede secundria de gramneas, () aparece
grande variedade de cadeias laterais curtas1-4) D-xilano),
incluindo: L-arabinofuranose no carbono 2 ou 3 da xilose - D
-glucosano e -O-metil-D-glucuronopiranose no carbono 2 da xilose
cadeias laterais mais complexa, contendo galactose e xilose
Glucanos de cadeias mistas (1-3) e (1-4), -D-1,4-glucano -1,6 por
resduos de D- -D- galactopiranosdeos-(1,2)-D-xilopiranosdeos
(figura 22). Exceto pela ausncia de terminais fucosil -L-
-D-galactosdeos, existe uma grande semelhana entre xiloglucanos de
reserva (em sementes) e xiloglucanos estruturais de paredes
primrias. Teriam funes no controle da embebio de gua e xeroproteo.
Foi proposta uma nomenclatura para os blocos estruturais de
xiloglucano com base na cadeia principal. Glucoses no substitudas
so
31. 30 denominadas G, glucoses ramificadas com xilose so
denominadas X e se a galactose est ligada xilose, o trissacardeo
denominado L. As propores entre estas unidades demonstraram a
existncia de estruturas finas (distribuio das ramificaes de
galactose) especficas entre as diferentes espcies e entre populaes
de mesma espcie crescidas em diferentes ambientes. Apesar das
diferenas em estrutura fina, todos os xiloglucanos de sementes
examinados apresentam proporo de monossacardeos muito prxima,
preservando, desse modo, o total de ramificaes com galactose de
forma independente da sua distribuio. J foram isoladas as quatro
principais enzimas responsveis pela degradao de xiloglucano em
Tropaeolum majus, sendo : uma endo- -1,4- glucanase especfica para
xiloglucano ou xiloglucano endo-transglicosilase (XET); -
-xilosidase ou oligoxiloglucano exo-hidrolase especfica para
oligossacardeos de -glucosidase. No modelo proposto por Crombie et
al. (1998) as quatro enzimas atacam o polmero de um modo
sincronizado, produzindo galactose, glucose e xilose livres. Embora
nenhuma evidncia direta indique ainda que os xiloglucanos de
sementes tenham dupla funo, esta proposio pode ser feita com base
no fato de que os xiloglucanos possuem propriedades hidrodinmicas
muito semelhantes s encontradas em galactomananos, isto , os
xiloglucanos teriam funes no controle da embebio de gua e
xeroproteo. interessante observar que, as relaes entre estrutura e
funo em xiloglucano esto nas mudanas de estrutura fina que so tambm
relacionadas com o posicionamento das galactoses na molcula. O grau
de ramificao dos mananos define suas relaes estrutura-funo. Quanto
menos ramificado, maior a indicao de que a funo biolgica est
relacionada com a dureza e a proteo do embrio. Por outro lado,
quanto maior o grau de ramificao, mais solvel o polissacardeo e
maior a participao deste em funes como as relaes hdricas. Mananos e
galactomanos so molculas multifuncionais, desempenhando suas funes
durante fases distintas do crescimento e desenvolvimento das
plantas. Mananos puros so artificialmente definidos como contendo
mais de 90% de no o restante estar ramificado com galactose. So
estruturalmente relacionados aos galactomananos, apenas
apresentando um grau menor de ramificao com galactose. Abaixo de
10% de ramificaes, os mananos tornam-se insolveis e precipitam
rapidamente em soluo aquosa. Assim, os mananos so estruturalmente
relacionados aos galactomananos, apenas apresentando um grau menor
de ramificao com galactose. Os mananos, portanto, apresentam alto
grau de interatividade intermolecular, formando cristais na parede
celular, o que
32. 31 confere dureza e diminui sua solubilidade. So
encontrados em endospermas de sementes de espcies como Phoenix
dactylifera, Phytelephas macrocarpa e Coffea arabica. Aparentemente
tem outras funes alm de reserva, eles conferem dureza s sementes
que os acumulam e isso pode ser associado com um sistema de proteo
do embrio contra danos mecnicos. Sendo assim, os mananos exerceriam
as funes de constritor e protetor mecnico do embrio e tambm de
polissacardeos de reserva. Galactomananos so compostos por uma
cadeia linear de resduos de manose -1,4 qual resduos de galactose
esto unidos em endospermas de sementes de leguminosas. A razo
manose:galactose e a distribuio dos resduos de galactose ao longo
da cadeia de manose variam de espcie para espcie, sendo importante
para estudos quimiotaxonomicos e evolutivos. As trs famlias de
Leguminosae podem ser distinguidas utilizando-se este parmetro. A
mobilizao de galactomananos foi estudada em leguminosas,
-galactosidase, endo- - -manosidase) confirmando que a mobilizao do
galactomanano ocorre atravs da hidrlise. Em todos os casos
estudados, o polissacardeo desmontado at seus monossacardeos
constituintes (manose e galactose) ao mesmo tempo em que h produo
de sacarose. Alm do papel de reserva, o galactomanano influencia no
fluxo de gua devido a sua maior solubilidade nos primeiros estgios
da germinao. Este polissacardeo absorve grande quantidade de gua e
redistribui ao redor do embrio. O endosperma embebido protege o
embrio contra perda de gua atravs de um efeito conhecido como tampo
de gua durante perodos de seca ps-embebio. 5. FATORES
ANTINUTRITIVOS DE NATUREZA GLUCDICA: a. Linamarina: carboidratos
cianognio encontrado em certas variedades Mecanismo de detoxicao da
planta: CN + S2O3 = SCN + SO3 = O tiocianato (SCN ) impede a captao
de iodo pela tireide, causando o bcio. A intoxicao crnica com
cianeto (CN), acarreta a Neuropatia Tropical, que se caracteriza
por alterao irreversveis das clulas nervosas, provocando falta de
coordenao dos movimentos e uma apatia generalizada. A ocorrncia de
bcio no litoral nordeste brasileiro pode ser atribudo ao elevado
consumo de produtos de mandioca. b. Fatores causadores de
flatulncia: Muitos legumes ( feijo, soja, etc. ) apresenta os
oligossacardios rafinose, estaquiose e verbascose, que escapam
digesto por no
33. 32 termos a enzima galactosidase, no sendo, pois,
absorvidos ao nvel do intestino delgado. As bactrias do intestino
grosso metabolizam esses aucares produzindo CO2, H2e abaixando o
ph, So pois, responsveis pela flatulncia quando d ingesto de
legumes. c. Glucosinolatos: Substncias encontradas nas crucferas,
especialmente do gnero Brassica, que diminuem o valor biolgico dos
alimentos. Manifestam atividades bocgena, acarretando hipertrofia
das tireides. So comumente encontradas em couve, repolho, nabo,
mostarda, colza, etc. El potencial teraputico de algunas verduras
Por el Dr. Hctor E. Solrzano del Ro Coordinador de Medicina
Ortomolecular del Centro de Estudios de Medicina Integradora de la
Universidad Autnoma de Guadalajara y Presidente de la Sociedad
Mdica de Investigaciones Enzimticas, A.C. El indol-3-carbinol es un
producto derivado de la glucobrasicina glucosinolato tambin
conocido como indol-3-glucosinolato. Los glucosinolatos se
encuentran principalmente en los vegetales crucferos (brcoli, col,
col de Bruselas, coliflor, col rizada, nabos, etc.). Entre las
recomendaciones que se dan para seguir una buena dieta, est el
consumir diariamente 5 raciones de verduras frescas y 5 raciones de
frutas frescas. En un antiguo tratado Romano de medicina se afirma
que "si aparece una lcera cancerosa en las mamas, aplquese una hoja
de col machacada y se pondr bien". Con el machacar una hoja de col,
el indol-3-glucosinolato se convertira en indol-3-carbinol entre
otras reacciones (Albert-Puleo M. Physiological effects of cabbage
with reference to its potential as a dietary cancer-inhibitor and
its use in ancient medicine. J Ethnopharm, 1983; 9:261-272). El
propio I-3-C no es activo. Cuando el I-3-C entra en contacto con el
cido gstrico se convierte en sus metabolitos activos, el
diindoilmetano y el indoilcarbazol. Por eso, el I-3-C administrado
parenteralmente no produce metabolitos activos. En la actualidad,
sabemos que el I-3-C puede modular el metabolismo de los estrgenos.
Tambin puede tener efectos anti-aterognicos, antioxidantes y
anticancergenos. El I-3-C puede estimular a las enzimas naturales
desintoxicantes de nuestro cuerpo. Se ha demostrado que los
metabolitos estrognicos 16 alfa-hidroxiestrona y 4-hidroxiestrona
son cancergenos y se cree que son responsables los posibles efectos
cancergenos del estrgeno. Por otro lado, se ha descubierto que el
metabolito estrognico 2-hidroxiestrona es protectora contra varios
tipos de cncer, incluyendo el cncer de mam. Se ha demostrado que el
I-3-C aumenta la relacin de 2-hidroxiestrona a 16
alfa-hidroxiestrona y tambin inhibe la 4-hidroxilacin del estradiol
(Bailey GS, Hendricks JD, Shelton DW et a. Enhancement of
34. 33 carcinogenesis by the natural anti-carcinogen
indole-3-carbinol. J Natl Cancer Inst. 1987; 78:931-934). Algunos
estudios han demostrado que el I-3-C restaura la funcin del gen
supresor p21, retrasa la propagacin de clulas aberrantes de prstata
y mama e induce la apoptosis de clulas aberrantes. Como ya lo
mencion arriba, el I-3-C induce la sntesis de 2-hidroxiestrona. Se
he descubierto que la 2-hidroxiestrona inhibe la oxidacin de la
lipoprotena de baja densidad. Esto nos indica que el I-3-C tiene un
efecto antioxidante indirecto. Parece que la 2-hidroxiestrona
tambin tiene la capacidad de inhibir la proliferacin del msculo
liso. La inhibicin de la proliferacin de msculo liso y la inhibicin
de la oxidacin de LDL son importantes para los efectos anti-
aterognicos del I-3-C. Algunas de nuestras investigaciones nos han
demostrado que el I-3-C puede ser til para inhibir la formacin de
quistes de papilomatosis causados por el virus del papiloma humano,
incluyendo en la boca, los pulmones y las cuerdas vocales. Parece
que el tratamiento con I-3-C durante 12 semanas causa una regresin
completa de la neoplasia intraepitelial cervical en el 50 % de las
pacientes con estadio II-III de la NIC (Bell MC, Crwoley Nowick P,
Bradlow HL et al. Preliminary results of the use of
indole-3-carbinol in the treatment of CIN. Gynecol Oncol 2000;
78:123-9). Hay un estudio que reporta por primera vez que el I-3-C
ejerce efectos anticancerosos en las clulas tumorales pancreticas
in vitro. Se ha demostrado que el I-3-C inhibe el crecimiento de
varias lneas de clulas cancerosas ovricas lo mismo que sobre el
cncer de mama y de prstata. El ensayo mencionado se enfoc en los
efectos anticancergenos en varios biomarcadores moleculares y
celulares del cncer de pncreas. Se investigaron los efectos del
I-3-C sobre la proliferacin celular, la apoptosis, la expresin de
la DT-diaforasa, la expresin de Cox-1 y 2, la expresin de NFkappaB
y sus efectos sobre la invasin celular tumoral. Una de las claves
acerca de la causa del envejecimiento es que los animales senectos
desarrollan autoinmunidad. La autoinmunidad consiste en que el
cuerpo se hace alrgico a sus propias clulas y empieza a
destruirlas. Los autoanticuerpos provocan una respuesta
inflamatoria crnica. Cuando los autoanticuerpos atacan, por
ejemplo, a las articulaciones, se presenta la artritis reumatoide.
Se conocen aproximadamente 60 enfermedades autoinmunes. Entre stas,
encontramos a la esclerosis mltiple, la alopecia areata, el
vitligo, la espondilitis anquilosante, etc. El tratamiento
convencional se basa en la administracin de corticoides e
inmunosupresores, lo cual causa graves efectos adversos (Alving CR,
Swartz GM Jr. Antibodies to cholesterol, cholesterol conjugates and
liposomes: implications for atherosclerosis and autoimmunity. Crit
Rev Immunol. 1991;10(5):441-53. Varios estudios realizados en
algunas universidades en ratones autoinmunes -- los cuales
usualmente desarrollan enfermedad renal mortal autoinmune--
mostraron buenos resultados con el I-3-C.
35. 34 El I-3-C tiene un efecto importante protector contra la
autoinmunidad. Las pruebas demostraron que este complemento
alimenticio redujo drsticamente la enfermedad renal autoinmune.
Despus de un ao, todos los animales que recibieron el complemento
todava estaban vivos, comparado con solamente el 30 % de los
controles. Dos meses ms tarde, todos los controles haban muerto,
mientras que muchos de los ratones que recibieron el I-3-C
sobrevivieron otros 6 meses y unos pocos sobrevivieron durante ms
de 20 meses; casi el 50 % ms que los ratones controles. Se ha
notado en forma interesante que la restriccin calrica podra tener
los mismos efectos en los ratones autoinmunes (Ogura M, Ogura H,
Lorenz E, Ikehara S, Good RA. Undernutrition without malnutrition
restricts the numbers and propor tions of Ly-1 B lymphocytes in
autoimmune (MRL/I and BXSB) mice. Proc Soc Exp Biol Med. 1990
Jan;193(1):6-12). La restriccin calrica revierte la autoinmunidad y
extiende el perodo de vida. Pues bien, se cree que el I-3-C puede
imitar los efectos de la restriccin calrica y prolongar el perodo
de vida (Howitz KT, Bitterman KJ, Cohen HY, et al. Small molecule
activators of sirtuins extend Saccharomyces cerevisiae life span.
Nature. 2003 Sep 11;425 (6954):191-6. Epub 2003 Aug 24). El I-3-C y
la restriccin calrica afectan a un proceso conocido como metilacin
(Morse MA, LaGreca SD, Amin SG, Chung FL. Effects of
indole-3-carbinol on lung tumorigenesis and DNA methylation induced
by 4-(methylnitrosamino)-1-(3- pyridyl)-1- butanone (NNK) and on
the metabolism and disposition of NNK in A/J mice. Cancer Res. 1990
May 1;50(9):2613-7). Puedo mencionar que la metilacin es una
reaccin bioqumica que sucede en forma natural dentro de nuestro
cuerpo. Este proceso disminuye con la edad y se altera con la
autoinmunidad (Yung R, Ray D, Eisenbraun JK, et al. Unexpected
effects of heterozygous dnmt1 null mutation on age-dependent DNA
hypomethylation and autoimmunity. J Gerontol A Biol Sci Med Sci.
2001 Jun;56(6):B268-76). Las ltimas tendencias en la investigacin
nutricional y oncolgica estn examinando cmo ciertos compuestos
fitoteraputicos afectan a los genes, utilizando microarreglos de
ADN. Los microarreglos para el I-3-C muestran que esta substancia
natural ejerce un potente efecto en los genes relacionados con el
cncer. Entre otras cosas, estas substancias activan a los genes
tumorales supresores, a otros genes que destruyen a las clulas
cancerosas y a los genes que nos desintoxican de agentes qumicos.
Tambin el I-3-C suprime genes que capacitan a las clulas cancerosas
a comunicarse con otras clulas. Esta capacidad para entrar en las
clulas cancerosas y activar o desactivar genes es una poderosa arma
contra el crecimiento del cncer. Esta habilidad para ejercer estos
efectos sin alguna toxicidad (como lo hace el I-3-C) lo convierte
en un agente quimiopreventivo extremadamente deseable. En pocas
palabras, el I-3-C se usa para la prevencin y tratamiento del cncer
de mama, cncer de colon y otros tipos de cncer. Tambin se usa
oralmente para fibromialgia, papilomatosis larngea, displasia
cervical y en varias enfermedades autoinmunes como el lupus
eritematoso sistmico. Varios estudios demuestran que es til para
equilibrar los niveles hormonales, desintoxicar a los intestinos y
el hgado y para apoyar al sistema inmunolgico
36. 35 Couve-brcolo - potenciais efeitos anticancergenos Ana
Sofia Rodrigues (1), Eduardo Rosa (2). (1)Escola Superior Agrria de
Ponte de Lima, Mosteiro de Refoios, 4990-706 Ponte de Lima,
Portugal, (2) Universidade Trs-os-Montes e Alto Douro, Dpt.
Fitotcnia, Apartado 202, 5001-911 Vila Real, Portugal. Resumo As
plantas da famlia Brassicaceae, incluindo a couve-brcolo,
apresentam um grupo de compostos secundrios, os glucosinolatos, com
reconhecidas propriedades anticancergenas, especialmente os
hidrolisados do glucosinolato glucorafanina e dos glucosinolatos
indlicos. Contudo, os potenciais benefcios na sade dependem das
concentraes destes compostos que por sua vez dependem das
variedades consumidas e das condies de crescimento da cultura.
Neste estudo, avaliou-se a variao do teor em glucosinolatos, nas
inflorescncias primrias e secundrias de onze cultivares de
couve-brcolo, em duas estaes de crescimento, Primavera-Vero e
Vero-Inverno. Os teores em glucosinolatos foram significativamente
superiores no Vero-Inverno. Nesta estao os teores mais elevados
ocorreram nas inflorescncias secundrias. O grupo dos glucosinolatos
indlicos representou entre 19 e 77% dos totais. A glucorafanina foi
o glucosinolato que surgiu em maior concentrao (>500 moles.100
g-1 PS) em todas as cultivares. Considerando o potencial efeito
anticancergeno do isotiocianato derivado da glucorafanina,
sulforafano, a cultivar Shogun destaca-se das outras por apresentar
maiores teores desse glucosinolato. 3- Butenilglucosinolato
(GLUCONAPINA)
41. 40 Lipdios 1. CONCEITO Os lipdios constituem, juntamente
com os carboidratos e protenas outra classe de substncias
consideradas como alimento. Os seus representantes so compostos
bastante heterogneos, das mais variadas funes qumicas, que se
caracterizam pela insolubilidade em gua e solubilidade em solventes
orgnicos (ter, acetona, lcool, clorofrmio, etc.). Essa natureza
hidrofbica conseqncia da natureza qumica da molcula, que possui
extensas cadeias de carbono e hidrognio, lembrando muito os
hidrocarbonetos. So considerados os mais energticos dos alimentos
devido a essas cadeias hidrocarbonetadas, apresentando o tomo de
carbono em estgio bastante reduzido, isto , com baixo nmero de
oxidao, devido ao baixo teor de oxignio na molcula. Composio qumica
elementar (%) K cal/g________ Classe C O H N____________________
Protena 53 23 7 16 4 Carboidratos 44 49 6 _ 4 Lipdios 76 11 12 _
9___________ Constituem, portanto, uma excelente opo para a clula
viva ou organismo qualquer, o armazenamento de energia qumica na
forma de lipdios. Do ponto de vista estrutural os lipdios
constituem as membranas de permeabilidade diferencial como a
membrana citoplasmtica e as membranas que revestem as organelas e
outras entidades de atividade bioqumica especializadas (como o
retculo endoplasmtico, o sistema lamelar dos cloroplastos, etc.).
Alguns representantes dessa classe ainda desempenham funes
altamente especializadas como algumas vitaminas e a clorofila
(pigmento receptor da energia radiante no processo fotossinttico).
2. CLASSIFICAO Segundo suas propriedades qumicas, os lipdios podem
ser classificados em: 2.1 Lipdios neutros glicerdios monoglicerdios
ceras diglicerdios triglicerdios 2.2 fosfatdios 2.3 esfingolipdios
2.4 glicolipdios 2.5 lipoprotenas 2.6 terpenides carotenides
esterides
42. 41 3. TRIGLICERDIOS Constituem a quase totalidade da frao
lipdios de uma dieta alimentar ou uma reao animal. tambm a forma
pela qual os organismos animais ou vegetais armazenam parte
significativa da energia qumica. Quimicamente so steres do glicerol
e cidos graxos, produtos esses que so obtidos mediante hidrlise dos
triglicerdios. As propriedades fsicoqumicas os triglicerdios so
regidas pela natureza dos cidos graxos integrantes, desde que o
glicerol comum a todos eles. 3.1. Hidrlise dos triglicerdios:
Existem 3 modalidades de se promover a hidrlise dos triglicerdios:
1. hidrlise cida (reversvel) 2. hidrlise alcalina ou reao de
saponificao (irreversvel). 3. hidrlise enzimtica (pela ao das
lpases) Da hidrlise alcalina resulta um sal sdico ou potssico
(conforme se use NaOH ou KOH para a hidrlise) do cido graxo, o qual
denominado de sabo, com propriedade detergente. Para que uma
substncia manifeste propriedade detergente, a mesma deve apresentar
em sua molcula, uma poro hidrofbica (apolar) e outra hidroflica
(polar). Os detergentes, estabelecendo uma ponte, aproximando as
molculas polares (gua) das molculas apolares (gordura), promove a
solubilizao ou emulsificao das gorduras e dos leos. 3.2. cidos
Graxos: So cidos carboxlicos que apresentam um radical R de
natureza graxa ou apolar: R COOH, onde R deve se apresentar com
mais de 4 tomos de carbono em estgio reduzido. De um modo geral,
aumentando-se o nmero de tomos de carbono na molcula, aumenta-se o
ponto de fuso do cido graxo (at 8 tomos de carbono os cidos
carboxlicos so lquidos; com 1 e 2 tomos de C, so volteis). A
presena da dupla ligao na cadeia do cido graxo diminui o ponto de
fuso do mesmo.
44. 43 Os leos de origem vegetal so triglicerdios que
apresentam elevada proporo de cidos graxos poliinsaturados, que
possuem baixo ponto de fuso, conferindo a esses triglicerdios o
estado lquido temperatura ambiente (20-25C). J as gorduras de
origem animal se apresentam no estado slido temperatura ambiente
pelo fato de haver predominncia de cidos graxos saturados. Uma
dieta rica leos vegetais aconselhvel s pessoas com distrbios
cardiovasculares, possuidoras de elevados teores de colesterol no
sangue. Tais problemas so manifestados pela arteriosclerose
(endurecimento das artrias) e/ou ateroesclerose (diminuio da luz
arterial). Sabe-se que o colesterol no inferior da clula se
encontra livre ao passo que fora dela (no sangue, por exemplo) se
encontra asterificado por cidos graxos. Dependendo da saturao do
cido graxo, o mesmo pode propiciar a disposio do ster do colesterol
na parede interna das artrias, diminuindo a luz das mesmas,
causando os citados distrbios cardiovasculares. ster do colesterol
com c. graxo saturado ster do colesterol com cido graxo
poli-insaturado
45. 44
46. 45 A margarina, obtida pela hidrogenao cataltica do leos
vegetais com a finalidade de dar aos mesmos a consistncia slida da
manteiga, no se constitui num substituto adequado desta, quando se
pretende evitar os inconvenientes da gordura animal. Isto porque a
caracterstica desejvel dos leos vegetais (presena de cidos graxos
poliinsaturados) alterada quando se efetua a hidrogenao dos mesmos
para se obter um produto de maior ponto de fuso 4. CRAS
Quimicamente so steres de cidos graxos de cadeia longa com alcoois
monohidroxilados tambm de cadeia longa (16 a 36 tomos de carbono) A
. cra de abelha (palmitado de miricila) B. cra de carnuba (cerotato
de miricila) Devido natureza das cadeias tanto do cido graxo como
do lcool, tais compostos so bastante hidrofbicos, altamente
insolveis em gua, razo pela qual plantas e animais optaram por uma
camada cerosa para proteo e impermeabilizao. Assim certas plantas
apresentam uma camada de cra (cutcula) para proteo da epiderme;
aves aquticas efetuam a impermeabilizao das penas com auxlio de
matria cerosa das glndulas cericgenas. 5. FOSFATDIOS So derivados
do cido fosfatdico. Um representante desse grupo a lecitina, que
est associada s membranas de permeabilidade diferencial, com funo
ainda pouco conhecida, talvez regendo o transporte de substncias
atravs dessas membranas.
47. 46 6. GLICOLIPDIOS Citamos os galactolipdios e
sulfolipdios, encontrados no tecido fotossintetizador das plantas.
Suas funes no so bem conhecidas. 7. LIPOPROTENAS So associaes entre
protenas e lipdios, especialmente fosfolipdios, que se arranjam
segundo a polaridade das molculas, sem envolvimento de ligao
covalentes. As membranas de permeabilidade diferencial
(citoplasmtica e aquelas que revestem as organelas celulares, bem
como o retculo endoplasmtico e o sistema lamelar dos cloroplastos)
so constitudos de lipoprotenas. 8. TERPENIDES, CAROTENIDES E OUTROS
COMPOSTOS DE NATUREZA LIPDICA Como os lipdios congregam compostos
da mais variada natureza qumica, encontramos representantes
desempenhando funes altamente especializadas, alm daquelas j
mencionadas (funes energtica e estrutural). Assim, algumas
vitaminas bem como pigmentos receptores de energia radiante no
processo fotossinttico, so exemplo de lipdios desempenhando outras
funes. AMINOACIDOS E PROTEINAS AMINOCIDOS 1. CONCEITO Como o nome
indica, os aminocidos so compostos que carregam em suas molculas um
grupo amino (de carter bsico) e um grupo carboxlico (de carter
cido). So eles as entidades que constituem as protenas, e o
conhecimento de suas estruturas se reveste de um particular
interesse pelas propriedades que conferem molcula protica que
integram.
48. 47 Ademais os aminocidos desempenham outras funes
especficas, quer participando de processos biolgicos (ciclo da
uria, por exemplo) ou se constituindo em substrato para muitos
constituintes celulares. Os aminocidos encontrados normalmente nas
protenas so identificados com sendo - L- aminocido. Alfa () porque
o grupo amino (-NH2) se prende ao carbono de posio , adjacente
carboxila (-COOH), e L devido a configurao do grupo amino, tendo
como referncia o D-gliceraldeido: 2. TITULAO DE AMINOCIDOS E
EVIDNCIA DE SEU CARTER INICO Os aminocidos, via de regra so solveis
em gua e insolveis em solventes orgnicos (clorofrmio, acetona, ter,
lcool, etc.). Tal propriedade no coaduna com a estrutura geral
formulada (R-CHNH2-COOH). Como sabe, os cidos carboxlicos e as
aminas orgnicas so pouco ou quase insolveis em gua, especialmente
os compostos de cadeia aliftica ou aromtica com diversos tomos de
carbono. Outra propriedade fsica interessante o alto ponto fuso dos
aminocidos, em situao oposta aos cidos carboxlicos e aminas que
apresentam baixo ponto de fuso e bem definido. A real estrutura dos
aminocidos pode ser visualizada em soluo considerando o seu
comportamento como eletrlito. Assim, um aminocido pelo fato de
conter um grupo carboxlico e um grupo amino, pode reagir tanto como
uma base como um cido, sendo considerado uma substncia anftera. Se
o amino cido estiver dissolvido em um meio cido ele se torna
carregado positivamente (migra para o ctodo num campo
eletrofortico); e se o meio for alcalino ele se torna carregado
negativamente: Para se melhor compreender o carter inico dos
aminocidos inicialmente necessrio conhecer algumas caractersticas
dos diversos grupos ionizveis. Para tal estudaremos as ionizaes da
carboxila de um cido e do grupo amino de uma amina orgnica. 2.1
Titulao da carboxila de um cido (actico): O cido actico se ioniza,
liberando prton (H+ ) conforme a equao: A constante de dissociao
(K) do cido actico : Para esse valor de K, podemos afirmar que o
cido actico um cido fraco, pois apenas uma pequena frao das
molculas que se ionizam prton.
49. 48 Aplicando-se logartimos: Quando o ph do meio for
numericamente igual ao ph, Teremos: Portanto: Isto as concentraes
das formas protonizada e desprotonizada se equivalem. Podemos
concluir, portanto, que o ph de um grupo ionizvel corresponde a um
valor de ph no qual coexistem as formas protonizada e
desprotonizada em idnticas concentraes. Em outras palavras, o ph
que corresponde semi-titulao ou semi-neutralizao do referido grupo
ionizvel. Curva de titulao do cido actico: 2.2. Titulao do Grupo
Amino (- NH2) Seja a amina metilina que pode ceder prton conforme a
equao:
50. 49 Curva de Titulao da Metilamina: 2.3. Titulao de um amino
cido neutro (alamina): Formas Inicas Carga eletrofortica +1 Curva
de titulao da alamina: Problema: Quais as formas inicas existentes,
bem como as propores das mesmas para alamina no pH fisiolgico
(7.0)? Resposta: a forma inica da alamina mais abundante no pH
fisiolgico (7.0) a forma =99, 81%, desprovida de carga
eletrofortica: 2.4. Titulao de um minocido dicarboxlico: cido
asprtico
51. 50 Curva de Titulao do cido Asprtico: 3. Curva de titulao
obtida quendo 20 ml de cido asprtico HCI0,1M so titulados com
NaOH0,1M Problema: Calcular as propores das formas inicas do cido
asprtico existentes no pH fisiolgico (Ph=7,0). PH=Pk+log R PH=7,0
PK=pK3=9,8 (o mais prximo de 7,0) do grupo -amino R= cone. da forma
protonizada em relao ao grupo amino= IV coc. da forma protonizada
em relao ao grupo amino III Substituindo: 7 = 9,8 +log IV III 7 =
9,8 + log R log R = 7-9,8 = -2,8 log 1 = 2,8 R 1 =629 ou R = _1_ =
R 629 R = __1_ = IV
52. 51 629 III III = 629 . IV III + IV = 100% (1) substituindo
o valor de III em (1), temos: 629 . IV + IV = 100% 630 . IV = 100%
IV = _100_ = 0,16 % 630 [III] = 629 X 0,16 (0,1587301) [III] =
99,84 % Resposta: A forma mais abundante (99,84%) a forma III,
carregada negativamente. 2.5. Titulao de um aminocido bsico
(lisina): Problema: Qual e em que proporo se apresenta a forma
inica mais abundante do aminocido lisina no pH fisiolgico (7,0)? PH
= pK + log R PH = 7,0 PK = Pk2 = 9,0 ( o mais prximo de 7,0;
corresponde ao grupo -amino) R = conc. da forma desprotonizada em
relao ao grupo -amino = [III] conc. da forma protonizada em relao
ao grupo -amino [II] Substituindo:
53. 52 7,0 = 9,0 + log R log R=7,0 9,0 = -2,0 log 1 = 2 R 1=
100 ou R = _1__ R 100 Portanto: R = __1__ = _[III]_ ou 100 [II]
[II] =100 . [III] [II] + [III] = 100% (1) Substituindo o valor de
[II] em (1): 100 . [III] + [III] = 100% 101 . [III] = 100[III] =
_100_ = 0,99% 101 Logo: [II] = 100 X 0,99 = 99% Resposta: A forma
inica mais abundante a forma II, na proporo de 99% Resumindo o que
se observou para os 3 aminocidos, temos: Aminocido pI forma inica
predominante no pH fisiolgico (7,0) Neutro 7 sem carga
eletrofortica cido < 7 carregado negativamente Bsico > 7
carregado positivamente 4. CLASSIFICAO DOS AMINOCIDOS Os aminocidos
so classificados segundo a natureza do radical R. vrios critrios de
classificao podem ser adotados. Assim quanto estrutura do radical R
eles podem ser classificados em: a . aminocidos alifticos b .
aminocidos aromticos c . aminocidos heterocclicos
54. 53 Mais significativa, entretanto a classificao baseada na
polaridade do radical R, uma vez que ela enfatiza o papel funcional
que cada aminocido desempenha na protena.Assim os 20 aminocidos
comumente encontrados nas protenas so classificados em: 3.1.
Aminocidos com Radical R no Polar ou Hidrofbico: 3.2. Aminocidos
com Radical R Polar, sem Carga no pH Fisiolgico. A maioria desses
aminocidos tem um radical polar que pode participar de pontes de
hidrognio; alguns possuem o grupo hidroxila (-OH), outros a
sulfidrila (-SH), enquanto asparagina e glutamina possuem grupos
amida. A glicina, embora desprovida de radical R, considerada uma
molcula polar pelo fato dos grupos amino e carboxila representar
grande parte da massa da molcula. 3.3. Aminocidos com Radical R
Polar Carregados Negativamente no pH Fisiolgico Nesta classe esto
aminocidos dicarboxlicos 3.3. Aminocidos com Radical R Polar
Carregado Positivamente no pH Fisiolgico Trs aminocidos so includos
nesta categoria: lisina (com grupo adicional E amino com pK = 10,5,
arginina com o grupo guanidnico de pK = 12,5 e a histidina com o
grupo imidazol com pK = 6,0)
55. 54 Outros aminocidos alm desses podem ser encontrados.
Assim L-hidroxilisina e L- hidroxiprolina sao abundantes no colgeno
apenas e por isso denominados de aminocidos proticos raros. Muitos
aminocidos no so encontrados em protenas, mas ocorrem na forma
livre. So os aminocidos no proticos, que atualmente so em nmero de
aproximadamente 200, encontrados comumente no reino vegetal. Alguns
desempenham funes conhecidas (como a ornitina e citrulina que
participam do ciclo da uria em plantas e animais, e a beta alanina
que faz parte da estrutura do cido pantotnico) enquanto a maioria
no tem uma funo fisiolgica definida. Alguns deles se mostram txicos
para animais e humanos, como o cido , - diaminobutrico, encontrado
nas sementes da Lathirus sativus o qual causa o Neurolatirismo
(fraqueza muscular a paralizia dos membros inferiores). Citrulina:
encontrado pela 1 vez em Citrullus vulgaris melancia PROTENAS 1.
CONCEITO So polmeros formados pela unio dos aminocidos, unidos que
so pela ligao peptdica. Tais polmeros apresentam peso molecular
entre 10.000 a alguns milhes de Daltons. A ligao peptdica aquela
que se estabelece entre a carboxila (-COOH) de aminocido com o
grupo amino (-NH2) de outro aminocido:
56. 55 A ligao peptdica de natureza covalente. Se une dois
aminocidos teremos um dipeptdio; se une trs, um tripeptdio, e assim
por diante. As protenas podem ser consideradas polipeptdios. 2.
NVEIS ESTRUTURAIS BSICOS A cadeia polipeptdica busca um estado de
maior estabilidade termodinmica, que atingido aps rearranjos
levando a protena nveis estruturais complexos. Tais nveis podem ser
estendidas como as seguintes estruturas: 3. Estrutura primria: a
seqncia de aminocidos na cadeia polipeptdica. mantida pela ligao
peptdica. Com os 21 aminocidos normalmente encontrado nas protenas
podemos arranja-los formando polipeptdios com 100 at alguns
milhares de aminocidos. Tais arranjos permitem a formao de um nmero
extremamente grande de diferentes molculas proticas que
possivelmente possam existir. 2.2. Estrutura Secundria: a cadeia
polipeptdica pode adquirir a forma de uma espiral voltada direita,
estrutura essa chamada de - hlice estabilizada por pontes de
hidrognio que se estabelece entre o grupo carbonilo (=C=O) de uma
ligao peptdica com o grupo imido (=NH) da 3 ligao peptdica na
seqncia regular da cadeia. A estrutura secundria tambm pode se
manifestar na forma de folha pregueada. 2.3. Estrutura Terciria:
diz respeito ao dobramento da cadeia polipeptdica sobre se mesma,
se enovelando e adquirindo uma chamada estrutura globular, mais
compacta. A manuteno de tal estrutura atribuda s diferentes
reatividades dos radicais R dos aminocidos componentes, e tal
estrutura est intimamente relacionada com as propriedades
catalticas das protenas biologicamente ativas, como as enzimas.
Entre as ligaes envolvendo os radicais R, e responsveis pela
estruturao terciria, podemos observar: a. ligaes ou interaes
eletrostticas entre a carboxila dissociada (-COO- ) e grupos
protonizados (amino, guanidino ou amidazol). b. pontes de hidrognio
c. interao hidrofbica
57. 56 d. interao dipolo dipolo com radicais de polarizao
semelhantes) e. ligao ou ponte de dissulfeto (ligao covalente que
se estabelece entre 2 tomos de S de dois resduos de cistena).
Alguns tipos de ligaes no covalentes que estabilizam a estrutura
protica: a) interao eletrosttica; b) ligao de hidrognio entre
resduos de tirosina e grupos carboxlicos nas cadeias laterais;
c)interao hidrofbica de cadeias laterais no polares causada pela
mtua repulso de solventes; d) interao dipolo dipolo; e) ligao de
dissulfeto, uma ligao covalente [De acordo com C. B. Anfinsen, The
Molecular Basic of Evolution, John Wiley and Sons, Nova Iorque, p.
102,1959]. Representao esquemtica das cadeias polipeptdicos de
protenas bem definidas. C indica o carboxilo de aminocido terminal;
N grupo amino livre do aminocido terminal; os nmeros em parnteses
so os radicais de aminocidos; -S-, ligaes de dissulfeto. 2.4.
Estrutura Quaternrias: apresentada por apenas algumas protenas, e
quase sempre biologicamente ativas; tal estruturao pode ser
definida como o grau de polimerizao de unidades proticas formando
dmeros, trmeros, tetrmeros, etc. As foras que mantm a estrutura
quaternria so as mesmas responsveis pela manuteno da estrutura
terciria. Em alguns casos, ctions metlicos (Ca++ , K+ , Mg++ , Mn++
, etc.) auxiliam a manuteno da estrutura quaternria. Assim a
fosforilase a (tetrmero) formada pela unio de 4 subunidade proticas
e manifesta atividades cataltica. J na forma de dmero (fosforilase
b) a mesma inativa. Um tetrmero de unidades proticas ilustrado
quaternria de uma protena globular complexa 3. DESNATURAO DAS
PROTENAS Vem a ser qualquer desarranjo nas estruturas secundrias,
tercirias ou quaternria de uma protena. As enzimas assim que
desnaturadas perdem a atividade cataltica. Os agentes
58. 57 desnaturantes das protenas so: cidos, bases, fora inica
elevada, calor, solventes orgnicos (apolares), agitao mecnica, etc.
4. HIDRLISE DAS PROTENAS o rompimento das ligaes peptdicas, que
mantm a estrutura primria, e pode ser efetuada por cidos, bases ou
enzimas (genericamente denominadas de proteases ou enzimas
proteolticas). Tal hidrlise liberta os aminocidos na forma livre,
os quais podem ser identificados e quantificados, conhecendo-se
assim a composio aminoacdica das protenas. 5. FUNES BIOLGICAS DAS
PROTENAS Devido ao nmero incrvelmente elevado de diferentes
molculas proticas que podem ser fabricadas pelos organismos, cujas
propriedades sero reflexo direto da seqncia de aminocidos na cadeia
polipeptdica, a natureza, aproveitando-se desta particularidade,
atribui inmeras funes para as protenas. Assim podemos identificar,
classes de protenas de acordo com suas funes biolgicas: 5.1.
Enzimas: protenas com atividade catalticas, acelerando reaes no
interior da clula. 5.2. Protenas de Transporte: A Hemoglobina
transporta oxignio; lipoprotenas do plasma transportam lipdios. A
passagem de ons e outras substncias atravs das membranas (de
permeabilidade diferencial) auxiliada por protenas de transporte.
5.3. Protenas Nutritivas: ovoalbumina, casena, ferritina
(armazenadora de ferro), etc. 5.4. Protenas Contrcteis: Actina,
miosina, tubulina (dos ciliados e flagelados). 5.5. Protenas
Estruturais: colgeno, elastina, fibroinas, queratina, etc. 5.6.
Protenas de Defesa: imunoglobulinas (anticorpos), fibrinognio e
trombina 5.7. Protenas Reguladoras: hormnios e repressores (regulam
a sntese de enzimas). 6. CLASSIFICAO DAS PROTENAS Diversos critrios
podem ser adotadas para a classificao das protenas, todos eles algo
subjetivo: 6.1. Quanto composio a. protenas simples - quando
formadas apenas de aminocidos (albuminas globulinas) b. protenas
conjugadas quando apresentam uma poro no protica (denominado de
grupo prosttico) prso cadeia polipeptdica: protena conjugada grupo
prosttico glicoprotena carboidrato lipoprotena lipdios
nucleoprotena cido nuclico metaloprotena metal
______________________________________________
59. 58 6.2. Quanto conformao a. protenas globulares aqueles
cuja cadeia polipeptdica se dobrou consideravelmente, adquirindo a
forma esfrica ou globular, geralmente com os radicais polares dos
aminocidos na superfcie externa e os apolares voltados para o
interior. Em conseqncia essas protenas globulares so solveis no
sistemas aquosos e se difundem facilmente. Enzimas, hormnios e
anticorpos so exemplos de protenas globulares e para a manifestao
de suas atividades biolgicas a solubilidade uma propriedade
desejada. b. Protena fibrosas essas protenas podem ser subdivididas
em 3 classes segundo a estrutura detalhada das mesmas: - - hlice de
passo direito (queratina da pele, plo, unhas) - folha - pregueada
(seda) - hlice tripla (colgeno) Tais protenas so altamente
insolveis, caracterstica necessria para as suas funes biolgicas. 7.
FATORES ANTINUTRICIONAIS DE NATUREZA PEPTDICA Os gros de algumas
leguminosas, como feijo e soja, apresentam peptdios de baixo peso
molecular que possuem habilidade de inativar as enzimas digestivas
- amilase e a tripsina. Tais peptdios j identificados, so
denominados de fator anti-amilase e fator anti-tripsina e so
responsveis, pelo menos em parte pelo efeito txico observado quando
da indigesto de feijo cru, especialmente em animais domsticos,
felizmente esses fatores antinutricionais so desnaturados pelo
calor, de modo que o cozimento dos alimentos destri essa atividade
antitrptica e antiamilsica de muitos gros de legumes e de alguns
cereais. Em alguns legumes esses fatores so termoestveis.
60. 59 QUESTIONRIO 1. Qual o objetivo da Bioqumica? 2. O que
vem a ser metabolismo? 3. O que um carboidrato? 4. O que uma ligao
hemiacetal? O que uma ligao glicosdica? 5. O que vem a ser um acar
redutor? 6. Por que a sacarose no redutora? 7. Por que a clula
prefere armazenar como reserva energtica, carboidrato na forma de
polissacardio? 8. Quais os fatores antinutricionais de natureza
glucdica encontrados na mandioca, nas crucferas e nos legumes? O
que causam tais substncias? 9. Cite carboidratos desempenhado funo
estrutural e energtica em animais e vegetais 10. O que um lipdio?
11. Por que so os mais energticos dos alimentos? 12. O que resulta
da hidrlise de um triglicerdio? 13. Qual a relao entre a resistncia
s geadas e a proporo de cidos graxos poliinsaturados nas membranas
dos vegetais? 14. Por que os leos vegetais so recomendados aqueles
que apresentam distrbios cardiovasculares? 15. Como se classificam
os lipdios? 16. A margarina boa substituta da manteiga quando se
pretende evitar