Introdução a Bioquímica

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Introdução à bioquímica
Roteiro
· Constituintes químicos celulares e sua importância. 
· Distribuição da água no organismo humano.
· Importância da água.
· Bioquímica da água: estrutura e propriedades.
· Tampões fisiológicos.
O conceito de saúde se resume ao equilíbrio de reações químicas no nosso organismo. 
Enfermidades são anormalidades em biomoléculas, reações enzimáticas e processos bioquímicos (vias de transdução de sinais-proteína G).
MACRONUTRIENTES são moléculas complexas como carboidratos, proteínas, lipídios e ácidos nucleicos. Suas necessidades diárias permeiam os valores de grama/dia.
MICRONUTRIENTES são vitaminas, minerais e oligoelementos. Suas necessidades diárias permeiam os valores de miligrama ou micrograma/dia.
OLIGOELEMENTOS são constituintes dos organismos vivos, como os CHONP que são macroelementos. Os microelementos são Na, Mg, K, Ca, Fe, Co, Cu, Zn, Se, S e I, sendo que os quatro primeiros são também eletrólitos. 
No nosso corpo temos aproximadamente 74% composto por água, sendo que se adquire através da ingestão de líquidos e alimentos, cerca de 2100 mL/dia. 
A desordem da homeostase da água e eletrólitos resultam em síndromes como desidratação, edema, hiponatremia e hipernatremia. 
A água é importante para:
1- Manutenção da homeostase de eletrólitos como o Na+,Ca2+e HPO 42- , esse que necessitam ser repostos por serem eliminados em maiores quantidades. 
Funções dos aminoácidos
Intercâmbio de água nos diferentes compartimentos celulares
Pressão oncótica/coloidosmótica é a pressão osmótica gerada pelas proteínas no plasma sanguíneo, especialmente pela albumina e pelas globulinas. Como essas geralmente não conseguem atravessar paredes de capilares sanguíneos saudáveis, elas exercem significativa pressão osmótica sobre os íons e água que atravessam as paredes dos capilares em direção ao sangue, e dessa forma, equilibram parcialmente a quantidade de líquido que sai dos capilares por pressão hidrostática com a que retorna.
Em casos de transtornos hidroeletrolíticos graves administra-se albumina para que se tenha aumento de volume vascular do paciente, por via oral ou intravenosa.
2- Manutenção da integridade estrutural e funcional de biomoléculas.
A água interage eletrostaticamente com solutos carregados. Como exemplo, na dissolução do NaCl, ele se ioniza no meio aquoso e forma uma camada de solvatação, que impede que os íons se unam outra vez. O sódio interage o oxigênio da água e o cloro com o hidrogênio. A constante dielétrica é a capacidade de separar cargas. A da água é 78,5; enquanto que a do benzeno é 4,6.
Camada de solvatação de proteínas
Salting in/ solubilização por salificação: processo reversível. Quando adicionamos sais neutros a uma solução, ocorre um aumento da força iônica do sistema. Assim, quando adicionamos pequenas quantidades de sal a uma solução contendo proteínas, as cargas provenientes da dissociação do sal passam a interagir com as moléculas protéicas, diminuindo a interação entre elas. Consequentemente temos um aumento da solubilidade da proteína no meio aquoso. as interações proteína - proteína, favorecendo a solubilidade das mesmas. Nesse caso a proteína continua hidratada. 
Salting out/ insolubilização por salificação: A água, que apresenta um grande poder de solvatação, passa a interagir com as duas espécies: as proteínas e os íons provenientes da dissociação do sal. Porém, as moléculas de água apresentam maior tendência de solvatação de partículas menores (nesse caso, os íons). As moléculas de água, ocupadas em sua interação com os íons, "abandonam" a estrutura protéica. Como conseqüência, temos: maior interação proteína-proteína, diminuição da solubilidade em meio aquoso e, conseqüentemente, precipitação da proteína. Destrói a camada de solvatação.
A solubilidade de proteínas depende da polaridade do solvente, do pH, da temperatura e da concentração de sais. Se pH= pI, a soma das cargas líquidas da proteína é zero. Assim, a proteína precipita. Ponto isoelétrico é o valor de pH em que a soma das cargas líquidas é igual a zero
A precipitação de proteínas pode ser induzida por: 
Adição de sais (Precipitação salina)
Adição de solventes
Variação de pH (Precipitação isoelétrica)
Propriedades físicas da água
1- Estrutura de dipolo elétrico
O oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio, atraindo a nuvem eletrônica mais para si. 
2- Ligações de hidrogênio
As ligações de hidrogênio unem as moléculas de água, sendo que essas têm caráter direcional.
Podem também ligar a água ao soluto:
As pontes de hidrogênio na estrutura terciária são entre os núcleos ionizados das cadeias laterais que se expõem, e não nas cadeias peptídicas. 
Em alfa hélice ocorre as ligações de hidrogênio entre as unidades peptídicas.
Interações não covalentes (“fracas”) entre biomoléculas em ambiente aquoso
· Ligação iônica: entre grupos ionizados e carga contrária (atrativa) ou carga semelhante (repulsiva). 
· Interações hidrofóbicas: associação de grupos não polares a fim de excluir o contato com a água.
· Interações de Van der Waals: a proximidade de duas moléculas pode induzir flutuações de carga, produzindo atrações mútuas a curta distância.
· Ligações de hidrogênio: H+FON
Propriedades químicas da água
A água tem participação na determinação das medidas de pH.
Constante de dissociação: 
Kw= 10-14= [H+].[OH-]
Sabendo o pKa e concentração molar, pode-se calcular o valor de Ph e sabendo o pH e pKa, pode-se calcular a concentração da base conjugada ou ácido fraco. Sendo que pKa é o valor de pH de máxima eficiência tamponante do ácido fraco.
pH= pKa+ log [base conjugada]
 [ácido fraco]
Tampões 
Sistema composto de um ácido fraco doador de prótons e uma base conjugada aceptora de prótons. Sendo assim, é uma solução com uma faixa de segurança que evita mudanças bruscas de pH mesmo quando um ácido ou uma base forte são adicionados, pois esses se ionizam rapidamente. 
Mecanismos reguladores de pH no organismo: 
· Mecanismo renal 
· Mecanismo respiratório 
· Sistemas Tampão
Pares ácido-base biológicos
 Atua nos rins e pulmões
Rins usam para regular pH corporal
a molécula de oxigênio se combina
frouxamente e de maneira reversível com a porção heme da
hemoglobina. Quando a Po2 é alta, como nos capilares
pulmonares, o oxigênio se liga à hemoglobina, mas quando
a Po2 é baixa, como nos capilares teciduais, o oxigênio é
liberado da hemoglobina