Bioquimica Introdução UnB

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UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA
Instituto de Ciências Biológicas 
Departamento de Biologia Celular 
Profa. Dra. Jane Mary L. N. Gelinski
Brasília, DF
2023
BIOQUÍMICA
MÓDULO I
2
❑ Introdução Geral à Bioquímica
❑ Água: estrutura, propriedades físico-químicas, interações com macro e
micromoléculas; equilíbrio ácido-base, pH e pOH, tampões
❑Biomoléculas - Estrutura química, propriedades físico-químicas e funções:
Carboidratos, lipídios, aminoácidos, proteínas, purinas e pirimidinas, ácidos nucléicos
❑ Enzimas: ação catalítica, cinética, inibição enzimática, equação de MichaelisMenten,
KM e Vmax, efeitos da temperatura, pH e inibidores sobre a atividade das enzimas;
conceito de alosteria.
❑Vitaminas e coenzimas
Parte 1
Introdução geral à bioquímica
Água como composto de interesse biológico: estrutura, 
funções, propriedades físico-químicas, equilíbrio ácido-base e 
sistemas tamponantes, interações com macro e micromoléculas.
3
Processos metabólicos 
• o que são e o que envolvem?
fatores de controle: temperatura, osmolaridade, eletrólitos, nutrientes, 
oxigênio, dióxido de carbono e íons hidrogênio (pH);
BIOQUIMICA
“ Com a célula, a biologia descobriu seu átomo... Dessa forma, para caracterizar a vida, é 
essencial estudar a célula e analisar sua estrutura: escolher os denominadores comuns 
necessários para a vida de cada célula, assim como identificar diferenças associadas com 
o desempenho de funções especiais”.
François Jacob, La logique du vivant: une histoire de 
l’hérédité (A Lógica da Vida: Uma História da Hereditariedade), 1970.
Estuda a estrutura química da matéria viva, as reações que explicam as funções 
(fisiologia) das células e tecidos, ou sejam os processos metabólicos vitais. 
(Aranha, 1999)
5
O total de água doce no nosso planeta,
corresponde a 40 x 1015 litros = 3% de toda água
da Terra;
97% restantes são de água salgada, sendo que
2% fazem parte da calota glacial. Assim,
1%= água doce líquida.
10% - Brasil
INTRODUÇÃO
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A água, em seu estado natural mais comum, é um líquido transparente,
assumindo a cor azul esverdeada em lugares profundos.
Possui uma densidade máxima de 1 g/cm3 a 4ºC e seu calor específico é de
1 cal/ºC.
Propriedades da água que tornam a 
vida possível
1. Alta tensão superficial
Coesão de moléculas
2. CAPILARIDADE
• Moléculas são atraídas
por outras mol.de água
Adesão –
transporte/movimento
5. Capacidade de expansão ao congelamento
3. Energia requerida para evaporar
4. Resistência à mudança de temperatura
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Tabela 1. Ponto de fusão, ponto de ebulição e calor de evaporação de 
alguns solventes comuns
Água
Metano
Etanol 
Propanol
Butanol
Acetona
Hexano
Benzeno
Butano
Cloroformio
• IMPORTANCIA DA ÁGUA NOS SISTEMAS BIOLÓGICOS
11
70% em massa dos organismos vivos
Solvente dos cristaloides e dispergente dos coloides protoplasmáticos;
Limite 20% de desidratação, Se 30% -- para o metabolismo;
Participa nas transformações metabólicas, como hidrólise, hidratação;
Indispensável para a função das proteínas e processos metabólicos 
celulares;
Veículo de transporte e excreção de substâncias
Regulador térmico do organismo, pela evaporação dissipa o calor;
Importante na manutenção da pressão osmótica e do pH tecidual.
ÁGUA NO ORGANISMO
H20: ESTRUTURA, PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E FUNÇÕES 
12
Fonte: Bioquímica de Lehninger
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Duas moléculas de H2O unidas por uma
ligação de hidrogênio entre o átomo de
oxigênio da molécula superior e um
átomo de hidrogênio da molécula
inferior.
Fonte: Bioquímica de Lehninger
As ligações de hidrogênio são mais longas e mais
fracas que as ligações covalentes O-H.
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Ligações de hidrogênio comuns em sistemas biológicos. 
O aceptor de hidrogênio é geralmente oxigênio ou nitrogênio;
ACEPTOR DE 
HIDROGÊNIO
DOADOR DE 
HIDROGÊNIO
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Algumas ligações de H importantes
Entre o grupo
OH de um 
álcool e água
Entre o grupo
carbonil (C=O) de 
uma cetona e água
Entre grupos 
peptídeos em 
polipeptídeos
Entre bases 
complementares de DNA
A = T
C  G
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17
Densidade
Líquida: 0,9998396 g/mL a 0 °C
0,9970474 g/mL a 25 °C 
0,961893 g/mL a 95 °C
Sólida: 0,9167 g/ml a 0 °C
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Ponto de fusão 0 °C, 32 °F (273,15 K)
Ponto de ebulição 100 °C, 212 °F (373,15 K)
PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS
Pressão de vapor
Tensão superficial alta
Alta viscosidade
Calor Específico 
Calor latente de fusão
Calor latente de 
vaporização
23,78 torr (25 °C)
1 cal/ g.oC
80 cal/g.
537 cal/g
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CAPACIDADE DE DISSOLUÇÃO
Fonte: Bioquímica de Lehninger
20
Fonte: Bioquímica de Lehninger
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pH – POTENCIAL HIDROGENIÔNICO
pH de uma solução é definido como o logaritmo de base 10 da recíproca 
de H+
pH água a 25ºC = 7,0 [H+] = [OH] = 7,0
Para cada unidade de pH inferior a 7,0 os H+ aumentam em 10 vezes. 
E para cada pH acima de 7,0 ele é diminuído 10 vezes.
➢pH – importância da manutenção dos níveis de íons H+
ex. Integridade/função de proteínas, Ácidos nucleicos
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SODA CAUSTICAÁGUA POTÁVEL
NEUTRO
ÁCIDO ALCALINO
QUANDO ÁCIDOS SÃO POSTOS EM SOLUÇÃO, EXISTE DISSOCIAÇÃO DE 
COMPONENTE ÁCIDO (HA-) EM SEU PROTON (H+) E EXISTE ACIDO LIVRE (A-)
UMA RELAÇÃO PARA ESSA DISSOCIAÇÃO PODE SER DEFINIDA MATEMATICAMENTE 
COMO:
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0 ÁCIDO 7 BASE 14
0 ÁCIDO 7 BASE 14
pH
pOH
NEUTRO
Qual é o pH de uma solução cuja concentração é de [H+]= 10-5 moles/l?
A constante de equilíbrio para a ionização reversível da água:
Keq = [H+] [OH-]/[H20]
Em água pura a 25˚C, a concentração de H2O é 55,5 M. 
O valor de Keq, determinado por medições de condutividade elétrica, é 1,8 x 10-16 M:
KW = [H
+].[OH-] = (55.5 M) ( 1.8 x 10-16 M)
ou
KW = [H
+] [OH-] = 1.0 x 10-14 M2.
OS CÁLCULOS ACIMA INDICAM QUE O PRODUTO [H+] [OH-] EM SOLUÇÃO AQUOSA A 25°C É 
SEMPRE IGUAL A1 x 10-14 M2
Quando [H+] = [OH-] = √KW = √1 x 10
-14 M2 = 1 x 10-7 M = pH 7,0.
PORTANTO: pH + pOH=14
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Considerando a dissociação da água pura
H20: H+ + HO-
tem-se: [H+]=[HO-]= 10-7 ions g/l (moles/l)
ENTÃO, pH= -log[H+] e pOH= -log[HO-]
Solução 
Neutra 
[H+]=[HO-] = 10-7 moles/l pH =-log10-7 = 7
Água pura
pOH =-log10-7 = 7 (pH=pOH-7)
pH= 7,0
Solução ácida [H+]>[HO-] >10-7 ions
moles/l
-log [H+] > -log10-7 
pH< 7,0 
Solução básica [H+]<[HO-] <10-7 íons g/l -log[H+]<-log10-7
pH >7,0
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Para água pura
Considere lembrar que:
log0= 0;
log1= 0;
log2= 0,3;
log3= 0,47;
log4= 0,6;
log5= 0,7;
log6= 0,77;
log7= 0,83;
log8= 0,9 ;
log9= 0,94;
log10= 1,0.
E para pH= -log10-9?
Exemplo:
Se pH= - log [H+]
então,
Para pH= - log 10-5 
-
pH= 5
sol. ácida.
pH= -log10-2 = 2
Sol. ácida
- logH+ é o pH
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ÁCIDO= espécie molecular que tende a perder um íon hidrogênio (próton) ou
seja, capaz de doar íons H+;
BASE= molécula com tendência a receber um íon hidrogênio, ou seja, capaz de
receber íons H+
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(Bettelheim et al., 2012)
29
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ÁCIDO/BASE CONJUGADA
HA H+ + A-
Expressão geral para as bases de Bronsted
FORMA 
PROTONADA FORMA 
DESPROTONADA
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MEDIÇÃO DE pH
Fitas indicadoras
pHmetro digital Phmetro de mesa 
Phmetro portátil
KHAN ACADEMY -2022
SISTEMAS TAMPÕES
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❑ SOLUÇÃO TAMPÃO
• Solução que resistem a variação de pH quando quando pequenas
quantidades de íons H3O+ (hidrônio) e OH- (hidróxido) são adicionadas.
❑ COMPOSIÇÃO:
• Quantidades aproximadamente iguais de ácidos e bases conjugadas
❑ CAPACIDADE TAMPONANTE OU DE TAMPONAMENTO. 
O tampão é mais eficiente no valor de pH=pKa, quanto mais próximo desse
valor, maior a capacidade tamponante,
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Dois equilíbrios reversíveis estão envolvidos na titulação de um ácido fraco, tais 
como o ácido acético (HAc) 
H2O  H
+ + OH-
À MEDIDA QUE OH- É ADICIONADO, COMBINA-SE COM H+PARA FORMAR ÁGUA.
HAc  H+ + Ac-.
À MEDIDA QUE O H+ LIVRE É REMOVIDO, O HAc SUBSEQUENTEMENTE SE DISSOCIA PARA 
SATISFAZER SUA PRÓPRIA EQUAÇÃO DE EQUILÍBRIO
Seguindo suas equações de equilíbrio características:
(água) KW = [H
+] [OH-] = 1.0 x 10-14 M2
Ka = [H
+] [Ac-] / [HAc] = 1.74 x 10-5 M.
EQUAÇÃO DE HENDERSON HASSELBACH E O SIGNIFICADO DE pKa
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Concentração do sal ou base 
conjugada
Concentração do ácido
pKa É o valor do pH da solução quando a concentração do sal é igual à 
concentração do ácido.
Como pKa é uma constante, o pH de um tampão passa a depender, apenas da 
relação.
[A-]/ [HA]
𝐾𝑎 = 𝐻
+
. 𝐴
−
[𝐻𝐴]
Constante de dissociação ácido
HA H+ + A -
Mas, se –log H+ é por definição o pH e -logKa é pKa tem-se então:
HA= ácido fraco
conjugado
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Titulações
São usadas para determinar a
quantidade de ácido fraco numa
solução.
Titulações também produzem o
valor de pKa (ácido fraco)
Curva de titulação para ácido acético 
A forma de ácido conjugado (HA) 
de um ácido fraco é 
estequiometricamente convertida 
em sua forma de base conjugada 
(A-) pela adição de uma base 
forte.
Região 
de 
tamponamento
Percentual de titulação
Um tampão eficaz tem pH = pKa ± 1.
Fonte: Bioquímica de Lehninger
37
Fonte: Bioquímica de Lehninger
38
IMPORTÂNCIA DA MANUTENÇÃO/ESTABILIDADE DO pH 
Como um grande número de reações metabólicas conduz à formação de 
ácidos ou bases no organismo, é importante a estabilidade do pH dos fluidos 
biológicos, porque:
❑ alterações na concentração de prótons, íons H +podem causar 
modificações na estrutura das proteínas (enzimas);
❑ muitos processos de absorção e excreção são dependentes de grau 
de ionização de certos compostos, dependentes do pH do meio;
❑ alterações no pH podem induzir à degradação de vários componentes 
celulares, como por exemplo, no ácido ribonucléico (RNA), que 
degrada em pH acima de 8,0;
PRINCIPAIS ÁCIDOS E BASES PRODUZIDOS PELO ORGANISMO
✓ GÁS CARBÔNICO
✓ ÁCIDO SULFÚRICO
✓ ÁCIDO FOSFÓRICO
✓ ÁCIDO CLORÍDRICO
✓ ÁCIDO LÁTICO
✓ ÁCIDO CÍTRICO
PRINCIPAIS ÁCIDOS E BASES PRODUZIDOS PELO ORGANISMO
✓ GÁS CARBÔNICO
CO2 – PRODUTO FINAL DAS OXIDAÇÕES BIOLÓGICAS. + H2O = HC02.
✓ ÁCIDO SULFÚRICO
H2SO4 - FORMADO A PARTIR DO METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS (Metionina, cisteína); 
✓ÁCIDO FOSFÓRICO
H2PO4 - FORMADO PELA HIDRÓLISE DE FOSFOÉSTERES DE PROTEÍNAS E ÁCIDOS NUCLÉICOS.
PRINCIPAIS ÁCIDOS E BASES PRODUZIDOS PELO ORGANISMO
✓ ÁCIDO CLORÍDRICO
HCl - METABOLISMO DE AMINOÁCIDOS (LISINA, ARGININA, HISTIDINA).
✓ ÁCIDO LÁTICO 
C3H6O3 – PRODUTO DA GLICONEOGÊNESE – Músculo em exercício intenso. 
✓ ÁCIDO CÍTRICO
C6H8O7. – NO C. KREBS E BIOSSÍNTESE DE ÁCIDOS GRAXOS.
BIBLIOGRAFIA
• Lehninger, A; Nelson, D. e Cox, M. Princípios de Bioquímica de Lehninger; tradução: Carla Dalmaz,
Carlos Termignoni, Maria Luiza Saraiva Pereira. - 7a ed. – PoA: ArtMed, 2019. 1278 p. ISBN 978-85-8271-
533-8
• Lehninger, A; Nelson, D. e Cox, M. Princípios de Bioquímica de Lehninger - 6a ed. ArtMed, SP. 2014.
• Voet, D., Voet, J.G. & Pratt, C.W. Fundamentos de Bioquímica. 4ª ed. Art Med, PoA, 2014.
• Marzzoco, A. & Torres, B.T. Bioquímica Básica. 4a ed. Guanabara Koogan, 1999.
BIBLIOGRAFIA COMPLEMENTAR
Stryer, L. Biochemistry. W.H. Freeman and Company, New York, 1995.
Stryer, L. Bioquímica. Ed. Sarvier, São Paulo. 2004.
Voet, D., Voet, J.G. & Pratt, C.W. Bioquímica. 4ª ed. Art Med, PoA, 2013.
Raven, P.H.; Evert, R.F.; Eichhorn, S.E. (1999). Biology of Plants. W.H. Freeman & Company, New York.
Campbell, M.K. e Farrel, S.O., Bioquímica (Tradução da 8ª edição norte americana), Cengage Learning 
Edições Ltda. 2016.
42
43
METABOLISMO
MOLÉCULAS 
SIMPLES
MOLÉCULAS 
SIMPLESMOLÉCULAS 
COMPLEXAS
MOLÉCULAS 
COMPLEXAS
CATABOLISMO
ANABOLISMO
CRESCIMENTO,
REPRODUÇÃO E REPARO E
ESTRUTURAS CELULARES
CRESCIMENTO,
REPRODUÇÃO E REPARO E
ESTRUTURAS CELULARES
PROVER ENERGIA PARA OS PROCESSOS VITAIS,
INCLUINDO MOVIMENTOS, TRANSPORTE E SÍNTESE
DE MOL. COMPLEXAS, OU SEJA ANABOLISMO
PROVER ENERGIA PARA OS PROCESSOS VITAIS,
INCLUINDO MOVIMENTOS, TRANSPORTE E SÍNTESE
DE MOL. COMPLEXAS, OU SEJA ANABOLISMO
	Seção Padrão
	Slide 1: UNIVERSIDADE DE BRASÍLIA Instituto de Ciências Biológicas Departamento de Biologia Celular 
	Slide 2: MÓDULO I
	Slide 3: Parte 1 Introdução geral à bioquímica Água como composto de interesse biológico: estrutura, funções, propriedades físico-químicas, equilíbrio ácido-base e sistemas tamponantes, interações com macro e micromoléculas. 
	Slide 4
	Slide 5
	Slide 6
	Slide 7: Propriedades da água que tornam a vida possível
	Slide 8
	Slide 9
	Slide 10
	Slide 11
	Slide 12: H20: ESTRUTURA, PROPRIEDADES FÍSICO-QUÍMICAS E FUNÇÕES 
	Slide 13
	Slide 14
	Slide 15
	Slide 16
	Slide 17
	Slide 18
	Slide 19
	Slide 20
	Slide 21
	Slide 22
	Slide 23
	Slide 24
	Slide 25
	Slide 26
	Slide 27
	Slide 28
	Slide 29
	Slide 30
	Slide 31
	Slide 32
	Slide 33: SISTEMAS TAMPÕES
	Slide 34
	Slide 35: EQUAÇÃO DE HENDERSON HASSELBACH E O SIGNIFICADO DE pKa
	Slide 36
	Slide 37
	Slide 38
	Slide 39
	Slide 40
	Slide 41
	Slide 42
	Slide 43