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Bioquímica aplicada à saúde 2 Apresentação da disciplina Bioquímica é a ciência que estuda os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos ➢ Trata da estrutura e função metabólica de componentes celulares como proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos e outras biomoléculas 3 Bioquímica aplicada à Saúde Unidade 01 – ÁGUA, AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEINAS Unidade 02 – CARBOIDRATOS Unidade 03 – LIPÍDEOS E O CICLO DO ÁCIDO CÍTRICO Unidade 04 – VITAMINAS E MINERAIS 4 Água, aminoácidos, peptídeos e proteínas Água e sistemas-tampão (Seção 1) Conceito de pH e sua importância nos sistemas biológicos Ionização da água de ácidos e bases fracas Propriedades físico-químicas da água Sistemas-tampão no contexto biológico Aminoácidos e peptídeos (Seção 2) Proteínas e Enzimas (Seção 3) Revisão AVALIAÇÃO DIAGNÓSTICA 5 6 Exercício 01 Associe as colunas: A) Amido ( ) Função estrutural. Encontrado em animais. B) Glicogênio ( ) Função de reserva. Encontrado em plantas. C) Celulose ( ) Função estrutural. Encontrado em plantas. D) Quitina ( ) Função de reserva. Encontrado em animais. 7Exercício 02 Assinale a alternativa correta quanto ao resultado da carência das vitaminas K, D, B1, C e A, respectivamente. A) Beribéri - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - escorbuto e cegueira noturna B) Raquitismo - dificuldade na coagulação sanguínea - cegueira noturna - beribéri e escorbuto C) Cegueira noturna - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - escorbuto e beribéri D) Dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - beribéri - escorbuto e cegueira noturna E) Escorbuto - beribéri - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo e cegueira noturna 8 Exercício 03 Os lipídios, chamados popularmente de gorduras, são substâncias que se caracterizam principalmente por sua baixa solubilidade em água. Entre as alternativas a seguir, marque aquela que não se refere a uma importância biológica dos lipídios. a) Funcionam como reserva energética. b) Atuam na impermeabilização de superfícies que sofrem com a desidratação. c) Fazem parte da composição da membrana plasmática. d) Fazem parte da composição de hormônios. e) Atuam como catalisadores biológicos. 9 Exercício 04 O metabolismo de síntese de biomoléculas é conhecido como: a) Aerobismo b) Anaerobismo c) Anabolismo d) Catabolismo Revisão LIGAÇÕES PRIMÁRIAS 10 11 Referência – Conteúdo Web – Revisão https://pt.khanacademy.org/science/chemistry https://pt.khanacademy.org/science/chemistry 12 Ligação química Elétrons de valência Regra do octeto Ligações primárias – ocorre transferência ou compartilhamento de elétrons Ligações secundárias – ocorre uma atração entre os átomos sem ocorrer transferência ou compartilhamento de elétrons 13 Ligação iônica Transferência de elétrons Formação de íons de cargas opostas Resulta da atração eletrostática entre cátions e ânions Fonte: <https://bit.ly/3mHRdog> 14 https://bit.ly/3szpQ2i 15 Propriedades dos compostos iônicos São sólidos nas condições ambiente Apresentam altos pontos de fusão e ebulição São condutores de eletricidade quando no estado líquido (fundidos) ou quando dissolvidos em água No estado sólidos cristalinos não conduzem eletricidade Elevada dureza 16 Ligação covalente Os átomos envolvidos na ligação covalente compartilham elétrons Através da ligação covalente os átomos envolvidos podem “usar” o elétron do outro átomo, e juntamente com os seus adquirir uma configuração mais estável 17 https://bit.ly/3pvvnVA 18 Propriedades dos compostos moleculares São sólidos, líquidos ou gasosos nas condições ambiente Apresentam baixos pontos de fusão e ebulição (comparados aos iônicos) São maus condutores de eletricidade, alguns podem conduzir quando em meio aquoso (ionização) A maioria dos compostos são solúveis em solventes orgânicos 19 Ligação covalente coordenada Fonte: <https://bit.ly/3sWZDtm> 20 Ligação metálica É o tipo de ligação que ocorre entre os átomos de metais Os átomos dos elementos metálicos apresentam forte tendência a doarem seus elétrons de última camada. Quando muitos destes átomos estão juntos num cristal metálico, estes perdem seus elétrons da última camada Forma-se então uma rede ordenada de íons positivos mergulhada num mar de elétrons em movimento aleatório Fonte: <https://bit.ly/3kxnTyn> Revisão EQUAÇÕES QUÍMICAS 21 22 Equações químicas São representações gráficas das reações químicas que ocorrem entre os diversos elementos presentes na Tabela Periódica Fonte: <https://bit.ly/38kDMCi> 23 Fonte: <https://bit.ly/3t86QqB> 24 Equilíbrio químico Fonte: <https://bit.ly/3zD7QoI> Revisão QUÍMICA ORGÂNICA 25 26 Química Orgânica Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 162. Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 162. 27 Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 166. Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 167. 28 Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 168. Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 168. 29 Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 177. 30 Fonte: DREKENER, R. L.. Química Geral. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2017. p. 178. Água e sistemas- tampão PROPRIEDADES FÍSICO- QUÍMICAS DA ÁGUA 31 32 Água Fonte: <https://bit.ly/37H3rVE>Fonte: <https://bit.ly/3g1NhKS> 33 Ligações intermoleculares (água / gelo) https://bit.ly/3yP0e24 ENVIE SUAS DÚVIDAS ATRAVÉS DO CHAT 34 35 Ligações de hidrogênio de importância biológica Fonte: <https://bit.ly/3CP6Uj9> Fonte: <https://bit.ly/3AGtI2W> 36 Pontos de fusão e ebulição Fonte: <https://bit.ly/3sjXLu7> 37 Calor específico da água Energia necessária para elevar de 1oC a temperatura de 1g de uma substância Alto calor específico → atua como tampão térmico 38 Calor de vaporização da água Energia necessária para converter 1g de líquido em vapor, estando ambos na temperatura de ebulição e pressão atmosférica Alto calor de vaporização da água → responsável por eliminar o excesso de calor pela evaporação do suor (vertebrados) 39 Água como solvente Dissolve sais Dissolve moléculas polares Substâncias pouco polares e não polares Gorduras, óleo e ceras 40 Questão para reflexão Qual é a importância da água para os sistemas bioquímicos? Envie suas contribuições por meio do Chat ENVIE SUAS DÚVIDAS ATRAVÉS DO CHAT 41 Água e sistemas- tampão IONIZAÇÃO DA ÁGUA E DE ÁCIDOS E BASES FRACAS 42 43 Autoionização da água Fonte: <https://bit.ly/3m2Emgg> Fonte: <https://bit.ly/3iO4DwC> 44 Ácidos e bases de Arrhenius Ácido: substância que em meio aquoso libera íons H+ Ex.: HCl, H2SO4, HF Bases: substância que em meio aquoso libera íons OH- Ex.: NaOH, KOH, Ca(OH)2 45 Conceito de Bronsted Lowry Mais abrangente do que o de Arrhenius Ácido: espécie química capaz de doar íons H+ Ex.: HCl, NH4 +, HS- Base: espécie química capaz de receber íons H+ Ex.: OH-, NH3, CN -, S2- 46 47 48 Ácidos Fortes: ionizam se completamente Ex.: HCl, HBr, HI, H2SO4, HClO4 e HNO3 Ácidos Fracos: ionizam se parcialmente Ex.: HNO2 (ácido nitroso), H3PO4 (ácido fosfórico), HCN (ácido cianídrico) e H2CO3 (ácido carbônico) 49 Bases Fortes: completamente protonada (no caso de bases de Ahrrenius, completamente dissociada) Ex.: NaOH, KOH Bases Fracos:Não é completamente protonada (no caso de bases de Ahrrenius, não é completamente dissociada). Ex.: Ca(OH)2, HSO4 -, NO3 - 50 HSO4 - é a base conjugada do ácido sulfúrico Ácido forte tem uma base conjugada fraca Ácido fraco tem uma base conjugada forte 51 Base forte, ácido fraco Base fraca, ácido forte EXERCÍCIO DE FIXAÇÃO 52 Interação 53 Exercício 05 1- Sobre a água, marque (V) para verdadeiro ou (F) para falso: A) ( ) A água é considerada uma solução universal. B) ( ) As moléculas de água são dipolares. C) ( ) A coesão entre as moléculas de água só é possível em razão da presença de pontes de hidrogênio. D) ( ) A água apresenta baixos valores de calor específico, evitando variações bruscas na temperatura dos organismos. E) ( ) Reações químicas em que ocorre união entre moléculas, com formação de água como produto, são chamadas reações de hidrólise. Água e sistemas- tampão CONCEITO DE PH E SUA IMPORTÂNCIA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS – SISTEMA TAMPÃO 54 55 pH = − log [H+] pH é uma escala numérica adimensional utilizada para especificar a acidez ou basicidade de uma solução aquosa (Søren Peter Lauritz Sørensen, 1909) Fonte: https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1594516 https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=1594516 56Exercício 06 Faça a associação correta entre os itens ordenados numericamente e os que estão em ordem alfabética: (I) pH = 7 (II) pH < 7 (III) pH > 7 a) bebidas gaseificadas b) água 100% pura c) água do mar d) HCl e) leite de magnésia f) suco de limão g) urina h) tomate 57 Fonte: <https://bit.ly/2XlE2ig> 58 pH – sistemas biológicos Fonte: <https://bit.ly/3yLv7EG> 59 60 Fonte: https://binged.it/2LXUnlA Bronsted- Lowry Fonte: https://binged.it/30vtZ6y Sistema-tampão https://binged.it/2LXUnlA https://binged.it/30vtZ6y 61Fatores que determinam a eficiência de uma sistema-tampão ➢ Restrita a uma faixa de pH; ➢ Depende de sua concentração. Constante de equilíbrio Situação- Problema DISTÚRBIOS ÁCIDO- BASE E GASOMETRIA ✓ O desequilíbrio ácido-base está presente em muitas situações clínicas que você poderá vivenciar na sua carreira profissional ✓ Um exame de gasometria em suas mãos indica os seguintes resultados: pH = 7,259 pCO2 = 51,7 mmHg [HCO3 -] = 22,4 mM pO2 = 57,7 mmHg ✓ O paciente está internado no setor oncológico do hospital ✓ Analise os resultados da gasometria e proponha uma relação dessa análise com a situação do paciente ✓ Resultados dessa gasometria → paciente apresenta um quadro de acidemia (valor de pH de 7,259, abaixo do valor normal mínimo de 7,35), além de aumento do nível sanguíneo de CO2 (hipercapnia) e redução do nível sanguíneo de O2 (hipoxemia) ✓ Nível plasmático de íon bicarbonato → está dentro da normalidade ✓ Acidemia→ resultado de uma acidose respiratória, pois o aumento da pCO2 leva ao aumento do nível plasmático de prótons ✓ Exame → uma redução da pCO2→ distúrbio na ventilação do paciente ✓ Relações entre esses resultados e o paciente → câncer de pulmão, mas há a possibilidade de o paciente apresentar alguma DPOC (doença pulmonar obstrutiva crônica, como o enfisema), independentemente do desenvolvimento do câncer ✓ Outra possibilidade → paciente estar na UTI sob ventilação mecânica e o aparelho não estar regulado adequadamente para atender à demanda respiratória do paciente ✓ Hipoventilação→ resulta em menor pO2 e maior pCO2 por não permitir a hematose adequada para as necessidades metabólicas do organismo do paciente EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 66 Interação 67 Exercício 07 Indique qual alternativa apresenta uma substância que pode ser adicionada a uma solução aquosa de hidróxido de amônio, formando uma solução-tampão de pH alcalino: a) hidróxido de sódio. b) hidróxido de cálcio. c) ácido clorídrico. d) cloreto de sódio. e) cloreto de amônio. 68Exercício 08 (UFSCar-SP) O pH do sangue humano de um indivíduo saudável situa-se na faixa de 7,35 a 7,45. Para manter essa faixa de pH, o organismo utiliza vários tampões, sendo que o principal tampão do plasma sanguíneo consiste de ácido carbônico e íon bicarbonato. A concentração de íons bicarbonato é aproximadamente vinte vezes maior que a concentração de ácido carbônico, com a maior parte do ácido na forma de CO2 dissolvido. O equilíbrio químico desse tampão pode ser representado pela equação: CO2(g) + H2O(l) ↔ H2CO3(aq) ↔ H +(aq) + HCO3 -(aq) Analise as afirmações seguintes: I. Quando uma pequena quantidade de base entra em contato com uma solução-tampão, os íons hidróxido reagem com o ácido do tampão, não alterando praticamente o pH dessa solução. II. Quando a concentração de íons bicarbonato no sangue aumenta, o pH também aumenta. III. Quando a concentração de CO2 no sangue aumenta, o pH diminui. 69Exercício 08 São corretas as afirmações: a) I, apenas. b) II, apenas. c) III, apenas. d) I e II, apenas. e) I, II e III.