Amostra Manga Bioquimica
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Bioqumica
novatec
The Manga Guide to Biochemistry is a translation of the Japanese original, Manga de wakaru seikagaku, published by Ohmsha, Ltd. of Tokyo, Japan, 2009 by Masaharu Takemura and Office Sawa. The English edition is co-published by No Starch Press, Inc. and Ohmsha, Ltd. Portuguese-language rights arranged with Ohmsha, Ltd. and No Starch Press, Inc. for Guia Mang Bioqumica ISBN 978-85-7522-287-4, published by Novatec Editora Ltda. Edio original em japons Manga de wakaru seikagaku, publicado pela Ohmsha, Ltd. de Tquio, Japo, 2009 por Masaharu Takemura e Office Sawa. Edio em ingls The Manga Guide to Biochemistry, copublicao da No Starch Press, Inc. e Ohmsha, Ltd. Direitos para a edio em portugus acordados com a Ohmsha, Ltd. e No Starch Press, Inc. para Guia Mang Bioqumica ISBN 978-85-7522-287-4, publicado pela Novatec Editora Ltda. Copyright 2012 da Novatec Editora Ltda. Todos os direitos reservados e protegidos pela Lei 9.610, de 19/02/1998. proibida a reproduo desta obra, mesmo parcial, por qualquer processo, sem prvia autorizao, por escrito, do autor e da editora. Editor: Rubens Prates Ilustrao: Kikuyaro Traduo: Rafael Zanolli Reviso gramatical: Patrizia Zagni Editorao eletrnica: Carolina Kuwabata ISBN: 978-85-7522-287-4 Histrico de impresses: Fevereiro/2012 Primeira edio
NOVATEC EDITORA LTDA. Rua Lus Antnio dos Santos 110 02460-000 So Paulo, SP Brasil Tel.: +55 11 2959-6529 Fax: +55 11 2950-8869 E-mail: novatec@novatec.com.br Site: www.novatec.com.br Twitter: twitter.com/novateceditora Facebook: facebook.com/novatec LinkedIn: linkedin.com/in/novatec
Dados
(CIP)
Ttulo original: The maga guide to biochemistry ISBN 978-85-7522-287-4 (Novatec Editora) 1. Cincias de vida 2. Bioqumica - Estudo e ensino 3. Histria em quadrinhos I. Kikuyaro. II. Office Sawa. III. Ttulo.
CDD-572
Sumrio
Prefcio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xi Prlogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
1 O que acontece dentro de seu corpo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1. Estrutura celular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Quais so os componentes de uma clula? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. O que acontece dentro de uma clula? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sntese de protenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Produo de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fotossntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Uma clula o local de muitas reaes qumicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bioqumica da sntese de protenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bioqumica do metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bioqumica da produo de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Bioqumica da fotossntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Conhecimentos fundamentais de bioqumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ligaes qumicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Biopolmeros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Oxidao-reduo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Respirao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Metabolismo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 16 18 19 20 22 24 26 27 29 30 32 36 36 36 36 37 37 37 38
2 Fotossntese e respirao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39 1. Ecossistemas e ciclos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ecossistemas e o ciclo biogeoqumico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O que o ciclo biogeoqumico? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ciclo do carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Sobre a fotossntese . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A importncia das plantas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura do cloroplasto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fotossntese - A reao de fotofosforilao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Fotossntese - Fixao do dixido de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Respirao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O que um carboidrato? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sacardeos e o sufixo -ose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por que monossacardeos assumem estrutura cclica? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 40 43 45 48 48 49 50 57 60 60 63 63
Por que temos de respirar? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Respirao a reao que quebra a glicose para criar energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estgio 1: decomposio da glicose pela gliclise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estgio 2: ciclo do cido ctrico (ciclo de Krebs ou ciclo TCA) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estgio 3: produo em massa de energia pela cadeia de transporte de eltrons . . . . . . . . Concluso . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. ATP - A moeda da energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5. Tipos de monossacardeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Aldoses e cetoses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Piranose e furanose . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tipos D e L . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6. O que CoA? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
64 66 68 71 74 79 82 83 83 83 84 85
3 Bioqumica de nosso dia a dia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1. Lipdeos e colesterol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 O que so lipdeos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88 cidos graxos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95 Colesterol um tipo de esteroide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 Funo do colesterol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 Lipoprotenas: alm do bem e do mal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 O que arteriosclerose? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 Mistrio 1: o colesterol realmente faz mal? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 2. Bioqumica da obesidade - Por que armazenamos gordura? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Energia ingerida e energia gasta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 106 Animais guardam gordura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 Sacardeos em excesso se tornam gordura! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 111 Quando a gordura utilizada como fonte de energia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118 Mistrio 2: por que engordamos se comemos demais? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 123 3. O que tipo sanguneo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Tipo sanguneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 Como determinamos o tipo sanguneo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125 Mistrio 3: o que tipo sanguneo? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 129 4. Por que as frutas ficam mais doces medida que amadurecem? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Que tipos de acar existem nas frutas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 130 Monossacardeos, oligossacardeos e polissacardeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131 Como as frutas se tornam doces . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 Mistrio 4: por que as frutas se tornam doces? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 135 5. Por que os bolinhos de arroz mochi so to elsticos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 Diferenas entre o arroz normal e o arroz mochi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 A diferena entre amilose e amilopectina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138 O que significam os nmeros em (14) e (16)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 140 Mistrio 5: por que os bolinhos de arroz mochi so to elsticos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
viiisumrio
4 Enzimas so as chaves para as reaes qumicas . . . . . . . . . . . . 149 1. Enzimas e protenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Funes das protenas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O que uma enzima? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Protenas so formadas por aminocidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura primria de uma protena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura secundria de uma protena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura terciria de uma protena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura quaternria de uma protena e subunidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. Funo de uma enzima . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Substratos e enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enzima rigorosa? Enzima descontrada? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Classificao das enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Transferases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A glicosiltransferase determina o tipo sanguneo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Hidrolases . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3. Uso de grficos para compreender as enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por que as enzimas so importantes para as reaes qumicas? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O que energia de ativao? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enzimas derrubam esse muro . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Taxa mxima de reao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Equao de Michaelis-Menten e constante de Michaelis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Vamos calcular Vmx e Km! . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Por que utilizamos nmeros recprocos? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Enzimas e inibidores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Enzimas alostricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 151 153 154 158 159 160 161 162 162 164 166 168 169 172 174 175 176 177 178 180 182 186 193 196
5 Biologia molecular e a bioqumica dos cidos nucleicos . . . . 199 1. O que um cido nucleico? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O bsico sobre cidos nucleicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A descoberta da nuclena . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . cido nucleico e nucleotdeos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Complementaridade das bases e estrutura do DNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Replicao do DNA e a enzima DNA polimerase . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Estrutura do RNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2. cido nucleico e genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O DNA a linguagem dos genes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O RNA tem vrias funes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . mRNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . rRNA e tRNA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Ribozimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202 202 204 205 209 212 214 218 218 220 222 223 226
sumrioix
3. Bioqumica e biologia molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O trabalho sujo de um bioqumico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . O incio da bioqumica e da biologia molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Desenvolvimento de tcnicas de DNA recombinante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Retornando bioqumica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . A origem da clula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4. Realizao de experimentos bioqumicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cromatografia em coluna . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Eletroforese e um western blot . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blotting de lectina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Centrifugao . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Medio da reao de enzimas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
228 228 229 229 230 231 232 232 233 234 235 236
xsumrio
Cheguei!
Abaixo os quilos!
Resolvi fazer uma visita apenas para lhe oferecer uma fruta de meu jardim, mas
Aaaai!!
Bem...
Mesmo que voc comesse tudo de que gosta, continuaria sendo... hum... linda.
Eu me recuso a permanecer acima do peso, nem que seja por mais um s dia!
mas Kumi...
isso ridculo.
vermelho
Quero dizer, parece que voc no entende como funciona o corpo humano!
*
Ah
* Introduo Bioqumica.
Bio... Bio-qu?
Bioqumica!
ar em Como fic a o ar p a m r o f . o r ve
b Car
oi d
rato
Ento, a gordura um exemplo de nutriente de alta caloria, certo? Dizer que carboidratos tm muitas calorias um pouco diferente, mas as pessoas costumam dizer que voc ficar gordo se comer muitos carboidratos.
Gordura
s eme r b So
Engordar significa aumentar o teor de gordura em seu corpo, certo? Por que voc acha que engordar se comer muitos carboidratos?
Hum...
Prlogo5
Se voc estudar bioqumica entender por que isso ocorre! A bioqumica o estudo dos processos qumicos que ocorrem dentro dos corpos de organismos vivos. Em outras palavras, a qumica de nossos corpos!
Aahhhh
o! Errad
Alm disso, s vezes os professores so assustadores.
To bonita!!!
Por exemplo, quando voc janta e digere a sua comida, reaes qumicas esto ocorrendo em seu corpo.
Ento, reaes qumicas devem ocorrer o tempo todo em nossos corpos, certo?
O qu? No acredito!
Isso mesmo!
Nossos corpos (e de outras criaturas vivas) so formados por muitos tipos de substncias qumicas.
Protenas
gua
r Ca
bo
os at r id
ina Vita m
s
Gordura
ais miner
A gordura e os carboidratos de que falamos tambm so substncias qumicas, n?
A bioqumica o estudo do que ocorre dentro de nossos corpos (e dos corpos de outros organismos vivos)...
Estou fazendo uma pesquisa sobre os processos qumicos de nossos corpos para minha universidade. Se voc quiser, pode me ajudar a realizar um experimento no laboratrio.
No dia seguinte
* Universidade Krebs
Ol!
* Laboratrios Kurosaka
Prlogo9
Encantada
Minha nossa!
Podemos estudar a forma como nossos corpos processam quimicamente aquilo que comemos e como transformam esses alimentos em nutrientes utilizados por nosso corpo para se reabastecer.
Esse conhecimento tambm pode nos ajudar a curar doenas... e a promover nossa sade como um todo.
Que legaaaaaal!
Conte comigo!
Esse o esprito!
A vamos ns!
Agora, finalmente...
3
Bioqumica de nosso dia a dia
1. Lipdeos e colesterol
O que so lipdeos?
Flip
Sinto muito, mas surgiu um imprevisto e no poderei comparecer ao nosso encontro de estudos hoje. Por que voc e o Nemoto no tentam descobrir as respostas para as questes a seguir? Depois, podem me passar as informaes que descobrirem. 1. O colesterol realmente faz mal? 2. Por que engordamos se comemos demais? 3. O que o tipo sanguneo? 4. Por que as frutas ficam mais doces medida que amadurecem? 5. Por que os bolinhos de arroz mochi so to elsticos? Esses so mistrios que s podem ser solucionados pela bioqumica! Como no necessrio que vocs venham faculdade hoje, tentem descobrir as respostas para essas questes enquanto se divertem em casa, est bem?
88CAPTULO 3
Muito bem! Vamos escrever um relatrio to completo, que a professora vai ficar de boca aberta! Ela no perde por esperar!
Murmura Murmura
Muito bem!
O que ser que aconteceu de to repentino professora? Espero que eu saiba ensinar isso direito...
Estou um pouco preocupado, mas no h volta. Terei que fazer as coisas do meu jeito!
Isso a!
O colesterol um tipo de leo, ou gordura, certo? Acho que isso o torna definitivamente algo ruim.
Gordura no faz bem sade, e no precisamos dela. Meu objetivo ter zero por cento de gordura corporal!
pai
Colesterol Ruim!
Sei que meu pai est sempre falando de seus nveis de colesterol...
Para seu bem, melhor estudarmos os lipdeos primeiro. Ainda que tenhamos aprendido sobre sacardeos nas aulas da professora Kurosaka, tambm temos de aprender dois outros assuntos: lipdeos e protenas. Esses so nossos trs principais nutrientes. Muito bem, vamos falar de lipdeos! Ah
o qu? Estou preocupada apenas com a gordura. O que so lipdeos? Eles so diferentes da gordura?
Bem...
Tecla Tecla
Funciona assim: H vrios tipos de lipdeos, como lipdeos neutros, fosfolipdeos, glicolipdeos e esteroides. Lipdeo um termo geralmente utilizado na bioqumica, enquanto gordura uma palavra utilizada em nutrio.
Para nosso propsito, o significado de ambos exatamente o mesmo. Em outras palavras, lipdeo = gordura.
Ainda assim, normalmente quando estamos falando de uma dieta, e dizemos gordura...
pai
Como isso pode nos confundir, vamos utilizar apenas a palavra lipdeo daqui em diante.
Como lipdeo um termo genrico utilizado para se referir a vrias biomolculas, difcil defini-lo, mas...
Solventes orgnicos?
Lipdeos
Uma propriedade importante dos lipdeos o fato de que no se dissolvem facilmente em gua, mas se dissolvem em solventes orgnicos*.
* H excees no entanto: alguns glicolipdeos se dissolvem na gua.
Solventes orgnicos so, mais especificamente, lquidos que consistem em compostos orgnicos com tomos de carbono em suas estruturas.
O lcool outro exemplo.
Agora vamos discutir esses tipos distintos de lipdeos, um a de cada vez. dur Gor tra u ne
eo Lipd
tro n eu
Como mencionei antes, um lipdeo neutro a substncia que geralmente chamamos de gordura.
GrrrrrrrRRr
Gordura
Primeiro, temos os lipdeos neutros!
Dentre os lipdeos neutros de nosso corpo, o mais comum o triacilglicerol, formado por uma molcula de glicerol e trs cidos graxos combinados desta forma:
Glicerol
cido graxo
Triacilglicerol
Lipdeo neutro
Tremendo
Tambm temos o monoacilglicerol, que tem apenas um cido graxo combinado a um glicerol...
Ah! Meu inimigo o triacilglicerol! Nunca esquecerei o nome desse vilo abominvel!
Seguindo em frente...
92CAPTULO 3
o ipde fol s o F
fosfolipdeos tm uma estrutura na qual um dos trs cidos graxos de um lipdeo neutro substitudo por um composto qumico contendo cido fosfrico.
Hmm... no exatamente...
H...
Fosfolipdeo
Hidroflico Hidrofbico
Hidroflico
Fosfolipdeo
Hidrofbico
* Um fosfolipdeo pode ter um grupo polar varivel em uma de suas extremidades. Um fosfolipdeo baseado em glicerol chamado glicerofosfolipdeo. Esfingofosfolipdeos tm extremidades de esfingosina.
Hidroflico significa algo que se mistura facilmente com gua. Hidrofbico significa uma substncia para a qual essa mistura no ocorre facilmente. A expresso anfiptico significa que os fosfolipdeos tm substncias de ambos os tipos.
E agora, glicolipdeos!
Esfingosina
e Glicolipd
Galactose
Sacardeo
cido graxo
Fosfolipdeos e glicolipdeos tambm incluem cidos graxos, assim como ocorre nos lipdeos neutros.
Lipdeos
Gordura neutra
Isso mesmo! A maioria dos lipdeos contm cidos graxos. Eles so as estrelas do espetculo na verdade.
Kumi, os cidos graxos que voc odeia tanto so, na prtica, muito importantes. D uma olhada!
94CAPTULO 3
cidos graxos
cidos graxos so uma fonte de energia e tambm podem se tornar fosfolipdeos, matria-prima para criao de membranas celulares. Sem cidos graxos, os seres humanos no poderiam sobreviver.
Nossa, srio? Que incrvel! E eu pensava que eles fossem nossos inimigos.
Primeiro, vamos analisar a estrutura dos cidos graxos. Ainda que possamos constru-los conectando desde alguns tomos de carbono (C) at dezendas deles, os cidos graxos que existem em nosso corpo tm de 12 a 20 tomos de carbono.
H C H3C
H C H
H H H H H H H C H C C C C C C C H H H H H H H H
cido graxo
C H C C H H
O OH (CH3(CH2) 12COOH)
Grupo carboxila
Na extremidade final dessa longa cadeia (chamada de cadeia de hidrocarbonetos), temos uma estrutura que chamamos de grupo carboxila (-COOH). Como apenas tomos de hidrognio (H) esto ligados a cada um dos tomos de carbono, o cido graxo no se mistura facilmente com a gua. Faltam-lhe grupos hidroxila (OH), presentes nos sacardeos (consulte a pgina 61 para mais informaes sobre sacardeos).
Alguns cidos graxos so formados em nossos corpos. Por exemplo, carboidratos em excesso so convertidos em cido palmtico. Dois cidos graxos, cido linolico e cido -linolnico so essenciais, o que significa que so necessrios e bons para nossa sade, mas que no podem ser sintetizados por seres humanos. Por outro lado, o cido esterico e o cido araquidnico no podem ser sintetizados, mas no so essenciais para uma boa sade. Todos esses cidos graxos contm mais de 16 Cs!
Nossa! Quantos Cs... Parece que estou tendo um pesadelo com meu boletim!
Certos cidos graxos apresentam ligaes duplas entre os tomos de carbono no meio da molcula, como voc pode ver na figura a seguir: H C H H C H H C H H C H
Um tomo de carbono tem quatro braos, e geralmente um tomo separado se liga a cada brao.
Entretanto, em alguns casos, dois braos so utilizados para ligar um carbono a outro tomo. Isso chamado de ligao dupla.
Carbonos com ligaes duplas so chamados insaturados, e cidos graxos que tm carbonos insaturados so chamados cidos graxos insaturados. cidos graxos insaturados no solidificam to facilmente, continuando mais lquidos em temperaturas baixas do que os cidos graxos saturados, por isso so muitas vezes includos como componente de membranas celulares (ou seja, fosfolipdeos) para as quais flexibilidade importante. Ento, se temos muitas ligaes duplas, os cidos graxos so mais difceis de solidificar?
Isso mesmo. Ligaes duplas tm certas peculiaridades que impedem que os cidos graxos insaturados formem um slido estvel. Isso significa que o ponto de fuso dos cidos graxos difere significativamente, dependendo do nmero de tomos de carbono presentes e do nmero de ligaes duplas entre esses tomos.
96CAPTULO 3
?
3
Mistrio
Os quatro tipos sanguneos (A, B, AB e O) so baseados no sistema de grupo sanguneo ABO. O sistema de grupo sanguneo ABO classifica as pessoas de acordo com as diferenas entre certas cadeias de acar encontradas na superfcie dos glbulos vermelhos. At hoje, no temos evidncias que confirmem a teoria de que diferenas nessas cadeias so capazes de afetar a personalidade de uma pessoa. Por isso, no deixe que uma vidente decida seu futuro!
Isso tudo!
Mesmo assim, at que divertido prever o futuro de algum com base em seu tipo sanguneo...
Ta-d!
Voc ter uma oportunidade inesperada de se aproximar de quem gosta. Ainda assim, sua natureza por demais sria acabar o atrapalhando e voc no conseguir aquilo que deseja. Sua vida amorosa neste ms ser muito turbulenta!
Ha ha ha, ainda bem que no h evidncias cientficas que comprovem essas teorias, n?!
Exatamente. Quando laranjas ainda esto verdes, podem ter um gosto cido demais, mas quando maduras, so bem doces. E o melo que voc me trouxe antes estava maduro e delicioso!
Sim, mas o que significa maduro, bioquimicamente falando? Sabemos que uma fruta madura mais doce, mas por qu? O motivo que temos trs tipos de acar em grande quantidade nas frutas: a sacarose (acar de mesa), a frutose (acar das frutas) e a glicose (acar da uva*).
Que estranho! Achei que elas tivessem apenas o acar das frutas. Afinal, estamos falando de frutas...
* Apesar do nome, o acar da uva encontrado em muitas frutas diferentes, e no s nas uvas.
130CAPTULO 3
Antes dissemos que a sacarose, a glicose e a frutose tm estruturas diferentes. (veja a pgina 63 para mais detalhes).
Isso mesmo! Temos vrios tipos de sacardeos e eu adoro comer todos eles.
Bem, agora vamos aprender mais sobre esses diferentes sacardeos! A unidade bsica de um sacardeo chamada de monossacardeo, formada por ao menos trs tomos de carbono conectados. A glicose e a frutose so monossacardeos formados por seis tomos de carbono. Se dois ou mais monossacardeos se ligarem, formaro um oligossacardeo. Ainda que a sacarose seja um oligossacardeo, como formada pela conexo de dois monossacardeos, ns a chamamos de dissacardeo. Veja como so esses sacardeos: CH2OH C C H OH HO C H CH2OH H C H H C OH
Glicose Frutose
O H C OH O OH C H C
H C HO
CH2OH C O H H C OH H C OH C OH H
CH2OH O C H H C OH OH C H
OH C CH2OH
O C CH2OH
Sacarose
Ah, ento a sacarose formada pela ligao de uma glicose com uma frutose!
Exatamente! Tambm temos sacardeos feitos de muitos monossacardeos, que formam molculas extremamente longas ou estruturas ramificadas complexas, chamados polissacardeos. Voc consegue se lembrar de algum polissacardeo que talvez conhea?
Bem, falamos sobre batatas e arroz antes, e esses alimentos eram repletos de sacardeos. Ento... o amido deve ser um polissacardeo, certo?
Isso mesmo. O amido formado por muitos monossacardeos de glicose conectados. As plantas armazenam a glicose dessa forma depois que esta criada pela fotossntese.
Glicose
Amido
Nossos corpos (e de outros animais) tambm contm um material de armazenamento como o amido. Ele chamado glicognio e produzido principalmente pelo fgado ou por msculos, conectando molculas de glicose em excesso e armazenando-as para uso futuro. verdade, eu me lembro de voc mencionar o glicognio antes, mas agora entendi a sua utilidade!
Glicose
Glicognio
Outros tipos de polissacardeos incluem a celulose e a quitina. A celulose o principal componente da parede celular vegetal das plantas, enquanto a quitina componente fundamental da casca dos crustceos, como camares e caranguejos. Cogumelos tambm utilizam quitina como material estrutural.
132CAPTULO 3
Agora, vamos voltar s nossas questes. Frutas, como laranjas e meles, ficam mais doces e deliciosas medida que amadurecem. Por que isso ocorre?
Hum. Antes, quando eu estava comprando morangos e laranjas no supermercado, havia uma placa que dizia: Contedo de acar: 11% a 12%. Acredito que se a fruta fica mais doce medida que amadurece, isso deve significar que seu contedo de acar aumentou em proporo, certo? Bioquimicamente falando, deve ter ocorrido uma alterao nos sacardeos. Voc est correta. Ento... vamos falar de sacardeos! D uma olhada nos grficos a seguir. Antes de estarem maduras, frutas ctricas, como laranjas, contm praticamente a mesma quantidade de glicose, frutose e sacarose. Mas medida que esses frutos amadurecem, a quantidade relativa de sacarose aumenta continuamente. Em uma pera-japonesa, todos os trs tipos de acares aumentam em quantidade.
Sacardeos (mg/g de peso fresco) 100
Sacarose
Ms
Set
Ms
Jun
Jul
Ago
Set
Pera-japonesa
Fonte: Saburo Ito, Editor. Science of Fruit, Asakura Publishing Co., Ltd. (1991)
Quando as frutas amadurecem, polissacardeos, como o amido, so quebrados em monossacardeos, como a glicose, e aumenta a atividade da sacarose-fosfato sintase, uma enzima que sintetiza a sacarose nas frutas, enquanto diminiu a atividade da invertase, responsvel pela quebra da sacarose.
combinando
j Invertase (baixa atividade) k Sacarosesacarose Glicose Frutose 6-fosfato frutose UDP-glicose fosfato sintase
Ento, quer dizer que uma fruta fica mais doce medida que mais sacarose produzida?
Bem, glicose, frutose e sacarose so todas doces. Das trs, a frutose a mais doce, seguida pela sacarose e, depois, pela glicose. Frutose 2 Sacarose 1,4 Glicose 1
Graus de doura, considerando a doura da glicose 1
Uau!
Ento, medida que aumenta a quantidade de sacarose ou frutose, a fruta fica mais doce e amadurece. Por exemplo, frutas ctricas devem ser coletadas no inverno, depois que seu contedo de sacarose tiver aumentado e quando estiverem mais doces e deliciosas. Por outro lado, no caso das peras-japonesas, a diferena nas quantidades desses acares mais marcante: medida que a fruta amadurece, a quantidade tanto de frutose, quanto de sacarose aumenta repentinamente, conforme os polissacardeos so quebrados. Assim como as frutas ctricas, a doura dos meles depende principalmente de seu contedo de sacarose, e eles estaro mais saborosos quando os nveis desse acar estiverem mais altos. Analisando os grficos da pgina 133, podemos ver que h um aumento na quantidade de frutose ou sacarose, o que faz que a fruta fique bem doce quando chega o momento de sua colheita.
134CAPTULO 3
Vamos l!
A primeira informao importante que devemos saber que uma enzima s pode funcionar se combinada a determinado material parceiro.
Enzima
O parceiro da enzima
Por exemplo, a pepsina, enzima digestiva responsvel pela quebra de protenas em nosso estmago...
Protena
Amido
Gordura
enzima
substrato
Complexo enzimasubstrato
Produto da reao
O substrato o amido, e o produto da reao (ou seja, o material produzido quando o amido quebrado pela
Dependendo do nmero de molculas de glicose que ele contm, esse sacardeo conhecido como
maltose, maltotriose, dextrina-limite e muitos outros nomes diferentes.
-amilase)
um tipo de sacardeo.
ima E nz
Enzima
to! Pron
Cort a Cort a
Enzima
-amilase
Enzima
Enzima
Outras tm especificidades de substrato mais abrangentes, sendo menos rigorosas quanto aos materiais com os quais podem interagir.
Enzima descontrada
Enzima rigorosa
do meu jeito e pronto! Tanto faz, cara!
Algumas enzimas so rigorosas, o que significa que atuam apenas quando combinadas a substratos muito especficos. Outras so mais descontradas e atuam sobre uma quantidade maior de substratos.
H enzimas que tambm podem atuar em substncias semelhantes ou intimamente relacionadas aos seus substratos. Muitos exemplos dessas enzimas podem ser vistos no sistema digestrio como as enzimas envolvidas no catabolismo das protenas.
Lembre-se de que h muitas protenas diferentes. Se as enzimas fossem especficas demais, teramos uma enzima exclusiva para cada tipo de protena! Isso certamente daria um trabalho enorme!
Apenas glicina
Rigorosa
Rigorosa!
Como as protenas so muito complexas, as enzimas capazes de quebr-las tiveram que se tornar mais flexveis.
Exatamente! Enzimas do catabolismo de protenas (enzimas que quebram protenas) muitas vezes apresentam certa flexibilidade quanto ao substrato com que podem interagir.
164Captulo 4
Por exemplo, uma das enzimas do catabolismo de protenas secretada pelo pncreas, a carboxipeptidase, desprende aminocidos sequencialmente a partir da extremidade de uma protena. A carboxipeptidase pode ser de vrios tipos, incluindo A, B, C e Y. A carboxipeptidase A, por exemplo, pode desprender praticamente qualquer aminocido da extremidade C-terminal de uma protena, mas no funciona corretamente em aminocidos volumosos ou com grupos R aromticos, como a arginina, a lisina e a prolina.
ProlinA ArgininA LIsinA
N-terminal
lado C-terminal DA LISINA Posso desprender tudo que no seja arginina, lisina ou prolina.
Carboxipeptidase A
H 20 tipos de aminocidos que formam protenas, certo? Ento, ainda que a carboxipeptidase A no possa lidar com a arginina, a lisina e a prolina, ainda temos 17 tipos com os quais capaz de trabalhar. Ela parece bem flexvel! Isso mesmo. Essa enzima muito flexvel quanto ao tipo de substrato com que pode interagir. Entretanto, temos tambm algumas enzimas de catabolismo de protenas que so bem rigorosas. Por exemplo, a tripsina pode cortar apenas o lado C-terminal da arginina e da lisina.
ArgininA LIsinA
Rigorosa!
Tripsina
o je pro e d a la *S
Bam
Chegou a hora!
Eplogo239
Como assim?
Veja...
Toq ue
Energia ingerida
Energia gasta
Mesmo que existam incontveis dietas sempre na moda, tudo se resume a isso!
Aaaaaai
Voc aprendeu que protenas, sacardeos e lipdeos so importantes para seu corpo. J deve ter percebido que fazer regime passando fome no faz nenhum sentido, certo?
Quem estou querendo enganar? Eu gosto demais de comida para cuidar daquilo que como! Com certeza vou engordar!
Acalme-se, Kumi!
MAS...
Pobre Kumi
B u
Perdida!
Vou comer bolo e pizza at ficar enorme!
Kumi, deixe de exagerar. Falta muito para que voc se parea com um peixe-boi. Voc est mais para um leo marinho...
Balana Ei! he he he
... ou talvez um ursinho que est se preparando para hibernar, bem gordinho para aguentar o inverno.
Balana Gorducha! a ha Ha h a h Quer saber... se voc pensar um pouco, ver que os animais gordinhos so sempre mais bonitinhos, por isso no se preocupe!
O qu?
Ei, professora...
Soluo Soluo
Soluo
242Eplogo
Ser que voc no percebe que ela sensvel demais para aguentar esse tipo de tratamento? Ah, ? Se voc tem algo a dizer, melhor que diga de uma vez! snif
Est bem!
Gostoso
Na verdade...
Ela uma das garotas mais lindas que j conheci! Poderia at dizer que...
244Eplogo
H?
Ne-
Pisca
Funcionou direitinho. J estava na hora de o Nemoto falar o que sente por voc, Kumi!
Kumi, voc estudou de verdade e aprendeu algumas lies bem importantes sobre o seu corpo, no mesmo?
Vermelho
246Eplogo
Ento, agora que terminamos nossas lies, que tal fazermos uma boquinha?
Legal!
Ah, tenho certeza de que um rapaz inteligente como voc capaz de dar um jeito nisso. Vou me arrumar!
...
Hum... Nemoto...
Eplogo247
E agora....
248Eplogo