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1 Bioquímica Aplicada à Saúde Água, Aminoácidos, Peptídeos e Proteínas Prof. Dr. Carlos Roberto da Silva Júnior • Unidade de Ensino: Água, aminoácidos, peptídeos e proteínas • Competência da Unidade: Ter compreensão e aplicar os conhecimentos relacionados às propriedades físico-químicas da água e a sua importância para as reações bioquímicas dos organismos vivos, entender o papel do pH e dos sistemas-tampão para a homeostase orgânica, assim como utilizar os conhecimentos sobre a função e metabolismo dos aminoácidos e proteínas para resolução de situações laborais ligadas a atuação do profissional da área da saúde. • Resumo: Água e sistemas-tampão; Aminoácidos e peptídeos; Proteínas e enzimas • Palavras-chave: sistema-tampão, aminoácidos, proteínas, ligação peptídica. • Título da Teleaula: Água, aminoácidos, peptídeos e proteínas • Teleaula nº: 01 Contextualização ✓ Qual é a importância da molécula de água para os sistemas biológicas? ✓ O que é sistema-tampão? ✓ O que são aminoácidos? ✓ O que é ligação peptídica? ✓ Como as proteínas são formadas? ✓ Quais são as características funcionais das proteínas? ✓ O que são enzimas? ✓ Como as enzimas agem nos sistemas biológicos? Conhecimentos prévios ✓ Leitura prévia da Unidade 1: Água, aminoácidos, peptídeos e proteínas ✓ Água e reações de hidrólise ✓ Ácidos, bases e sistema-tampão ✓ Aminoácidos e ligação peptídica ✓ Proteínas e enzimas Água e sistema- tampão Água https://bit.ly/3WBucSm 1 2 3 4 5 6 2 Aspectos físico-químicos da água https://bit.ly/3kDMhlH https://bit.ly/3wolgFe Reações de hidrólise ✓ Autoionização da água ✓ Ionização de ácidos fracos ✓ Dissociação de bases fracas Ácidos e bases Arrhenius ✓ Ácido: substância que em meio aquoso libera íons H+ (HCl, H2SO4, HF) ✓ Bases: substância que em meio aquoso libera íons OH- (NaOH, KOH, Ca(OH)2) Bronsted-Lowry ✓ Ácido: espécie química capaz de doar íons H+ (HCl, NH4 +, HS-) ✓ Base: espécie química capaz de receber íons H+ (OH-, NH3, CN -, S2 -) Ácidos e bases ✓ Ácidos Fortes: ionizam se completamente (HCl, HBr, HI, H2SO4, HClO4 e HNO3) ✓ Ácidos Fracos: ionizam se parcialmente (HNO2, H3PO4, HCN e H2CO3) ✓ Bases Fortes: completamente protonada (NaOH e KOH) ✓ Bases Fracos: não é completamente protonada (Ca(OH)2, HSO4 -, NO3 -) Sistemas-tampão Fonte: https://binged.it/2LXUnlA Bronsted-Lowry Fonte: https://binged.it/30vtZ6y pH de sistemas biológicas Fonte: <https://bit.ly/3yLv7EG> 7 8 9 10 11 12 https://binged.it/2LXUnlA https://binged.it/30vtZ6y 3 Aminoácidos e peptídeos Aminoácidos ✓ Essenciais → não sintetizados pelo organismo, mas necessários ao seu funcionamento e, portanto, indispensavelmente obtidos por meio da alimentação ✓ Não essenciais → sintetizados pelo organismo a partir de precursores metabólicos, como α-cetoglutarato e piruvato GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Aminoácidos apolares alifáticos e aromáticos Fonte: NELSON & COX. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 7ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. Aminoácidos polares não carregados, carregados + e - Fonte: NELSON & COX. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 7ª ed. Porto Alegre: Artmed, 2019. Ligação peptídica GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Digestão proteica e absorção de aminoácidos GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. 13 14 15 16 17 18 4 Biossíntese de aminoácidos não essenciais GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Proteínas e enzimas Formação da ligação peptídica e da estrutura primária GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Estrutura secundária GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Estrutura terciária e quaternária GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Enzimas GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. 19 20 21 22 23 24 5 Modelo de ajuste induzido GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ação enzimática GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Ação enzimática GRASSI, C. Bioquímica Aplicada à Saúde. Londrina: Editora e Distribuidora Educacional S.A., 2021. Distúrbio ácido-base e gasometria ✓ O desequilíbrio ácido-base está presente em muitas situações clínicas que você poderá vivenciar na sua carreira profissional ✓ Um exame de gasometria em suas mãos indica os seguintes resultados: → pH = 7,259 → pCO2 = 51,7 mmHg → [HCO3 -] = 22,4 mM → pO2 = 57,7 mmHg →O paciente está internado no setor oncológico do hospital →Analise os resultados da gasometria e proponha uma relação dessa análise com a situação do paciente ✓ Resultados dessa gasometria → 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 O2 (hipoxemia) ✓ Nível plasmático de íon bicarbonato → está dentro da normalidade ✓ Acidemia → resultado de uma acidose respiratória, pois o aumento da pCO2 leva ao aumento do nível plasmático de prótons ✓ Exame → uma redução da pCO2 → distúrbio na ventilação do paciente 25 26 27 28 29 30 6 ✓ Relações entre esses resultados e o paciente → 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 → paciente estar na UTI sob ventilação mecânica e o aparelho não estar regulado adequadamente para atender à demanda respiratória do paciente ✓ Hipoventilação → resulta em menor pO2 e maior pCO2 por não permitir a hematose adequada para as necessidades metabólicas do organismo do paciente Uso de inibidores enzimáticos na área da saúde ✓ Equipe desenvolvendo um projeto de medicamento para quimioterapia do câncer ✓ Medicamento→ inibidor de uma enzima que atua na biossíntese de nucleotídeos, o que evitaria o crescimento celular do tumor ✓ Devemos desenvolver um inibidor reversível ou irreversível? Competitivo ou não competitivo? ✓ A enzima em questão está presente nas demais células do corpo e não apenas nas células cancerígenas ✓ E se, por acaso, existisse uma enzima específica da célula cancerígena não encontrada em outras células do corpo. Qual tipo de inibição enzimática você sugeriria? ✓ Inibidores enzimáticos → a via metabólica, alvo da ação do medicamento em desenvolvimento, está presente tanto nas células cancerígenas quanto nas outras células do corpo ✓ Inibidor irreversível → estaremos inutilizando permanentemente a enzima → teremos que esperar a síntese de novas enzimas para substituir as que serão inutilizadas pelo inibidor ✓ A inatividade da enzima provocada pelo inibidor irreversível é ótimo meio para induzir a morte das células cancerígenas → afeta as outras células do corpo → consequências bem graves ✓ Inibidores reversíveis competitivo e não competitivo ✓ Ambos os inibidores reduzem a atividade enzimática → não inativam a enzima, permitindo o seu funcionamento nas células ✓ Inibidores competitivos → não interferem na velocidade máxima da reação química → aumentamo valor da constante de Michaelis → é necessária uma maior concentração de substrato para competir com os inibidores pelo sítio catalítico ✓ Inibidor não competitivo → interage em sítio diferente do sítio catalítico → não há competição com o substrato → é mais viável desenvolver um medicamento que seja inibidor reversível competitivo, além de apresentar efeito na inibição da via metabólica com menos riscos ao paciente ✓ Se por acaso existir uma enzima específica da célula cancerígena, não encontrada em outras células do corpo → o uso de inibidor irreversível seria uma opção perfeita 31 32 33 34 35 36 7 Recapitulando... Recapitulando... ✓ Água e reações de hidrólise ✓ Ácidos e bases ✓ Sistemas-tampão ✓ Aminoácidos e ligação peptídica ✓ Peptídeos ✓ Proteínas ✓ Enzimas e ação enzimática 37 38 Slide 1: Bioquímica Aplicada à Saúde Slide 2 Slide 3: Contextualização Slide 4: Conhecimentos prévios Slide 5: Água e sistema-tampão Slide 6: Água Slide 7: Aspectos físico-químicos da água Slide 8: Reações de hidrólise Slide 9: Ácidos e bases Slide 10: Ácidos e bases Slide 11: Sistemas-tampão Slide 12: pH de sistemas biológicas Slide 13: Aminoácidos e peptídeos Slide 14: Aminoácidos Slide 15: Aminoácidos apolares alifáticos e aromáticos Slide 16: Aminoácidos polares não carregados, carregados + e - Slide 17: Ligação peptídica Slide 18: Digestão proteica e absorção de aminoácidos Slide 19: Biossíntese de aminoácidos não essenciais Slide 20: Proteínas e enzimas Slide 21: Formação da ligação peptídica e da estrutura primária Slide 22: Estrutura secundária Slide 23: Estrutura terciária e quaternária Slide 24: Enzimas Slide 25: Modelo de ajuste induzido Slide 26: Ação enzimática Slide 27: Ação enzimática Slide 28: Distúrbio ácido-base e gasometria Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32: Uso de inibidores enzimáticos na área da saúde Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37: Recapitulando... Slide 38: Recapitulando...