Aula 1

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Conteudista: Prof. Dr. Anderson Sena Barnabe
Revisão Textual: Esp. Maria Thereza Carvalho Rodriguez Guisande
Objetivos da Unidade:
Conhecer os fundamentos básicos da Bioquímica;
Conhecer as biomoléculas e sua importância biológica;
Descrever as propriedades da água que fazem dela um solvente incomum, bem
como suas interações com o sistema corporal.
📄 Material Teórico
📄 Material Complementar
📄 Referências
Introdução à Bioquímica Sistêmica
Bases da Bioquímica Sistêmica
Introdução
A bioquímica é a base de compreensão em nível molecular dos sistemas orgânicos e como
fundamentamos as relações dos nossos estados de saúde (funções fisiológicas) e os eventuais
desequilíbrios que possam desencadear doenças. Exatamente, o que isso significa? Como
fundamentamos a Química e a Biologia para que venhamos a ter a “Bioquímica” como uma
matéria fundamental e que dá base de conhecimento para outras disciplinas, tais como
Fisiologia, Farmacologia, Patologia etc.?
Atualmente sabemos que a base química da célula e consequentemente dos tecidos orgânicos e
dos sistemas apresentam em comum uma composição básica com certos elementos, como
carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S), variando
somente em quantidade de um grupo celular para outro ou de um grupo de ser vivo para outro
(UCKO, 1992, p. 41).
Com base nesse conceito, será que nosso organismo tem apenas esses componentes? A
resposta é não! Temos um elenco de outros compostos que serão, nesta Unidade, divididos em
dois grupos:
1 / 3
📄 Material Teórico
Os inorgânicos, representados aqui principalmente pela água e por toda a
importância que ela tem para a nossa sobrevivência, inclusive as relações biológicas
e químicas que ela estabelece no nosso organismo (MARQUES, 2014, p. 10);
Com base nesse contexto, entendemos que as aplicações do estudo da bioquímica junto ao
sistema orgânico demanda também conhecimentos sobre química orgânica e inorgânica, que
venham a dar base para as associações dos fundamentos da bioquímica básica. Como exemplo,
podemos citar uma série de elementos importantes para os organismos, porém necessários em
quantidades reduzidas, como aqueles que denominaremos aqui de microelementos essenciais.
Entre eles estão o ferro (Fe), o cobre (Cu), o zinco (Zn) e o vanádio (Vn), presentes na estrutura
de biomoléculas, como as proteínas (UCKO, 1992, p. 65; BETTELHEIM et al., 2012, p. 475).
Observamos que a fundamentação da química inorgânica e da química orgânica é o substrato de
entendimento da bioquímica em todas as suas implicações (sistêmica, metabólica etc.). A
análise desses processos químicos, a reposição contínua de elementos orgânicos ou
inorgânicos pela nossa dieta, a ingesta adequada de água e outros elementos de competência
nutricional são fundamentais para que o balanço biológico seja equilibrado e que venhamos a ter
uma homeostase em relação ao risco de doenças, principalmente em relação àquelas que têm
tido maiores taxas de incidência na atualidade (as denominadas crônicas degenerativas, tais
como as doenças cardiovasculares e os tumores).
Água e suas Propriedades Bioquímicas
A água tem uma estrutura molecular composta de um átomo de oxigênio e dois átomos de
hidrogênio. Cada átomo de hidrogênio liga-se covalentemente ao átomo de oxigênio,
compartilhando com ele um par de elétrons. E qual a importância dela nos nossos sistemas
orgânicos? Ela representa basicamente 60-85% da nossa massa corporal, variando entre alguns
tecidos (ossos, por exemplo, têm menos porcentagem de H20 do que em outros órgãos). Além
disso, a água é uma molécula polar, ou seja, tem uma característica química que significa que ela
tem uma distribuição desigual da densidade de elétrons.
Os fundamentais elementos orgânicos, tais como proteínas, aminoácidos,
carboidratos e lipídeos, resultantes de atividades metabólicas das células e
extremamente importantes para a manutenção fisiológica de nossos sistemas no
organismo (MARQUES, 2014, p. 10).
A água tem uma carga negativa parcial (σ -) junto ao átomo de oxigênio por causa dos pares de
elétrons não vinculados, e tem cargas positivas parciais (σ +) junto aos átomos de hidrogênio, o
que resulta nas chamadas “pontes de hidrogênio”.
Qual a importância dessas pontes de hidrogênio? Essas pontes são fundamentais para
possibilitar uma propriedade que a água tem: ser um solvente universal. A ponte de hidrogênio
ocorre entre os átomos de hidrogênio quando ligados a elementos químicos eletronegativos.
Essa ligação facilita a interação com outros elementos, o que configura as praticidades junto à
dissolução de elementos químicos, e essa dissolução é fundamental para a entrada e saída de
elementos químicos dentro de nossas células.
A formação dessas pontes, entretanto, não é uma peculiaridade só da água, outras moléculas
capazes de formar pontes de hidrogênio podem interagir com a água, formando suas próprias
pontes de hidrogênio com as moléculas de água (UCKO, 1992, p. 175). Isso é o que chamamos de
dissolução na água, ou seja, existem moléculas que se dissolvem facilmente na água. A interação
entre as moléculas do solvente (água) e as do soluto é responsável pelo processo de
solubilização: cada íon negativo, situado no interior de uma solução aquosa, atrai as
extremidades positivas das moléculas de água vizinhas; o mesmo acontece com os íons
positivos em relação às extremidades negativas. Isso faz com que os íons fiquem como que
“recobertos” por uma camada de moléculas de água solidamente ligadas a eles, o que confere
grande estabilidade à solução (Figuras 1 e 2).
Figura 1 – Ponte de hidrogênio entre duas moléculas de
água
#ParaTodosVerem: estruturas circulares grandes representando os carbonos e
estruturas circulares pequenas representando os hidrogênios, ambas ligadas
entre si, formando uma espécie de ponte (a ponte de hidrogênio). Fim da
descrição.
Figura 2 – Ponte de hidrogênio entre um grupo “álcool” (O
- H) e uma molécula de água
#ParaTodosVerem: estruturas representadas pela letra “H” (hidrogênio) e pela
letra “O” (oxigênio) formando o grupo álcool. Fim da descrição.
Reflita
Você sabia que a formação de pontes de hidrogênio faz com que a água
seja um solvente universal?
Isso significa que há uma afinidade dela (solvente) com os solutos
(também chamados de hidrofílicos ou polares), ou seja, aqueles que
serão solubilizados. Essa afinidade pode ser explicada pela sua
Água e Regulação Térmica no Organismo Humano
A regulação da temperatura no corpo humano é de extrema importância e está diretamente
relacionada com a liberação de energia química, mecânica ou térmica, de acordo com nossas
atividades físicas e com outros fatores, tais como temperatura ambiente e umidade relativa do ar
(CARVALHO; MARA, 2010).
A energia química resultante da oxidação de nutrientes não é totalmente transformada em
energia mecânica (movimentos), e para isso há uma relação extremamente ligada com a água
orgânica, pois quase todo aporte energético é transformado imediatamente em energia térmica
(calor). Isso significa que inclusive a energia mecânica, que proporciona nossos movimentos,
ações musculares involuntárias e demais atividades, também é transformada em energia
térmica (CARVALHO; MARA, 2010).
Logo, podemos pensar que tudo é transformado em calor. Essa energia térmica, que se acumula
durante a prática de exercícios, por exemplo, e eleva a temperatura corporal, deverá ser
dissipada. Nesse ponto, participam mecanismos termorregulatórios, estruturas fundamentais
para a nossa sobrevivência e sem as quais o organismo entraria em colapso, devido ao
superaquecimento, em questão de poucos minutos de atividade contínua. 
Entre os mecanismos termorregulatórios, o mais eficaz durante a prática de exercícios é a
evaporação do suor. Portanto, não basta suar, temos que pensar também na liberação da
capacidade de formar pontes de hidrogênio com a água. Alguns
exemplos desses compostos de natureza polar são o etanol(álcool
comum) e o cloreto de sódio (sal de cozinha). Entretanto, há alguns
elementos que não formam as pontes, logo são insolúveis em água,
tais como os lipídeos, benzeno, tolueno, entre outros. Esses, entre
outros elementos, são denominados apolares.
temperatura para o meio externo, sendo necessária a evaporação do suor para que o calor seja
liberado pelo organismo, o qual também sofre influência da umidade relativa do ar ambiente. Ou
seja, o aumento da umidade relativa do ar diminui a taxa de evaporação do suor, possibilitando,
consequentemente, menor liberação do calor corporal. Os demais mecanismos, que são a
condução, a irradiação e a convecção, têm importância menor durante a prática de exercícios,
principalmente os mais intensos e prolongados. À medida que ocorre a elevação da temperatura
externa, esses três mecanismos se tornam ainda menos efetivos (CARVALHO; MARA, 2010).
A hidratação e a reposição de elementos químicos, nesse contexto esportivo, são fundamentais
para o equilíbrio do sódio e para o controle dos riscos de hipernatremia, que um atleta pode ter
caso não se reidrate adequadamente.
Saiba Mais
O suor tem menos sais que o plasma do sangue. Isso significa que a
perda de água é proporcionalmente maior do que a de eletrólitos, em
especial do sódio, ocorrendo desidratação com hipernatremia
(acúmulo de sódio no sangue). A restituição líquida com bebidas
desportivas ricas em sódio pode, entretanto, causar um efeito rebote,
pois essas bebidas aumentam o volume líquido sem balancear a
quantidade de sódio, causando hiponatremia (baixa concentração de
sódio no sangue).
Como vimos, a água tem papéis importantes na célula: é um solvente eficiente, participa de
diversas reações e contribui para a estabilidade da temperatura. Como solvente, a água interage
com biomoléculas iônicas e polares. Assim, as propriedades da água têm efeito direto no
comportamento das biomoléculas.
Biomoléculas
As biomoléculas são compostos químicos estruturados pelo elementos carbono (C). São
essenciais ao conteúdo introdutório:
Proteínas
As proteínas representam um grupo de biomoléculas extremamente versátil, considerando a
gama das funções biológicas que desempenham. São formadas a partir de um conjunto de vinte
α-L-aminoácidos, denominados, genericamente, de aminoácidos primários ou aminoácidos
padrão (BETTELHEIM et al., 2012, p. 534; MARQUES, 2014, p. 26). Algumas de suas funções
podem ser vistas no quadro a seguir:
Transporte e armazenamento:
Contração muscular:
Caseína;
Ferritina;
Encontrada no leite;
Armazenagem e ferro orgânico.
Actina;
Miosina;
Defesa:
Enzimas:
Aminoácidos
Os aminoácidos são biomoléculas de grande importância nutricional, uma vez que formam
proteínas celulares. Contudo, como o organismo humano não sintetiza todos os aminoácidos,
alguns deles devem vir da dieta ou do turnover (reaproveitamento) dos aminoácidos presentes
na célula, oriundos, por exemplo, da degradação de proteínas celulares (MARQUES, 2014, p. 38).
Esses aminoácidos são chamados de aminoácidos essenciais. A variação de aminoácidos
essenciais presentes na proteína é que confere o valor nutricional desta, assim como a
digestibilidade que essa proteína deve ter para completar seu valor biológico.
Eles são constituídos por cadeias de carbono ligadas ao hidrogênio, ao oxigênio, ao nitrogênio e
ao enxofre. Apresentam também um grupamento carboxila (COOH) e um grupamento amina
(NH2), do qual deriva seu nome.
Vista em músculos esqueléticos;
Vista em músculos esqueléticos.
Anticorpos;
Imunoglobulinas;
Proteases;
Degradação de outras proteínas (MARQUES, 2014, p. 45).
Carboidratos
São biomoléculas constituídas principalmente por C, H e O, mas podem conter N, P ou S em sua
composição. Apresentam variadas denominações tais como açúcares, hidratos de carbono, oses
ou glicídios, sob a estrutura de CH2On. Os carboidratos podem ser encontrados isolados, na
forma de monossacarídeos, tendo como exemplo a glicose, a frutose e a galactose, ou em pares,
na forma de dissacarídeos, como lactose, sacarose e maltose. Por fim, podem ser encontrados
em grandes quantidades, como oligossacarídeos (três a nove carbonos) ou polissacarídeos (dez
carbonos ou mais) (MARQUES, 2014, p. 38).
São elementos fundamentais do metabolismo, sendo que alguns compõem inclusive elementos
estruturais dos nossos DNA e RNA (a ribose e a desoxirribose).
Esses elementos estão presentes em nossa dieta, sendo o item principal na mesa em muitas
culturas. Alimentos ricos em açúcares são chamados de energéticos (MARQUES, 2014, p. 38).
Como se dão as relações dos carboidratos na nutrição?
Saiba Mais
São dez os aminoácidos essenciais: arginina, histidina, isoleucina,
leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina.
Agora, que tal você fazer aquela boa pesquisa para saber quais são os
nomes dos outros aminoácidos (não essenciais)?
Eles são encontrados em alimentos de origem vegetal, pois as plantas os produzem no processo
de fotossíntese e os armazenam como fonte de energia. Os encontramos também no leite e no
mel. Os carboidratos, uma vez ingeridos, precisam passar pela hidrólise, para que ocorra sua
absorção no intestino delgado. Esse processo (hidrólise) se inicia na boca e acontece devido à
ação de enzimas que permitem a quebra das moléculas até sua menor forma, os
monossacarídeos (FONTAN; AMADIO, 2015).
Após a absorção intestinal, o carboidrato entra na corrente sanguínea e é transportado até o
fígado, para conversão em glicose. No fígado, ele pode permanecer armazenado na forma de
glicogênio hepático ou ir para a corrente sanguínea para ser utilizado pelas células ou mesmo
ser captado pelos músculos para armazenamento na forma de glicogênio intramuscular.
Lembrando que a concentração de glicogênio (devemos entender que o glicogênio passa a ser
um polissacarídeo – polímeros de glicoses – de reserva nos animais, assim como o amido é a
reserva nas células vegetais) vai variar em relação à concentração nas células musculares ou nas
células hepáticas (FONTAN; AMADIO, 2015).
Como se dá esse uso dos carboidratos como fonte energética? 
Nas próximas aulas, teremos melhores detalhes de como quimicamente o carboidrato se
transforma em energia no corpo humano. Por enquanto, iremos só deixar claro que, durante o
exercício físico, a oxidação de carboidratos para uso como fonte energética será determinada
pela intensidade do esforço realizado e pela duração da atividade física. Consequentemente, a
demanda dessas fontes de energia será maior, obviamente, em atividades de maior intensidade.
Reflita
Qual seria a demanda de carboidratos (energia) para uma atleta de alto
rendimento?
Lipídeos
Os lipídios ou lipídeos desempenham diversas funções na natureza, das quais as seguintes
merecem destaque:
Resposta: devido às limitações corporais nos estoques de glicogênio e
devido à necessidade aumentada de energia durante o exercício físico,
é comum a ingestão de carboidrato para evitar que a depleção dos
estoques possa piorar o desempenho dos atletas. Sendo assim, os
suplementos de carboidratos à base de maltodextrina, glicose, frutose
e sacarose são os mais comercializados atualmente, tanto em sua
forma isolada como em conjunto, para maior otimização. É de extrema
importância que você nutricionista conheça também o índice glicêmico
desses carboidratos, que seria a velocidade com que a insulina aumenta
em resposta às taxas de glicose no sangue, logo, quanto maior o índice
glicêmico, mais glicose na corrente circulatória.
Essa escolha pode ser uma estratégia que permite manter as taxas de
glicose plasmática maiores durante o exercício, evitar a produção
exacerbada de insulina e manter as reservas de glicogênio por maior
tempo. Muitos nutricionistas e educadores físicos, nesses casos,
optam por estudos que mostram ser recomendável o consumo de
carboidratos com baixo índice glicêmico (FONTAN; AMADIO, 2015).
Reserva energética dos animais e das sementesoleaginosas: os lipídios são
armazenados nas células de animais e plantas na forma de triacilgliceróis ou
Quando se fala em lipídios, é comum associar essa classe de biomoléculas às gorduras
(MARQUES, 2014, p. 65). Essa associação equivocada se explica pelo fato de a maioria dos
lipídios ter como característica comum uma natureza oleosa. Os lipídios são biomoléculas
abundantemente encontradas na natureza. Eles estão presentes em diversos alimentos, como
gema de ovo, leite, gorduras animais e óleos vegetais etc. Os lipídios formam uma classe bem
complexa de biomoléculas, que se caracteriza mais por sua solubilidade em solventes orgânicos
apolares (como clorofórmio, éter e benzeno) e sua baixa solubilidade em solventes polares
(como água, etanol e metanol).
Os lipídios se classificam em cinco classes, a saber:
A estrutura de um lipídeo seria uma molécula de ácido graxo. Portanto, os ácidos graxos são as
unidades básicas da maioria dos lipídios e podem ser classificados em saturados e insaturados
(MARQUES, 2014, p. 66).
triglicerídeos (popularmente conhecidos como gorduras);
São componentes estruturais das membranas biológicas: as membranas das
células animais e das vegetais são estruturas formadas por proteínas e lipídios.
Triacilgliceróis (triglicérides), (falaremos em especial desse grupo, dado sua
relevância biológica);
Ceras;
Glicerofosfolipídios;
Esfingolipídios;
Esteroides (falaremos em especial desse grupo, dado sua relevância biológica).
Os saturados são ácidos graxos saturados: o ácido graxo com cadeia hidrocarbonada saturada
não apresenta duplas ligações. Esses ácidos graxos são sólidos à temperatura ambiente e são
encontrados em gorduras animais (Figura 3).
Figura 3 – Estrutura de um ácido graxo saturado
Fonte: NELSON; COX, 2011, p. 331
#ParaTodosVerem: ligações entre Hidrogênios e Carbonos (letras H e C)
alinhados em linha reta. Fim da descrição.
Já os insaturados São os ácidos graxos que contêm uma ou mais duplas ligações. Esses ácidos
graxos são líquidos à temperatura ambiente e são encontrados em óleos vegetais (Figura 4).
Figura 4 – Estrutura de um ácido graxo insaturado
Fonte: NELSON; COX, 2011, p. 331 
#ParaTodosVerem: ligações entre hidrogênios e carbonos (letras H e C)
alinhados em linha reta com duas ligações (linhas entre um ou mais carbonos).
Fim da descrição.
Os óleos de origem vegetal são geralmente líquidos na temperatura ambiente (22º C), devido à
maior proporção de ácidos graxos insaturados, enquanto as gorduras de origem animal são
sólidas nessa mesma temperatura, pela maior presença de ácidos graxos saturados.
Um grupo fundamental pertencente à classe dos lipídeos é o dos triglicerídeos, que são os
lipídios mais abundantes na natureza e estão configurados por glicerol e três ácidos graxos,
unidos mediante ligação éster. São conhecidos também como gorduras neutras, já que não
contêm cargas elétricas e nem grupos polares.
Os triglicerídeos conformam os depósitos gordurosos no tecido adiposo animal. A principal
função dos triglicerídeos é servir como reserva de energia. Por serem compostos menos
Saiba Mais
Os esteroides são lipídios e alguns hormônios sexuais e do córtex da
glândula adrenal são lipídios da classe dos esteroides, tais como
testosterona (hormônio sexual masculino), estradiol (hormônio
sexual feminino), cortisol e aldosterona (hormônios do córtex
adrenal).
oxidados que os glicídios, as gorduras rendem maior quantidade de energia na oxidação celular
(SILVA; GIOIELLI, 2006).
Saiba Mais
O leite humano contém de 3% a 5% de lipídios, entre os quais: 98% são
triacilgliceróis, 1% são fosfolipídios e 0,5% são esteróis (Jensen,
BUIST e WILSON, 1986). Os triacilgliceróis são compostos
principalmente por ácidos graxos de cadeia longa (cerca de 90% dos
ácidos graxos no leite humano). A composição em ácidos graxos dos
lipídios no leite humano varia de acordo com alguns fatores, como:
dieta, estágio de lactação, estação do ano e condições individuais da
lactante (SILVA; GIOIELLI, 2006).
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
  Livros  
Bioquímica: Bioquímica Metabólica
CAMPBELL. M. K et al. Bioquímica: Bioquímica Metabólica. Volume 3. 1. ed. São Paulo: Cengage,
2007.
  Leitura  
Associação Entre Carboidratos da Dieta Habitual e Diabetes
Mellitus Tipo 2: Evidências Epidemiológicas
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ACESSE
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📄 Material Complementar
Consumo de Carboidratos e Lipídios no Desempenho em
Exercícios de Ultra-resistência
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ACESSE
The Free Energies of Metabolic Reactions (ΔG) are Not Positive
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ACESSE
BETTELHEIM, F. A. et al. Introdução a química geral, orgânica e bioquímica. 1. ed. São Paulo:
Cengage Learning, 2012.
CARVALHO, T; MARA, L. S. Hidratação e nutrição no esporte. Revista Brasileira de Medicina do
Esporte, São Paulo, v. 16, n. 2, p. 144-148, (maio/abr.), 2010. Disponível em:
. Acesso em:
17/05/2023.
FONTAN, J. S; AMADIO, M. B. O uso do carboidrato antes da atividade física como recurso
ergogênico: revisão sistemática. Revista Brasileira de Medicina do Esporte, São Paulo, v. 21, n. 2,
p. 153-157, (maio/abr.), 2015. Disponível em:
. Acesso em:
17/05/2023.
JENSEN, C; BUIST, N.R.M; WILSON, T. Absortion of individual fatty acids form long chain or medium
chain triglycerides in very small infants. Am. J. Clin. Nutr., v. 43, p. 77-131, 1986.
MARQUES, M. R. F. Bioquímica. 1. ed. rev. Florianópolis: Editora da UFSC/UAB/MEC, 2014.
NELSON, D. L; COX, M. M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed,
2011.
SILVA, R. C; GIOIELLI, L. A. Propriedades físicas de lipídios estruturados obtidos a partir de banha
e óleo de soja. Revista Brasileira de Ciências Farmacêuticas, São Paulo, v. 42, n. 2, p. 223-235,
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📄 Referências
jun., 2006. Disponível em:
. Acesso em:
17/05/2023.
UCKO, D. A. Química para as ciências da saúde: uma introdução à Química geral, orgânica e
biológica. 2. ed. Barueri: Manole, 1992.