introdução bioquimica

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Conteudista: Prof.ª M.ª Thaís Brienza
Revisão Textual: Prof.ª M.ª Sandra Regina Fonseca Moreira
Objetivos da Unidade:
Introduzir a Bioquímica ao(à) aluno(a);
Discorrer sobre os tampões fisiológicos e sua importância nos processos bioquímicos, assim como a
função e o metabolismo dos aminoácidos.
📄 Material Teórico
📄 Material Complementar
📄 Referências
Introdução à Bioquímica
Introdução
A Bioquímica é uma ciência interdisciplinar que estuda os processos químicos que ocorrem nos seres vivos, considerando
que todas as moléculas fazem parte de uma combinação perfeitamente equilibrada de elementos químicos. Está
relacionada a diversas outras áreas, tais como Biologia Celular e Tecidual, Fisiologia, Imunologia e Genética. 
Assim, devemos pensar em algumas questões para respondê-las ao longo desta Unidade:
Nesta Disciplina, vamos abordar esses temas de forma que possamos compreendê-los e associá-los a processos
relacionadas à nossa prática profissional.
Conceitos e Definições
As biomoléculas são formadoras dos organismos vivos e se encontram em todas as células e tecidos. Essas moléculas
estão organizadas em seis grandes grupos: carboidratos, lipídeos, aminoácidos, proteínas, enzimas e ácidos nucleicos
(BELLÉ et al., 2014).
Essas biomoléculas são constituídas por um número limitado de elementos químicos, sendo os mais comuns o carbono
(C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o nitrogênio (N), o fósforo (P), o cálcio (Ca) e o enxofre (S), representando 97% do
peso corporal seco. 
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📄 Material Teórico
Quais são as moléculas envolvidas nos processos biológicos?
Como as moléculas interagem entre si e como são sintetizadas?
Como são as suas estruturas químicas?
Quais são os aminoácidos encontrados no organismo humano e suas principais funções?
Existem ainda outros elementos presentes em menor quantidade, tais como ferro (Fe), magnésio (Mg), selênio (Se),
zinco (Zn) e níquel (Ni), que fazem parte da estrutura das biomoléculas ou se apresentam na forma de minerais (VOET,
2014).
O organismo humano não sintetiza, ou seja, não fabrica minerais, portanto, eles devem ser adquiridos através da
alimentação.
Os minerais classificam-se em macroelementos e microelementos. Os macroelementos são aqueles encontrados em
grande quantidade no organismo humano, como o cálcio, enxofre, fósforo, cloro, magnésio, sódio e potássio. Os
microelementos, ou os oligoelementos, são necessários em pequena quantidade, os principais são: cobalto, cobre, cromo,
estanho, ferro, flúor, iodo, manganês, molibdênio, níquel, selênio, silício, vanádio e zinco (TYMOCZKO, 2011).
Em tratamentos estéticos, os oligoelementos são muito utilizados em máscaras faciais, como é o caso das máscaras de
argila, cremes e loções antienvelhecimento e antiacne.
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ACESSE
Os átomos dos elementos químicos podem combinar-se com outros átomos na busca de uma estabilidade química para
formar as moléculas. A união de várias moléculas constitui as substâncias simples ou complexas.
Leitura 
A Importância do Mineral Silício na Estética
Os minerais estão presentes em diversos produtos cosméticos, com ações importantes.
Leia o artigo a seguir, que fala da importância do mineral silício na estética.
https://www.vponline.com.br/portal/noticia/pdf/725806f45f3e5a49ac376a2eedb40792.pdf
As principais biomoléculas são: aminoácidos, proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos e podem se apresentar
em formas simples ou individuais, sendo denominadas monômeros; e formas complexas, formadas por unidades
repetitivas de monômeros, denominadas polímeros, como descrito na lista a seguir (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Água
A água representa 70% do peso corporal humano, portanto, as biomoléculas e as reações às quais estão sujeitas estão
dispersas ou acontecem em ambiente aquoso, tornando o estudo da água essencial na disciplina de Bioquímica. Essa
substância é essencial para a vida.
A água possui diversas funções no organismo humano tais como ser meio para as reações bioquímicas, transporte de
substâncias, descarte, participação ativa em reações químicas e regulação da temperatura corporal (TYMOCZKO, 2011;
VOET, 2014).
Quimicamente, a água é constituída por um átomo de oxigênio ligado covalentemente a dois átomos de hidrogênio (Figura
1). Essa ligação é formada através do compartilhamento de elétrons, no entanto, o átomo de oxigênio apresenta uma
atração muito mais forte sobre os elétrons compartilhados do que o hidrogênio. Essa diferença na atração dos elétrons
cria polos com cargas opostas (oxigênio, carga negativa e hidrogênio, carga positiva), tornando a molécula da água polar
(BELLÉ et al., 2014).
O oxigênio possui carga negativa parcial e o hidrogênio carga positiva parcial, facilitando a interação entre várias
moléculas de água, pois elas se atraem. Essa atração eletrostática favorece a solubilização de diversas substâncias na água
e a ligação entre suas moléculas, formando ligações fracas, chamadas de pontes de hidrogênio ou ligação de hidrogênio
(Figura 2) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Polímero:
• Proteína;
• Ácido nucleico;
• Polissacarídeo (carboidrato complexo).
Monômero componente:
• Aminoácidos;
• Nucleotídeo;
• Monossacarídeo (carboidrato simples).
Figura 1 – Estrutura química da água
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: ilustração da estrutura química da água. Sobre um fundo branco, à esquerda, o
átomo de hidrogênio ligado ao átomo de oxigênio no centro da imagem, ligado a outro átomo de
hidrogênio, no canto direito. Fim da descrição.
Figura 2 – Pontes ou ligação de hidrogênio entre moléculas de água
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: ilustração das pontes de hidrogênio entre as moléculas de água. Sobre fundo
branco, no centro, uma molécula da água ligada a quatro outras moléculas da água, através das pontes
de hidrogênio. Fim da descrição.
As biomoléculas estão dispersas no organismo humano na forma de solução. Quimicamente, uma solução é composta por
um soluto, substância sólida ou em menor quantidade, e um solvente, substância em maior quantidade.  
A solubilidade refere-se à capacidade de um soluto interagir com um solvente. A característica polar da água a faz dissolver
mais substâncias e em maior quantidade, sendo considerada o “solvente universal”.
De acordo com a solubilidade em água, as biomoléculas são divididas em polares ou hidrofílicas, apolares ou
hidrofóbicas ou anfipáticas (Tabela 1). 
Substâncias polares ou hidrofílicas se dissolvem completamente na água; substâncias apolares ou hidrofóbicas são
insolúveis em água e substâncias anfipáticas (Figura 3) possuem uma região polar que interage com a água e uma região
apolar que interage com as substâncias hidrofóbicas.
Tabela 1 – Classificação das biomoléculas em relação à água
Biomoléculas polares
ou hidrofílicas
Biomoléculas apolares
ou hidrofóbicas
Biomoléculas anfipáticas
Sais minerais
Lipídeos (colesterol)
Fosfolipídeos (presentes
na membrana celular)
Proteínas
Lipoproteínas
Carboidratos
Fonte: Adaptada de VOET, 2014
Reflita 
O cloreto de sódio (sal de cozinha) e o óleo de cozinha se dissolvem na água? O cloreto de
sódio é uma substância polar ou hidrofílica e o óleo de cozinha uma substância apolar ou
hidrofóbica.
As substâncias anfipáticas tendem a formar agregados denominadas micelas, nas quais o grupo hidrofílico interage com
o ambiente aquoso e os grupos hidrofóbicos se associam no centro (Figura 3) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Várias moléculas anfipáticas se juntam em uma solução, formando uma estrutura estável com uma região central formada
pela porção hidrofóbica e uma região superficial composta pela porção hidrofílica. As micelas se formam para maximizar a
interação com a água (BELLÉ et al., 2014).
Figura 3 – A – Esquema de uma molécula anfipática; B – Esquema de uma
micela
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: ilustração de uma molécula anfipática e de uma micela. Sobre fundo branco,à
esquerda, figura A, uma molécula anfipática, com sua cabeça polar, representado em um círculo azul
do modelo, e sua cauda apolar, representado em azul. À direita, figura B, modelo de uma micela, com
bolas azuis formando um círculo, cabeça polar. Cauda apolar voltada para o centro do círculo, em
laranja. Fim da descrição.
Leitura
Ação Detergente e Polaridade
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ACESSE
Propriedades Químicas da Água
A água é uma molécula que, ao ionizar-se, libera o íon hidrônio H+ (H3O+) e íon hidróxido OH
-, conforme equação a
seguir:
H2O → H
+(H3O)
+ OH-
Uma característica importante da água é o pH ou potencial hidrogeniônico, definido pela concentração de H+ em uma
solução ou meio. Como as concentrações deste íon são muito pequenas, o cálculo do pH, definido pelo logaritmo negativo
da concentração de H+, a equação a seguir, torna-se uma medida mais prática (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
pH = -log [H+]
Veja a explicação de como o detergente retira a gordura para entender um pouco melhor as
substâncias anfipáticas e as micelas.
Glossário
Ionizar: liberar íons – elementos químicos com cargas positivas – cátion, ou negativas –
ânions.
http://mundoeducacao.bol.uol.com.br/quimica/acao-detergente-polaridade.htm
A água pura possui a mesma concentração dos íons H+ e OH- - [10-7], portanto, pH = 7,0, e é classificada como neutra. 
A escala de pH varia de 1,0 a 14,0, soluções que apresentam pH <7,0 são classificadas como ácidas, possuem
concentrações maiores de H+ e diminuem o pH do meio. Soluções que apresentam pH >7,0 são classificadas como
básicas, possuem concentrações maiores de OH- e elevam o pH do meio (Figura 4) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Substâncias ácidas são classificadas em ácidos fracos, com baixo grau de ionização (liberam poucos íons H+ na presença
da água, não alterando significativamente o pH) e ácidos fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos íons OH- na
presença da água, alterando fortemente o pH). 
As substâncias básicas também são classificadas em bases fracas, com baixo grau de ionização (liberam poucos íons OH-
na presença da água, não alterando significativamente o pH) e bases fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos
íons OH- na presença da água, alterando fortemente o pH) (TYMOCZKO, 2011).
Figura 4 – Escala de pH e valores de algumas substâncias
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: ilustração da escala de pH. Sobre fundo branco, no canto superior esquerdo,
escrito pOH, escala de 14 até 0, sumo de limão pOH 12; saliva pOH 7,5; amoníaco comercial pOH 2. No
centro, escala de pH escrito: ácido, neutro e básico. No canto inferior esquerdo, escrito pH, escala de 0
até 14, escrito suco gástrico pH 1,5; sumo de tomate pH 4; sangue humano pH 7,4; lixivia comercial
pH 13. Fim da descrição.
Equilíbrio Ácido – Base
Moléculas biológicas, na presença de água, agem como ácidos ou bases influenciando no pH do meio aquoso, bem como
sofrem alterações estruturais e na sua ação, influenciadas pelo pH do ambiente. 
O pH, tanto do ambiente intracelular como do ambiente extracelular, deve se manter estável, pois pequenas alterações
podem afetar a estrutura e as funções das moléculas biológicas de forma grave. 
Às diminuições no pH biológico damos o nome de acidose e às elevações damos o nome de alcalose. Para manter o
equilíbrio ácido-base existente no nosso organismo, encontramos substâncias tamponantes, ou sistemas tampões, que
não permitem alteração no pH, mesmo na presença de ácidos e bases. 
É um sistema aquoso composto por um ácido fraco e sua base conjugada, capaz de impedir grandes variações no pH
quando há adição de outros ácidos ou bases. Os tampões são constituídos por um ácido fraco e seu sal*, que interagem
com substâncias ácidas ou básicas, neutralizando-as e, consequentemente, evitando a alteração no pH (FIORUCCI, 2011;
TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014). 
O ácido fraco do sistema tampão libera pouca quantidade de íons H+, que interage com os ânions OH- das substâncias
básicas, formando água; e o sal interage com o H+ das substâncias ácidas, formando moléculas do ácido fraco, conforme
Figura 5.
Glossário 
Sal: composto iônico que libera cátions diferentes de H+ e ânions diferentes de OH-
Figura 5 – Mecanismo de ação do sistema tampão na adição de substância
ácida e básica
Fonte: Adaptada de BELLÉ; VOET, 2014
#ParaTodosVerem: ilustração sistema tampão. Sobre fundo branco. Superior no centro, escrito
“Sistema Tampão”, abaixo escrito “Ácido fraco HA/ sal A-“. A esquerda, uma reação química H+,
mais o sal A- seta para a direita, formando ácido fraco HA. No centro, outra reação química. OH-, mais
o ácido HA, seta para a direita, formando água H2O e sal A
-. Fim da descrição.
Os processos bioquímicos são dependentes de pH, em sua grande maioria, e sabemos que qualquer alteração nesse pH
poderá afetar profundamente esses processos. Nas nossas células e nos fluidos que circundam as células (líquido
extracelular), o pH deve ser regulado rigorosamente, permanecendo entre 7,0 e 7,4 (BELLÉ et al., 2014).
A manutenção do pH nessas estruturas depende da atuação dos tampões biológicos. Os principais tampões biológicos são
o tampão bicarbonato, responsável por manter o pH do sangue e da saliva em 7,4; e o tampão fosfato, que mantém o pH do
citoplasma das células próximo ao neutro (VOET, 2014).
Aminoácidos
Os aminoácidos são unidades estruturais que formam as proteínas. Existem 20 tipos de aminoácidos na natureza, a
maioria deles presentes em todas as proteínas (VOET, 2014). 
Os aminoácidos são classificados em essenciais e não essenciais, de acordo com a capacidade do organismo humano em
sintetizá-los. O organismo humano não é capaz de produzir os aminoácidos essenciais, sendo ingeridos através da
alimentação (Tabela 2). A falta desses aminoácidos pode levar a um desequilíbrio do organismo, causando perda de peso,
desnutrição e diminuição do crescimento (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Os aminoácidos não essenciais, ou naturais, são aqueles que o organismo humano é capaz de produzir através dos
alimentos ingeridos, sendo de extrema importância para as funções do organismo (Tabela 2).
Tabela 2 – Classificação dos aminoácidos
Não essenciais Essenciais
Alanina Arginina
Não essenciais Essenciais
Asparagina Fenilalanina
Ácido aspártico Histidina
Ácido glutâmico Isoleucina
Cisteína Leucina
Glicina Lisina
Glutamina Metionina
Prolina Treonina
Serina Triptofano
Tirosina Valina
                                Fonte: Adaptada de TYMOCZKO, 2011; BELLÉ, 2014
O estudo da estrutura química dos aminoácidos é importante, pois interfere na formação das proteínas e em processos
metabólicos, para isso, precisamos resgatar alguns conceitos de química orgânica, área da química que estuda os
compostos formados por carbono – C, como as funções orgânicas, definidas pela similaridade da sua estrutura química e
comportamento químico das substâncias (BETTHEIM, 2012). Na lista a seguir, encontramos as principais funções
orgânicas:
Função orgânica:
• Hidrocarboneto;
• Fenol;
• Éter;
• Aldeído;
Os aminoácidos são estruturas químicas constituídas de um grupo amino primário (-NH2) e um grupo ácido carboxílico
(-COOH), ligados a um carbono alfa - α e uma cadeia lateral – grupo R (Figura 6), que difere os 20 aminoácidos e os
classifica em aminoácidos apolares, polares, ácidos e básicos, com base na natureza das cadeias laterais.
Figura 6 – Estrutura básica de um aminoácido
Fonte: Adaptada de Wikimedia Commons
#ParaTodosVerem: ilustração da estrutura básica de um aminoácido. Sobre fundo branco. No centro,
carbono alfa com quatro ligações: ligado ao átomo de hidrogênio na parte superior; ligado ao grupo
• Cetona;
• Ácido carboxílico;
• Éster;
• Amina primária (BETTHEIM, 2012).
amina (NH2) à esquerda; ligado ao R – radical, na parte inferior do carbono, ligado ao grupo ácido
carboxílico (COOH), à direita da imagem. Fim da descrição.
A função principal dos aminoácidos é a formaçãode peptídeos e proteínas. Os aminoácidos se ligam através da ligação
peptídica, que se caracteriza por uma reação de condensação (ligação com a perda de uma molécula de água) e ocorre
entre o grupo amina de um aminoácido, denominado porção amino terminal (N-terminal), com o grupo ácido carboxílico
do outro, denominado porção carboxi- terminal (C-terminal) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014), conforme Figura 7.
Aminoácidos apolares: são aqueles que apresentam radicais hidrofóbicos, ou seja, hidrocarbonetos
(apresentam apenas carbono – C e hidrogênio – H) simples ou modificados. São aminoácidos
encontrados no interior das proteínas, quando elas estão em meio aquoso, agrupando-se dentro da
proteína, longe da água da célula (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Os representantes desse grupo são a glicina, a alanina, a valina, a leucina, a isoleucina, a metionina, a
prolina, a fenilalanina e o triptofano;
Aminoácidos polares: são aqueles que apresentam cadeias laterais polares ou hidrofílicas e são
encontrados na superfície das proteínas; são eles a serina, treonina, asparagina, glutamina, tirosina e
cisteína;
Aminoácidos ácidos: possuem o grupo ácido carboxílico (-COOH) na cadeia lateral, um importante doador
de prótons (H+), e são carregados negativamente no interior celular, são eles o ácido aspártico e ácido
glutâmico. Quando carregados negativamente, são chamados de aspartato e glutamato (TYMOCZKO, 2011;
VOET, 2014);
Aminoácidos básicos: são carregados positivamente na cadeia lateral devido à presença do grupo amina,
um aceptor de prótons (H+); são eles a lisina, arginina e histidina. São altamente hidrófilos e estão
envolvidos em diversos processos metabólicos, como por exemplo, nas reações enzimáticas (TYMOCZKO,
2011; VOET, 2014).
Figura 7 – Esquema de ligação peptídica
#ParaTodosVerem: ilustração da ligação peptídica. Sobre fundo branco. No canto superior à esquerda,
uma molécula de aminoácido. Cor azul, o grupamento amino H2N ligado ao carbono, ligado ao H,
ligado ao R1, ligado ao grupamento ácido carboxílico COOH. A mesma imagem se encontra no canto
superior direito. Ao centro, uma seta preta. Na imagem abaixo da seta, uma molécula formada através
da ligação peptídica. Fim da descrição.
Um polímero com dois aminoácidos é chamado de dipeptídeo, com três aminoácidos, tripeptídeo, e assim por diante. A
ligação de vários polímeros é também chamada de peptídeos e a união de vários peptídeos forma os polipeptídeos ou
proteínas com sequências específicas de aminoácidos. As proteínas são moléculas que contêm uma ou mais cadeias
polipeptídicas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Aminoácidos Biologicamente Ativos
Os 20 aminoácidos-padrão sofrem diversas alterações no citoplasma celular dando origem a outras moléculas que agem
independentemente. 
Não só fazendo parte das cadeias polipeptídicas, atuam como transportadores de nitrogênio para o metabolismo celular e
como mensageiros químicos entre as células, atuam como intermediários no metabolismo energético, como precursores
de hormônios e de nucleotídeos. 
Os aminoácidos e seus derivados atuam como mensageiros químicos e neurotransmissores, como a serotonina e a
melatonina, que são derivados do metabolismo do triptofano; temos a glicina, o ácido Υ-aminobutírico (GABA), derivado
da glutamina, e a dopamina, derivada da tirosina, que são neurotransmissores, substâncias liberadas pelos neurônios,
modulando a ação do Sistema Nervoso Central. 
O aminoácido histamina age como um importante mediador de reações alérgicas, e a tiroxina, derivada da tirosina, um
hormônio produzido pela tireoide e que regula o metabolismo. A glutationa é um tripeptídeo (composto por três
aminoácidos) com ação antioxidante no ambiente celular, composto com alto poder de lesar as células (TYMOCZKO, 2011;
VOET, 2014).
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ACESSE
Leitura
Melanina 
A melanina é produzida a partir do aminoácido tirosina, um aminoácido essencial na
cascata da melanogênese, e, nesse processo, a enzima tirosinase transforma a tirosina em
DOPA, depois em DOPAquinona e no final do processo, em Feomelanina e Eumelanina,
dois subtipos de melanina produzidas com colorações diferenciadas.
https://mundoeducacao.uol.com.br/biologia/melanina.htm
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
  Vídeos  
Identificação de Funções Orgânicas
Aminoácidos – A Química Mais Perto da Biologia
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📄 Material Complementar
Identi�cação de Funções Orgânicas - Brasil EscolaIdenti�cação de Funções Orgânicas - Brasil Escola
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Aminoácidos Podem Substituir as Proteínas? Descubra! 
Aminoácidos: Bioquímica  
Aminoácidos - a química mais perto da biologiaAminoácidos - a química mais perto da biologia
AMINOÁCIDOS podem substituir as proteínas? Descubra!AMINOÁCIDOS podem substituir as proteínas? Descubra!
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https://www.youtube.com/watch?v=dNsb6ujm36Q
  Leitura  
Você sabe o que é pH?
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ACESSE
Para que Serve o Silício Orgânico? Conheça seus Benefícios para a Pele, Unhas
e Cabelo!
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ACESSE
AMINOÁCIDOS - Bioquímica | Biologia com Samuel CunhaAMINOÁCIDOS - Bioquímica | Biologia com Samuel Cunha
https://mundoeducacao.uol.com.br/quimica/voce-sabe-que-significa-ph-.htm#:~:text=O%20pH%20%C3%A9%20uma%20escala,acidez%20de%20algumas%20subst%C3%A2ncias%20comuns
https://www.mantecorpskincare.com.br/blog/dermocosmeticos/silicio-organico-para-que-serve/
https://www.youtube.com/watch?v=BwkO8r_IU-Q
Uso de Argilas na Estética Facial e Corporal
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ACESSE
Argiloterapia: Levantamento dos Constituintes e Utilizações dos Diferentes
Tipos de Argila
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ACESSE
Colágeno: uma Abordagem para a Estética
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ACESSE
https://bit.ly/435kpXR
https://bit.ly/44hBoHO
https://periodicos.uniarp.edu.br/index.php/ries/article/view/161/171
BELLÉ, L. P.; SANDRI, S. Bioquímica aplicada: reconhecimento e caracterização de biomoléculas. São Paulo: Editora
Saraiva, 2014. (e-book)
BETTHEIM, F. et al. Introdução à química orgânica. São Paulo: Cengage Learning, 2012.
FIORUCCI, A. R.; SOARES, M. G. F. B.; CAVALHEIRO, E. T. G. O conceito de solução tampão. Química Nova na Escola, 2011.
Disponível em: <http://www.usjt.br/arq.urb/arquivos/abntnbr6023.pdf>. Acesso em: 13/05/2018. 
TYMOCZKO, J. L.; BERG, J. M.; STRYER, L. Bioquímica fundamental. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2011. 
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, W. Fundamentos de Bioquímica: a vida em nível molecular. Porto Alegre: Artmed, 2014. 
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📄 Referências