Conceitos de Química e Bioquímica Essenciais

Conceitos Essenciais de Química e Bioquímica

Ligações Químicas e Estabilidade Molecular

Ligação Covalente: É o compartilhamento de pares de elétrons entre os átomos que formam uma determinada molécula.

Estabilidade Atômica (Regra do Octeto): Para alcançar estabilidade, a maioria dos átomos que compõem uma molécula, através de ligações covalentes, tende a apresentar 8 elétrons na camada de valência. Uma exceção notável é o hidrogênio (H), que se estabiliza com 2 elétrons.

Ácidos, Bases e Indicadores

Indicadores Ácido-Base: São substâncias utilizadas na química para distinguir soluções ácidas das básicas, geralmente através de uma mudança de cor, em função da variação do pH do meio.

Aminoácidos e Proteínas

Aminoácidos Essenciais: São aqueles que o organismo não consegue sintetizar em quantidade suficiente e, portanto, precisam ser adquiridos através da dieta.

Aminoácidos Não Essenciais (ou Naturais): São igualmente importantes, porém, quando necessário, o organismo animal é capaz de sintetizá-los.

Os aminoácidos são considerados o “tampão biológico”, pois auxiliam na manutenção do equilíbrio do pH do meio onde se encontram.

Estrutura Proteica Secundária: Refere-se ao arranjo espacial local da cadeia polipeptídica, como o enrolamento em α-hélice ou o dobramento em folha β-pregueada, estabilizados por pontes de hidrogênio.

Carboidratos

Tipos e Estruturas

Açúcar Não Redutor: Um exemplo é a sacarose.

Representação de estrutura molecular (conforme original):

HO
\//
C
I
OH- C- H
OH- C- H
OH- C- H
H- C-OH
I
CH2OH

Ligação Glicosídica: É a ligação química que une dois ou mais monossacarídeos para formar dissacarídeos, oligossacarídeos ou polissacarídeos. Forma-se por uma reação de condensação (com perda de uma molécula de água).

Açúcar do Leite (Lactose): A lactose é o principal açúcar do leite. Para sua digestão, é necessária a enzima lactase. A deficiência ou ausência dessa enzima leva à intolerância à lactose.

Diferença entre Aldose e Cetose:

• Aldose: Monossacarídeo que possui um grupo funcional aldeído (-CHO) e múltiplos grupos hidroxila (-OH).
• Cetose: Monossacarídeo que possui um grupo funcional cetona (-C=O) e múltiplos grupos hidroxila (-OH).

A principal diferença reside na natureza do grupo carbonila.

O que é um Açúcar Redutor: É um carboidrato que possui um grupo aldeído livre ou um grupo cetona capaz de isomerizar para aldeído em solução (como nas α-hidroxicetonas), ou um grupo hidroxila (-OH) hemiacetálico livre no carbono anomérico. Essa característica permite que atuem como agentes redutores em certas reações químicas.

Funções dos Carboidratos

• Nos vegetais: Função estrutural (ex: celulose na parede celular) e de reserva energética (ex: amido).
• Nos animais: Principalmente função energética (ex: glicose como combustível celular, glicogênio como reserva).

Metabolismo de Carboidratos

Polissacarídeo de Reserva nos Animais (Glicogênio):

• Formação: O glicogênio é sintetizado e armazenado principalmente no fígado e nos músculos a partir do excesso de glicose proveniente da dieta.
• Utilização: Quando um animal jejua por longos períodos, o glicogênio é hidrolisado (quebrado) em glicose para ser usado como fonte primária de energia. Se as reservas de glicogênio se esgotam, o organismo recorre à quebra de gorduras e, em último caso, de proteínas para obter energia.

Digestão Comparada

Por que o Boi Digere Celulose e o Cão Não:

• Boi (Ruminante): É um animal poligástrico que possui um compartimento estomacal especializado, o rúmen. No rúmen, existem microrganismos (bactérias e protozoários) celulolíticos que produzem enzimas (celulases) capazes de digerir a celulose.
• Cão (Monogástrico): É um animal monogástrico que não produz a enzima celulase e, geralmente, não possui um ceco suficientemente desenvolvido ou a microbiota adequada para digerir celulose de forma significativa.

Diferença na Digestão de Celulose entre Cavalo e Boi:

• Cavalo (Monogástrico Herbívoro): Embora monogástrico, o cavalo possui um ceco e cólon bastante desenvolvidos, onde ocorre a fermentação da celulose por microrganismos.
• Boi (Poligástrico Ruminante): A digestão da celulose ocorre primariamente no rúmen, antes de atingir o estômago verdadeiro (abomaso), através da ação de microrganismos.

Nitrogênio

Concentração e Aquisição por Mamíferos: A maior parte do nitrogênio elementar (N₂) encontra-se na atmosfera (aproximadamente 78% da sua composição). Os mamíferos obtêm o nitrogênio necessário para a síntese de proteínas e ácidos nucleicos através da alimentação, consumindo compostos nitrogenados presentes em alimentos como leguminosas, carnes e outros produtos de origem animal e vegetal.

Tópicos Adicionais em Química e Biologia

• Carbono Assimétrico (ou Quiral): Átomo de carbono ligado a quatro grupos ligantes diferentes entre si.
• Ligação Covalente: Tipo de ligação química predominante e fundamental na estrutura das biomoléculas.
• Glicose: Principal carboidrato produzido durante o processo de fotossíntese pelas plantas e outros organismos fotossintetizantes.
• Estabilidade Molecular (Teoria do Octeto): Princípio que descreve a tendência dos átomos de elementos representativos a adquirir uma configuração eletrônica com oito elétrons na camada de valência, semelhante à de um gás nobre, para alcançar maior estabilidade.
• Nitrogênio (N₂): Gás diatômico inerte que constitui a maior parte da atmosfera terrestre.
• Vegetais: Organismos autótrofos, capazes de produzir seu próprio alimento (matéria orgânica) a partir de substâncias inorgânicas, geralmente utilizando a luz solar como fonte de energia (fotossíntese).
• Animais: Organismos heterótrofos, que obtêm nutrientes e energia consumindo outros seres vivos ou matéria orgânica.
• Enxofre: Elemento químico essencial, obtido a partir de fontes minerais e orgânicas, componente de aminoácidos importantes como a metionina e a cisteína.
• Água (H₂O): Molécula polar com capacidade de formar pontes de hidrogênio, sendo um solvente universal e essencial para os processos biológicos.
• Carbono: Elemento químico tetravalente, capaz de formar longas cadeias e estruturas complexas, constituindo a base de todas as moléculas orgânicas.

Vidrarias de Laboratório

Duas Vidrarias de Volume Confiável: Pipeta volumétrica e bureta são exemplos de vidrarias utilizadas para medir volumes de líquidos com alta precisão em laboratório.