APOSTILA BIOQUÍMICA (1)

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UNIVERSIDADE NOVE DE JULHO
APOSTILA DE BIOQUÍMICA
ENFERMAGEM
2016/1
INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA
HISTÓRIA DA BIOQUÍMICA
Apresentar a história da Bioquímica, especificando seus alvos de estudo, bem como sua aplicabilidade em outras disciplinas e nos diversos setores da área da saúde.
Caros alunos, a bioquímica procura explicar a vida em termos químicos. A análise das estruturas químicas e do metabolismo das moléculas propiciam um entendimento aprofundado do funcionamento do organismo humano e dos microrganismos. A história mostra que há 5000 anos a bioquímica apresenta aplicabilidade no dia a dia da vida das pessoas, porém sem apresentar entendimento do processo. A fabricação do pão e do vinho são exemplos desta aplicabilidade. Carl Neuberg (1877-1956) químico e médico alemão é considerado o “pai da bioquímica”, pois em 1903 propôs o termo bioquímica para essa área da ciência, que anteriormente era denominada química fisiológica. Neste início, o estudo da bioquímica focou-se na descoberta e determinação da natureza das biomoléculas, como por exemplo, a demonstração da natureza proteica das enzimas e a publicação da estrutura do DNA (dupla hélice) por James Watson e Francis Crick. Além disso, houve a elucidação de processos metabólicos como o Ciclo de Krebs.
A licenciatura em Bioquímica existe em Portugal desde 1979, na Universidade de Coimbra. No Brasil, entretanto, até 2001, o aprendizado da bioquímica estava atrelado a cursos como Ciências Biológicas, Medicina, Farmácia, Nutrição, dentre outros. A partir desta data, porém, o bacharelado em Bioquímica já é disponibilizado por algumas universidades do país. Ao longo da história percebemos que a bioquímica tem influenciado profundamente diferentes áreas da saúde, como por exemplo, as áreas de medicina, biomedicina, farmacêutica, nutricional, dentre outras. A bioquímica permitiu esclarecer os mecanismos moleculares que estão alterados em indivíduos que apresentam doenças genéticas, como a anemia falciforme, a fenilcetonúria, a hemofilia, fibrose cística, as glicogenoses, dentre tantas outras doenças. O conhecimento destes defeitos moleculares possibilitou o desenvolvimento de medicamentos e terapias que contribuíram para o tratamento destas doenças. Além disso, nas últimas décadas a bioquímica contribuiu grandemente para o diagnóstico clínico, como por exemplo, a dosagem de enzimas no sangue que permitem aferir se o indivíduo apresentou um infarto do miocárdio, lesão hepática, como a hepatite ou mesmo o câncer de próstata. O conhecimento racional de todos os processos bioquímicos levaram pesquisadores a modificar geneticamente algumas bactérias induzindo a produção de proteínas que são de vital importância para o tratamento de doenças, como a produção de insulina utilizada em indivíduos diabéticos. A bioquímica permitiu também aos pesquisadores o entendimento das bases moleculares da doença de Alzheimer, a esquizofrenia e as causas do câncer. É inegável que a Bioquímica colaborou em muito com a melhoria da qualidade de vida da população.
QUIZ - A Bioquímica é uma disciplina de vital importância para as ciências da saúde. Assinale a alternativa correta relacionada com a sua história.
O químico Linus Pauling é considerado o "pai da Bioquímica".
A Bioquímica propiciou as bases moleculares para o entendimento de doenças.
A Bioquímica apresentou aplicabilidade apenas a partir de 1903 quando o este termo foi definido.
O curso de Bacharel em Bioquímica surgiu em Portugal em 1903, a partir da definição do termo "Bioquímica".
BIOMOLÉCULAS
Objetivo: Explicar de forma geral a importância das biomoléculas.
Agora chegou o momento de começarmos a conhecer de forma geral as principais biomoléculas que serão de vital importância para iniciarmos o entendimento dos processos bioquímicos presentes em organismos normais e as alterações que podem levar ao processo de doença.
As biomoléculas são compostos químicos que constituem a estrutura das células, pois estão presentes nas organelas celulares (núcleo, mitocôndria, retículo endoplasmático, etc.). Além disso, são utilizadas pelas células como fontes de energia (ATP) necessária ao funcionamento dos órgãos. E ainda são precursores de outras substâncias químicas como os neurotransmissores.
Célula, eucariótica e suas organelas
E quais são as biomoléculas?
A água, as proteínas e suas unidades básicas: os aminoácidos, os carboidratos, os lipídios e os ácidos nucléicos: DNA e RNA.
É interessante ressaltar que essas biomoléculas, além de serem produzidas pelas células, são obtidas dos alimentos, sendo também denominadas nutrientes. Por exemplo, o amido, carboidrato presente nos pães é digerido e seus produtos: moléculas de glicose são utilizadas pelo organismo para gerar energia.
Tipos de biomoléculas presentes nos alimentos
A estrutura química dessas moléculas determina sua função, assim, o entendimento e análise estrutural das biomoléculas nos permitem elucidar o papel desempenhado por elas nas células e, consequentemente, nos organismos vivos.
As biomoléculas podem ser sintetizadas e degradadas pelos organismos vivos por meio de uma série de reações químicas que conjuntamente são denominadas metabolismo. O metabolismo pode ser dividido em dois estágios: catabolismo e anabolismo.
O catabolismo é caracterizado pelas reações químicas que promovem a degradação de moléculas de estrutura química complexa em produtos finais simples, havendo geração de energia (ATP) ao organismo, enquanto que o anabolismo reúne as reações químicas responsáveis pela síntese de moléculas mais complexas e maiores a partir de precursores de pequeno tamanho e, para tal, há gasto de energia (ATP). Assim, temos a molécula de ATP como principal conexão entre as reações catabólicas e anabólicas.
A partir deste tópico estudaremos a estrutura, função e metabolismo das principais biomoléculas.
QUIZ - As biomoléculas são importantes para os seres vivos, pois participam da constituição dos tecidos, são precursoras de substâncias essenciais a vida e também são importantes fontes de energia para o trabalho celular. Assinale a alternativa que contenha a informação correta em relação as biomoléculas.
Os carboidratos são biomoléculas importantes para a geração de ATP (adenosina trifosfato).
O amido é um importante lipídio presente nos óleos e gorduras.
As proteínas são formadas por DNA e RNA que estão presentes na manteiga e óleos vegetais.
As biomoléculas encontram-se presentes apenas nos alimentos.
ÁGUA E PH
ESTRUTURA DA ÁGUA
OBJETIVO: Entender e reconhecer a composição química da água
O estudo da bioquímica começa com a água e suas propriedades químicas:
A água é o principal componente químico dos seres vivos, representando normalmente de 60 % a 90% da composição celular.
 A água se espalha em torno das células e tecidos, constituindo a fase continua dos organismos.
As propriedades da água e de seus produtos de ionização, íons H+ e OH-, influenciam nas propriedades de várias outras moléculas.
Portanto, a compreensão da água e de suas propriedades é de fundamental importância para o estudo da bioquímica, pois os componentes orgânicos e inorgânicos presentes dentro e fora das células assumem formas e funções especificas em resposta a água, sendo ela uma molécula altamente reativa.
A molécula da água é composta por um átomo de oxigênio central que forma ligações covalentes com dois átomos de hidrogênio, deixando dois pares de elétrons não compartilhados. O átomo de oxigênio atrai com uma força maior os elétrons, que possuem carga negativa, deixando o oxigênio com carga parcialmente negativa (δ-, delta menos) e os átomos de hidrogênio ficam com carga parcialmente positiva (δ+, delta mais). Esta distribuição desigual de cargas nas ligações é chamada de dipolo e a ligação é polar. A polaridade da molécula depende tanto da polaridade das ligações químicas como de sua geometria, que na água é angular, portanto a molécula da água é polar. 
LIGAÇÃO INTRAMOLECULAR
Ligações covalente:é a ligação resultante do compartilhamento de elétrons entre os átomos.
LIGAÇÃO INTERMOLECULAR
Pontes de hidrogênio ocorrem por atração eletrostática entre o H+ de uma molécula de água com o O- da outra molécula de água.
QUIZ - Os organismos vivos podem ser encontrados em todas as partes da Terra que contenha água líquida, por ser esta molécula uma necessidade fundamental para a vida. Portanto, é importante entendermos a sua estrutura que:
Contém duas moléculas de hidrogênio e uma de oxigênio.
Os átomos de oxigênio e os de hidrogênio estão unidos por ligações iônicas.
A molécula de água é apolar.
 O átomo de oxigênio atrai com maior força os elétrons, tornando-se parcialmente negativo.
FUNÇÃO DA ÁGUA NO ORGANISMO HUMANO
OBJETIVO: Reconhecer as principais importâncias da água no organismo humano
A água é o principal componente dos líquidos corporais estando presente nas células (líquido intracelular, 2/3 do total de água), nos espaços entre as células e no sangue circulando nos vasos sanguíneos (líquidos extracelulares, 1/3 do total de água).
A água é um dos melhores solventes, dissolvendo uma infinidade de substâncias, portanto é capaz de transportar gases, nutrientes e excretas.
Esta molécula também é fundamental para a ocorrência de diversas reações químicas necessárias para o funcionamento do nosso organismo como, por exemplo, para a digestão de macromoléculas e para gerar energia.
Considerando o organismo como um todo, verifica-se que a água é importante para a manutenção da temperatura corpórea, que através da transpiração retira-se o excesso de calor.
A taxa de água em nosso organismo depende de três fatores: a idade e o sexo do indivíduo e a atividade do tecido. Quanto maior a taxa de metabolismo de um tecido ou órgão, maior é a quantidade de água presente, por exemplo, o encéfalo do embrião possui 92% de água já a dentina possui 12%. Quanto a idade, a taxa de água decresce de acordo com a idade, um feto humano possui 94% de água e um recém-nascido 69%, as mulheres adultas possuem 55% de água enquanto os homens 60%.
ATIVIDADE DE REFLEXÃO
O garoto J.P., 6 anos, adorou a merenda da escola da sexta feira, mas ele e outras crianças foram encaminhados ao hospital, pois passadas algumas horas do recreio escolar, tiveram uma forte diarreia e encontravam-se desidratados.
A desidratação é caracterizada pela perda de água do organismo. Dessa forma, lembrando das funções da molécula de água no organismo, quais seriam os comprometimentos ao organismo de J.P.?
A desidratação é acompanhada de:
Perda de sais minerais, como potássio e sódio, que desempenham importantes funções no organismo
Diminuição do volume sanguíneo e menor produção de saliva e urina, já que a água faz parte da composição dos líquidos corporais
Aumento da temperatura, pois a água participa do processo de termorregulação corporal, evitando variações bruscas da temperatura dos organismos
Ressecamento de órgãos e estruturas corporais. Comprometimento das reações químicas presentes nos organismos como digestão e metabolismo, já que muitas delas só ocorrem na presença de água.
Lembrando que o conteúdo de água é diretamente proporcional à atividade metabólica da célula.
QUIZ - Sobre o teor de água nos tecidos do organismo humano, podemos afirmar que:
É maior quanto maior seu metabolismo.
Aumenta com o aumento da idade.
É maior em homens que em mulheres.
Há maior perda de água no frio.
PROPRIEDADES QUÍMICAS DA ÁGUA
OBJETIVO: Compreender as propriedades químicas das moléculas de água.
Uma das importantes consequências da polaridade das moléculas da água é que elas atraem umas às outras, ou seja, cada hidrogênio parcialmente positivo de uma molécula de água se sente atraído pelo oxigênio parcialmente negativo de outra molécula de água, formando uma ponte de hidrogênio. Cada molécula de água pode potencialmente participar de quatro pontes de hidrogênio. Portanto, para se elevar a temperatura da água ao ponto de se converter a água do estado líquido para o gasoso é necessário uma quantidade alta de calor para se romper as múltiplas pontes de hidrogênio existentes entre as moléculas de água, assim a evaporação da água absorve tanto calor, que faz a transpiração ser um mecanismo eficaz para diminuir a temperatura do corpo. Além disso, a abundância de água nas células e nos tecidos de todos os organismos é de extrema importância para se minimizar as flutuações de temperatura dentro das células, o que é imprescindível para que ocorra a maioria das reações químicas que são sensíveis à temperatura.
Representação das pontes de hidrogênio presente entre as moléculas de água
A água é um excelente solvente principalmente por seu pequeno tamanho e sua natureza dipolar, devido à atração das cargas opostas a água é capaz de dissolver outras moléculas polares, como a glicose, como também compostos ionizáveis, como o cloreto de sódio, estas substâncias que se dissolvem em água são denominadas hidrofílicas. As substâncias que se dissociam em água formando íons são chamadas de eletrólitos.
POR QUE O SAL DE COZINHA SE DISSOLVE NA ÁGUA?
Abaixo temos uma ilustração que explica este fenômeno.
Repare que o sal de cozinha (NaCl) se dissocia em água e forma os íons Na+ e Cl-. As cargas parcialmente positivas das moléculas de água interagem com os íons Cl- e as cargas parcialmente negativas das moléculas de água interagem com os íons Na+ formando uma barreira em volta destes íons impedindo que se volte a formar o NaCl que é um cristal e portanto sólido. Falamos que ocorreu a formação de uma camada de solvatação em volta dos íons Cl- e Na+.
Dissolução de cloreto de sódio em água
As moléculas apolares, que não possuem diferenças de cargas, não são solúveis em água e são denominadas de hidrofóbicas, como, por exemplo, o óleo.
RESUMINDO
Substâncias polares dissolvem substâncias polares
Substâncias apolares dissolvem substâncias apolares
Substâncias polares não dissolvem substâncias apolares
Existem também moléculas anfipáticas que possuem uma parte polar e outra apolar, estas moléculas facilmente se dispersam na água formando agregados chamados micelas, onde a parte hidrofílica, polar, fica exposta à fase aquosa e a parte hidrofóbica, apolar, fica escondida dentro da estrutura. Estas micelas podem transportar várias moléculas hidrofóbicas em seu interior.
Moléculas anfipáticas dispersa em água formando agregados chamados de Micelas
Todas as membranas celulares são formadas por fosfolipídios, que são exemplos de moléculas anfipáticas. 
Moléculas anfipáticas de fosfolipídios
QUIZ - A água como constituinte químico celular é indispensável para as células realizarem trabalho em condições de temperatura com o mínimo de variação. Esse fato está diretamente relacionado a várias propriedades da água, como:
Possuir um baixo calor específico, que permite à água absorver ou ceder grandes quantidades de calor alterando, de forma significativa, sua temperatura.
Dificultar o metabolismo, uma vez que as moléculas em solução estão em constante movimento, dificultando as reações químicas intracelulares.
Dissolver uma grande quantidade de substâncias presentes na célula, como os sais, gases, carboidratos, aminoácidos, proteínas e ácidos nucléicos.
Apresenta pontes de hidrogênio que induz a formação de ligações permanentes entre moléculas apolares.
CONCEITO, ESCALA E DETERMINAÇÃO DE PH
Objetivo: Entender a escala e a determinação do pH
A água tem uma leve tendência a sofrer ionização. Sabe-se que uma a cada dez milhões de moléculas de água se encontra dissociada (10-7 mol/L) havendo a formação de um íon hidrogênio (H+) e um íon hidroxila (OH-). 
representação da ionização da molécula de água formando um íon hidrogênio e um íon hidroxila
pH é a sigla de potencial hidrogeniônico que representa a quantidade de íons hidrogênio presente em uma solução aquosa.
Portanto, ao ionizar a molécula de água, originam quantidades iguais de H+ e OH-, ou seja, ambos apresentam    10-7M (M = molar).E, para evitar o uso de exponenciais para expressar a quantidade de íons H+ em determinadas soluções, foi empregada o pH (potencial de hidrogeniônico), que permite a conversão do valor exponencial em um número inteiro. Assim, podemos expressar de dois modos:
Direto: como concentração de prótons, representando por [H+], expresso em mM/L
Indireto: pelo pH
pH = -log [H+]
Logo, soluções aquosas a 25º C apresentam pH = 7,0, dito neutro, por se tratar soluções com quantidades iguais de H+ e OH-, que seria 10-7, e se a concentração de H+ for igual a 10-4, o pH será igual a 4.
A concentração de íons hidrogênio pode variar de 100 à 10-14, sendo os valores da concentração de íons hidroxila inversamente proporcionais, ou seja:
se [H+] = 10 -2 ,[OH-] = 10-12.
Portanto, de modo indireto, a escala de pH pode variar de 0 à 14:
 
Escala de pH de diferentes soluções
Se uma substância ao ser dissovida em água aumentar a quantidade de H+ é denominada de substância ácida, e quanto menor for o valor pH, maior será a concentração de íons hidrogênio e mais ácida será uma solução.
Se uma substância ao ser dissolvida em água diminuir a quantidade de H+ irá aumentar a quantidade de OH- sendo denominada de solução básica ou alcalina, e quanto maior for o valor pH, menor será a concentração de íons hidrogênio e mais básica será uma solução.
pH de soluções aquosas
Para se determinar o pH de uma solução pode-se utilizar diferentes métodos como:
método colorimétrico ou com indicadores: utiliza liquidos ou um papel específico que altera o padrão de cores de acordo com o pH da solução.
método potenciométrico ou pHmétrico: utilizam-se equipamentos que determinam o valor exato do pH de uma solução.
Indicadores de pH
QUIZ - Muitas reações químicas necessitam de um pH ideal para que possam ocorrer, portanto é de fundamental importância entendermos a relação da quantidade de íons H+ ou OH- e suas correlações com os valores de pH, de acordo com esta relação pode-se afirmar que:
Uma solução com valor 0 na escala de pH tem muitos OH- e poucos H+.
Uma solução com pH = 14, tem muitos H+ e poucos OH-.
O ponto central da escala de pH é 7, onde as concentrações de H+ e OH- são iguais a 10-7.
Uma solução com mais H+ que OH- é básica e tem pH acima de 7.
CONCEITOS DE ÁCIDOS E BASES 
(TEORIA DE BROWNSTED & LOWRY)
OBJETIVO: Reconhecer substâncias ácidas e básicas.
Brönsted e Lowry propuseram que:·
Ácido: é toda espécie química capaz de doar prótons (íons H+)
Base: é toda espécie química capaz de receber prótons (íons H+)
Segundo Arrhenius,
Ácido fraco ou base fraca: são as espécies químicas que possuem baixo grau de dissociação.
Ácido forte ou base forte: são as espécies químicas que possuem alto grau de dissociação.
Ou seja:
Um ácido pode ter maior ou menor facilidade em doar prótons. Quanto mais facilmente liberar prótons, dizemos que mais forte é o ácido.
Reação de uma base forte em água
UMA SITUAÇÃO PARA ANALISAR...
O Sr. M.P, depois de participar de uma feijoada, apresentou má digestão, azia e “queimação”.
Para melhorar desses sintomas, ele ingeriu uma colher de leite de magnésia (medicamento que contém hidróxido de magnésio) várias vezes ao dia.
Houve, porém, apenas alívio dos sintomas, que acabavam retornando. Qual explicação para o ocorrido como o Sr. M.P.? 
Os sintomas do Sr MP foram causados pelo excesso de acidez estomacal, ou seja, pela alta concentração de íons H+ no estômago.
A ingestão de leite de magnésia, hidróxido de magnésio (Mg(OH)2) é a justificativa por se tratar de uma base.
Ao analisarmos a dissociação do hidróxido de magnésio:
Mg(OH)2 ----- Mg+2+ 2 OH-,
percebemos que se trata de uma base fraca, ou seja, ao dissociar, libera pequena quantidade de íons OH- capazes de receber H+.
E no caso do Sr MP a concentração estomacal de íons H+era alta, superando a ação do leite de magnésia.
As soluções ácidas apresentam íons hidrogênio em excesso e possuem algumas propriedades em comum como o sabor azedo, sendo que as soluções com ácidos fortes na forma concentrada são corrosivos.
A tabela a seguir contém alguns ácidos e seus respectivos pH:
	Solução ácidas
	pH
	ácido clorídrico 0,1M
	1,1
	ácido cítrico (suco de limão)
	2,2
	ácidoacético (vinagre)
	2,9
	ácido carbônico
	3,8
	café
	5,0
	suco gástrico
	1,6 - 1,8
	secreção vaginal
	3,4 - 4,2
 
As soluções básicas contém íons hidroxila em excesso e as propriedades em comum que apresentam são: o sabor amargo e serem escorregadias ao tato, sendo que as soluções com bases fortes são cáusticas podendo corroer ou destruir tecidos.
A tabela a seguir contém algumas bases e seus respectivos pH:
	Solução básica
	pH
	bicarbonato de sódio 0,1 M
	8,4
	hidróxido de magnésio
	10,5
	amônia 0,1 M
	11,1
	hidróxido de cálcio 
	12,4
	suco pancreático
	7,5 - 8,8
 
QUIZ - A acidez e a basicidade de uma solução depende diretamente da quantidade de íons hidrogênio e hidroxila presente na solução. De acordo com os tipos de soluções podemos afirmar:
O ácido acético é considerado um ácido forte, por liberar 1% dos seus íons de hidrogênio.
A bile é um líquido esverdeado produzido pelo fígado e muito importante para a digestão de lipídeos, a concentração de íons hidrogênio é de 10-8 M, portanto é uma solução ácida.
Um tablete de antiácido dissolvido em um copo de água tem alta concentração de íons de hidroxila, formando, portanto, uma solução básica.
Uma solução que contenha quantidades iguais de íons hidrogênio e hidroxila é considerada básica.
CARBOIDRATOS
ESTRUTURA, CLASSIFICAÇÃO E FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS
Reconhecer a estrutura, funções e classificações dos carboidratos; com ênfase nos monossacarídeos.
Os carboidratos são muito frequentes no nosso dia a dia, por exemplo: a maior parte dos nossos alimentos como o açúcar, o amido presente na batata, no pão, o papel dos cadernos e livros formados de celulose, a roupa que estamos vestindo de algodão, a maioria dos nossos móveis de madeira, a carapaça de quitina da barata e do besouro, são todos exemplos de carboidratos, que são as macromoléculas mais abundantes na natureza.
Sabe-se que os carboidratos, conhecidos como glicídios ou açúcares, são considerados as principais fontes de energia para todos os seres vivos, mas também são essenciais para a estrutura, proteção, reconhecimento e a sinalização celular.
Como regra geral, utiliza-se a terminação “OSE” para formar o nome dos carboidratos, mas há muitas exceções.
Os carboidratos podem ser classificados de acordo com o seu tamanho em:
Monossacarídeos
Oligossacarídeos, sendo os principais os dissacarídeos
Polissacarídeos
As menores unidades da estrutura de carboidratos e mais comuns são os monossacarídeos, que são sólidos hidrossolúveis, ou seja, solúveis em água, apresentam cor branca, forma de cristais e a maioria apresentam sabor doce, por isso são chamados de açucares.
Os monossacarídeos são classificados de acordo com:
A presença do grupo funcional, se tiver um aldeído na sua extremidade é chamado de ALDOSE se tiver um grupo cetona, o nome será CETOSE.
Representação em destaque do grupo aldeído na molécula de glicose e do grupo cetona na molécula de frutose
Quanto ao número de carbonos, como: triose (3 carbonos), tetrose (4 carbonos), pentose (5 carbonos), hexose (6 carbonos).
Representação dos monossacarídeos com três carbonos, TRIOSES, o Gliceraldeído e a Diidroxiacetona
Representação dos monossacarídeos com seis carbonos, HEXOSES, manose, glicose e galactose
Tipo de cadeia:
aberta
cíclica
piranose se envolver cinco carbonos e um oxigênio
furanose se envolver quatro carbonos e um oxigênio
No caso, podemos também classificar como:
beta (β) se a hidroxila (OH) do primeiro carbono estiver para cima
alfa (α) se a hidroxila (OH) do primeiro carbono estiver para baixo
Representação da glicose de cadeia aberta e de forma cíclica, no formato de piranose com o grupo hidroxila na posição alfa e beta
Representação dos monossacarídeos ribose e desoxirribosede cadeia aberta e fechada no formato de furanose
QUIZ - Os carboidratos são a classe mais abundante de moléculas biológicas da terra, em termos de massa. Sendo que as menores unidades deste grupo são os monossacarídeos, em relação a este grupo pode-se afirmar:
Os monossacarídeos são líquidos, cristalinos e a maioria não possuem sabor por serem insolúveis em água.
Gliceraldeído, glicose e galactose são exemplos de monossacarídeos do tipo hexose.
A frutose é um exemplo de monossacarídeo com grupo cetona em sua molécula.
A glicose em cadeia fechada é sempre classificada como furanose.
LIGAÇÃO GLICOSÍDICA
Compreender a formação da ligação glicosídica entre os monossacarídeos e reconhecer a estrutura, funções e classificações dos carboidratos formados a partir destas ligações: os oligossacarídeos e os polissacarídeos.
A ligação glicosídica é formada entre duas hidroxilas (OH) de duas moléculas de monossacarídeos, liberando uma molécula de água. É uma ligação estrutural primária entre os monossacarídeos sendo responsável pelo surgimento das demais classes dos carboidratos: oligossacarídeos e polissacarídeos.
Entre os oligossacarídeos os mais comuns são os dissacarídeos, formados pela união de dois monossacarídeos, como:
MALTOSE
Formada por duas moléculas de glicose sendo o principal produto da digestão do amido.
Representação da formação da ligação glicosídica entre duas moléculas de glicose formando a maltose
SACAROSE
Formada por glicose e frutose, conhecida como açúcar de mesa é encontrada na cana de açúcar, na beterraba, em na maioria das frutas.
Representação da sacarose, dissacarídeo das frutas formadas por glicose e frutose
LACTOSE
Formada por glicose e galactose, sendo conhecida como açúcar do leite.
Representação da lactose, dissacarídeo do leite formado por glicose e galactose
Os polissacarídeos, considerados carboidratos complexos, são formados por centenas ou milhares de resíduos de monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas, mais comumente a glicose.
Os polissacarídeos podem formar cadeias lineares como na celulose ou cadeias ramificadas encontrada no amido e no glicogênio.
AMIDO
Polissacarídeo de reserva vegetal de cadeia ramificada, constituído por várias moléculas de glicose unidas com ligações alfa, é encontrado nos cereais como trigo, centeio e milho, batatas e mandioca, para os quais representa a reserva energética de carboidrato, constituindo a principal fonte dietética de glicose para os humanos.
Representação das moléculas que formam o amido e dos alimento que contem amido
GLICOGÊNIO
Polissacarídeo de reserva animal de cadeia ramificada, constituído por várias moléculas de glicose unidas com ligações alfa, sendo encontrado predominantemente no fígado e músculos esqueléticos.
		Representação da molécula de glicogênio
CELULOSE
Polissacarídeo estrutural de cadeia linear não ramificada, formada por várias moléculas de glicose unidas com ligações beta.
A celulose é fibrosa, resistente e insolúvel em água e está presente nas paredes celulares dos vegetais, com função de proteção.
O algodão é formado quase exclusivamente por celulose, a madeira tem aproximadamente 50% de celulose, além disso, o homem produz a fibra de ryon, o celofane, filmes para fotografia e explosivos a partir da celulose.
Representação de um pedaço da celulose e dos alimentos que o contém
QUIZ - Por definição, um polissacarídeo apresenta em sua constituição mais de 12 resíduos de monossacarídeos unidos, podendo apresentar diversas funções biológicas. De acordo com estas moléculas pode-se afirmar:
A lactose é um tipo de polissacarídeo estrutural presente no leite.
A celulose é um polissacarídeo estrutural com a função de proteção vegetal.
O amido é um polissacarídeo linear, com função de reserva animal.
O sacarose é um polissacarídeo de reserva dos vegetais.
DIGESTÃO DOS CARBOIDRATOS
Compreender todo o processo de digestão dos principais tipos de carboidratos.
O processo de digestão ocorre ao longo do trato gastrointestinal e tem por objetivo fragmentar o alimento, transformando as macromoléculas em micromoléculas para serem absorvidas pelas células intestinais.
A digestão começa na boca por um processo mecânico, a mastigação, que além de transformar grandes alimentos em pedaços menores permite a interação com a saliva.
A saliva possui um pH neutro (6,8) e tem a função de lubrificar e promover a hidrólise (quebra em presença de água) do amido por conter a enzima alfa amilase ou ptialina, dando origem a moléculas menores como oligossacarídeos e dissacarídeos, principalmente a maltose.
O bolo alimentar é formado e deglutido passando pelo esôfago e pelo estômago, que por conter pH muito ácido (1,5) não permite a digestão dos carboidratos.
No intestino delgado, o pH torna-se básico (8) devido a liberação de bicarbonato pelo intestino e pelo suco pancreático. Este pH é o ideal para o funcionamento das enzimas que vão terminar a digestão dos carboidratos e promover a absorção dos monossacarídeos formados principalmente glicose, frutose e galactose, que passam pelas células intestinais indo para a corrente sanguínea.
representação das principais estruturas do sistema digestório no processo de digestão dos carboidratos
TABELA COM AS PRINCIPAIS DISSACARIDASES QUE ATUAM NO INTESTINO DELGADO
	Dissacarídeo
	Enzima ou dissacaridases
	Monossacarídeos formados
	   maltose
	            maltase
	     glicose + glicose
	   lactose
	            lactase
	     glicose + galactose
	  sacarose
	           sacarase
	     glicose + frutose
 
FIBRAS ALIMENTARES
As fibras formadas principalmente por celulose, um dos principais componentes das paredes celulares das plantas são resistentes às enzimas que digerem carboidratos no nosso organismo por conter ligações beta, nossas enzimas só quebram as ligações alfa.
A ingestão de fibras presente no farelo de aveia, legumes, cevada, arroz integral, ervilhas, cenoura, frutas e nas sementes são importantes para aumentar o volume do bolo fecal aumentando assim o trânsito intestinal. E apesar de não serem digeridas promovem a sensação de satisfação e perda de fome, e dificultam a digestão e absorção dos outros nutrientes como lipídeos e monossacarídeos podendo ser importantes no tratamento da obesidade e na hipercolesterolemia, alta taxa de colesterol no sangue.
Representação de alimentos ricos em fibras alimentares com celulose
QUIZ - A maior parte da nossa dieta (60%) é composta por carboidratos, ou seja, ingerimos aproximadamente 500 gramas de carboidratos por dia, sendo 2/3 de amido e 1/3 de sacarose. De acordo com a digestão dos carboidratos pode-se afirmar:
As fibras alimentares são carboidratos que auxiliam no trato digestório por serem altamente digeridas e absorvidas.
Todos os carboidratos são digeridos no estômago em presença das dissacaridases.
Na boca só ocorre a digestão do amido pela alfa amilase.
O intestino delgado é importante apenas para a absorção dos monossacarídeos.
GALACTOSEMIA E INTOLERÂNCIA À LACTOSE
OBJETIVO: Compreender a importância, a gênese e as consequências da galactosemia e da intolerância à lactose.
Muitas doenças genéticas ou adquiridas decorrem de defeitos no metabolismo de carboidratos, dentre estas patologias vamos destacar a galactosemia e a intolerância à lactose.
 
GALACTOSEMIA
A galactosemia é uma doença genética rara, que pode comprometer ambos os sexos, caracterizada pela deficiência em enzimas que processam a galactose.
Crianças com galactosemia do tipo 1 ou clássica geralmente nascem normais, mas com a ingestão de leite começam a apresentar comprometimentos digestórios que podem complicar o quadro se não for tratada.
Normalmente a galactose é convertida em glicose no fígado, mas quem tem galactosemia este processo não ocorre e este monossacarídeo é acumulado na forma de galactose-fosfato, que em poucos meses a criança pode apresentar retardo mental severo, catarata, aumento do fígado, cirrose hepática, comprometimentosrenais e, com frequência, à morte.
Portadores de galactosemia não podem ingerir substâncias com galactose, este monossacarídeo normalmente se obtém da lactose, presente no leite de origem animal, que é um dissacarídeo formado por glicose e galactose.
A retirada do leite e de seus derivados da dieta pode evitar o surgimento da maioria dos comprometimentos, apesar que a deficiência no aprendizado e os comprometimentos ovarianos estejam presentes em pacientes tratados.
Representação da falha no metabolismo da galactose presente na galactosemia
INTOLERÂNCIA À LACTOSE
A intolerância à lactose é uma patologia muito frequente e importante nos humanos.
Naturalmente após o desmame, no intestino delgado, há uma diminuição gradual da atividade da enzima lactase que participa da degradação do dissacarídeo lactose, o carboidrato presente no leite.
A intolerância à lactose ocorre quando o intestino de uma pessoa não produz lactase suficiente para digerir a lactose consumida. Como não é corretamente degradada, a lactose chega ao intestino grosso, no qual é metabolizada pelas bactérias intestinais que realizam fermentação e produzem ácido lático, gás carbônico e de hidrogênio.
Os gases e o ácido produzidos podem causar sintomas como dor, inchaço, flatulência (gases), náusea e diarréia. Esses sintomas podem surgir logo após a refeição com leite, ou depois de várias horas.
A deficiência da enzima lactase pode ser resultado de defeitos genéticos, declínio fisiológico com a idade ou resultado de uma agressão à mucosa intestinal.
Em casos de intolerância à lactose, o indivíduo deve ser submetido a uma dieta com restrição de alimentos e bebidas ricos em lactose.
Representação da digestão normal da lactose e o que ocorre nos casos de intolerância à lactose
QUIZ - Os carboidratos são as principais moléculas da nossa dieta e erros no seu metabolismo podem acarretar diversas consequências, algumas fatais. Quanto ao metabolismo normal e patológico dos carboidratos pode-se afirmar:
O metabolismo da galactose em glicose ocorre no intestino delgado.
A lactose é metabolizada no fígado após a digestão da galactose.
A intolerância à lactose normalmente está presente desde o nascimento, levando a retardo mental.
A galactosemia pode ser fatal nos primeiros meses de vida.
SISTEMA TAMPÃO
DEFINIÇÃO
OBJETIVO: Reconhecer como se mantém o pH em limites restritos.
Quando um ácido forte como o ácido clorídrico é adicionado à água pura, contribui diretamente para uma diminuição do pH. Mas quando o mesmo ácido é adicionado a uma solução contendo um ácido fraco e sua base conjugada em equilíbrio, o pH não sofre grandes alterações, pois o íons hidrogênio liberado reage com a base não permitindo que este íon fique livre para alterar o pH, denominamos esta solução de sistema tampão.O mesmo ocorre com a adição de uma base forte, como demonstrado na tabela a seguir:
	solução testada
	pH inicial
	pH depois de adicionada 0,01 mol de HCl
	pH depois de adicionada 0,01 mol de NaOH
	água pura
	 7,0
	                 2,0
	                 12
	tampão
	 7,0
	                 6,8
	                7,2
Diariamente, consumimos substâncias ácidas e básicas, sejam alimentos, bebidas ou medicamentos. Além disso, o próprio organismo produz compostos ácidos por meio das reações metabólicas como por exemplo: o ácido sulfúrico pelo metabolismo dos aminoácidos que contêm o átomo de enxofre (S), o ácido lático pelas hemácias (glóbulos vermelhos) e músculos em exercícios intensos e sem oxigênio e os corpos cetônicos que são intensamente produzidos em situações como o jejum prolongado.
A manutenção do pH dos líquidos corpóreos, principalmente o sangue, é de extrema importância para o metabolismo, e portanto, para a vida, por este motivo deve haver um equilibrio entre a entrada ou produção de íons hidrogênio e a saída ou utilização desses íons no organismo.
Os vários fluidos corporais possuem pH diferentes, como mostrado na tabela a seguir, mas os limites normais de cada um são muito específicos e estreitos.
	Fluidos corporais
	pH
	sangue
	7,35 - 7,45
	líquido intracelular
	6,8 - 7,0
	suco gástrico
	1,2 - 1,8
	mucosa vaginal
	3,5 - 4,5
	urina
	4,0 - 8,0
	saliva
	6,35 - 6,85
	sêmen
	7,2 - 7,6
	líquido cefalorraquidiano 
	7,3 - 7,4
	leite
	6,6 - 6,9
	suco pancreático
	7,1 - 8,2
	bile
	7,6 - 8,0
	líquido amniótico
	6,9 - 7,4
	sucos intestinais
	6,3 - 8,0
	suor
	7,0 - 7,4
	lágrimas
	7,0 - 7,4
	fezes
	7,0 - 7,5
 
O pH sanguíneo ideal ao funcionamento do organismo é de 7,35 a 7,45 e as células suportam uma variação de pH de 6,8 a 7,8.
Diariamente ácidos e bases são lançados na corrente sanguínea, contribuindo para perda deste equilíbrio ácido-básico normal do organismo e das células.
IMPORTANTE
Como ocorre a manutenção da faixa de pH sanguíneo ideal às funções orgânicas?
Com a atuação dos tampões biológicos (sistemas tampão presentes no organismo) em conjunto com os pulmões e os rins.
O que é um sistema tampão?
É um sistema químico constituído de uma mistura de um ácido fraco e sua base conjugada ou em alguns casos de uma base fraca e seu ácido conjugado.
E qual a função de um sistema tampão?
Evitar a variação brusca de pH das soluções quando lhes são adicionadas pequenas quantidades de ácido e base.
 Entendendo o funcionamento do sistema tampão...
O gás carbônico (CO2) produzido pela respiração celular se associa à água (H2O) e forma o ácido carbônico (H2CO3) que é um ácido fraco, que ao ionizar libera íons hidrogêno (H+) e íons bicarbonato (HCO3+) que atuará como base conjugada pela capacidade de receber íons hidrogênio.
Ao se adicionar pequena quantidade de base representada pelo íon OH- (hidroxila), a porção do tampão que atua é o ácido fraco, pois libera íons H+ que interagem quimicamente com os íons OH-, formando a molécula de H2O e evitando, assim, o aumento do pH.
Ao se adicionar pequena quantidade de ácido, porém, observamos que a porção do tampão que atua é a base conjugada, capaz de receber os íons H+, liberados pelo ácido, evitando a diminuição do pH.
Sistema tampão sanguíneo com ácido carbônico e íons bicarbonato
QUIZ - O pH dos fluidos corporais devem permanecer dentro de limites restritos, para que não ocorra morte celular. Uma das razões para a nossa sensibilidade ao pH é o fato das enzimas responsáveis pelas reações químicas do nosso organismo. A atividade enzimática cai rapidamente quando o pH se altera, podendo ser fatal. Portanto:
Os fluidos corporais sempre possuem um pH igual a 7.
Os fluidos corporais são compostos apenas por água pura.
O pH dos fluidos corporais é mantido dentro dos padrões normais por sistemas tampão formado por ácidos e bases fracos.
O pH é mantido apenas pelo sistemas tampão.
SISTEMA TAMPÃO
Entendendo o funcionamento do sistema tampão...
O gás carbônico (CO2) produzido pela respiração celular se associa à água (H2O) e forma o ácido carbônico (H2CO3) que é um ácido fraco, que ao ionizar libera íons hidrogêno (H+) e íons bicarbonato (HCO3+) que atuará como base conjugada pela capacidade de receber íons hidrogênio.
Ao se adicionar pequena quantidade de base representada pelo íon OH- (hidroxila), a porção do tampão que atua é o ácido fraco, pois libera íons H+ que interagem quimicamente com os íons OH-, formando a molécula de H2O e evitando, assim, o aumento do pH.
Ao se adicionar pequena quantidade de ácido, porém, observamos que a porção do tampão que atua é a base conjugada,capaz de receber os íons H+, liberados pelo ácido, evitando a diminuição do pH.
Sistema tampão sanguíneo com ácido carbônico e íons bicarbonato
QUIZ - O pH dos fluidos corporais devem permanecer dentro de limites restritos, para que não ocorra morte celular. Uma das razões para a nossa sensibilidade ao pH é o fato das enzimas responsáveis pelas reações químicas do nosso organismo. A atividade enzimática cai rapidamente quando o pH se altera, podendo ser fatal. Portanto:
Os fluidos corporais sempre possuemum pH igual a 7.
Os fluidos corporais são compostos apenas por água pura.
O pH dos fluidos corporais é mantido dentro dos padrões normais por sistemas tampão formado por ácidos e bases fracos.
O pH é mantido apenas pelo sistemas tampão.
PRINCIPAIS TAMPÕES FISIOLÓGICOS
OBJETIVO: Reconhecer os principais tampões biológicos.
Os valores de pH dos fluidos corporais devem permanecer em faixas restritas com a atuação dos sistemas tampões.
Os principais sistemas tampões presentes no organismo, que permitem a manutenção da homeostasia, são:
Tampão proteínas: são macromoléculas que participam do processo de controle do pH, por apresentar porções reativas capazes de sofrer processos de ionização. Os aminoácidos ácidos e básicos apresentam a capacidade de tamponamento em uma proteína, sendo um sistema tampão intracelular e plasmático.
Tampão fosfato: é o sistema tampão intracelular, onde o íon fosfato inorgânico (H2PO4-) se dissocia em íon hidrogênio (H+) e sua base conjugada HPO42-. O ânion fostato orgânico, como a glicose-6-fosfato e as moléculas de ATP (adenosina trifosfato), também podem participar como tampões.
Tampão hemoglobina: as hemoglobinas são proteínas quartenárias presentes nas hemácias e responsáveis pelo transporte de gás oxigênio dos pulmões para os tecidos, em troca, as células liberam gás carbônico produzidos pela respiração celular. Apenas 20% desse gás carbônico é transportado pela hemoglobina, 5% ficam livres no plasma saguíneo e o restante se transforma na hemoglobina em íons bicarbonato.
Tampão bicarbonato: o gás carbônico liberado pela respiração celular se associa à molécula de água formando o ácido carbônico, que ao se dissociar forma ínos hidrogênio e íons bicarbonato. Essas conversões ocorrem em presença da enzima anidrase carbônica presente nas hemácias.
Resumindo:
	Sistema tampão
	componentes
	Principal local de atuação
	bicarbonato
	H2CO3: ácido fraco
HCO3-: base conjugada
	extracelular, plasma sanguíneo
	hemoglobina
	hemoglobina associada aos íons H+: ácido fraco
hemoglobina associada ao gás oxigênio: base conjugada
	intracelular (hemácias)
	proteínas
	proteínas ácidas
proteínas básicas
	extracelular e intracelular
	fosfato
	H2PO4-: ácido fraco
HPO42-: base conjugada
	intracelular
 	
Se um ácido forte é adicionado ao sangue, 53% da ação tamponante é decorrente do bicarbonato, 35% da hemoglobina, 7% da proteína plasmática e 5% do tampão fosfato.
Por isso, o tampão bicarbonato é conhecido com o principal tampão sanguíneo.
QUIZ - Em relação aos principais sistemas tampões do organismo, podemos afirmar:
No sangue o único sistema tampão é o bicarbonato, constituído pelo ácido forte HCO3-.
Um dos sistemas tampão intracelular é o fosfato formado apenas por ácidos H2PO4- e HPO42-
As proteínas não podem atuar como sistema tampão, pois são sempre neutras.
A hemoglobina é um importante sistema tampão sendo considerada um ácido fraco quando associada ao íons hidrogênio.
EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO SANGUÍNEO
Objetivo: Compreender como o equilíbrio ácido-básico sanguíneo é estabelecido e mantido no organismo humano.
As células do corpo humano mantém um pH dentro de um limite muito restrito e muitos processos metabólicos celulares geram íons hidrogênio (H+), que devem ser tamponados para que o pH não fique inferior a 7,4. Os grupamentos funcionais das proteínas e dos fosfatos servem como tampões biológicos, mas o sistema tampão mais importante utiliza o gás carbônico (CO2) do plasma sanguíneo. Durante as reações químicas, as células produzem  gás carbônico, que serão trocados por gás oxigênio, pela hematose. Este gás além de ser solúvel em água, se combina com a mesma produzindo ácido carbônico (H2CO3). Este ácido se ioniza a bicarbonato (HCO3-). Essas conversões se devem à enzima anidrase carbônica presente nas hemácias.
A eficácia do sistema tampão bicarbonato é aumentada devido o excesso de íons hidrogênio que não só pode ser tamponado como eliminado pela urina. Isto é possível porque após o H+ se combinar com o íon bicarbonato e reconstituir o ácido carbônico, que rapidamente se equilibra formando CO2 e H2O, parte deste gás carbônico será eliminado pelos pulmões. Se for necessário reter íons hidrogênio para manter o pH constante pode ser ajustado para que uma menor quantidade de gás carbônico seja eliminado. Além disso, caso haja variações de ácidos e/ou bases as células tubulares renais são acionadas para aumentar ou diminuir a excreção de íons de hidrogênio e bicarbonato pela urina.
Legenda: Equação química expressando o equilíbrio ácido-básico sanguíneo, onde a água e o gás carbônico produzem o ácido carbônico que é um ácido fraco e sua degradação pode originar os íons: bicarbonato e hidrogênio
Em casos de alteração do pH sanguíneo, o sistema tampão tem ação imediata na tentativa derestabelecer o equilíbrio ácido-básico sanguíneo, seguido pela ação do sistema respiratório que atua em minutos, enquanto o sistema renal contribui após horas ou dias, embora seja o mais efetivo dos três.
Mas como cada um destes sistemas atua?
O SISTEMA TAMPÃO
O sistema tampão atua por meio dos seus componentes: ácido fraco e base conjugada. Em se tratando do tampão bicarbonato, são, respectivamente, o ácido carbônico (H2CO3) e o íon bicarbonato (HCO3-).
Assim:
 Quando AUMENTA a concentração sanguínea de íons H+, há atuação da BASE CONJUGADA (HCO3-), capaz de receber H+, impedindo a diminuição do valor ideal do pH sanguíneo (7,35 – 7,45).
Quando DIMINUI a concentração sanguínea dos íons H+, há atuação do ÁCIDO FRACO (H2CO3), capaz de doar íons H+, impedindo a elevação brusca do pH sanguíneo.
O SISTEMA RESPIRATÓRIO
O sistema respiratório, por meio da atuação do centro respiratório localizado no sistema nervoso central (SNC), participa da manutenção do valor ideal do pH sanguíneo controlando os níveis de CO2 . E isso ocorre pelo aumento ou diminuição da frequência respiratória (taxa de ventilação alveolar).
O centro respiratório presente no SNC é capaz de detectar oscilações no valor do pH sanguíneo. Assim:
 Quando AUMENTA a concentração sanguínea de íons H+, a tendência é que ocorra diminuição do pH sanguíneo. Entretanto, por meio do centro respiratório, há aumento da frequência respiratória (hiperventilação), aumentando, então, a eliminação do CO2 do sangue pelo sistema respiratório. Tal ação promove o deslocamento da reação do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, ou seja, os íons H+ (que estariam em concentração aumentada no sangue) são consumidos para haver a produção de CO2. Em seguida, esse gás é eliminado do organismo pela atuação do sistema respiratório.
Quando DIMINUI a concentração sanguínea dos íons H+, pela ação do centro respiratório, há diminuição da frequência respiratória (hipoventilação), o que reduz a eliminação do CO2. Tal ação promove o deslocamento da reação do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, ou seja, o CO2 é convertido em íons H+, na tentativa de restabelecer o valor ideal do pH sanguíneo.
O SISTEMA RENAL
Quando a concentração de íons H+ no sangue é alterada, os rins contribuem para restabelecer o equilíbrio ácido-básico sanguíneo, pois promovem a eliminação de urina ácida ou alcalina, conforme a alteração inicial. Assim:
Quando AUMENTA a concentração sanguínea de H+ há a eliminação de URINA ÁCIDA
Quando DIMINUI a concentração sanguínea deH+há a eliminação de URINA ALCALINA
Demonstração do equilíbrio ácido-base dos sistemas: tampão bicarbonato, respiratório e renal
ATIVIDADE PARA REFLEXÃO
ATLETISMO –Antes das provas de 100 e 200 metros rasos, viu-se, como prática comum, os competidores respirarem rápida e profundamente (hiperventilação) por cerca de meio minuto. Essa prática levaria a alteração do pH sanguíneo? Por quê? (Adaptação – Unicamp 2009)
QUIZ - Quando um ácido ou uma base é adicionado ao sangue, como os sistemas regulatórios do pH sanguíneo atuam para impedir a variação brusca desse parâmetro químico?
A atividade física produz desvios do pH sanguíneo que são prontamente compensadas, mesmoquando as funções respiratórias e renais não estão adequadas.
Os rins regulam a concentração sanguínea de íons hidrogênio, promovendo o aumento ou a diminuição da concentração de íons bicarbonato, nos líquidos do organismo.
Considerando o equilíbrio ácido básico sanguíneo, os níveis de gás carbônico são regulados pela eliminação renal e a concentração do bicarbonato é regulada pela eliminação respiratória.
Quando uma base atinge a corrente sanguínea, o íon bicarbonato interage quimicamente com ela.
ACIDOSE METABÓLICA E RESPIRATÓRIA
Objetivo: Compreender as diferenças entre os tipos de distúrbios do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, classificando-os em acidose respiratória e metabólica.
A manutenção da concentração de ácidos e bases nos líquidos corpóreos em uma estreita faixa de normalidade é de extrema importância para as funções biológicas.
A ação conjunta dos sistemas: tampão, respiratório e renal tentam manter o equilíbrio, mas em determinadas situações não é possível, desencadeando quadros patológicos: os distúrbios ácido-básicos.
O valor do pH sanguíneo varia normalmente de 7,35 a 7,45. Entretanto, alterações na concentração dos íons hidrogênio e bicarbonato podem contribuir para a oscilação de tal valor. Quando há acúmulo de ácidos ou perda de bases o pH tende a ficar menor que 7,35, levando a um processo de acidose que pode ser respiratória ou metabólica.
Parâmetros de acidose e alcalose
ACIDOSE RESPIRATÓRIA
A acidose respiratória pode ser aguda ou crônica. A aguda se desencadeia em minutos e não são compensadas pelo organismo, a causa é uma hipoventilação alveolar, aumentando a pressão de gás carbônico, esta falha pode ser desencadeada por depressão do centro respiratório ocorrido por intoxicação alcoólica, administração de sedativos e anestésicos, asfixia, pneumonia e crises asmáticas. 
A acidose respiratória crônica tem compensação renal, e a causa pode ser bronquite crônica, enfisema pulmonar, apneia do sono, sedativos de longa duração e comprometimento dos músculos respiratórios causados por algumas doenças degenerativas. A compensação renal é promovida pela retenção de bicarbonato e maior excreção de ácidos pelos rins.
Representação das reações dos sistema tampão bicarbonato, mostrando a relação direta do aumento de íons hidrogênio com o aumento de ácido carbônico e com o aumento de gás carbônico
ACIDOSE METABÓLICA
A acidose metabólica se deve a diminuição de íons bicarbonato plasmático que pode ter sido causado pelo aumento de ácidos pelo metabolismo, devido a: ingestão excessiva de aspirina (ácido acetilsalicílico), acidose láctica, diabética e diarréia. Neste caso o organismo vai tentar compensar ativando o centro respiratório para eliminar mais gás carbônico.
QUIZ - Assinale a alternativa correta em relação à acidose:
Ocorre acidose quando as concentrações de íons hidrogênio livres no sangue está baixa, logo o pH está abaixo de 7,35.
A acidose respiratória ocorre em consequência da redução de gás carbônico no sangue.
Na acidose metabólica há a retenção de gás carbônico pelo sistema respiratório de forma compensatória.
A acidose metabólica é causada pela diminuição de bicarbonato sanguíneo.
ALCALOSE METABÓLICA E RESPIRATÓRIA
Compreender as diferenças entre os tipos de distúrbios do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, classificando-os em alcalose respiratória e metabólica.
Quando há perda de ácidos ou o acúmulo de bases, alterando o pH sanguíneo de modo que fique maior que 7,45, promove a alcalose, que pode ser respiratória ou metabólica.
ALCALOSE RESPIRATÓRIA
A alcalose respiratória envolve a diminuição de gás carbônico, portanto diminuição do ácido carbônico aumentando, assim, o pH sanguíneo.
A alcalose respiratória pode ser aguda devido a uma hiperventilação causada por: intoxicação por septicemias, febre, dor e alterações emocionais como as crises histéricas e de ansiedade, nestas situações o organismo não tem tempo para promover um processo compensatório.
Já os processos de alcalose respiratória crônica podem ocorrer, por exemplo, em decorrência de um acidente vascular encefálico alterando a frequência respiratória, que pode ser compensada pelo sistema renal.
ALCALOSE METABÓLICA
A alcalose metabólica envolve um excesso primário de íons bicarbonato, aumentando portanto, o pH sanguíneo.
Este processo pode ser causado por acúmulo de íons bicarbonato ou perda de ácidos, devido a vômitos frequentes ou ingestão excessiva de antiácidos.
Neste processo o organismo tenta compensar reduzindo a frequência respiratória para aumentar os níveis de gás carbônico e consequentemente, aumentar a quantidade de ácido carbônico.
QUIZ - Uma jovem relatou: "Gosto de comer até ficar com o estômago todo dolorido... A sensação de fome passa totalmente quando vomito... Numa refeição como cinco caixas de bolacha, quatro sanduíches e mereço três sobremesas... A culpa de comer é maravilhosa...Vomito umas cinco vezes ao dia... Descobri que posso "descomer" tudo o que comi... Como muito rápido... (Fonte: virtualbooks.terra.com.br) 
Recentemente, esta jovem teve uma recaída e foi hospitalizada em consequência de um distúrbio do equilíbrio ácido-básico sanguíneo. Considerando o relato podemos afirmar que:
A causa primária é alcalose respiratória por existir uma retenção de gás carbônico.
A paciente apresenta uma alcalose metabólica que o organismo pode compensar aumentando a frequência respiratória.
Vômitos frequentes podem levar a uma alcalose metabólica devido a perda de ácidos.
A paciente apresenta crise de ansiedade que pode levar a uma alcalose metabólica devido ao aumento da compulsão alimentar.
GASOMETRIA
Objetivo: Compreender as diferenças entre os tipos de distúrbios do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, através da interpretação dos resultados obtidos pelo exame de gasometria.
Os fatores que podem desencadear os distúrbios do equilíbrio acidobásico pode ser isolado ou em conjunto, simultaneamente. E cada distúrbio, a longo prazo, pode desencadear uma resposta compensatória, portanto se houver uma alteração respiratória o organismo vai tentar compensar através das concentrações de bicarbonato e vice-versa.
Nestes casos realiza-se um exame de sangue, denominado gasometria, para analisar os seguintes parâmetros: pH, pressão de CO2 (pCO2), CO2 total, saturação de O2 (Sa O2), base em excesso (BE) e concentração do íon bicarbonato (HCO3-). A interpretação dos resultados obtidos pela gasometria é feita a partir dos valores referência especificados para cada um dos parâmetros analisados. Dessa forma:
	 Paramêtros
	  Valores normais do sangue arterial
	 pH
	  7,35 - 7,45
	 pO2
	  80 - 90 mmHg
	 pCO2
	  35 - 45 mmHg
	 CO2 total
	  23 - 27 mm/L
	 HCO3-
	  22 - 28 mEq/L
	 Sa O2
	  95 - 98%
	 BE
	  0 - 2
A gasometria é realizada em casos de suspeita de acidose e alcalose, permitindo classificá-las como metabólica ou respiratória. E ainda avaliar se está ou não ocorrendo tentativa de compensação respiratória e renal para reverter o quadro bioquímico. Pois, em se tratando de casos de acidose e alcalose “leves”, o próprio organismo, pela ação conjunta dos sistemas tampão, respiratório e renal, é capaz de restabelecer o valor do pH sanguíneo, evitando maiores consequências às células.
CLASSIFICAÇÃO DOS DISTÚRBIOS DO EQUILÍBRIO ÁCIDO-BÁSICO SANGUÍNEOS:
Dependendo da origem e alteração primária que desencadeia os distúrbios do equilíbrio ácido-básico sanguíneo, podemos classificá-los em:·
Acidose ou Alcalose Metabólica: quando a alteração primária parte da concentração dos íons H+, alterando, consequentemente, o pH sanguíneo, e a forma do organismo compensar seria com o sistema respiratório alterando a concentração de gás carbônico.
Acidose ou Alcalose Respiratória: quando a alteração primária parte dos níveis de CO2 e, como consequência, temos alteração da concentração dos íons H+ e do pH, e o organismo irá tentar compensar através do sistema renal, alterando as concentrações de íons bicarbonato.
Tipos de distúrbios acidobásicose suas causas
QUIZ - K.L, 28 anos, masculino, portador de diabetes mellitus desde os 15 anos, fazia acompanhamento em um Hospital, mas durante um feriado prolongado ficou desatento quanto à dieta e administração de insulina, sendo levado à emergência hospitalar inconsciente, demonstrando respiração rápida e hálito com odor de frutas. Submetido a exames sanguíneos, os resultados foram: 
pH= 7,16 , [HCO3-]= 10.1 mEq/L, 
pCO2= 22mmHg , 
glicose = 400mg/d (glicemia > 180mg/dL = hiperglicemia com sintomas evidentes). 
O que o paciente apresenta?
O paciente apresenta alcalose devido ao valor do pH que está acima do normal.
O paciente apresenta uma acidose metabólica, devido à história de diabetes mellitus e à baixa concentração de bicarbonato.
O paciente apresenta acidose respiratória devido a diminuição na concentração de gás carbônico.
O paciente apresenta alcalose metabólica devido ao excesso de glicose sanguínea. 
PROTEÍNAS, PEPTÍDEOS E AMINOÁCIDOS
ESTRUTURA, FUNÇÃO E CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Objetivo: Descrever a estrutura e a classificação dos aminoácidos, bem como as funções destas biomoléculas.
ESTRUTURA DOS AMINOÁCIDOS
Estrutura do aminoácido é a maneira como os seus átomos estão ligados entre si.
Os aminoácidos são biomoléculas que possuem em sua estrutura o átomo de nitrogênio (N), carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O), sendo que apenas dois tipos de aminoácidos possuem um átomo de enxofre (S), a cisteína e a metionina. Os aminoácidos se unem e formam as proteínas, os peptídeos, alguns hormônios1 e neurotransmissores2.
Existem 20 tipos diferentes de aminoácidos proteicos, ou seja, que farão parte da constituição das proteínas. Abaixo vemos a representação da estrutura geral do aminoácido. Perceba que o aminoácido possui um grupo amina, um ácido carboxílico, um grupamento R chamado de cadeia lateral e um átomo de hidrogênio. Todos estes grupamentos estão ligados ao carbono central que chamamos de carbono alfa (α).
Estrutura geral do aminoácido em pH fisiológico
Quando observamos a estrutura dos 20 tipos diferentes de aminoácidos percebemos que o único grupamento que diferencia um aminoácido do outro é a cadeia lateral (R). Com exceção da glicina, os aminoácidos possuem os quatro ligantes diferentes no carbono alfa. A prolina também apresenta uma particularidade na sua estrutura, pois a sua cadeia lateral (R) liga-se tanto ao átomo de nitrogênio do grupo amina quanto ao carbono central alfa. 
Os aminoácidos são também nomeados por abreviações que lembram em muito o seu nome não abreviado. Por exemplo, a abreviação para o aminoácido glicina é (Gli), para a alanina é (Ala), ou seja, a três primeira letras do seu nome determinam a sua abreviação. Apenas os aminoácidos triptofano (Trp), asparagina (Asn), glutamina (Gln) e isoleucina (Ile) não obedecem a essa regra. Estes símbolos fazem parte do vocabulário dos bioquímicos.
CLASSIFICAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos podem ser classificados de acordo com o seu grupo R
Os aminoácidos podem ser classificados de acordo com a sua cadeia lateral (R) que podem ser agrupados em cinco classes principais que refletirá nas propriedades químicas de cada aminoácido, como por exemplo, a sua solubilidade em água e/ou a sua posição na estrutura da proteína. 
Aminoácidos com cadeia lateral (R)  não polar3 e alifática4
São os aminoácidos que apresentam a cadeia lateral (R) hidrofóbica5 (não polar) não sendo solúveis em água e podem apresentar cadeias abertas ou fechadas não benzênicas (alifáticas). Exemplos: valina, leucina, triptofano, prolina, isoleucina, metionina, fenilalanina e alanina. Estes aminoácidos não interagem com a água em pH fisiológico.
Aminoácidos com cadeia lateral (R) aromática6
São os aminoácidos que apresentam a cadeia lateral (R) com o anel aromático (possuem anel benzênico). São exemplos destes aminoácidos a fenilalanina que é não polar e portanto hidrofóbico, a tirosina e o triptofano que são polares7 e portantohidrofílicos8.
Aminoácidos com cadeia lateral (R) polar e não carregados
Estes aminoácidos são hidrofílicos apresentando solubilidade em água devido a realização de pontes de hidrogênio9 com a água. São exemplos a serina, treonina, cisteína, asparagina e glutamina.
Aminoácidos com cadeia lateral (R) carregados positivamente
Estes aminoácidos, em pH 7.0, apresentam carga positiva na sua cadeia lateral (R) o que confere grande solubilidade em água. São exemplos a lisina, arginina e histidina.
Aminoácidos com cadeia lateral (R) carregados negativamente
Estes aminoácidos, em pH 7.0, apresentam carga negativa na sua cadeia lateral. São exemplos destes aminoácidos solúveis em água o aspartato e o glutamato.
Estrutura e classificação dos aminoácidos proteicos em pH fisiológico
Dos 20 tipos diferentes dos aminoácidos nove são considerados ESSENCIAIS na dieta, porque não são produzidos pelo corpo. São eles: lisina, isoleucina, leucina, treonina, valina, triptofano, fenilalanina, metionina e histidina. 
Por outro lado, os aminoácidos NÃO ESSENCIAS o organismo humano não produz, portanto é obtido da dieta.
FUNÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Os aminoácidos fazem parte da estrutura das proteínas, mas apresentam também outras funções.
Os aminoácidos, além de fazer parte da estrutura das proteínas, também apresentam outras funções. Vamos agora mostrar algumas destas principais funções de alguns aminoácidos.
Triptofano: É o precursor10da serotonina (5-HT)11e da melatonina. Centralmente a serotonina apresenta efeitoanorexígeno12, está relacionada a sensação de bem-estar e participa do controle do sono. A serotonina também é produzida pelas plaquetas13que participa do processo de coagulação sanguínea. Medicamentos que atuam no aumento de serotonina cerebral são utilizados no tratamento de depressão, ansiedade e na obesidade como moduladores do apetite.A melatonina, por sua vez, é produzida pela glândula pineal14importante para o controle do sono.
Metionina: Este aminoácido possui em sua estrutura o enxofre. Sendo assim representa uma importante fonte deste átomo para o organismo. Está presente nas proteínas dos cabelos, unhas e pele.
Fenilalanina: Este aminoácido é precursor da tirosina que por sua vez é importante para formação dos neurotransmissores noradrenalina, dopamina e adrenalina. Se o organismo humano não apresentar a capacidade de converter a fenilalanina em tirosina pode ocasionar sérios problemas neuropsicomotores.
Leucina e isoleucina: Fazem parte da estrutura do músculo e são fonte de energia muscular.
Arginina: O aumento da sua concentração no organismo promove também o aumento na libração do GH (hormônio do crescimento) estimulando a síntese proteica muscular.
Tirosina: Precursora de neurotransmissores, síntese de melanina (pigmento da pele) e do hormônio tiroxina (T3) produzido pela tireoide.
Glicina: Representa um dos poucos neurotransmissores inibitórios, além de participar da resposta imunológica.
Histidina: Precursora da histamina que é uma molécula mediadora da resposta imune.
Prolina: Presente em grandes quantidades na proteína colágeno.
Ácido glutâmico: quando convertido em glutamato representa um importante neurotransmissor excitatório, além de ser o precursor do GABA (ácido gama amino butírico) que é um neurotransmissor inibitório.
Glutamina: Apresenta em grande quantidade no músculo, sendo utilizado como suplemento para atletas, pois evita o catabolismo (quebra) muscular.
VOCÊ SABIA QUE...
O BCAA que é um suplemento alimentar composto pelos aminoácidos de cadeia ramificada (leucina, isoleucina e valina). Em estudos com animais e seres humanos foram mostrados que a suplementação com BCAA é crucial para a manutenção do sistema imune, como nos casos de infecção e desnutrição.
Porém, o efeito da suplementação em atletas de elite, como os praticantes de endurance15 pesado ou treinamento de resistência, onde o catabolismo é intenso, os seus efeitos ainda não estão esclarecidos.
É conhecido que a suplementação pode atenuar a lesão muscular induzida pelo exercício.QUIZ - Os aminoácidos são biomoléculas importantes para o organismo humano e possui uma estrutura química definida. Todos os aminoácidos apresentam:
Átomos de carbono, nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e enxofre.
Carbono central do tipo alfa ligados com o grupo lateral R, a um grupo amina, a um átomo de hidrogênio e a um radical ácido carboxílico.
Nitrogênio em seu grupo lateral R.
A cadeia lateral (R) dos aminoácidos liga-se tanto ao átomo de nitrogênio do grupo amina quanto ao carbono central alfa.
IONIZAÇÃO DOS AMINOÁCIDOS
Objetivo: Compreender o processo de ionização dos aminoácidos.
Os nossos aminoácidos encontram-se ligados a proteínas e/ou livres. Estas moléculas podem se ionizar mudando a sua forma química. A ionização dos aminoácidos depende do valor do pH do meio em que se encontram.
O aminoácido cujo o meio é ácido (alta concentração de H+) apresenta a capacidade de incorporar o H+ do meio, tornando-se protonado.
Vamos imaginar que após ingerimos um aminoácido, este chegará ao estômago que apresenta um pH extremamente ácido devido a presença do HCl (ácido clorídrico) do suco gástrico.
Que forma ionizável este aminoácido assumirá?
Pois bem a figura abaixo ilustra este processo.
O seu grupo ácido carboxílico que apresentava a forma de COO- (desprotonado) recebe o H+ proveniente do suco gástrico e incorpora na sua estrutura química assumindo a forma COOH (protonado). Observamos que a carga líquida total do aminoácido é positiva.
Aminoácido em pH ácido: O grupo COO- é protonado.
Fonte: Própria. Imagem de um aminoácido copiada da internet e modificado.
Os aminoácidos em pH muito ácido apresentam carga líquida total positiva.
Mas e se colocarmos o aminoácido em um pH muito básico/alcalino? 
Por exemplo, dentro de uma solução contendo NaOH (hidróxido de sódio) cujo valor de pH=14. Lembrando que neste valor de pH a concentração de H+ é baixa em relação a concentração de OH- do meio.
Observe agora na figura abaixo que o grupo amina do aminoácido que estava protonado (NH3+) se torna desprotonado (NH2). Ocorreu saída de H+ para o meio.
 
Aminoácido em pH básico/alcalino: O grupo NH3 é desprotonado.
Fonte: Modificada de uma estrutura geral de um aminoácido
Os aminoácidos em pH muito básico/alcalino apresentam carga líquida total negativa.
Além dos grupos ácido carboxílico e grupo amina, o aminoácido pode apresentar grupos químicos ionizáveis na cadeia lateral (R).
O parâmetro químico pKa de cada um dos grupos ionizáveis do aminoácido nos permite avaliar como a estrutura dessa biomolécula se apresentará, de acordo com a variação de pH.
KA E PKA
A sigla Ka representa a constante de dissociação dos ácidos e expressa a tendênciadesses compostos em doar prótons (H+). Logo, quanto mais forte, maior a tendênciaem doar H+, maior será o valor de Ka. O raciocínio inverso é válido para ácidos fracos.
Os valores de Ka são expressos sob a forma de exponenciais, por exemplo: 1,74x 10-5, assim, com o intuito de se trabalhar com o números inteiros (1,2,3...), foi-se instituído o valor de pKa, que expressa em escala logarítmica o valor de Ka, ou seja:pka = -log Ka.
Portanto, a interpretação para os valores de pKa é inversa àquela feita para os valores de Ka, ou seja: quanto mais forte o ácido, menor o valor de pKa.
No contexto da ionização dos aminoácidos, o valor de pKa nos indica qual a tendência dos grupos químicos em doar H+ , à medida que o valor de pH varia.
Vamos analisar a ionização do aminoácido glicina quando submetido a uma variaçãode pH de 1,0 a 12,0. 
Ionização do aminoácido glicina
Pela estrutura da glicina percebemos que esse aminoácido possui dois grupos ionizáveis:grupo carboxila e amino, sendo os valores de pka, respectivamente: 2,34 e 9,60.
Em pH = 1,0, a concentração de íons H+ é alta, portanto a tendência é que o aminoácido atue como base e receba os íons H+ (estrutura A).
À medida que o pH varia em direção a 12,0, porém, há diminuição progressiva da concentração de íons H+ e a tendência é que o aminoácido atue como ácido doando íons H+. Assim, quando o valor de pH atinge o valor de pKa do grupo carboxila = 2,34, temos 50% das moléculas de aminoácidos dissociadas, ou seja, 50% das moléculas apresentam a estrutura B.
À medida que o valor de pH aumenta, atinge-se o valor correspondente ao pka do grupo amino, ou seja, 9,60. Nesse caso, esse grupo é desprotonado (doa H+) e 50% das moléculas de glicina apresentam a estrutura C.
À medida que o valor de pH varia, é possível perceber, que em consequência da ionização dos grupos químicos, a carga elétrica líquida (total) da molécula de aminoácido também varia. No caso da glicina, observamos que a estrutura A apresenta carga +1,enquanto a B apresenta carga zero e a C apresenta carga -1.
O pH em que predomina a forma eletricamente neutra do aminoácido é denominado ponto isoelétrico (pI). E é possível determiná-lo.
Como?
PASSOS PARA A DETERMINAÇÃO DO PONTO ISOELÉTRICO (PI) DOS AMINOÁCIDOS:
Analise a ionização do aminoácido.
Encontre entre quais valores de pkas o aminoácido adquire carga elétricalíquida igual a zero (nula).
Some os valores de pkas encontrados e divida por 2.
O valor encontrado é o ponto isoelétrico.
Os aminoácidos quando estão em seu pI apresentam carga líquida total igual a zero.
QUIZ - Dependendo do valor do pH em que o aminoácido se encontra pode apresentar carga líquida total diferente. Em relação a ionização dos aminoácidos é pertinente afirmar:
Os aminoácidos quando em pH muito alcalino apresentam carga líquida total igual a zero.
Os aminoácidos quando em pH muito ácido apresentam carga líquida total positiva.
Os aminoácidos quando estão no seu valor de pI apresentam carga líquida total positiva.
Os aminoácidos quando em pH 7.0 apresentam todos os aminoácidos com carga líquida total igual a zero.
ESTRUTURA E FUNÇÃO DOS PEPTÍDEOS
Objetivo: Reconhecer a estrutura e funções de determinados peptídios.
Como visto anteriormente, os peptídios são moléculas constituídas por aminoácidose os organismos vivos são capazes de sintetizá-los com as mais variadas estruturas (diferentes sequências de aminoácidos) e funções. No organismo humano encontramos os seguintes exemplos: encefalinas (analgesia), ocitocina (contração do músculo uterino e glândula mamária), vasopressina ou ADH (hormônio antidiurético), glucagon (aumenta a glicemia durante o jejum), glutationa (proteção contra radicais livres) e a gramicidina (antibacteriano).
Os laboratórios químicos e da área da saúde também são capazes de produzir peptídios, que neste caso são denominados sintéticos. Muitos desses peptídios têm grande emprego na área da medicina e da nutrição, como é o caso do adoçante aspartame, que foi descoberto por acaso em 1965, em um laboratório dos Estados Unidos, pois após trabalhar com os aminoácidos, um dos cientistas molhou o dedo na língua, sentindo sabor doce.
O aspartame é o éster metílico de um dipeptídeo, ou seja, é obtido a partir de dois aminoácidos: aspartato e fenilalanina (estrutura química a seguir) e sua estrutura química permite interação com os receptores1 responsáveis pela detecção do sabor doce. Sabe-se que o aspartame confere um gosto 200 vezes mais doce que o açúcar e com um valor calórico bem inferior, sendo uma opção aos portadores de diabetes e empregado em casos de necessidade de perda de peso.
Molécula de aspartame
NO RÓTULO DOS ALIMENTOS E BEBIDAS DEVEM CONTER A INFORMAÇÃO DA PRESENÇA DA FENILALANINA
A ANVISA (Agência Nacional de Vigilância Sanitária) ressalta que: “Os produtores de alimentos e bebidas que contenham aspartame na composição delas devem inserir no rótulo a advertência de que o produto “contém fenilalanina”, em atendimento à PortariaSVS/MS nº 29 de 1998. (www.anvisa.gov.br/alimentos/informes /17_190106.htm)
Por que essa advertência é importante e necessária?
Essas informações são necessárias para que os nutricionistas possam elaborar dietas apropriadas para os portadores da fenilcetonúria. Além disso, para que o próprio portador desta doençapossa evitar a ingestão do aminoácido essencial fenilalanina presente no aspartame evitando as complicações decorrentes da fenilcetonúria
GLOSSÁRIO
Receptores: proteínas presentes geralmente na membrana plasmática, que interagem quimicamente com moléculas sinalizadoras e desencadeiam respostas celulares e adaptação orgânica.
QUIZ - Os peptídeos são moléculas que apresentam importância biológica. Alguns podem ser sintetizados em laboratório, portanto são considerados sintéticos. Assinale a alternativa que contenha a relação correta entre o peptídeo com a sua respectiva função.
Glucagon: antibacteriano.
Gramicidina: aumenta a reabsorção de água pelo rim
ADH: aumenta a glicemia durante o jejum
Aspartame: adoçante artificial
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
Objetivo: Conhecer a ligação peptídica.
Para ocorrer a formação das proteínas e peptídeos os aminoácidos precisam se ligar para formar estes polímeros. Esta ligação chama-se ligação peptídica (também chamada de ligação amídica).
A ligação entre os aminoácidos se dá pelo compartilhamento de elétrons entre o carbono de um aminoácido e o nitrogênio do outro aminoácido (C-N).
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
Para que essa ligação ocorra é obrigatório a liberação de uma molécula de água, portanto, dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.
Observe a figura abaixo e perceba que o átomo de oxigênio provém do grupo carboxila (COO-) do aminoácido 1 e os dois hidrogênios do grupo amina (NH3+) do aminoácido 2. Repare que a carboxila alfa do aminoácido 1 une-se à amina alfa do aminoácido 2.
Portanto, se vários aminoácidos unirem-se e formar uma cadeia polipeptídica observamos que haverá duas pontas livres que chamamos de amino-terminal e carboxi-terminal. Por convenção, a ponta amino-terminal é considerada como sendo o início de uma cadeia polipeptídica, e assim a sequência de uma cadeia polipetídica é escrita começando no aminoácido amino-terminal e finalizando na ponta carboxi-terminal.
Vamos exemplificar:
Se tivermos um polipeptídio com a seguinte sequência de aminoácidos: Gli-Ser-Phe-His-Glu
Onde encontramos o amino-terminal e o carboxi-terminal?
Na glicina (gli) encontramos o amino-terminal e no glutamato (Glu) encontramos o carboxi-terminal.
Ligação peptídica
QUIZ - Considere o seguinte polipetídio: Ala-Cis-Gli-Ser-Pro-Gln-Val. É pertinente a afirmativa:
Este polipeptídio é formado por 7 aminoácidos e possui 7 ligações peptídicas.
Neste polipeptídio o amino-terminal encontra-se na alanina (Ala) e o carboxi-terminal na valina (Val).
Neste polipeptídio o amino-terminal encontra-se na valina (Val) e o carboxi-terminal na alanina (Ala).
A ligação peptídica presente entre os aminoácidos deste polipeptídio ocorre com a saída de 4 moléculas de água.
ESTRUTURA E CLASSIFICAÇÃO DE PROTEÍNAS
Objetivo: Reconhecer a estrutura e os tipos de classificação das proteínas.
As proteínas são polímeros cujas unidades básicas são os aminoácidos. E representam, após a molécula de água, boa parte da constituição celular, desempenhando funções importantes à sobrevivência de um determinado organismo, justificando a origem do nome proteína, ou seja, proteos (palavra grega), que significa “a primeira” ou a “mais importante”.
Na natureza existem milhares de proteínas, algumas delas muito bem caracterizadas. Como é possível existir essa variedade de proteínas se há 20 tipos de aminoácidos disponíveis para composição delas?
A resposta está na combinação diferenciada entre esses aminoácidos. Logo, não podemos afirmar que duas proteínas são iguais apenas considerando que possuem os mesmos tipos e número de aminoácidos. É necessário avaliar em que ordem esses aminoácidos estão dispostos compondo a estrutura proteica.
A informação necessária à síntese de uma proteína pelo organismo provém de um gene (porção de DNA), ou seja, a sequência de aminoácidos de uma proteína é determinada pela informação genética, como demonstrado a seguir.
As proteínas podem ser classificadas quanto:
Ao nível de estrutura protéica: primária, secundária, terciária, quaternária.
À forma: globular ou fibrosa.
À constituição: simples ou conjugada
Nível de estrutura protéica
A organização espacial da proteína é resultado do tipo de aminoácido que a compõe e de como eles estão dispostos uns em relação aos outros. Dessa forma, a proteína pode apresentar níveis diferenciados de estrutura, sendo classificada como: primária, secundária, terciária e quaternária.
A estrutura primária da proteína corresponde ao resultado da tradução do RNA, ou seja, à sequência de aminoácidos da proteína, unidos por ligações peptídicas.
Há dois tipos de organização espacial protéica que correspondem à estrutura secundária. A primeira delas é alfa (α)-hélice, em que podemos notar o enrolamento da cadeia ao redor de um eixo, formando uma espiral.
A alfa-hélice é estabilizada e mantida por pontes de hidrogênio que se dispõem paralelamente ao eixo da hélice.
O outro tipo de organização espacial que corresponde à estrutura secundária é a folha beta (β) –pregueada, a qual exibe uma conformação mais distendida que a alfa-hélicee que também é estabilizada por pontes de hidrogênio, porém essas interações químicas são perpendiculares aos eixos da cadeia polipeptídica.
A estrutura terciária corresponde ao dobramento final da cadeia polipeptídica, sendo descrita como a estrutura tridimensional da proteína. Esse nível de estrutura protéica é estabilizado por diversas interações químicas. Além das pontes de hidrogênio, estão presentes as interações hidrofóbicas, ligações iônicas e as pontes de dissulfeto.
Os três primeiros tipos de interações são exemplos de ligações não covalentes, já as pontes de dissulfeto são ligações covalentes estabelecidas entre dois resíduos de cisteína.
Algumas proteínas possuem duas ou mais cadeias polipeptídicas, denominadas subunidades. O arranjo dessas subunidades em complexos tridimensionais descreve a estrutura quaternária, que é mantida por ligações não covalentes entre as subunidades,dos mesmos tipos que mantêm a estrutura terciária.
A hemoglobina, presente nas hemácias (glóbulos vermelhos do sangue), é um exemplo de proteína que possui estrutura quaternária, pois é composta por quatro cadeias polipeptídicas ou subunidades.
ALTERAÇÃO NA ESTRUTURA DO COLÁGENO: ESCORBUTO
Você sabia que para a síntese do colágeno é necessária a participação da vitamina C?
Pois é o colágeno é uma proteína extracelular e constitui um dos tipos de fibras do tecido conjuntivo. As fibras do colágeno são insolúveis em água e possui alta resistência.
Essas características conferem a pele alta resistência.
O colágeno forma uma tripla hélice única, sendo que a sua forma madura se apresenta em forma de bastão.
Quando observamos os tipos de aminoácidos presentes no colágeno percebemos que há abundância de hidroxiprolina e hidroxilisina.
A vitamina C tem a função de adicionar hidroxilas (OH-) nos aminoácidos prolina e lisina
Portanto, se o indivíduo apresentar carência de vitamina C não irá ocorrer a hidroxilação destes aminoácidos. Observamos que as três cadeias de alfa-hélice que compõe o colágeno não se unem.
Está alteração estrutural do colágeno leva o indivíduo a apresentar a doença chamada escorbuto (doença do navegante).
Como dissemos anteriormente: o colágeno confere resistência ao tecido conjuntivo. Na carência de vitamina C esta resistência é perdida ocasionando sangramento gengival, vasculites e descoloração da pele, podendo inclusive causar morte.
Forma: Globular ou fibrosa
Forma globular: Apresenta formato aproximadamente esférico, normalmente são solúveis em água e apresentam função dinâmica.
Exemplo: enzimas, anticorpos, hormônios, transporte.
Forma Fibrosa: Apresentam formato alongado, são insolúveis em água e apresentam função estrutural e portanto estática.
Exemplo: actina, miosina, colágeno.
Veja abaixo o material complementar.
Constituição: Simples ou conjugada
As proteínas simples são constituídas exclusivamente por aminoácidos, enquanto que as proteínas conjugadas apresentam moléculas