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O Wikcionário tem o verbete biossíntese.

Biossíntese é um fenômeno, um processo de múltiplos passos, em que são produzidos compostos químicos complexos nos organismos vivos, como proteínas, lipídios e ácidos nucleicos a partir de reagentes mais simples, geralmente catalisados por enzimas, na qual os sustratos se convertem em produtos mais complexos.

Ao contrário da síntese química, a biossíntese ocorre normalmente dentro dos organismos vivos e é uma parte vital do metabolismo. No entanto, a biotecnologia permite a realização de biossíntese in vitro.

A biossíntese relaciona-se com processos anabólicos.

Na biossíntese, os compostos simples se modificam, se convertem em outros compostos ou se unem para formar macromoléculas. Este processo geralmente consiste em vias metabólicas. Algumas dessas vias biossintéticas estão localizadas dentro de uma única organela celular, enquanto outras envolvem enzimas que estão localizadas dentro de múltiplas organelas celulares. Exemplos dessas vias biossintéticas incluem a produção de componentes de membrana lipídica e nucleotídeos. Assim, a biossíntese geralmente é sinônimo de anabolismo.

Os elementos necessários para a biossíntese incluem: compostos precursores, energia química (por exemplo, ATP), e enzimas catalíticas que podem requerer coenzimas (por exemplo, NADH, NADPH). Estes elementos criam monômeros, os blocos de construção para macromoléculas. Algumas macromoléculas biológicas importantes incluem: proteínas, que são compostas por monômeros de aminoácidos unidos por ligações peptídicas, e moléculas de ADN, que são compostas por nucleótidos unidos por ligações fosfodiéster.

Propriedades das reações químicas

A biossíntese se produz devido a uma série de reações químicas. Para que estas reações tenham lugar, são necessários os seguintes elementos:^[1]

Compostos precursores: estes compostos são as moléculas ou substratos de partida em uma reação. Estes também podem ser vistos como os reativos em um dado processo químico.
Energía química: a energia química pode ser encontrada na forma de moléculas de alta energia. Essas moléculas são necessárias para reações energeticamente desfavoráveis. Além da hidrólise desses compostos leva a uma reação direta. Moléculas de alta energia, como o ATP, têm três fosfatos. Frequentemente, o fosfato terminal é removido durante a hidrólise e transferido para outra molécula.
Enzimas catalíticas: estas moléculas são proteínas especiais que catalisam uma reação ao aumentar a velocidade da reação e diminuir a energia de ativação.
Coenzimas ou cofatores: os cofatores são moléculas que ajudam nas reações químicas. Estes podem ser íons metálicos, derivados vitamínicos como NADH e acetil CoA, ou derivados não vitamínicos como ATP. No caso de NADH, a molécula transfere um hidrogênio, enquanto que a acetil CoA transfere um grupo acetilo, e o ATP transfere um fosfato.

No sentido mais simples, as reações que ocorrem na biossíntese tem o seguinte formato:^[2]

{\ce {Reactante ->[][enzima] Produto}}

Algumas variações desta equação básica que serão discutidas mais tarde com mais detalhes são: ^[3]

Compostos simples que são convertidos em outros compostos, geralmente como parte de uma via de reação em várias etapas. Dois exemplos desse tipo de reação ocorrem durante a formação de ácidos nucleicos e a carga de ARNt antes da tradução. Para algumas dessas etapas, é necessária energia química:
${\ce {{Mol{\acute {e}}cula~precursora}+ATP<=>{producto~AMP}+PP_{i}}}$
Compostos simples que são convertidos em outros compostos com a ajuda de cofatores. Por exemplo, a síntese de fosfolípidos requer acetil CoA, enquanto que a síntese de outro componente da membrana, os esfingolípidos, requer NADH e FADH para a formação do esqueleto da esfingosina. A equação geral para estes exemplos é:
${\ce {{Mol{\acute {e}}cula~precursora}+Cofactor->[][enzima]macromol{\acute {e}}cula}}$
Compostos simples que se unem para criar uma macromolécula. Por exemplo, os ácidos graxos se unem para formar fosfolípidos. Por sua vez, os fosfolípidos e o colesterol interatuam de maneira não covalente para formar a bicapa lipídica. Esta reação pode ser descrita como segue:
${\ce {{Mol{\acute {e}}cula~1}+Mol{\acute {e}}cula~2->macromol{\acute {e}}cula}}$

Lipídios

Muitas macromoléculas intrincadas são sintetizadas em um padrão de estruturas simples e repetidas.^[4] Por exemplo, as estruturas mais simples de lipídios são os ácidos graxos. Os ácidos graxos são derivados de hidrocarbonetos ; contém uma "cabeça" de grupo carboxilo e uma "cauda" de cadeia de hidrocarboneto.^[4] Esses ácidos graxos criam componentes maiores, que por sua vez incorporam interações não covalentes para formar a bicamada lipídica.^[4] As cadeias de ácidos graxos são encontradas em dois componentes principais dos lipídios da membrana: o fosfolipídios e os esfingolipídios. Um terceiro componente principal da membrana, colesterol, não contém essas unidades de ácido graxo.^[5]

Fosfolipídios

A base de todas as biomembranas consiste em uma estrutura bicamada de fosfolipídios.^[6] A molécula de fosfolipídio é anfipática; contém uma cabeça polar hidrofílica e uma cauda não polar hidrofóbica.^[4] As cabeças de fosfolipídios interagem entre si e com o meio aquoso, enquanto as caudas de hidrocarbonetos são orientadas ao centro, longe da água.^[7] Essas últimas interações conduzem a estrutura de duas camadas que atua como uma barreira para íons e moléculas.^[8]

Existem vários tipos de fosfolipídios; consequentemente, suas vias de síntese diferem. No entanto, a primeira etapa na síntese de fosfolipídios envolve a formação de fosfatidato ou diacilglicerol 3-fosfato no retículo endoplásmico e membrana mitocondrial externa.^[7] A rota de síntese é apresentada abaixo:

A via começa com o glicerol 3-fosfato, que é convertido em lisofosfatidato por meio da adição de uma cadeia de ácido graxo fornecida pela acil coenzima A.^[9] O lisofosfatidato é então convertido em fosfatidato por meio da adição de outra cadeia de ácido graxo fornecida por um segundo acil CoA; Todas essas etapas são catalisadas pela enzima glicerol fosfato aciltransferase.^[9] A síntese de fosfolipídios continua no retículo endoplasmático, e a via de biossíntese difere dependendo dos componentes do fosfolipídio particular.^[9]

Esfingolipídios

Como os fosfolipídios, esses derivados de ácidos graxos têm cabeça polar e cauda apolar.^[5] Ao contrário dos fosfolipídios, os esfingolipídios têm um esqueleto de esfingosina.^[10] Os esfingolípidos existem nas células eucariotas e são particularmente abundantes no sistema nervoso central.^[7] Por exemplo, a esfingomielina é parte da bainha de mielina das fibras nervosas.^[11]

Os esfingolipídios são formados a partir de ceramidas que consistem em uma cadeia de ácido graxo ligada ao grupo amino de uma estrutura esfingosina. Essas ceramidas são sintetizadas a partir da acilação da esfingosina.^[11] A via biossintética da esfingosina é apresentada abaixo:

Como a imagem indica, durante a síntese da esfingosina, palmitoil CoA e serina sofrem uma reação de condensação que tem como resultado a formação de desidrosfingosina.^[7] Este produto se reduz então para formar diidrospingosina, que se converte na esfingosina através da reação de oxidação mediante FAD.^[7]

Referências

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↑ Steven S. Zumdahl, Susan A. (2008). Chemistry 8th ed. CA: Cengage Learning. ISBN 978-0547125329
↑ Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. (2013). Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level 4th ed. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0470547847
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↑ Israel Hanin, Giancarlo Pepeu (2013). Phospholipids: Biochemical, Pharmaceutical, and Analytical Considerations. [S.l.]: Springer. 318 páginas. ISBN 978-1475713664
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↑ ^a ^b George J. Siegel (1999). Basic neurochemistry : molecular, cellular and medical aspects 6th ed. Philadelphia, Pa. [u.a.]: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0397518203

Ligações externas

"biossíntese de produtos naturais" índice do livro de Ana M. Lobo e Ana M. Lourenço (ed.) no site do Instituto Superior Técnico da Universidade Técnica de Lisboa, Portugal acessado a 30 de setembro de 2009

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[isbn0-8153-3218-1-1] Alberts, Bruce (2007). Molecular biology of the cell. New York: Garland Science. ISBN 978-0815341055 |acessodata= requer |url= (ajuda)

[Zumdahl-2] Steven S. Zumdahl, Susan A. (2008). Chemistry 8th ed. CA: Cengage Learning. ISBN 978-0547125329

[Voet-3] Donald Voet, Judith G. Voet, Charlotte W. (2013). Fundamentals of biochemistry : life at the molecular level 4th ed. Hoboken, NJ: Wiley. ISBN 978-0470547847

[Molecular_Cell_Biology-4] Harvey Lodish (2007). Molecular cell biology 6th ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 978-0716743668

[Lehninger-5] David L. Nelson e Michael M. Cox (2008). Lehninger principles of biochemistry 5th ed. New York: W.H. Freeman. ISBN 9780716771081

[Hanin-6] Israel Hanin, Giancarlo Pepeu (2013). Phospholipids: Biochemical, Pharmaceutical, and Analytical Considerations. [S.l.]: Springer. 318 páginas. ISBN 978-1475713664

[Vance-7] Dennis E. Vance, Jean E. Vance (2008). Biochemistry of lipids, lipoproteins and membranes 5th ed. Amsterdam: Elsevier. ISBN 978-0444532190

[Katsaras-8] J. Katsaras (2001). Lipid bilayers : structure and interactions ; with 6 tables. Berlin [u.a.]: Springer. ISBN 978-3540675556

[Stryer-9] Jeremy M Berg, John L Tymoczko, and Lubert Stryer (2007). Biochemistry 6. ed., 3. print. ed. New York: Freeman. ISBN 978-0716787242

[10] CR Gault, LM Obeid, YA Hannun (2010). An Overview of sphingolipid metabolism: from synthesis to breakdown. 688, 1–23. [S.l.: s.n.] ISBN 978-1-4419-6740-4. doi:10.1007/978-1-4419-6741-1_1

[Siegel-11] George J. Siegel (1999). Basic neurochemistry : molecular, cellular and medical aspects 6th ed. Philadelphia, Pa. [u.a.]: Lippincott Williams & Wilkins. ISBN 978-0397518203

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+Os esfingolipídios são formados a partir de [[ceramida]]s que consistem em uma cadeia de ácido graxo ligada ao grupo amino de uma estrutura esfingosina. Essas ceramidas são sintetizadas a partir da [[acilação]] da esfingosina.<ref name="Siegel" /> A via biossintética da esfingosina é apresentada abaixo:
+[[Arquivo:Sphingosine_synthesis_corrected.png|centro|760x760px| Síntese de esfingosina ]]
+Como a imagem indica, durante a síntese da esfingosina, [[palmitoil CoA]] e [[serina]] sofrem uma [[reação de condensação]] que tem como resultado a formação de [[desidrosfingosina]].<ref name="Vance" /> Este produto se reduz então para formar diidrospingosina, que se converte na esfingosina através da [[Oxirredução|reação de oxidação]] mediante [[Dinucleótido de flavina e adenina|FAD]].<ref name="Vance" />
 {{referências}}