BIOQUÍMICA APLICADA À SAÚDE

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BIOQUÍMICA APLICADA À SAÚDE
Christian Grassl
CONHECENDO A DISCIPLINA
Caro aluno, o presente livro aborda o tema bioquímica e sua aplicação na saúde. Apesar de parecer amedrontador, devido à presença do termo “química" no nome da disciplina, você vai descobrir que os assuntos abordados são fascinantes e muito úteis na compreensão de vários fenômenos na área da saúde. Você, futuro profissional da saúde, vai se deparar com várias situações envolvendo conhecimentos de bioquímica. Só para citarmos algumas delas, você terá de compreender o mecanismo fisiopatológico e a farmacoterapia da diabetes melito, interpretar resultados de gasometria, entender as bases da nutrição e tantas outras coisas que vamos desvendar durante o desenvolvimento deste livro.
Iniciaremos nosso estudo com a água e suas propriedades físico-químicas e aproveitaremos para compreender os conceitos e a importância de pH e sistemas-tampão. Em seguida, vamos partir para as biomoléculas, começando pelas proteínas, conhecer as estruturas, as funções e a síntese de aminoácidos e proteínas, bem como os seus processos de digestão e absorção. Por fim, vamos nos dedicar às enzimas e suas propriedades. Dessa forma, você compreenderá e aplicará esses conhecimentos para a resolução de situações laborais ligadas à sua futura atuação enquanto profissional da saúde. 
A outra classe de biomoléculas é a dos carboidratos com seus conceitos gerais, estrutura química, importância, digestão e absorção. Ainda veremos os mistérios das vias metabólicas envolvendo a glicose e a bioenergética. No final, você será capaz de entender, integrar e aplicar esses conhecimentos das características funcionais e metabólicas dos carboidratos. 
Continuando com a saga das biomoléculas, apresentaremos os lipídios com os seus conceitos gerais, propriedades, tipos, digestão e absorção. Ainda teremos as vias metabólicas envolvendo os lipídios e um pouco mais de bioenergética. Dessa maneira, você poderá utilizar os conhecimentos do metabolismo das biomoléculas para subsidiar a orientação e o manejo de pacientes nas suas futuras práticas profissionais na área da saúde.
Por fim, estudaremos as vitaminas lipossolúveis e hidrossolúveis, bem como os minerais; veremos as fontes, a importância metabólica e as consequências da carência desses micronutrientes para o organismo. Assim, você compreenderá o papel dos micronutrientes e a sua importância na manutenção da saúde e nos mecanismos fisiopatológicos de muitas doenças. 
A graduação é apenas o início de uma longa jornada dedicada aos estudos. Por isso, é importante você seja protagonista da conquista dos seus conhecimentos, com dedicação e força de vontade. Então, aos estudos!
NÃO PODE FALTAR
ÁGUA E SISTEMAS-TAMPÃO
Christian Grassl
Fonte: Shutterstock.
CONVITE AO ESTUDO
Caro aluno, apresentamos a você a Unidade 1, onde abordaremos os tópicos envolvendo água, aminoácidos, peptídeos e proteínas. Será o nosso ponto de partida desta jornada rumo ao conhecimento de Bioquímica e a sua aplicabilidade na área da saúde. Como você deve saber, água é um componente importante do corpo humano. Vamos entender essa importância com o estudo das propriedades físico-químicas e a importância biológica da água na Seção 1. Ainda nesta seção, veremos os conceitos de pH e sistemas-tampão. A regulação do pH biológico é fundamental na manutenção da homeostasia e têm importância clínica. 
Na seção 2, vamos estudar as proteínas, uma classe especial de biomoléculas. Por que especial? O que tem de tão importante com as proteínas? Afinal, qual é a importância delas? Vamos responder a todas essas questões neste livro, bem como aprender as estruturas e funções dos aminoácidos e as unidades de construção das proteínas. Também veremos os processos de digestão proteica, a biossíntese de aminoácidos e as funções das proteínas (e são muitas!). 
Finalmente, na Seção 3, estudaremos um grupo especial de proteínas: as enzimas. Podemos considerar o organismo como um laboratório com inúmeras reações químicas ocorrendo para a produção de energia, digestão de alimentos, divisão celular etc. O que todas essas reações químicas têm em comum? A participação de enzimas. Então, vamos conhecer as características e a importância biológica dessas proteínas especiais.
A compreensão desses conceitos ampliará os horizontes de análise e de resolução de várias situações que você poderá encontrar na sua carreira profissional, bem como será útil para um melhor entendimento do funcionamento do organismo, como a manutenção da homeostasia, e dos mecanismos fisiopatológicos de muitas doenças. Além disso, o aprendizado desses conceitos permitirá que você compreenda melhor a ação e os efeitos de medicamentos (eles atuam principalmente nas proteínas!) e a análise de muitos exames (por exemplo, a gasometria). Portanto, os conhecimentos adquiridos nessa disciplina serão úteis em outras disciplinas, tais como Farmacologia, Patologia, Fisiologia, Nutrição e muitas outras. Então, aos estudos!
PRATICAR PARA APRENDER
Caro aluno, aqui, iniciamos a Unidade 1 e o primeiro passo da nossa jornada pelo vasto mundo da Bioquímica. Então, como primeiro passo, estudaremos as propriedades físico-químicas da água, a reação de ionização da água, os conceitos de ácidos e bases fracas, pH e sua importância biológica, bem como os sistemas tampão. 
Apesar de esses tópicos parecerem um pouco assustadores, pois envolvem alguns conceitos de Química, você verá que não é nenhum “bicho-papão”. De fato, a Bioquímica é a aplicação desses conceitos de química em sistemas biológicos, incluindo o organismo humano. Mas esses conhecimentos terão alguma importância na sua vida profissional? Com certeza, sim. A Bioquímica será essencial para a compreensão e resolução de muitas situações que você vivenciará na área da saúde, envolvendo a ação de medicamentos, fisiopatologia, exames e tantas outras situações. Na sua prática profissional, você, provavelmente, entrará em contato com os termos gasometria, acidose, alcalose, bicarbonato de sódio e equilíbrio ácido-base. 
Nesta seção, você verá a importância da água como solvente biológico universal e como reagente em reações químicas do organismo; além disso, verá que a água desempenha papel importante em várias funções orgânicas; compreenderá os conceitos de pH, sua importância biológica e o seu contexto na gasometria; bem como verá que os assuntos abordados nesta seção são relevantes para a sua formação profissional e para que se destaque como profissional capacitado para compreender, analisar e resolver as situações do dia a dia de um trabalho na área da saúde.
Para contextualizar sua aprendizagem, imagine que você está à frente de uma situação comum nos hospitais, atendendo a um paciente com sepse que está evoluindo para um choque séptico. A sepse é decorrente de um processo infeccioso sistêmico, em que o organismo reage com uma resposta inflamatória intensa e sistêmica, devido à ação de citocinas pró-inflamatórias, em especial a citocina TNF (fator de necrose tumoral), liberadas principalmente pelos macrófagos. Essas citocinas, além de reforçarem a resposta de defesa do organismo, também apresentam efeitos sistêmicos, como febre, hipoglicemia, coagulação intravascular disseminada e colapso cardiovascular. 
Devido à redução da perfusão tecidual, o paciente apresenta hipóxia. Como consequência da hipóxia, as células produzem grande quantidade de ácido lático ou lactato, o que contribui para a perda da homeostase ácido-base no paciente. No tratamento desse paciente, são exigidos suportes inotrópico e hipertensor com uso de fármacos vasoativos, como a dobutamina (inotrópico) e a noradrenalina (vasoconstritor). 
Devido ao aumento dos níveis plasmáticos de ácido lático, ocorre um distúrbio ácido-base, como pode ser visto no exame de gasometria do sangue arterial do paciente: pH = 7,27; pCO2= 40 mmHg;  [HCO3-]= 18 mM (milimolar). Veja: trata-se de um paciente, apenas, mas o caso dele envolve um complexo de fatores. Para lidar com tudo isso, o profissional da saúde deve ter raciocínio e ação rápidos,visando a preservar a vida. 
1. Baseado no histórico do paciente e nos resultados do exame de gasometria, qual distúrbio ácido-base está presente? Explique o seu raciocínio para chegar à resposta. 
2. Nesse caso, como a definição de Brönsted-Lowry e o pH se relacionariam com o ácido lático? 
3. Como vimos, o organismo possui sistemas-tampão, sendo o íon bicarbonato o mais importante para a manutenção do pH sanguíneo. Na presente situação, estamos com um paciente com distúrbio ácido-base, frente a isso, como o íon bicarbonato agiria nessa situação? 
4. A ventilação do paciente precisa estar normalizada ou isso não interfere no equilíbrio ácido-base? 
5. Sabendo que a dobutamina e noradrenalina são catecolaminas, como o distúrbio ácido-base do paciente pode afetar os efeitos desses fármacos vasoativos? Analise como isso pode afetar os suportes inotrópico e hipertensor do paciente.
Você pode reparar que os conceitos abordados no livro são usados na nossa prática profissional, como nessa situação. Na área da saúde, tendemos a seguir protocolos e, muitas vezes, esquecemos ou não nos preocupamos com os conceitos básicos envolvidos. Atuamos de forma automatizada com os algoritmos dados, mas e se algo der errado, mesmo seguindo corretamente os protocolos? Nesse momento, entrará a sua capacidade de análise, de discussão do caso com colegas, de tomada de decisões e responsabilidade. Em cima das questões levantadas na situação-problema, faça a sua análise e dê uma sugestão que traga benefícios à evolução do paciente, bem como analise outras possíveis consequências do distúrbio ácido-base da questão e como isso pode interagir com as outras complicações da sepse. 
Que essa situação-problema seja apenas o ponto de partida para mais questionamentos e para estimular a sua procura por mais conhecimento.
A superação das dificuldades nos estudos promove o crescimento e o amadurecimento do ser humano e futuro profissional. Seja um protagonista da sua história de conquistas acadêmicas e profissionais. Vamos aos estudos!
CONCEITO-CHAVE
Iniciamos o nosso estudo com a água. Essa substância química é o principal componente de todos os seres vivos, apresentando papel essencial no metabolismo e nas funções do organismo. Além disso, a vida na Terra teve início e evoluiu na água, e à procura de vida fora da Terra, os pesquisadores miram os planetas que podem ter essa substância. Podemos afirmar, então, que a água é essencial para a vida como conhecemos, ou melhor, ela é a matriz da vida, como definiu Albert Szent-Györgyi, fisiologista húngaro e prêmio Nobel da Medicina em 1937.
A água é uma substância química formada por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O) ligados de forma covalente, sendo representada pela fórmula química H2O. Devido à sua geometria molecular (em forma de V) e à diferença de eletronegatividades entre os átomos de hidrogênio e de oxigênio, a água é uma molécula polar. Dessa maneira, a molécula de água possui dois polos, o negativo (δ−) no oxigênio e o positivo (δ+) no hidrogênio, destacados na Figura 1.1.
Figura 1.1 | Fórmula estrutural da molécula de água
Fonte: elaborada pelo autor.
ASSIMILE
O átomo é a unidade de construção da matéria, ou seja, tudo que existe é formado por esses “minúsculos tijolos”. O ar, as estrelas, o seu computador, você e eu somos todos feitos de átomos, que são constituídos por unidades menores ainda: os prótons (possuem carga positiva), os nêutrons (são neutros) e os elétrons (possuem carga negativa). Os átomos se unem para formar estruturas maiores, que são as moléculas, como a água. A ligação entre os átomos é mediada pelos seus elétrons, podendo ser do tipo iônica, quando há doação de elétrons (os átomos se transformam em íons, pois perdem ou ganham elétrons), ou covalentes, quando há compartilhamento de elétrons. Na ligação covalente, o compartilhamento de elétrons entre os átomos pode ser igual ou desigual. No primeiro caso, temos a formação de moléculas apolares, hidrofóbicas ou lipofílicas, como o óleo e os lipídios; no segundo caso, ocorre a formação de moléculas polares ou hidrofílicas, como a água e a glicose, e é aí que entra a ideia da eletronegatividade, que pode ser definida como a tendência de um átomo em atrair os elétrons em uma ligação covalente. No caso da água, o átomo de oxigênio é mais eletronegativo que o átomo de hidrogênio, por isso, o oxigênio atrai os elétrons da ligação covalente com o hidrogênio: o polo positivo ( δ+ ) no hidrogênio e o polo negativo ( δ−) no oxigênio.
As moléculas, como as da água, interagem entre si por meio das ligações intermoleculares, que ocorrem nas moléculas polares (pontes ou ligações de hidrogênio e interações dipolo permanente-dipolo permanente) e nas moléculas apolares (forças de van der Waals ou de London). Entre as moléculas polares, o polo positivo de uma molécula interage com o polo negativo de outra molécula. Um exemplo é a ponte de hidrogênio que se forma entre o hidrogênio (polo positivo) de uma molécula de água e o oxigênio (polo negativo) de outra molécula de água. Nas moléculas apolares, não há presença de polos positivo e negativo permanentes, porém podem ocorrer distorções momentâneas nas nuvens de elétrons dos átomos constituintes, formando dipolos transitórios. Com isso, surgem interações entre os polos de cargas opostas enquanto durar o dipolo transitório. Portanto, as interações de van der Waals são momentâneas e bem mais fracas que as interações entre as moléculas polares. Todas essas interações intermoleculares são fracas e rompidas pelo calor e por alterações do pH do meio.
Figura 1.2 | Ligação de hidrogênio entre as moléculas de água
Fonte: elaborada pelo autor.
As interações intermoleculares explicam muitas situações, tais como a capacidade de colar das colas, a aderência do molho de tomate ao macarrão e a habilidade das lagartixas em andar nas paredes. Na Biologia, temos muitos exemplos da importância das interações intermoleculares. O arcabouço da membrana plasmática é constituído por fosfolipídios que interagem entre si por ligações de van der Waals, o que explica a estabilidade e a fluidez da membrana, características essenciais para as suas funções. Outro exemplo é a tensão superficial que ocorre quando há contato entre a água e o ar. Como as moléculas de água são polares e as moléculas dos gases que formam o ar são apolares, não há interação entre essas diferentes moléculas, elas são imiscíveis, da mesma forma quando tentamos misturar água e óleo. Dessa maneira, as moléculas de água que estão na superfície interagem com mais força, por meio das ligações de hidrogênio, com as moléculas de água vizinhas, havendo uma “compactação” dessas moléculas de água da superfície, formando um tipo de película, um efeito chamado de tensão superficial. Esse efeito é responsável pelo formato das gotas da chuva e até tem função na respiração.
As ligações intermoleculares também são responsáveis pelos estados da matéria: sólido, líquido, gasoso e plasma. Portanto, não existe uma molécula sólida ou gasosa, mas a relação entre as moléculas determina o estado físico. Então, vamos entender como isso funciona. No estado sólido, há uma quantidade maior de ligações entre as moléculas, limitando os seus movimentos (menor quantidade de energia cinética), porém, quando o sistema em estado sólido é aquecido, o calor recebido rompe parte das ligações intermoleculares, tornando as moléculas mais livres na sua movimentação (aumento da energia cinética das moléculas). Nesse caso, ocorre uma mudança de estado físico, passando do sólido para o líquido, em um processo chamado de fusão. No entanto, se o líquido for aquecido, o calor romperá todas as ligações intermoleculares, deixando as moléculas com movimentos totalmente livres. Esse novo estado físico é o gasoso, e o processo de passagem do estado líquido para o gasoso é chamado de vaporização. Com a permanência do calor, as moléculas se movimentam com maior rapidez e o choque entre elas resulta em perdas de elétrons. Com isso, temos uma coleção de moléculasneutras, íons e elétrons livres formando o quarto estado da matéria, o plasma. Em outras palavras, o plasma é um gás ionizado. Curiosamente, o plasma, um estado físico pouco conhecido, é o mais comum do universo, correspondendo a 90% da matéria visível. As estrelas são ótimos exemplos de matéria constituída de plasma. 
Precisamos diferenciar dois processos importantes: a transformação física e a transformação química (também chamada de reação química). Na transformação física, as moléculas continuam intactas, o que altera é a relação entre elas, isto é, as ligações intermoleculares e a liberdade de movimentação das moléculas. Vamos utilizar a água como exemplo: temos o gelo (forma sólida), a água (forma líquida) e o vapor de água (forma gasosa), e todas essas formas são constituídas pela mesma molécula, H2O , então, o que muda? Apenas a relação entre as moléculas de água. Já na transformação química ou reação química, as moléculas iniciais, chamadas de reagentes, são transformadas em novas moléculas, diferentes das iniciais, chamadas de produtos. Por exemplo: a queima da madeira é uma reação química chamada de combustão. A madeira, constituída por moléculas orgânicas (presença do átomo de carbono), ao reagir com o gás oxigênio ( O2 ), origina o gás carbônico ( CO2 ), logo, nessa reação química, temos os reagentes, carbono e gás oxigênio, e o produto, que é gás carbônico.
REFLITA
Os gases oxigênio ( O2) e carbônico ( CO2 ) são apolares e, portanto, difundem-se muito pouco na água presente no sangue. Todas as células do corpo necessitam de gás oxigênio para a produção de energia, então, como esse gás oxigênio, obtido na respiração (presente nos alvéolos pulmonares), é levado para todas as células do corpo? E o gás carbônico produzido pelas células do corpo de que forma alcança os alvéolos pulmonares para ser eliminado pela respiração?
Muitas moléculas são classificadas como eletrólitos, isto é, podem formar íons. Esse processo de ionização depende da participação da água. Por exemplo: a molécula de ácido clorídrico (HCl), o ácido presente no suco gástrico, em meio aquoso, é quebrada pela ação da água (reação química chamada de hidrólise), originando os íons H+  (íon hidrogênio ou simplesmente próton) e  Cl− (íon cloreto). Quimicamente, o correto seria H3O+ , o íon hidrônio, pois o H+  é transferido para a molécula H2O , mas por motivos práticos, deixamos representada na reação química a forma H+ . Essa capacidade de ionização de muitas moléculas permite classificá-las em algumas funções químicas, como os ácidos e as bases. Segue a reação química de ionização de HCl:
 HCl→H3O++Cl-  ou  HCl→H++Cl-
EXEMPLIFICANDO
Na área da saúde, é mais comum lermos H+  como prótons do que como íons hidrogênio. Um exemplo é o das bombas de prótons na mucosa gástrica, que são proteínas que transportam  H+ da célula parietal para o lúmen gástrico, o que permite a acidificação do suco gástrico. Para inibir a atividade dessas bombas de prótons, usamos medicamentos como o omeprazol e o pantoprazol. Além disso, você também verá as bombas de prótons mitocondriais neste livro, uma vez que são essenciais para a produção de energia. Mas por que próton? O átomo de hidrogênio é composto por apenas um próton no seu núcleo e um elétron que circula ao redor desse núcleo. Quando esse átomo perde o seu elétron, torna-se um íon positivo. Nessa forma iônica, só sobrou um próton na composição do hidrogênio, por isso, tornou-se comum designar o íon hidrogênio como próton, simplesmente.
Existem muitas definições para os ácidos e as bases. Temos a definição de Arrhenius, que diz que os ácidos são compostos que geram os íons hidrogênio ( H+ ) em meio aquoso, e as bases como compostos que liberam os íons hidroxila ( OH- ) em meio aquoso. Atualmente, temos conceitos mais modernos e abrangentes de ácidos e bases. Na definição de Brönsted-Lowry, os ácidos são doadores de prótons ( H+ ) e as bases são receptoras de prótons ( H+ ). Nessa definição, a força do ácido depende da quantidade de H+  doada ao meio, assim, um ácido forte está completamente desprotonado em solução, pois doou todos os seus H+ , enquanto que um ácido fraco está parcialmente desprotonado, pois cedeu poucos H+ . Em relação às bases, a força depende da sua capacidade de receber H+ . Uma base forte está totalmente protonada em solução, pois foi capaz de receber todos os H+ disponíveis. Uma base fraca está parcialmente protonada em solução, pois só conseguiu receber poucos H+.
Muitas reações químicas, como a de ionização, são reversíveis. Ou seja, a reação química ocorre nos dois sentidos, dos reagentes para os produtos, bem como dos produtos para os reagentes. Podemos citar a reação de ionização de um ácido fraco: o ácido acético ( CH3COOH ), responsável pelo gosto e pelo cheiro do vinagre, para exemplificar o conceito. A reação entre ácido acético e água, os reagentes, resulta na formação dos íons H3O+ (ou H+ ) e CH3COO- (íon acetato), os produtos. Porém, ocorre a reação inversa; os íons H3O+ (ou H+ ) e CH3COO- reagem para formar o ácido acético e a água. Cada reação tem uma velocidade associada, isto é, uma medida da formação de produtos ou consumo de reagentes por uma unidade de tempo. Essa velocidade depende de muitos fatores, como a concentração das moléculas, a temperatura e a presença de catalisador (substância que acelera reação química, como as enzimas nos seres vivos). Quando as velocidades das reações direta e inversa se tornam iguais, podemos dizer que a reação química atingiu o equilíbrio químico. Segue a reação de ionização do ácido acético, um exemplo de reação reversível:
 CH3COOH+H2O⇄H3O++CH3COO-  ou  CH3COOH+H2O⇄H++CH3COO-
Vimos que a água participa das reações de ionização de ácidos, mas a água sofre ionização? Sim, apesar de ser em uma escala muito pequena, a molécula de água sofre autoionização, resultando na formação dos íons  H3O+ (ou simplesmente H+ )  e  OH-. Como essa reação é reversível, há uma constante de equilíbrio quando as velocidades das reações direta e inversa se igualam. Como a ionização da água é muito pequena, a quantidade de moléculas de água praticamente mantém-se inalterada; para cada um bilhão de moléculas de água, apenas duas se ionizam. Por isso, em vez de usarmos a constante de equilíbrio da reação, utilizamos outra constante, o produto iônico da água (Kw), resultado da multiplicação da constante de equilíbrio (K) pela concentração molar da água.
ASSIMILE
Demonstração para determinar o produto iônico da água
Reação de autoionização da água:
H2O⇄H++OH-
Determinação da constante de equilíbrio da reação de autoionização da água:
K=[H+]·[OH-][H2O]
O produto K·[H2O]  é constante e denominado produto iônico da água (Kw):
Kw=[H+]·[OH-]
(O valor de Kw varia com a temperatura.)
Na temperatura ambiente (25ºC), o valor de Kw é 10−14 (mol/litro)2 e, consequentemente, [H+] = [OH-] = 10-7  mol/litro. Portanto, na água pura a 25ºC, a concentração molar de prótons, [H+] corresponde a 10−7 mol/litro. Se considerarmos uma solução ácida, a concentração molar de prótons é maior que a da água pura, assim como, em uma solução alcalina, a concentração molar de prótons é menor que a da água pura. Por exemplo, [H+]= 10-5 M é de uma solução ácida, enquanto que [H+]= 10-9 M é de uma solução básica ou alcalina. Complicado? Imagina você tendo que passar o resultado de gasometria do sangue arterial do paciente como [H+]= 4 x 10-8 mol/litro!
ASSIMILE
Mol é uma quantidade de matéria correspondente ao valor de 6 x 1023. Por exemplo: quando falamos em 1 mol de moléculas de água, queremos dizer 6 x 1023 moléculas de água. A concentração molar ou molaridade indica a quantidade de soluto, em mols, que temos em 1 litro de solução. Se tivermos 1 mol de moléculas de HCl em 1 litro de solução, dizemos que a concentração é de 1 mol/litro de HCl ou, simplesmente, 1 M (molar que corresponde ao termo mol/litro). Quando representamos íons, átomos ou moléculas entre colchetes, significa a concentração molar. Como exemplos, temos [ H2O ], que é a concentração molar da água, [ H+], que é a concentração molar dos prótons, e [ OH- ], que é a concentração molar de íons hidroxila.
Em 1909, Sorensen, um químico dinamarquês, criou o conceito de pH. A ideia inicial dele era melhorar o controle de qualidade dos processos de fermentação, como no caso da produção de cerveja. Mas a ideia foi tão boa, que acabou sendo adotada na biologia e na área da saúde. No exemplo anterior da gasometria, em vez de dizermos 4 x 10-8 M de prótons, simplesmente dizemos pH igual a 7,4! Então, vamos entender o que é o pH de Sorensen, mas antes, um importante lembrete: a escrita do termo pH é padronizada, sendo p minúsculo e H maiúsculo, portanto, cuidado quando for escrever ou digitar pH. 
O termo pH significa potencial hidrogeniônico, e o seu valor é obtido pela fórmula pH = - log [H+]. O termo log significa logaritmo. A relação entre pH e [ H+ ] é inversa; se aumentarmos a [ H+ ], ou seja, tornarmos a solução ácida, o valor do pH vai diminuir. Da mesma maneira, se reduzirmos [ H+ ], isto é, tornarmos a solução básica ou alcalina, o valor do pH aumentará. Baseado nisso, as soluções são classificadas conforme o valor do pH em: ácidas (pH menor que 7), neutras (pH = 7) e alcalinas (pH maior que 7). O intervalo de valores possíveis do pH é de 0 a 14. 
Os valores do pH interferem na atividade das proteínas que, por sua vez, executam as funções dos vários órgãos e tecidos do corpo. Portanto, os valores do pH interferem na atividade de vários sistemas, tais como cardiovascular, renal e nervoso, bem como na atividade das proteínas dentro da célula. Dessa forma, o organismo precisa manter o pH dentro de uma faixa de valores compatíveis com as suas várias funções, isto é, manter a homeostase ácido-base.
Os processos metabólicos do organismo continuamente produzem ácidos orgânicos (como o ácido lático ou lactato) e CO2  (o gás carbônico reage com água para formar H+ ); com isso, ocorre um acúmulo de prótons no sangue, tornando-o mais ácido e, consequentemente, prejudicando as funções orgânicas. Para evitar essa alteração de pH do sangue, entram em ação os sistemas-tampão biológicos, o sistema respiratório e os rins. Os sistemas-tampão resistem às variações de pH, mesmo que haja acréscimo de pequenas quantidades de ácido ou base na solução. O principal sistema-tampão extracelular é o íon bicarbonato, mas também temos a hemoglobina e a albumina que agem como sistemas-tampão para o sangue. Na célula, o principal sistema-tampão é o íon fosfato, além das proteínas intracelulares. 
Como o íon bicarbonato tem maior importância para nós, vamos explicar como ele atua no organismo. O excesso de ácido ( H+ ) reage com o íon bicarbonato ( HCO3- ) em uma reação catalisada pela enzima anidrase carbônica, formando CO2 e H2O. Nessa reação química, o HCO3- está agindo como base, conforme a definição de Brönsted-Lowry. O CO2 que está sendo formado nessa reação química, por sua vez, é eliminado pela respiração. Essa reação é reversível, ou seja, o CO2  pode reagir com o H2O  para formar HCO3- e H+ , uma reação também catalisada pela enzima anidrase carbônica. Portanto, a anidrase carbônica catalisa as duas reações, direta e inversa, do sistema-tampão do íon bicarbonato. Os rins participam da homeostase ácido-base por meio da síntese de novos íons bicarbonato, da regulação da reabsorção de íon bicarbonato e da excreção de prótons pelos néfrons. Segue a reação-chave da homeostase ácido-base no organismo:
 HCO3-+H+⇄CO2+H2O 
O pH do sangue arterial varia de 7,35 a 7,45, enquanto que do sangue venoso varia de 7,30 a 7,40. O exame para determinar o pH sanguíneo é a gasometria. Esse exame também oferece outros resultados, como a pressão parcial de  CO2 ou pCO2 (a quantidade de gás é dada pelo valor da pressão), a pressão parcial de O2 ou pO2 , a saturação da hemoglobina (porcentagem dessa proteína ligada ao O2 ) e a concentração plasmática de íon bicarbonato ( HCO3- ). Quando o pH do sangue arterial está abaixo de 7,35, temos uma situação de acidemia (“sangue mais ácido”) cujo processo fisiopatológico que a provocou é chamado de acidose. Se o pH do sangue arterial está maior que 7,45, temos alcalemia (“sangue mais alcalino”), e o processo fisiopatológico é chamado de alcalose. As causas desses processos fisiopatológicos podem ser respiratórias e/ou alterações na concentração plasmática de HCO3- . Se a causa é respiratória, temos acidose ou alcalose respiratória; se é por causa da concentração de HCO3- , temos acidose ou alcalose metabólica. Se as duas causas estão juntas, temos acidose ou alcalose mista.
EXEMPLIFICANDO
Em relação às amostras do sangue arterial, os valores normais da gasometria são:
· pH = 7,35 a 7,45.
· pO2 = 80 a 100 mmHg.
· saturação da hemoglobina (satO2) = 95 a 97%.
· pCO2 = 35 a 45 mmHg.
· [CO2] = 23 a 27 mM.
· [ HCO3- ]= 22 a 26 mM.
· BE (excesso de base) = -3,5 a +4,5 mM.
Em relação às amostras do sangue arterial, os valores normais da gasometria são:
Quadro 1.1 | Os parâmetros da gasometria
	Distúrbio ácido-base
	ph
	pCO2
	Íon bicarbonato
	Possíveis causas
	Acidose Metabólica
	Acidemia
	Tende a diminuir como compensação à acidemia
	A sua redução é causa primária da acidemia
	Sepse, cetoacidose diabética, choque, anemia grave, parada cardíaca
	Acidose Respiratória
	Acidemia
	O seu aumento é causa primária da acidemia
	Tende a aumentar como compensação à acidemia
	Edema pulmonar, insuficiência respiratória, hipoventilação (ventilação mecânica), depressão respiratória
	Alcalose Metabólica
	Alcalemia
	Tende a aumentar como compensação à alcalemia
	O seu aumento é causa primária da alcalemia
	Hipocalemia, ingestão ou infusão excessiva de bicarbonato de sódio, desidratação/hipovolemia
	Alcalose Respiratória
	Alcalemia
	A sua redução é causa primária da alcalemia
	Tende a diminuir como compensação à alcalemia
	Estimulação da respiração (ansiedade, febre, infecção), hiperventilação (ventilação mecânica)
Fonte: elaborado pelo autor.
Os efeitos da acidemia no organismo são: hipercalemia ou hiperpotassemia (aumento do nível plasmático de íon potássio, K+, o que acarreta riscos cardíacos), redução da atividade neuronal (risco de coma), redução da resposta cardiovascular às catecolaminas (que resulta em vasodilatação e redução da contratilidade cardíaca), resistência insulínica, redução da afinidade da hemoglobina pelo gás oxigênio (risco de hipoxemia), vasoconstrição renal e oligúria (risco de insuficiência renal). Já a alcalemia apresenta os seguintes riscos: hipocalemia ou hipopotassemia (redução do nível plasmático de K+, o que também acarreta riscos cardíacos) e aumento da atividade dos neurônios (risco de convulsões).
Assim, encerramos esta seção dedicada ao estudo das propriedades físico-químicas da água, pH, sistemas-tampão e a importância para os sistemas biológicos. Revisamos, também, alguns conceitos importantes de química, e este é o passo inicial para avançarmos no nosso estudo da Bioquímica. 
FAÇA A VALER A PENA
Questão 1
Em 1909, o químico dinamarquês Sorensen criou o conceito de pH, que acabou sendo adotado na área da saúde, portanto, tornou-se comum dizer pH do sangue, pH da urina, pH vaginal etc. Atualmente, dispomos de materiais e equipamentos para medir o pH de qualquer solução. E essas medidas são úteis no diagnóstico para muitas situações clínicas.
Baseando-se nos seus conhecimentos acerca do pH, assinale a alternativa correta.
a. O pH é uma medida da concentração de íons OH-  na solução.
b. Com o aumento da [ H+ ] na solução, o valor de pH aumenta.
c. Em uma solução ácida, a concentração de prótons é extremamente baixa.
d. Quanto mais aumentarmos [ H+ ], menor será o valor de pH da solução.
e. As soluções alcalinas possuem altas concentrações de prótons.
Questão 2
A membrana plasmática é uma barreira lipoproteica que separa dois meios aquosos, o meio intracelular e o meio extracelular. O principal componente lipídico é o fosfolipídio, que é uma molécula anfipática, ou seja, possui uma porção polar e uma porção apolar. Para a formação da membrana plasmática, os fosfolipídios interagem entre sipor meio de ligações intermoleculares e, bem como com os meios aquosos.
Em relação aos princípios químicos que regem a estrutura da membrana plasmática, assinale a alternativa correta.
a. A porção apolar dos fosfolipídios é composta por ácidos graxos. Esses ácidos graxos interagem com as moléculas de água por meio de ligações de hidrogênio.
b. As porções hidrofóbicas dos fosfolipídios interagem entre si por meio das ligações de van der Waals, o que permite a estabilidade da barreira lipídica da membrana plasmática.
c. As porções hidrofílicas dos fosfolipídios interagem com as moléculas de água dos meios intracelular e extracelular exclusivamente por ligações de van der Waals.
d. As porções hidrofílicas dos fosfolipídios interagem entre si por meio das ligações de hidrogênio, o que permite a estabilidade da barreira lipídica da membrana plasmática.
e. As ligações de van der Waals entre as porções hidrofóbicas dos fosfolipídios são do tipo covalente, o que resulta em rigidez da barreira lipídica da membrana plasmática.
Questão 3
Na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) de um hospital, foi realizado o teste de gasometria em uma amostra de sangue arterial de um paciente internado e que se encontra sob ventilação mecânica. O resultado do exame foi: pH = 7,52; pCO2 = 30 mmHg; pO2 = 93 mmHg;  HCO3-= 24 mM. Esse resultado indica que o paciente apresenta um distúrbio do equilíbrio ácido-base e que precisa ser corrigido pela equipe de profissionais de saúde.
Baseado nos resultados do exame de gasometria e nos seus conhecimentos sobre os distúrbios do equilíbrio ácido-base, assinale a alternativa correta.
a. Conforme o resultado do exame, o paciente apresenta um quadro de acidose metabólica, sendo necessário administrar bicarbonato de sódio para neutralizar a alta concentração plasmática de prótons.
b. Analisando o resultado da gasometria, a equipe diagnostica um quadro de alcalose respiratória e corrige os parâmetros da ventilação mecânica. No caso, reduz a frequência respiratória para corrigir a pCO2 do paciente
c. Com a hipocapnia, há aumento da concentração plasmática de prótons e redução da concentração plasmática de íons bicarbonato, com isso, o paciente desenvolve um quadro de alcalemia.
d. Após a análise da gasometria, a equipe identificou o quadro de alcalose respiratória no paciente. A causa desse distúrbio ácido-base é a hipoventilação do paciente, por isso, a equipe aumentou a frequência respiratória no ventilador mecânico.
e. A interpretação da gasometria mostra que o paciente está com um quadro de acidose respiratória. Em decorrência disso, a equipe decide usar bicarbonato de sódio para reduzir a concentração plasmática de prótons.
REFERÊNCIAS
ATKINS, P.; JONES, L. Princípios de química: questionando a vida moderna e o meio ambiente. 5. ed. Porto Alegre: Bookman, 2012.
COSTANZO, L. S. Fisiologia acidobásico. In: COSTANZO, L. S. (Org.) Fisiologia. 5. ed. Rio de Janeiro: Elsevier, 2014.
ÉVORA, P. R. B. et. al. Distúrbios do equilíbrio hidroeletrolítico e do equilíbrio acidobásico – uma revisão prática. Medicina (Ribeirão Preto), Ribeirão Preto, v. 32, p. 451-469, 1999. 
KENNELLY, P. J.; RODWELL, V. W. Água e pH. In: RODWELL, V. W. et al. (Org.). Bioquímica Ilustrada de Harper. 30. ed. Porto Alegre: AMGH, 2017.
NELSON, D. L.; COX, M. M. Água. In: NELSON, D. L.; COX, M. M. (Org.). Princípios de Bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: Artmed, 2014. 
REECE, J. B. et al. Água e Vida. In: REECE, J. B. et al. (Org.). Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
REECE, J. B. et al. O contexto químico da vida. In: REECE, J. B. et al. (Org.). Biologia de Campbell. 10. ed. Porto Alegre: Artmed, 2015.
SIRKER, A. A. et al. Acid-base physiology: the “traditional” and the “modern” approaches. Anaesthesia, [S.l.], v. 57, p. 384-356, 2002.
FOCO NO MERCADO DE TRABALHO
ÁGUA E SISTEMAS-TAMPÃO
Christian Grassl
Fonte: Shutterstock.
SEM MEDO DE ERRAR
O caso apresentado na situação-problema mostra um paciente que está com diagnóstico de sepse e evoluindo para o choque séptico. Devido à produção de grande quantidade de citocinas pró-inflamatórias, o paciente apresenta efeitos sistêmicos, como a vasodilatação e redução da atividade cardíaca. A consequência é a redução da perfusão tecidual, isto é, a diminuição do fluxo de sangue para os tecidos. Com a redução do fluxo de sangue, reduz-se o aporte de gás oxigênio para as células e esse gás é essencial para a produção de energia nas mitocôndrias. Dessa maneira, é ativada uma via metabólica (reações químicas que ocorrem no organismo) de emergência para a produção de energia na ausência (anóxia) ou insuficiência (hipóxia) de gás oxigênio nos tecidos. Essa via metabólica é a fermentação, e o produto final é o ácido lático ou lactato. Estudaremos com mais detalhes essa via metabólica na Unidade 2.
Como o paciente está evoluindo para um colapso cardiovascular devido à intensa vasodilatação e redução da atividade cardíaca (menor débito cardíaco), são necessários os suportes inotrópico e hipertensor. No caso do suporte inotrópico, está sendo ministrada no paciente a dobutamina, uma catecolamina que estimula a contratilidade cardíaca (efeito inotrópico), enquanto que, para o suporte hipertensor, a noradrenalina, uma catecolamina vasoconstritora para aumentar a resistência vascular (efeito hipertensor).
Com base nessas informações acerca do paciente, além dos resultados do exame de gasometria, podemos concluir que o paciente está com acidemia (pH 7,27, menor que o valor mínimo normal de 7,35). Devido à hipóxia, com consequente ativação da fermentação, temos o aumento dos níveis plasmáticos de ácido lático. Sendo um ácido, conforme a definição de Brönsted-Lowry, o ácido lático doa prótons para o meio. Como a relação entre a concentração molar de prótons e o pH é inversa, o aumento da quantidade de prótons no sangue leva à redução do valor do pH, acidificando o meio. Por isso, o quadro do paciente é de acidemia.
Analisando os outros parâmetros da gasometria, pCO2 e [HCO3-], podemos ver que a  pCO2 está dentro da normalidade, porém [HCO3-] de 18 mM está abaixo do intervalo normal de valores (22-26 mM), portanto, está havendo um consumo dos íons bicarbonato devido à neutralização do excesso de prótons liberados pelas moléculas de ácido lático. A partir desse dado, podemos concluir que a causa da acidemia é a redução da concentração plasmática de íons bicarbonato, por isso, o processo fisiopatológico, causador da acidemia, é a acidose metabólica. Então, podemos verificar que a sepse / choque séptico é a causa da acidose metabólica do paciente.
A reação química entre o íon bicarbonato e o próton resulta na formação de gás carbônico e água. Portanto, a neutralização dos prótons pelo íon bicarbonato resulta em gás carbônico, considerado como um ácido volátil, mesmo não sendo quimicamente um ácido (ver as definições de ácido). Essa definição de ácido volátil ocorre devido ao fato do acúmulo de CO2  no organismo (hipercapnia), consequência de hipoventilação ou parada respiratória, reagir com a água para formar íon bicarbonato e prótons (lembre-se de que a reação química do sistema-tampão do bicarbonato é reversível). Dessa maneira, a hipercapnia favorece a acidemia, e a acidose é do tipo respiratória. Por isso, a ventilação do paciente precisa estar normalizada para a eliminação do gás carbônico formado durante a ação do íon bicarbonato sobre os prótons. Caso a ventilação não esteja adequada, o paciente, além do acúmulo de prótons devido ao aumento da produção de ácido lático, apresentará hipercapnia, contribuindo, ainda mais, para a acidemia do paciente. Nesse caso, o paciente apresentará um quadro de acidose mista
AVANÇANDO NA PRÁTICA
DISTÚRBIO ÁCIDO-BASE E GASOMETRIA
O desequilíbrio ácido-base está presente em muitas situações clínicas que você poderá vivenciar na sua carreira profissional. Por exemplo, você está com um exame de gasometria em suas mãos que indica os seguintes resultados: pH = 7,259;  pCO2= 51,7 mmHg;  [HCO3-] = 22,4 mM;  pO2= 57,7 mmHg e o paciente estáinternado no setor oncológico do hospital. A partir dessas informações, analise os resultados da gasometria e proponha uma relação dessa análise com a situação do paciente.
RESOLUÇÃO
Baseado nos resultados dessa gasometria, podemos verificar que o 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  (hipoxemia). O nível plasmático de íon bicarbonato está dentro da normalidade. Verificando esses parâmetros em conjunto, é possível determinar que a acidemia é resultado de uma acidose respiratória, pois o aumento da pCO2  leva ao aumento do nível plasmático de prótons. Além disso, verificamos no exame, uma redução da pCO2 , o que indica algum distúrbio na ventilação do paciente. Entre as possíveis relações entre esses resultados de gasometria e o paciente, podemos citar o 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 é o paciente estar na UTI sob ventilação mecânica e o aparelho não estar regulado adequadamente para atender à demanda respiratória do paciente. Nesse caso, a hipoventilação resulta em menor  pO2 e maior  pCO2 por não permitir a hematose (transformação do sangue venoso em sangue arterial que ocorre nos pulmões) adequada para as necessidades metabólicas do organismo do paciente.
NÃO PODE FALTAR
AMINOÁCIDOS E PEPTÍDEOS
Christian Grassl
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PRATICAR PARA APRENDER
Caro aluno, já avançamos mais um pouco e estamos na seção 2. Agora, iniciaremos a nossa jornada pelo mundo das biomoléculas e vias metabólicas, a começar pelo estudo dos aminoácidos, dos peptídeos e das proteínas. Aliás, proteína vem do grego proteios, que significa “em primeiro lugar”, termo criado pelo cientista sueco Jacob Berzelius, em 1838, pois considerava essa molécula a principal substância da nutrição de animais. De fato, trata-se de um nome bem apropriado para essas moléculas que controlam praticamente todos os processos celulares e têm influência em todas as funções do organismo.
Nesta seção, focaremos, principalmente, os aminoácidos, as unidades de construção dos peptídeos e as proteínas. Além de constituírem as cadeias proteicas, os aminoácidos possuem muitas funções no organismo, como veremos no texto. Assim, para uma melhor compreensão de muitos processos fisiológicos, fisiopatológicos e farmacológicos, é essencial que conheça as propriedades físico-químicas e as funções dos aminoácidos, bem como das vias metabólicas que envolvem a biossíntese dos aminoácidos. Para os profissionais da área da saúde, o conhecimento em nutrição é fundamental para a preservação ou recuperação da saúde do paciente. A base da nutrição é a bioquímica, e conhecer a importância dos aminoácidos é imprescindível. 
Durante a prática profissional, você, provavelmente, entrará em contato com os aminoácidos, os peptídeos e as proteínas em diferentes situações, logo, os assuntos abordados nesta seção são relevantes para a sua formação profissional, levando-o a compreender, analisar e resolver situações cotidianas de um trabalho na área da saúde.
Para trabalharmos os temas desta seção com as possíveis atividades do contexto profissional, acompanharemos o contexto de um profissional da saúde recém-contratado por uma clínica especializada em doenças genéticas. Você já imaginou quantos desafios esse profissional terá de lidar? Será que os conhecimentos em bioquímica podem ser úteis nesse tipo de segmento de atuação? Pois bem, teremos um vislumbre disso na situação-problema desta seção. 
Imagine que você acabou de ser contratado para trabalhar como um profissional de saúde em uma clínica especializada em doenças genéticas. Nessa clínica, você entrará em contato com várias doenças envolvendo o metabolismo de aminoácidos, também chamadas de erros inatos do metabolismo de aminoácidos ou aminoacidopatias. Mais de 50 dessas doenças foram descritas e muitas delas são raras. Essas doenças têm importância na pediatria e são alvos da triagem neonatal. Sem a identificação e o adequado tratamento, os erros inatos no metabolismo dos aminoácidos resultam em retardo mental e outras deficiências no desenvolvimento do paciente.
A fenilcetonúria é o erro inato do metabolismo de aminoácidos mais frequente e caracterizado por hiperfenilalaninemia. Existem muitas variantes da fenilcetonúria e todas possuem herança autossômica recessiva. Essas variantes da fenilcetonúria são decorrentes de defeitos na enzima fenilalanina-hidroxilase ou na reutilização de seu cofator (tetrahidrobiopterina). Mais de 1000 mutações já foram identificadas no gene da fenilalanina-hidroxilase, resultando em uma grande variedade de manifestações clínicas e espectro de gravidade.
A fenilcetonúria clássica é a mais importante aminoacidopatia na clínica. Os sinais clínicos surgem entre 3 e 6 meses de idade, caso a doença não seja detectada pela triagem neonatal. Entre os sinais clínicos, podemos destacar a deficiência na pigmentação de cabelo e pele, irritabilidade, dificuldades de aprendizado, hiperatividade, déficit de atenção, retardo no crescimento e desenvolvimento. A deficiência intelectual é a principal manifestação clínica e está relacionada aos níveis plasmáticos de fenilalanina. Como a fenilalanina se acumula no organismo, esse aminoácido é desviado para outras vias metabólicas que resultam em fenilcetonas (como o fenilacetato). Esses metabólitos conferem à urina um odor característico e dão o nome à doença (presença de fenilcetonas na urina).
Você foi justamente designado para cuidar dos casos de fenilcetonúria, logo, após essas informações iniciais, você precisa aprofundar os seus conhecimentos por meio de pesquisas para lidar de maneira adequada com os casos de fenilcetonúria. Os pontos que exigem a sua atenção são:
1. A fenilalanina é um aminoácido essencial ou não essencial? Qual é o significado dessa informação?
2. Descrição da reação enzimática envolvendo a fenilalanina e a fenilalanina-hidroxilase. Qual é o produto final dessa reação?
3. Qual é a relação entre a mutação de um gene e a perda da atividade enzimática?
4. Por que os pacientes apresentam hipopigmentação do cabelo e da pele? Tem relação com o produto final da reação catalisada pela fenilalanina hidroxilase?
5. Qual é a importância do teste do pezinho para os casos de fenilcetonúria? Em casos de diagnóstico tardio da doença, quais são as consequências? Como profissional da saúde, qual deve ser o seu papel na orientação aos pais sobre os benefícios da detecção precoce da doença?
6. Como deve ser o tratamento nos pacientes com fenilcetonúria? Como você deve orientar os responsáveis pela criança sobre a importância de se seguir as recomendações médicas?
7. Remover completamente a fenilalanina da alimentação do paciente é uma opção viável? Quais seriam as consequências para o organismo caso essa opção fosse colocada em prática?
8. O aconselhamento genético é uma ferramenta muito útil na orientação aos pacientes com fenilcetonúria e seus familiares. Como profissional da saúde, qual deve ser o seu papel em relação a essa prática?
Por fim, qual é o seu posicionamento frente a essa doença? A numeração desses pontos visa, apenas, a organizar o seu raciocínio, pois todas essas informações estão conectadas para resultar em conhecimento. Esse conhecimento, sempre incompleto e em construção, é uma das mais importantes ferramentas para a prática profissional. Que essa situação-problema seja apenas o ponto de partida para mais questionamentos e um estímulo à procura por mais conhecimentos.
O estudo é uma tarefa que apresenta muitas dificuldades. Por isso, é importante que se dedique com afinco para superar essas dificuldades e, com isso, obter resultados que contribuam para o seu crescimento e amadurecimento enquanto ser humano e profissional. 
Seja o protagonista da sua história de conquistas acadêmicas e profissionais e vamosaos estudos!
CONCEITO-CHAVE
Na seção anterior, estudamos as propriedades físico-químicas e a importância da água, dos ácidos e das bases, bem como a autoionização da água, o pH e sua importância. Agora, vamos ver os aminoácidos, os peptídeos e as proteínas que fazem parte da primeira classe de biomoléculas. As outras biomoléculas que estudaremos são os carboidratos e os lipídios.
Existem inúmeros tipos de peptídeos e proteínas com variadas funções no organismo. Temos as enzimas, que são proteínas que atuam como catalisadores, ou seja, aceleram as reações químicas, e outros, como: hemoglobina (transporte de gases oxigênio e carbônico no sangue), albumina (manutenção do volume plasmático e transporte de substâncias apolares, como os ácidos graxos no sangue), colágeno (resistência mecânica aos tecidos), anticorpos (defesa do organismo contra microrganismos), actina e miosina (proteínas contráteis responsáveis pela contração muscular), canais sódio – voltagem dependente (geração de impulsos nervosos nos neurônios e fibras musculares), insulina (hormônio pancreático responsável pelo controle da glicemia) etc. Na próxima seção, veremos mais detalhadamente alguns desses peptídeos e proteínas. Em disciplinas como Fisiologia, Farmacologia e Patologia, você entrará em contato com muitas dessas proteínas ao estudar os mecanismos fisiológicos, farmacológicos e fisiopatológicos.
A primeira questão a ser resolvida é saber a relação entre aminoácidos, peptídeos e proteínas. Os aminoácidos são as unidades de construção dos peptídeos e proteínas. Em outras palavras, os peptídeos e as proteínas são cadeias ou polímeros lineares de aminoácidos. Mas qual é a diferença entre peptídeos e proteínas? A diferença está na quantidade de aminoácidos na cadeia, sendo que os peptídeos são cadeias curtas, com no máximo 50 aminoácidos, já as proteínas são cadeias maiores, com mais de 50 aminoácidos (em geral, são centenas e até milhares de aminoácidos presentes na cadeia). 
ASSIMILE
Polímeros são grandes moléculas formadas por unidades estruturais menores que se repetem, chamadas de monômeros. A proteína e o peptídeo são polímeros formados por monômeros chamados de aminoácidos. Outro exemplo é o DNA, um polímero formado por monômeros chamados de nucleotídeos.
A estrutura do aminoácido é composta por um átomo de carbono central (C) ligado covalentemente a quatro ligantes: átomo de hidrogênio (H), cadeia lateral (R), grupo amino ( -NH2 ou -N+H3, a depender do pH) e grupo ácido carboxílico (--COOH ou  -COO−, a depender do pH). O termo aminoácido é derivado dos dois grupos químicos presentes na estrutura, o grupo amino e o grupo ácido carboxílico. Embora haja mais de 300 tipos de aminoácidos descritos, apenas 20 entram na composição de todas as proteínas e peptídeos, independentemente do ser vivo, como nós, as bactérias, as plantas e até os vírus. Esses 20 aminoácidos são chamados de aminoácidos comuns. Com tantos tipos de aminoácidos, o que difere um tipo do outro? A cadeia lateral, simplesmente, pois o restante dos ligantes é o mesmo para todos os aminoácidos. A Figura 1.3 demonstra uma perspectiva da estrutura geral dos aminoácidos.
Figura 1.3 | Estrutura do aminoácido (em pH 7,0)
Fonte: elaborada pelo autor.
ASSIMILE
A selenocisteína tem sido considerada o 21º aminoácido comum. A sua estrutura é semelhante ao da cisteína, porém, em vez do enxofre, a selenocisteína contém selênio; além disso, ela está presente em poucas proteínas conhecidas.
Os aminoácidos comuns, além de serem unidades de construção de peptídeos e proteínas, podem desempenhar outras funções no organismo. O glutamato age como neurotransmissor excitatório, enquanto que a glutamina e a alanina transportam amônia proveniente do metabolismo celular para o fígado, em que a amônia será convertida em ureia. A histidina é precursora da histamina, importante mediador inflamatório e regulador da secreção gástrica ácida; já o triptofano é precursor do neurotransmissor serotonina; a tirosina, por sua vez, é precursora de vários produtos biológicos importantes, como a adrenalina, a dopamina, a noradrenalina e a melanina (pigmento responsável pela cor da pele, pelos e cabelos). 
Esses aminoácidos podem ser classificados, conforme a natureza da cadeia lateral, em apolares, polares sem carga elétrica, ácidos (presença de carga negativa na cadeia lateral) e básicos (presença de carga positiva na cadeia lateral). A seguir, serão representadas as estruturas dos aminoácidos com seus respectivos nomes, abreviações (com três letras) e símbolos (com uma letra):
Figura 1.4 | Estrutura dos aminoácidos apolares (em pH 7,0)
Fonte: elaborada pelo autor.Figura 1.5 | Estrutura dos aminoácidos polares sem carga elétrica na cadeia lateral (em pH 7,0)
Fonte: elaborada pelo autor.Figura 1.6 |Estrutura dos aminoácidos ácidos (em pH 7,0)
Fonte: elaborada pelo autor.Figura 1.7 | Estrutura dos aminoácidos básicos (em pH 7,0)
Fonte: elaborada pelo autor.
EXEMPLIFICANDO
A cisteína é precursora de um importante peptídeo antioxidante, a glutationa, encontrada em grande quantidade no fígado e nos rins. Esse antioxidante neutraliza os radicais livres e outros compostos reativos gerados nas reações metabólicas. O paracetamol, fármaco com propriedades analgésica e antitérmica, sofre reações de biotransformação no fígado, resultando em um composto reativo (N-acetil-p-benzoquinonaimina ou NAPQI). A glutationa hepática, por sua vez, neutraliza esse composto tóxico, protegendo o fígado. No entanto, quando há superdosagem de paracetamol, a quantidade de glutationa não é suficiente para neutralizar todo NAPQI formado, o que resulta em lesão nos hepatócitos, um processo chamado de hepatite medicamentosa. Nesse caso de intoxicação por paracetamol, pode-se utilizar um antídoto, um fármaco chamado acetilcisteína, composto pelo aminoácido cisteína ligado a um grupo acetil. Esse fármaco exerce ação antioxidante direta, além de ser precursor para a síntese de glutationa. Dessa maneira, as defesas antioxidantes e contra compostos reativos no fígado são aumentadas, neutralizando o excesso de NAPQI.
Além desses aminoácidos comuns, existem os aminoácidos incomuns. O termo “incomum” vem do fato de que esses aminoácidos são encontrados em proteínas específicas, não sendo comuns a todas as proteínas. Após a incorporação dos aminoácidos comuns na cadeia proteica, alguns deles podem sofrer modificações químicas no retículo endoplasmático rugoso, originando os aminoácidos incomuns. Exemplos de aminoácidos incomuns: 4-hidroxiprolina, 5-hidroxilisina, 6-N-metil-lisina e desmosina. Essas modificações químicas conferem propriedades importantes às proteínas, como a 4-hidroxiprolina e a 5-hidroxilisina contribuem para uma maior estabilidade da proteína colágeno.
Os aminoácidos, em solução aquosa, são compostos anfóteros, ou seja, possuem comportamento ácido e básico. Os grupos amino e carboxila podem agir como ácidos quando doam prótons ao meio ou como bases quando recebem prótons do meio. Nos aminoácidos ácidos e básicos, as cadeias laterais também podem agir como doadores ou receptores de prótons. As formas protonadas ou desprotonadas dos grupos amino e carboxila, além das cadeias laterais, em alguns casos, dependem do pH do meio. Nas ilustrações anteriores das estruturas dos aminoácidos em pH 7,0 (neutro), o grupo amino se encontra totalmente protonado e o grupo carboxila está desprotonado. As formas protonadas e desprotonadas dos grupos ionizáveis (grupo amino, grupo carboxila e cadeia lateral de aminoácidos ácidos e básicos) contribuem para se determinar as relações entre os aminoácidos em uma cadeia proteica e, consequentemente, interferem nas funções de peptídeos e proteínas, por isso, é importante a homeostase ácido-base para o organismo.
REFLITA
Como visto na seção anteriormente, o organismo possui sistemas-tampão para a manutenção do pH, tanto para o meio intracelular quanto para o meio extracelular. No caso do sangue, a manutenção do pH é realizada principalmente pelo sistema-tampão do íon bicarbonato, porém temos asproteínas, como hemoglobina e albumina, que também agem como sistemas-tampão. Agora que você avançou um pouco mais nos seus conhecimentos, sente-se seguro para explicar como essas proteínas conseguem participar da manutenção do pH do sangue?
Os aminoácidos comuns possuem o carbono central ligado à quatro ligantes diferentes, exceto a glicina, na qual o carbono central está ligado a dois ligantes iguais ao átomo de hidrogênio (ver a estrutura da glicina na figura). No caso desses aminoácidos, o carbono central é assimétrico, o que permite duas configurações moleculares possíveis. O químico alemão Emil Fischer, em 1891, propôs um modelo de configuração absoluta para os aminoácidos, o sistema D-L. Nesse modelo, a configuração do aminoácido é baseada na configuração do açúcar de 3 carbonos: o gliceraldeído, que também possui carbono central assimétrico. Existem duas configurações (estereoisômeros) da molécula de gliceraldeído: a configuração L, quando o grupo hidroxila (OH) ligado ao carbono central está à esquerda, e a configuração D, quando o grupo hidroxila ligado ao carbono central está à direita. Assim, os aminoácidos que possuem configuração relacionada ao L-gliceraldeído são denominados L-aminoácidos e apresentam o grupo amino à esquerda do carbono central. Já os aminoácidos que possuem configuração relacionada ao D-gliceraldeído, com o grupo amino à direita do carbono central, são chamados de D-aminoácidos. Na Figura 1.8, podemos verificar a relação entre os estereoisômeros D e L do gliceraldeído e do aminoácido. Os aminoácidos constituintes de todos os peptídeos e das proteínas são exclusivamente da configuração L; os ribossomos só reconhecem os L-aminoácidos como substratos para a síntese proteica; e a configuração D-aminoácido só é encontrada em poucos exemplares de peptídeos de bactérias e plantas.
Figura 1.8 | Configurações D e L do gliceraldeído e do aminoácido
Fonte: elaborada pelo autor.
Como os aminoácidos constroem os peptídeos e as proteínas? Sabemos que os aminoácidos estão ligados para formar uma cadeia proteica; essa ligação, denominada ligação peptídica, é do tipo covalente e formada nos ribossomos durante o processo de tradução. A ligação peptídica, por sua vez, ocorre entre o grupo carboxila (ou ácido carboxílico) de um aminoácido e o grupo amino de outro aminoácido. Nessa reação, há a formação de uma molécula de água, e a reação de formação da ligação peptídica está representada na Figura 1.9. 
Como você pode ver, o peptídeo de dois aminoácidos (dipeptídeo) possui duas extremidades, a N-terminal, correspondente ao grupo amino livre, e a C-terminal, correspondente ao grupo carboxila livre. Por convenção, a extremidade N-terminal sempre estará à esquerda da cadeia proteica, já a extremidade C-terminal estará à direita da cadeia proteica. Assim, para a leitura da sequência de aminoácidos da cadeia proteica, deve-se sempre começar pela extremidade N-terminal.
Figura 1.9 | Representação da reação de formação da ligação peptídica
Fonte: elaborada pelo autor.
ASSIMILE
A síntese proteica depende dos processos de transcrição e tradução. Inicialmente, as informações referentes às sequências de aminoácidos de cada tipo proteico se encontram nos genes, segmentos do DNA, presentes nos cromossomos. Os ribossomos são estruturas citoplasmáticas, formadas por RNA ribossômico e proteínas, responsáveis pela síntese proteica. Como as informações genéticas estão no núcleo e os ribossomos estão no citoplasma, é necessário um intermediário que faça essa comunicação. Então, as informações genéticas são transferidas para o RNA mensageiro, em um processo chamado de transcrição; a seguir, o RNA mensageiro sai do núcleo para o citoplasma, em que se associa aos ribossomos. Essas estruturas traduzem a linguagem de bases nitrogenadas do RNA mensageiro em linguagem de aminoácidos para a síntese proteica, por isso, esse processo é denominado de tradução.
As proteínas e os peptídeos sofrem digestão no trato gastrintestinal por ação das proteases e peptidases, enzimas que quebram a ligação entre os aminoácidos. No estômago, em ambiente ácido (pH entre 1,0 e 3,0), as proteínas sofrem desnaturação, o que facilita a ação da enzima pepsina, e o resultado dessa digestão química é a formação de aminoácidos e pequenos peptídeos. Em seguida, no duodeno, as enzimas digestivas pancreáticas (tripsina, quimotripsina, elastase), especialmente a tripsina, bem como as da mucosa duodenal, terminam a digestão proteica, restando os aminoácidos que serão absorvidos pelas células da mucosa duodenal por meio do sistema de cotransporte com o íon sódio ( Na+ ).
Figura 1.10 | Esquema da digestão proteica e absorção de aminoácidos
Fonte: elaborada pelo autor.
Os aminoácidos comuns também podem ser classificados conforme a capacidade de síntese desses aminoácidos pelo organismo; já os aminoácidos não essenciais são sintetizados pelo organismo em quantidades adequadas à demanda metabólica; e os aminoácidos essenciais não são sintetizados pelo organismo, por isso, precisam ser obtidos por meio da alimentação. Existe um terceiro grupo, o dos aminoácidos condicionalmente essenciais, que é sintetizado pelo organismo, porém em determinadas situações, tais como crescimento, gestação e doenças. A quantidade produzida, por sua vez, não é suficiente para atender às necessidades metabólicas. Nesses casos, é necessário obter um suprimento adicional por meio da alimentação.
Quadro 1.2 | Os aminoácidos não essenciais, condicionalmente essenciais e essenciais
	Aminoácidos não essenciais
	Aminoácidos condicionalmente essenciais
	Aminoácidos essenciais
	Alanina
	Arginina
	Histidina
	Asparagina
	Cisteína
	Isoleucina
	Aspartato
	Glutamina
	Leucina
	Glutamato
	Glicina
	Lisina
	Serina
	Prolina
	Metionina
	
	Tirosina
	Fenilalanina
	
	
	Treonina
	
	
	Triptofano
	
	
	Valina
Fonte: elaborado pelo autor.
Os aminoácidos não essenciais e os condicionalmente essenciais são sintetizados a partir de intermediários de várias vias metabólicas, como a glicólise e o ciclo de Krebs (mais adiante estudaremos essas vias com mais detalhes). Como os aminoácidos são compostos nitrogenados, o nitrogênio é essencial para a síntese dessas moléculas. O nitrogênio é obtido pelo organismo por meio da alimentação, especialmente dos aminoácidos contidos nas proteínas dos alimentos; já o glutamato e o aspartato são sintetizados a partir da adição de grupo amino aos intermediários do ciclo de Krebs α- cetoglutarato e oxaloacetato, respectivamente; o glutamato é precursor da glutamina e da prolina, enquanto que o aspartato é precursor da asparagina; a alanina é sintetizada a partir da adição do grupo amino ao piruvato, molécula resultante da glicólise; a serina é derivada do 3-fosfoglicerato, um intermediário da glicólise, por sua vez, é precursora da glicina; a cisteína é derivada da homocisteína, que é derivada da metionina, um aminoácido essencial, por isso, a síntese de cisteína depende da ingestão adequada de metionina; e a tirosina é derivada da fenilalanina, um aminoácido essencial. Semelhante à cisteína, a síntese de tirosina depende de um suprimento adequado de fenilalanina na alimentação.
Figura 1.11 | Esquema da biossíntese dos aminoácidos não essenciais
Fonte: elaborada pelo autor.
EXEMPLIFICANDO
A homocisteína é um aminoácido derivado da metionina e atua como precursora da biossíntese da cisteína. As vitaminas B6 e B12 atuam como cofatores nas reações metabólicas da homocisteína, e altos níveis plasmáticos de homocisteína têm sido associados a um risco maior de doenças cardiovasculares. A hiperhomocisteinemia favorece a oxidação da homocisteína, o que resulta na formação de espécies reativas de oxigênio. As consequências são a formação de ateromas e o efeito trombogênico; já as causas da hiperhomocisteinemia são: genética (enzimas defeituosas envolvidas no metabolismo da homocisteína), deficiência de vitaminas B6 e B12, uso de alguns fármacos (metotrexato e teofilina) e tabagismo.
Aqui, encerramos esta seção dedicada ao estudo das propriedades físico-químicase funcionais dos aminoácidos, da digestão proteica e da absorção de aminoácidos, da biossíntese dos aminoácidos não essenciais e dos peptídeos. Na próxima seção, estudaremos as proteínas e enzimas.
FAÇA A VALER A PENA
Questão 1
Os aminoácidos comuns podem ser classificados, conforme a natureza química da sua cadeia lateral, em apolares, polares sem carga elétrica, ácidos e básicos. Além disso, há uma classificação conforme a capacidade do aminoácido ser biossintetizado ou não pelo organismo.
Baseado nisso, assinale a alternativa correta.
a. A fenilalanina possui cadeia lateral apolar e é do tipo essencial.
b. A cisteína possui cadeia lateral polar com carga negativa e é do tipo não essencial.
c. O glutamato possui cadeia lateral apolar e é do tipo não essencial.
d. A tirosina é um aminoácido básico e é do tipo essencial.
e. A lisina é um aminoácido ácido e é do tipo não essencial.
Questão 2
Polímeros são grandes moléculas formadas por unidades estruturais menores que se repetem, chamadas de monômeros. As proteínas, os peptídeos e o DNA são exemplos de polímeros naturais. No caso das proteínas e dos peptídeos, os aminoácidos são os monômeros que estão ligados entre si por meio da ligação peptídica.
Em relação à ligação peptídica, assinale a alternativa correta.
a. A ligação peptídica ocorre entre o grupo amino de um aminoácido e o grupo amino de outro aminoácido com formação de uma molécula de água.
b. A ligação peptídica é uma ligação do tipo covalente tão forte que só pode ser rompida pela ação de enzimas específicas: as proteases e peptidases.
c. A ligação peptídica é resultado da interação entre dois grupos carboxila de aminoácidos diferentes com formação de uma molécula de água.
d. A ligação peptídica é uma ligação de hidrogênio, pois envolve a interação entre duas moléculas. Essa ligação é facilmente rompida pelo calor e pelo pH ácido.
e. O D-aminoácido é o constituinte das proteínas humanas e a ligação peptídica ocorre entre o grupo amino de um aminoácido e o grupo carboxila de outro aminoácido.
Questão 3
Os aminoácidos não essenciais são sintetizados no organismo humano, envolvendo várias vias metabólicas. Erros inatos do metabolismo de aminoácidos ou aminoacidopatias podem afetar a biossíntese de vários desses aminoácidos, resultando em retardo mental ou em outras anormalidades do desenvolvimento.
Sobre a biossíntese dos aminoácidos não essenciais e as doenças decorrentes de deficiências nessas vias metabólicas, assinale a alternativa correta.
a. O albinismo, caracterizado pela hipopigmentação da pele, olhos e cabelos é decorrente da deficiência na produção da melanina. Quando a enzima fenilalanina-hidroxilase está defeituosa, a fenilalanina não é convertida em melanina nos melanócitos.
b. Na fenilcetonúria, a ação da fenilalanina hidroxilase pode estar ausente ou reduzida, o que resulta em graus variados de conversão da fenilalanina em tirosina. Isso explica a diversidade de fenótipos com gravidade variada.
c. Os intermediários de várias vias metabólicas, como a glicólise e o ciclo de Krebs, atuam como inibidores da biossíntese de vários aminoácidos, como o glutamato, o aspartato e a alanina.
d. A fenilalanina é um aminoácido não essencial e é produzida em quantidade adequada para as necessidades do organismo. Por isso, na fenilcetonúria, é preciso retirar a fenilalanina da dieta para se evitar acúmulo desse aminoácido no organismo.
e. A hiperhomocisteinemia é uma consequência do erro inato do metabolismo da fenilalanina. Com isso, há o aumento do nível plasmático de cisteína, o que estimula a aterogênese e a trombogênese. Assim, o risco é maior para as doenças cardiovasculares.
REFERÊNCIAS
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FOCO NO MERCADO DE TRABALHO
AMINOÁCIDOS E PEPTÍDEOS
Christian Grassl
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SEM MEDO DE ERRAR
A situação-problema se refere à aminoacidopatia de grande importância clínica: a fenilcetonúria clássica. Essa doença é consequência de uma deficiência na atividade da enzima fenilalanina hidroxilase, resultado de mutações no gene que expressa a enzima. Com essas mutações, a informação para a síntese da proteína é alterada e o RNA mensageiro leva essa informação alterada para os ribossomos. No momento da tradução, os ribossomos adicionam aminoácidos errados na sequência da cadeia proteica da fenilalanina hidroxilase, o que resulta em uma enzima sem afinidade ou com afinidade reduzida à fenilalanina. Dessa maneira, a enzima se torna incapaz ou com baixa capacidade de catalisar a reação de conversão da fenilalanina em tirosina. Pacientes que apresentam ausência total da atividade da fenilalanina hidroxilase possuem o quadro mais grave da doença, enquanto que os pacientes com alguma atividade residual da enzima apresentam quadros menos graves da doença.
A fenilalanina é um aminoácido essencial, ou seja, precisa ser obtida por meio da alimentação, e também é considerada um aminoácido comum, o que significa que é fundamental para a constituição de peptídeos e proteínas. Além desse papel de constituinte proteico, a fenilalanina é precursora da biossíntese da tirosina, considerada um aminoácido não essencial. Apesar de ser classificada como não essencial, a síntese de tirosina no organismo depende da oferta adequada de fenilalanina na alimentação, bem como da atividade da fenilalanina hidroxilase na conversão da fenilalanina em tirosina. Nessa reação, há a participação do cofator tetra-hidrobiopterina, e há variantes de hiperfenilalaninemia que são resultantes de mutações de enzimas envolvidas no metabolismo da tetrahidrobiopterina.
A tirosina, resultante da reação catalisada pela fenilalanina hidroxilase, é um aminoácido comum, ou seja, entra na composição de peptídeos e proteínas. Porém,a tirosina tem outras funções no organismo enquanto precursora de importantes produtos biológicos. A adrenalina, um hormônio liberado pelas glândulas adrenais em situação de estresse, é um derivado da tirosina; neurotransmissores como a noradrenalina e a dopamina também são produtos de reações químicas que têm a tirosina como precursora. A tirosina também é precursora da síntese de melanina pelos melanócitos, células presentes na camada basal da epiderme. A melanina é o pigmento que dá cor à pele e aos pelos (incluindo o cabelo), por isso, pacientes com fenilcetonúria clássica podem apresentar hipopigmentação da pele e cabelos, pois há prejuízo na biossíntese de tirosina e, consequentemente, na síntese de melanina pelos melanócitos.
A triagem neonatal da fenilcetonúria clássica é feita pelo teste do pezinho, no qual o sangue é coletado do pé do recém-nascido entre o terceiro e o quinto dia do nascimento. Esse teste também identifica outras doenças congênitas: hipotireoidismo congênito, doença falciforme e outras hemoglobinopatias, fibrose cística, hiperplasia adrenal congênita e deficiência de biotinidase. Caso a criança apresente um resultado positivo para a hiperfenilalaninemia, são necessários outros exames para confirmação da doença e para a identificação do tipo de hiperfenilalaninemia. A maioria dos casos confirmados é de fenilcetonúria clássica, e devido a sua gravidade, recomenda-se o início do tratamento imediatamente. Conforme o Ministério da Saúde, cerca de 80% dos recém-nascidos no Brasil realizam o teste do pezinho. Como a cobertura não é completa, muitos casos de fenilcetonúria são diagnosticados tardiamente, com quadros clínicos mais graves, por isso, é importante que os profissionais de saúde orientem os pais sobre os benefícios da detecção precoce, bem como as doenças que são detectadas no teste e os seus riscos para a criança. Além disso, é necessário orientar os pais sobre os exames confirmatórios em casos positivos no teste. Devido ao impacto emocional de um resultado positivo, é importante o processo de acompanhamento e recebimento dos resultados pelo profissional de saúde.
O tratamento deve ser instituído o mais rápido possível, sendo ideal até o décimo dia do nascimento. Ele envolve uma dieta restrita de fenilalanina, mas não da ausência de fenilalanina na dieta, pois esse aminoácido essencial é constituinte de peptídeos e proteínas. Com o diagnóstico logo após o nascimento e a rápida instituição da dieta restrita de fenilalanina, as consequências da doença podem ser prevenidas e a criança pode se desenvolver e ter uma expectativa de vida normal. Além da dieta restrita, são necessárias fórmulas alimentares para o suprimento adequado de vitaminas, sais minerais e outros aminoácidos essenciais. Dicloridrato de Sapropterina, forma sintética de tetrahidrobiopterina, tem apresentado bons resultados em parte dos pacientes com fenilcetonúria, reduzindo os níveis de fenilalanina no organismo.
O aconselhamento genético pode ser uma ferramenta muito útil com os pacientes com fenilcetonúria e familiares. Esse processo, que deve ser realizado por profissionais da saúde devidamente capacitados, visa ao prognóstico, ao manejo da doença, às opções reprodutivas e ao apoio psicoterapêutico. O profissional de saúde tem que estar preparado para orientar sobre métodos contraceptivos, fazer o prognóstico e orientar sobre os cuidados de uma possível futura criança com essa condição genética.
Nessa situação, você pôde perceber que lidamos com diversas informações para podermos triar um caminho para a resposta, mas não se esqueça de que você ainda pode indicar outras possibilidades de resposta para os questionamentos que foram levantados, vá em frente!
AVANÇANDO NA PRÁTICA
EXEMPLO DE USO FARMACOLÓGICO DE AMINOÁCIDO
Você trabalha em um pronto-socorro. No seu plantão, foi admitido um homem de 35 anos com náuseas, vômitos, dor abdominal e anorexia. Nos exames clínicos, o paciente apresentou as enzimas hepáticas TGO (transaminase glutamato-oxaloacetato) e TGP (transaminase glutamato-piruvato) elevadas, além de prolongado tempo de protrombina (proteína relacionada com a coagulação sanguínea). O paciente relatou que estava com muita dor de cabeça, por isso, tomou grande quantidade de paracetamol, desejando um efeito mais rápido, e com essas informações, o paciente foi diagnosticado com hepatite medicamentosa. Frente a isso, como você explicaria a relação entre o consumo elevado de paracetamol e a hepatite medicamentosa. A equipe médica prescreveu acetilcisteína para o paciente, porém ele questionou o uso desse fármaco com você, uma vez que alegou usar acetilcisteína para tratar a congestão nasal nos seus episódios de rinite. Como esse medicamento também pode ser usado para proteger o fígado da intoxicação por paracetamol? O que você responderia ao questionamento do paciente?
RESOLUÇÃO
Para atender aos questionamentos levantados, é preciso que se atente ao fato de que o paracetamol é biotransformado no fígado, gerando compostos reativos que podem causar danos aos hepatócitos. Normalmente, esses compostos reativos são neutralizados por um tripeptídeo com ação antioxidante, a glutationa, por isso, o uso do paracetamol, em doses moderadas, não provocaria danos aos hepatócitos. Porém, no caso relatado, o paciente fez uso excessivo de paracetamol, o que acabou resultando na formação de grande quantidade de compostos reativos no fígado. Nesse caso, o nível hepático de glutationa não foi suficiente para neutralizar todos os compostos reativos formados, consequentemente, esses compostos reagiram com os componentes proteicos e lipídicos dos hepatócitos, resultando em um processo inflamatório, denominado hepatite medicamentosa (inflamação no fígado provocada por medicamento). As manifestações clínicas, o relato do paciente e os exames bioquímicos (TGO e TGP são enzimas hepáticas que participam do ciclo da ureia) são indicativos de um quadro de hepatite medicamentosa. A acetilcisteína prescrita pela equipe médica é usada como antídoto em casos de intoxicação por paracetamol com riscos hepáticos. Esse fármaco, de fato, tem propriedades mucolíticas e fluidificantes, o que justifica o seu uso nos processos congestivos nasais e paranasais, bem como em pacientes com muita secreção brônquica viscosa e com dificuldade de expectoração. Porém, a cisteína presente no fármaco também possui ação antioxidante direta e é precursora da síntese de glutationa, logo, o fármaco estimula a síntese de glutationa, o que eleva o nível hepático desse peptídeo para neutralizar o excesso de compostos reativos derivados da biotransformação do paracetamol.
Essa poderia ser uma forma de responder a essa situação, e a partir do que foi discutido nesta seção, você tem plena capacidade de propor uma nova resposta.
NÃO PODE FALTAR
PROTEÍNAS E ENZIMAS
Christian Grassl
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PRATICAR PARA APRENDER
Caro aluno, chegamos à última seção da Unidade 1, na qual abordaremos a estrutura da proteína, a digestão intracelular das proteínas, as enzimas e a catálise enzimática. As proteínas são extremamente importantes para o desenvolvimento, o crescimento e a manutenção do organismo, exercendo uma grande variedade de funções. Temos proteínas que atuam na defesa do organismo (anticorpos, citocinas), transporte e armazenamento de substâncias (hemoglobina, ferritina), regulação do volume plasmático (albumina), movimento (actina, miosina), sustentação (queratina, colágeno), hormônios (insulina, hormônio do crescimento) e em tantas outras funções. Uma das funções mais importantes das proteínas e que possibilitam a existência da vida é a de catalisadoras. 
O organismo é um complexo conjunto de reações químicas, que chamamos de metabolismo. Praticamente todas as reações químicas do nosso metabolismo são muito lentas, sendo incompatíveis com a manutenção da vida, por isso o papel crucial das enzimas, as proteínas que agem como catalisadoras biológicas. As enzimas aumentam a velocidade das reações químicas que ocorrem no organismo, possibilitando a produção