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 _ _

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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)

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38. 37

39. 38

40. 39 2- Hidrxi 3- butenil glucosinolato (PROGOITRINA) CH2 = CH CH CH2 NCS + HSO 4 + C6H12O6 ( - glicose) OH 2- Hidrxi 3- butenil isotiocianato 5- Vinil oxazolidina 2- tiona (5-vinil-2-tioxazolidina) (GOITRINA)

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.

43. 42 cidos graxos Estrutura Ponto de Fuso Saturados Lurico CH3(CH2)10COOH 44 Mirstico CH3(CH2)12COOH 54 Palmtico CH3(CH2)14COOH 63 Esterico CH3(CH2)16COOH 70 Araqudico CH3(CH2)18COOH 75 Benico CH3(CH2)20COOH 80 Lignocrico CH3(CH2)22COOH 84 No-saturados Olico CH3(CH2)7CHCH(CH2)7COOH Vaccnico CH3(CH2)5CHCH(CH2)9COOH Ricinoleico CH3(CH2)5CHOHCH2CHCH(CH2)7COOH Linoleico CH3(CH2)4(CHCHCH2)2(CH2)6COOH Linolnico CH3CH2(CHCHCH2)3(CH2)6COOH Araquidnico CH3(CH2)4(CHCHCH2)4(CH2)2COOH Pouco comuns -alaioesterico CH3(CH2)3CHCHCHCHCHCH Taririco (CH2)7COOH Isnico CH3(CH2)10CC(CH2)4COOH CH2CH(CH2)4CCCC(CH2)7COOH CH2 Lactobacilico Vernlico

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