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Bioquímica Ácidos Nucléicos: doenças genéticas Proteínas: anemia falciforme Lipídeos: arterosclerose Carboidratos: diabetes melito Oconogenese e genes supressores de tumor: a oncogenes é o gene ruim – sofre mutação. Genes supressores de tumor reparam erros do DNA – pedal de freio de carro. Água e Ph Água ➜ É um componente químico predominante, a maior parte do nosso corpo é composto por água. ➜ As reações do nosso corpo ocorre no meio aquoso. ➜ Suas propriedades físicas soltava gama de moléculas. ➜ Estrutura dipolar. ➜Capacidade de formar ligações de Hidrogênio. ➜ A forma de interação da água com molécula solúvel, interfere as estruturas das biomoléculas e da própria água. ➜ A regulação da água depende de organismos hipotalâmicos (ADH) – hormônio antidiurético. Observação: o diabetes insípido nefrôgenico (incapacidade de concentrar a urina ou se ajustar a interações na osmolaridade do liquido) resulta da falta dos osmorreceptores tubulares do ADH. ➜ Apresenta ligeira propensão para dissociar de íons hidróxido e prótons. H+ + H-. Ela tem seu tempo para se dissociar e se reorganizar novamente. ➜ Concentração dos prótons – acidez. (Se tivermos uma concentração de prótons muito elevado vai ter um ambiente mais ácido, e quem mede a acidez é o PH). ↳ Acidez normal: 7,35 a 7,45 ou 7,49 ↳ O médico vai concluir que precisa de um exame de sangue, um diagnóstico relacionado a acidez, quando ele verificar algum desequilíbrio do PH. ↳ A acidez da água básica não influencia no PH do sangue, porque nosso sangue é um sistema tampão vai equilibrar o meio. ↳ Concentração dos íons hidróxido, muito H- vai deixar o ambiente mais básico – basicidade. ↳ Distúrbios no equilíbrio ácido-base é verificada pelo PH do sangue arterial e do CO2 do sangue venoso. ↳ Quando o médico desconfiar que aquele paciente está com algum determinado tipo de distúrbio ele pede o exame de sangue, que vai da a concentração de água, de CO2, pra verificar se temos um desequilíbrio ácido básico. ↳ Muitos fármacos não vão funcionar em um ambiente que tenha ausência de água. As moléculas de água formam ligações de hidrogênio ➜ Um núcleo de hidrogênio desprotegido parcialmente, ligado de modo covalente a um átomo de oxigênio ou nitrogênio captador de elétron, pode interagir com um par de elétron não compartilhado em outro átomo de oxigênio ou nitrogênio para formar uma ligação de hidrogênio. ↳ Esse fenômeno favorece a autoassociação de moléculas entre agua. ↳ Arranjos ordenados, da agua cm ela mesma, ou até outras 3 a 4 moléculas. ↳ Ligações fracas e transitórias com meio tempo de vida de psicossegundos. Biomoléculas orgânicas e a água ➜ As ligações de hidrogênio possibilitam a água dissolver muitas biomoléculas orgânicas que contem grupamentos funcionais que podem participar das ligações de hidrogênio. ➜ Aldeidos, cetonas e amidas fornecem pares de elétrons solitários que podem servir de aceptores de hidrogênio. ➜ A interação com a agua influencia a estrutura de biomoléculas. ↳ A maioria das biomoléculas é anfipática. ↳ Muitas reações metabólicas envolvem a transferência de grupamento. Ex: síntese e clivagem de biomoléculas. ➜ A agua é um excelente nucleófico: as reações metabólicas envolvem o ataque de pares isolados de elétrons (nucleófilos) sobre átomos deficientes de elétrons (eletrofilos). Interações eletrostáticas ➜ São qualquer molécula que tem carga. Estão presente nas ligações do nosso DNA. ➜ Interações em grupamentos carregados, dentro ou entre moléculas – pontes salinas, entre íons e sais. ➜ Agem em distancias maiores, quanto maior for a distância maior a força. ➜ Facilitam a ligação entre íons e moléculas carregadas com proteínas e ácidos nucleicos. ➜ Muitas reações metabólicas envolvem a transferência de grupamento. Exemplo: Síntese e clivagem de biomoléculas. Enzimas aceleram a velocidade das reações químicas quando necessário ➜ Cada enzima tem um tempo de atuação, e se aquela pessoa não tem uma determinada enzima ela vai desenvolver uma patologia, porque ela não consegue sintetizar. Vai ter uma determinada doença relacionada ao metabolismo (erro inato do metabolismo) ou nutrição. ↳ Protease – catalisam a hidrolise ↳ Nucleases – catalisam as hidrolises das reações fosfodiéster em moléculas de DNA e RNA. ➜ O controle da atividade enzimática é necessário para assegurar que elas atuem em períodos apropriados. ➜ Sem as enzimas é impossível as reações acontecer. Bioquímica da carciogenese Oconogenes e genes supressores de tumor ➜ As causas da lesão genética são de origem bioquímica. Oconogenes ➜ Neoplasia é qualquer crescimento anormal de tecido (benigno ou maligno). Vai ter células e cada qual com sua função, porem quando elas começam a agir de forma desordenada, a síntese é diferente, e vai formando tecidos que formam tumor e pode ser câncer ou não. ➜ Os genes supressores de tumor são aqueles que vão figurar como guardiões, protetores dessas células. ➜ As células são caracterizadas por algumas propriedades. Características das células cancerosas ➜ Proliferam rapidamente ➜ Redução do controle de crescimento (quando começa a proliferação ela é rápida e difícil de conter). ➜ Perda de inibição de contato. ➜ Espalham-se para outros tecidos (exceto as benignas). ➜ Estimulam a angiogenese. ➜ São autossuficientes em crescimento (elas não dependem de outras células). ➜ São capazes de evitar a apoptose. ➜ Acontece mutações de genes. ➜ Tem vários fatores que estão implicados para que isso aconteça. ➜ O estado imunológico e o macroambiente tecidual são alguns dos fatores que influenciam no crescimento das células. Características bioquímicas da carcinogênese ➜ A lesão genética não letal representa o evento iniciador da carcinogênese. ➜ 4 classes desses genes, que quando mutados podem resultar no aparecimento do tumor, pois a maioria das doenças vem da mutação genética. 1. Proto-ocogenes 2. Genes supressores de tumor 3. Genes de reparo de DNA 4. Genes que regulam a apoptose ➜ Todos esses genes são de origem clonal, ou seja, tudo começa no DNA. E essas células vão transformar células normais em malignas. Causas da lesão genética ➜ Mutações adquiridas ou herdadas – diversas condições familiares (são mutações de genes específicos – genes supressores de tumor, genes de reparo do DNA, - são genes que naturalmente eles vão conseguir reverter o processo). ➜ Exposição a carcinógenos ambientais (adquiridas). ➜ Mutação espontâneas. ➜ Estresse oxidativo – espécies reativas de oxigênio. ➜ Energia radiante e produtos químicos – causa mutações no DNA. ↳ A energia radiante, causa formação de dímeros de pirimidinas. ↳ Formação de sítios desprovidos de purinas e pirimidinas. ↳ Formação de quebras de fitas simples ou cruzadas de DNA. Raio X, gama são mutagênicos e carcinogênico (provocam espécies reativas de oxigênio) – Danificam o DNA de diversas maneiras. ↳ A lesão do DNA produzida por agentes ambientais é geralmente removidas por mecanismos de reparo. ↳ Pessoas que não possuem essa capacidade hereditária, aumenta risco de malignidade. Ou seja, mesmo aquelas pessoas que não são tão propicias a ter, mas se ficarem expostas a esses componentes podem desenvolver. ↳ 80% dos canceres humanos são causados por fatores ambientais. ↳ A maioria dos carcinogênico químicos são DNAs modificados de forma covalente, formando adutos (depósitos de purina e pirimidina que não é pra acontecer, que contribuem para a formação irregular dos tecidos) nucleotídes. ↳ Os carcinógenos finais são eletrólitos – deficientes em elétrons – (maioria) e atacam os nucleófilos (ricosem elétrons). ↳ Alguns compostos químicos interagem diretamente no nosso DNA, ao passo que outros, os pró-carcinogenos necessitam de enzimas, tanto positiva quanto negativamente. ➜ Vírus introduzem novos genes em células normais. ↳ 15% dos cânceres humanos são causados por vírus. ↳ Vírus de DNA e RNA. ↳ O material genético dos vírus é incorporado ao genoma da célula hospedeira. ↳ Tipos de vírus: Hepatite B e C; Herpes vírus tipo I; Sarcoma de Kaposi; Papilovírus humano e Vírus da leucemia. Proteínas e Aminoacidos Proteínas ➜ São as Biomoléculas mais importantes. ➜ Há vários tipos de proteínas com variadas funções. ↳ É o DNA quem dá a informação pra ela sintetizar. Funções Principais ➜Estrutura: "são os constituintes básicos das fibras musculares, pele/ossos/cabelo/unhas. Exemplo: Colágeno; queratina. Exemplo: A fenilalanina é precursora da tirosina, que produz a melanina, molécula responsável pela cor dos cabelos e da pele." ➜ Catalise: as enzimas catalisam as reações bioquímicas (reações intra ou extracelulares importantes que ocorrem nos animais e vegetais). Sem as enzimas, essas reações não ocorreriam num tempo hábil e a vida acabaria; Exemplo: A anidrase carbônica é uma enzima que catalisa a reação de formação do ácido carbônico que mantém o pH do sangue constante. Por meio dessa enzima, essa reação ocorre cerca de 10 milhões de vezes mais rápido." ➜Movimento: Expansão e contração muscular. ➜ Transporte: transporta outras moléculas. Exemplo: mioglobina e hemoglobina. ➜ Reguladores do metabolismo - Hormônios: alguns hormônios são proteínas. Exemplo: A insulina é uma proteína sintetizada em nosso organismo e possui como principal função o controle dos níveis de glicose no sangue. Sua carência é um dos fatores que resultam no desenvolvimento do diabetes tipo 1 e 2. ➜ Proteção: quando uma proteína externa (antígeno) ou substancia estranha entra no corpo para contrabalancear a outra proteína (anticorpo). Exemplo: Uma classe de proteínas encontradas no plasma sanguíneo são as gamaglobulinas e entre elas estão as imunoglobulinas que ajudam a prevenir e combater infecções importantes e doenças. Em casos específicos, alguns médicos receitam injeções de gamaglobulina extraída do plasma de pessoas que já adquiriram imunidade à doença que o paciente está exposto. ➜ Armazenamento: ferritina/glicogênio. ➜ Regulação: controla expressão dos genes. Classificação ➜Fibrosas: insolúveis em água (estrutural). ➜Globulares: solúveis em água (não- estrutural). Aminoácidos ➜ As proteínas tem a mesma estrutura são cadeias de aminoácidos. São compostos formados de um grupo de amina e um grupo carboxila. ➜ Milhares de aminoácidos podem ser sintetizados, mas a natureza só emprega 20 para formar proteínas. Todos os 20 seguem a forma geral, exceto um (prolina), que se diferencia por ter um grupo amina ligado ao radical R. Esses 20 aminoácidos encontrados na natureza são chamados de alfa- aminoácidos. ➜ O que determina as características dos aminoácidos são suas propriedades determinadas pelas cadeias laterais. ➜ O triptofano se converte em serotonina, efeito calmante usado em antidepressivos. A sua deficiência pode causar baixas concentrações de serotonina, levando a: insônia, depressão, ansiedade, irritabilidade, incapacidade de concentração, deficiência no crescimento da criança. ➜ O maníaco tem altos níveis de serotonina: disfunção polar – esquizofrenia – maníaco- depressivo. ➜ Aminoácidos essenciais e não essenciais: ↳ Essenciais: Arginina, histidina, metionina, treonina, valina, isoleucina, fenilalanina, triptofano, leucina lisina. ↳ Não essenciais: Alanina, asparagina, aspartato, cisteina, glutamato, glutamina, glicina, prolina, tirosina. ➜ Existem alguns outros não proteicos que participam do metabolismo animal, mas não participa de moléculas protéicas: ↳ Citrulina e ornitina – ciclo da ureia; ↳ Betalanina, um isômero da alanina, faz parte do ácido pantotêico e, portanto da coezima A e da proteína carreadora de acila; ↳ Creatina, uma amina quartenária derivada da glicina, faz parte do fosfato de creatina que participa no armazenamento da energia na célula muscular. ➜ A tirosina normalmente obtida no organismo como molécula precursora a fenilalanina, e é convertida a uma classe de neurotransmissores catecolaminas, que incluem a epinefrina, conhecida como ADRENALINA. ➜ A tirosina e a fenilalanina são precursoras para a formação de norepinefrina, substância estimulante. Libera glicose e outros nutrientes e estimula as funções cerebrais. ➜ A fenilananina podem ocasionar dores de cabeça em alguns pacientes que usam refrigerantes do tipo diet, por conta do aspartame. Doenças relacionadas a conformação de proteínas/ peptídeos ➜ Várias doenças ocorrem devido a conformação da proteína. ➜ um aspecto comum é as proteínas se conformarem (auto-organizar) na folha beta, formando uma placa amiloide. ➜ Essa estrutura amiloides aparecem em várias doenças, como Alzheimer, que há uma destruição na folha beta, que é a proteína mais condensada e firme. Matéria correio braziliense: “Proteína humana protege os neurônios contra os efeitos do Alzheimer”. Muito produzida por humanos, a proteína reelin protege os neurônios contra os efeitos tóxicos dos fragmentos de beta-amiloides, placas que se acumulam no cérebro, provocam a degeneração dessas células nervosas e desencadeiam a doença de Alzheimer. A ação benéfica até então só havia sido constatada in vitro. Agora, pela primeira vez, cientistas de uma universidade norte-americana a observaram em modelos vivos (ratos) e detalharam a descoberta na edição de hoje da revista Science Translational Medicine. O grande desafio ao estudar a reelin é que ela desempenha ações muito complexas no cérebro e que vão se diferenciando ao longo da vida. No de jovens, por exemplo, ainda em formação, é responsável por orquestrar o posicionamento adequado dos neurônios no sistema nervoso. No órgão de pessoas mais velhas, reforça as conexões sinápticas; a comunicação entre as células nervosas responsáveis pelos comandos enviados para o resto do corpo. Diante da complexidade da natureza da proteína, há uma suspeita de que ela pode ter algum tipo de influência no enfrentamento ao Alzheimer, desordem neurodegenerativa incurável que provoca demência geralmente em pessoas com mais de 65 anos. Motivada pela dúvida, a equipe liderada por Courtney Lane-Donovan, pesquisadora da Universidade do Texas, investigou a fundo a importância fisiológica da reelin no comportamento sináptico e na proteção contra a toxicidade da beta- amiloide no cérebro de ratos adultos. [SAIBAMAIS]Para isso, desenvolveram em laboratório cobaias em que a proteína era parcial ou completamente inativa. ; Descobrimos que a perda isolada da reelin surtiu efeitos sutis sobre a fisiologia neuronal e a função cognitiva de um camundongo adulto. Contudo, a perda total dessa proteína rendeu uma supressão sensível das sinapses excitatórias, o que resultou em prejuízos na aprendizagem e na memória; informaram os autores, no estudo publicado na revista científica. Segundo a equipe, os resultados fornecem evidência ;in vivo que destaca o papel fundamental da sinalização de reelin para a proteção contra a toxicidade da placa beta-amiloide no cérebro mais velho;. O cérebro dos animais programados para não produzir a proteína se desenvolveu normalmente até que os depósitos de beta-amiloide começassem a emergir. Mesmo em baixas quantidades, a placa prejudicou expressivamente a capacidade de aprendizado e memória das cobaias. As observações foram constatadas no teste chamado labirinto aquático de Morris. Trata-sede um procedimento básico para testar a cognição, verificando, por exemplo, a capacidade de navegação de um animal. No caso da pesquisa da Universidade do Texas, os ratos foram colocados em uma piscina circular grande e tinham que encontrar uma plataforma invisível ou visível que lhes permitisse fugir da água. Para isso, utilizavam várias pistas visuais memorizadas durante as tentativas. Os resultados sugerem que os animais podem viver sem a reelin durante o envelhecimento, mas isso os deixaria desprotegidos dos malefícios da placa beta- amiloide no decorrer da doença de Alzheimer. Nesse sentido, a proteína parece ser uma defensora crítica contra a toxicidade do acúmulo das placas. Aumentar a sinalização dela promoveria proteção e poderia ser um método eficiente para prevenir a doença. Isso abre um novo caminho para a identificação de novos tipos de agentes terapêuticos que consigam melhorar a abundância da reelin;, acreditam os autores. ➜ A causa principal da doença de Alzheimer permanece desconhecida. ➜ Nos pacientes com a doença, os níveis de neta-amiloide se tornam elevados, e essa proteína sofre uma transformação conformacional a partir de um estado solúvel, rico em hélice alfa, para um estado rico em folhas beta e propenso a autogregação. Estrutura das proteínas ➜ São quatro ordem em suas estruturas. ↳ O dobramento é modular; ↳ Ocorre em um processo de etapas: ↳ A medida que o polipeptídeo é sintetizado, os segmentos curtos dobram-se em unidades estruturais secundarias. (Isso vai depender dos átomos que estão envolvidos na molécula). ↳ As regiões hidrofóbicas segregam-se para o interior das proteínas, formando um polipeptídeo dobrado. Os módulos se arranjam até atingir a conformação madura da proteína. (Vai ter um momento que o polipeptídeo vai parar de sintetizar para cumprir sua função e a enzima vai dizer quando a proteína estiver madura). ↳ É um processo ordenado porem não é rígido, tem apenas uma ordem para acontecer. Há flexibilidade na maneira em que a ordem e a medida em que os elementos da estrutura secundaria podem ser arranjados. Caso clinico: Paciente do sexo m, leucodérmico, com 60 anos, procurou atendimento para trocar a prótese. Relatou ser trabalhador da construção civil e fumante de 20 cigarros por dia há 35 anos. O exame físico intrabucal mostrou o lábio inferior apresentava múltiplas esbranquiçadas e circundadas por áreas eritematosas, associadas a grande ressecamento labial, descamação, fibrose, e ainda um discreto edema nesse local. Possível diagnostico: Quelite actínica é uma lesão potencialmente maligna que afeta o lábio quando há exposição prolongada ao sol. Foi descrita, pela primeira vez em 1986m oir Dybrevilh, durante o III congresso nacional de dermatologia, realizado em Londres. As radiações ultravioletas são responsáveis pelos danos ás fibras elásticas, pelo aumento da substância fundamental amorfa, pela elastose e pela diminuição do colágeno. Príons: irregularidade na conformação das proteínas ➜ As encefalopatias espongiformes transmissíveis, ou doenças por príons, são doenças neurodegenerativas fatais caracterizadas pela deposição de agregados proteicos insolúveis nas células nervosas. ↳Elas incluem a doença de Creutzfeldt-Jakob em humanos, a encefolapatia espongiforme em ovelhas (scrapie) e a encefalopatia espongiforme bovina (doença da vaca louca) no gado. ↳ Uma forma variante da doença de Creutzfeldt-Jakob (vCJD), que aflinge os pacientes mais jovens, está associada a transtornos psiquiátricos e comportamentais de início precoce. ↳ Como nenhum gene viral ou bacteriano que codifica a proteína patológica do príon pode ser identificado, a origem e o mecanismo de transmissão da doença por príon permanecem não elucidados. ↳ A proteína relacionada com príon (Prp) humano, uma glicoproteína codificada no braço curto do cromossomo 20, normalmente é monomérica e rica em hélice alfa. Beta talassemias ➜ Causadas por defeitos genéticos que comprometem a síntese de uma das subunidades polipeptídicas da hemoglobina. ↳ No período da síntese da hemoglobina, na formação da hemácia, uma chaperona especifica liga-se as subunidades alfa da hemoglobina que aguardam a incorporação na molécula. ↳ Na ausência da chaperona as subunidades alfa livres agregam-se e o precipitado citotóxica se forma. ↳“Se entendermos como elas funciona, podemos desenvolver mecanismos que possam intervir na atuação dessas chaperonas na célula, por exemplo, melhorar a função delas em situações de estresse”, afirma Ramos coordenador dos estudos, ele explica que o estresse, como ambiente de alta temperatura, são uma das causas do enovelamento incorreto. O colágeno ➜ Ilustra o papel do processamento pós- traducional na maturação proteica. A maturação envolve formação e clivagem de ligações. ↳ É a mais a mais abundante dentre as proteínas fibrosas que constituem mais de 25% da massa proteica no corpo humano. As outras proteínas fibrosas proeminentes incluem a queratina e a miosina. ↳ A pele deriva sua força e flexibilidade de uma rede entremeada de fibras de colágeno e queratina enquanto os dentes e os ossos são sustentados por uma rede subjacente de fibras de colágeno análoga aos filamentos de aço no concreto reforçado. Síntese de aminoácidos ➜ Quem fornece informações para a produção das proteínas? Há mais de 300 aminoácidos na natureza, mas as proteínas são sintetizadas quase exclusivamente a partir de um grupo de L- Alfa-Aminoácidos. A partir de tríades de nucleotídeos (códons). ↳ Nucleotídeos é a subunidade que forma o DNA e o RNA (ácidos nucleicos relacionados com a hereditariedade e controle da atividade das células). ↳ As proteínas são formadas por uma serie de aminoácidos. Cada aminoácidos é formado por uma sequência de três componentes, chamados de códons. ➜ Especificidade: uma trinca sempre codificara o mesmo aminoácido. ➜ Universalidade: todos os seres vivos utilizam o mesmo código genético para codificar os aminoácidos. ➜ Redundância: um aminoácido pode ser codificado por diferentes trincas. Doenças ➜ Marasmo: ingestão calórica e aminoácidos específicos insuficientes. A criança é desmamada por uma dieta rica em amido e pobre em proteína. ➜ Escorbuto: deficiência de vitamina C. está associada a incapacidade do tecido conectivo formar hidroxiprolina e hidroxilisina. ➜ Síndrome de Menkes: pelos crespos retardo no crescimento, causado por deficiência de cobre na dieta. O cobre é um cofator essencial para enzima lisil-oxidase que atua na formação da ligação covalente cruzadas e da força as fibras de colágeno. Os aminoácidos essenciais ➜ Fenilalanina: é uma precursora dos neurotransmissores tirosina, dopamina, epinefrina e norepinefrina. Ela desempenha um papel integral na estrutura e função das proteínas e enzimas e na produção de outros aminoácidos. ↳ Esse aminoácido é indicado para pessoas que sofrem com ansiedade, depressão, transtorno de déficit de atenção, hiperatividade (TDAH), entre outras patologias. ➜ Valina: é um dos três aminoácidos de cadeira ramificada. Ela ajuda a estimular o crescimento e a regeneração muscular e está envolvida na produção de energia. ➜Treonina: é uma parte principal das proteínas estruturais, como colágeno e elastina, que são importantes componentes da pele e do tecido conjuntivo. Ela também desempenha um papel no metabolismo da gordura e na função imunológica. Ajuda no crescimento. ➜ Triptofano: necessário para manter o equilíbrio adequado de nitrogênio e a proteção de serotonina, um neurotransmissor que regula o apetite, sono e humor. ➜ Metionina: desempenha um papel importante no metabolismoe na desintoxicação. Necessária para o crescimento de tecidos e a absorção de zinco e selênio, minerais vitais para a saúde. ➜ Leucina: como a valina, a leucina é de cadeia ramificada importante para a síntese de proteínas e para o repouso muscular. Ela também ajuda a regular os níveis de açúcar no sangue, estimula a cicatrização de feridas e produz os hormônios de crescimento. ➜ IsoLeucina: o ultomo dos três de cadeia ramificada, ela está envolvida no metabolismo muscular e está fortemente concentrada no tecido muscular. Ela também é importante para a função imunológica, produção de hemoglobina e regulação de energia. ➜ Lisina: desempenha um papel importante na síntese de proteínas, hormônios e enzimas e na absorção de cálcio. Ela também é importante para a produção de energia, função imunológica e produção de colágeno e elastina. ➜ Histidina: usada para produzir histamina, um neurotransmissor que é vital para a resposta imune, a digestão, a função sexual e os ciclos de sono-vigília. Ela é fundamental para manter a bainha de mielina, uma barreira protetora que envolve células nervosas.