Introdução a Bioquímica, pH, e Enzimas

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INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
As reações químicas que estão relacionadas com o crescimento e reprodução do organismo são as do METABOLISMO PRIMÁRIO. As reações químicas que acontecem no ser vivo para ele se adaptar às condições físicas e ambientais são as referentes ao METABOLISMO SECUNDÁRIO.
Ex: produção de compostos que aumentam a imunidade do ser humano (referentes às vias do metabolismo secundário).
Dentro dessas reações químicas há as reações de quebra, chamadas catabólicas, e há as reações de formação, chamadas anabólicas. No nosso organismo, essas duas vias (ou reações) não existem isoladamente, sendo assim, uma completa a outra. Catabolismo libera a energia, Anabolismo consome a energia.
Ex: consumir um CARBOIDRATO (macromolécula) resulta em sua degradação, pois é um polímero de glicose, e para ele fornecer energia é necessário degradá-lo, ou seja, quebrar essa macromolécula em moléculas menores até que gere apenas glicose que irá entrar nas vias metabólicas e vai fornecer essa energia , ATP (VIAS/REAÇÕES CATABÓLICAS- que liberam energia). Para repor uma célula, nas minhas vias metabólicas, eu preciso unir moléculas, num processo de absorção de energia para a formação de uma moléculas maior (VIAS/REAÇÕES ANABÓLICAS)>
Toda vez que for falado de 
energia
 em bioquímica, está se referindo ao 
ATP 
(adenosina trifosfato)
. 
A bioquímica é a área que estuda a estrutura das BIOMOLÉCULAS e suas propriedades que conferem as características de um ser vivo, e que explica essas REAÇÕES, ou seja, A bioquímica é o ramo da ciência que utiliza as ferramentas e a terminologia da química para explicar a biologia em nível molecular. As biomoléculas são essenciais para o bom funcionamento do sistema biológico e apresentam formas tridimensionais que executam inúmeras reações químicas entre si para manter e perpetuar a vida. Além disso, para promover a visão, locomoção, digestão ou, a nível celular, ocorrer a sinalização de processos do sistema nervoso, é necessário que o organismo esteja em CONDIÇÕES FISIOLÓGICAS, ou seja, condições ideais para o funcionamento do corpo. Dentre elas, o pH e a temperatura (no corpo humano, 36,5 é a temperatura ideal, acima disso ocorre a desnaturação das ENZIMAS e outras PROTEÍNAS.) As enzimas são os catalizadores biológicos, que fazem essas reações acontecerem em condições fisiológicas.
Bioquímica
 é a área da ciência que estuda a estrutura das 
biomoléculas
, suas propriedades e como elas interagem para conferir 
as características dos seres vivos.
PH E SISTEMA TAMPÃO
pH
= - 
log
 [H+]
H+ é a liberação desse íon que define a acidez, sendo assim, ácidos liberam facilmente esse 
íonO organismo mantêm esse pH constante, nos humanos, o pH plasmático é de 7,4, havendo faixa muito estreita de variação, ou seja, 7,35 a 7,45 (decréscimos a valores próximos de 7,0 tem sérias consequências). Variações bruscas de pH indicam problemas funcionais! A manutenção do  pH ideal se dá pelos SISTEMAS-TAMPÃO. Ph siginifica potencial hidrogeniônico 		 .
NEUTRO
BÁ
SICO
ÁCIDO0 ----------- 7,0 ---------- 14,0 (ESCALA DE PH)
O pH dos fluidos corporais deve permanecer dentro de limites próximos. Morte pode resultar de aumentos ou diminuições relativamente pequenos de pH. A razão para nossa sensibilidade ao pH são as enzimas que catalisam as reações químicas do corpo, uma vez que as enzimas desempenham papel tão crucial, sua inativação pode ser fatal.
Tampão é o equilíbrio entre o ácido conj. e a base conj., ou seja, a manutenção do pH.
HX 
 
H + [X ]Qualquer ácido se ioniza resultando em H+ e uma base conjugada.
ÁCIDO
 
CONJUGADO
BASE CONJUGADA
O processo de respiração está relacionado com a manutenção do equilíbrio do ph sanguíneo (ou plasmático).
Um dos equilíbrios mais importantes para organismo é o existente entre o H2CO3 e o HCO3. 
O Ác. Carbônico (H2CO3) é um ácido fraco e, quando se ioniza, forma o H+ e o HCO3 (bicarbonato). No processo de respiração, inspiramos O2, que vai para os pulmões e sai na forma de CO2. No meio disso, o gás carbônico reage com as partículas de H2O dentro do organismo formando o H2CO3, que irá sofrer essa ionização. Portanto, no processo de respiração estamos realizando um sistema tamponante, sendo esse processo importantíssimo para a manutenção do equilíbrio no pH sanquíneo. Por isso que pessoas que estão com problemas respiratórios têm dois sintomas básicos: muita câimbra muscular e muita dor de cabeça, pois a quantidade de bicarbonato ou de Ác. Carbônico está elevada. Ou seja, doenças respiratórias alteram o pH e, quando não controladas provocam a ALCALOSE ou a ACIDOSE.
Acidose pH sanguíneo abaixo de 7,35; Alcalose pH sanguíneo acima de 7,45
A alcalose e a acidose podem ser tanto respiratórias quanto metabólicas!
Outro equilíbrio importante para o organismo é o do H3PO4 e H2PO4. O Ác. Fosfórico se ioniza três vezes pois possui três hidorgênios ionizáveis. 
 
O Ác. Fosfórico forma 3 sistemas tamponantes no organismo, um para cada ionização. No nosso organismo a segunda ionização é a mais importante!
Quando eu tenho um sistema tamponante eu tenho um ác. Fraco e a sua base conjugada, ou seja, um equilíbrio entre os dois, podendo adicionar quantidades mínimas dos dois sem alterar esse equilíbrio, mantendo assim o pH constante.
Algumas biomoléculas realizam esse sistema tamponante!
Os ORGÃOS mais responsáveis por esse equilíbrio do pH plasmático/sanguíneo são os pulmões e os rins, ou seja, havendo problemas nesses dois órgãos vai provocar uma alteração nesse pH. Portanto, medir o Ph plasmático quando a pessoa está com sintomas de mau funcionamento desses órgãos vai revelar alterações, pois é nos pulmões que há a absorção de O2 e liberação de CO2 (e é este gás liberado pelas vias pulmonares que vai reagir com a água formando o H2CO3 que se ionizará e formará H+ e bicarbonato) e é nos rins onde vai ocorrer a filtração e o controle da [ ] de bicarbonato.
Se os rins não funcionarem corretamente pode haver um aumento na concentração de bicarbonato, diminuindo a concentração de H+, fazendo o pH subir (ALCALOSE). Porém se os rins filtrarem mais e tiver uma liberação maior de bicarbonato, ou seja, uma diminuição de sua concentração, vai haver um aumento da concentração de H+, fazendo o pH diminuir (ACIDOSE). Ps.: Isso ocorre devido ao DESLOCAMENTO DE EQUILÍBRIO! 
Se os pulmões não funcionarem corretamente, ou você tá produzindo mais CO2 ou tá produzindo menos do que deveria produzir (consumindo mais CO2), alterando o pH. Se eu não respiro direito eu produzo mais Cálcio, causando as câimbras musculares. Quando há o aumento da concentração de dióxido de carbono, significa que tem mais Ác. Carbônico, aumentando a concentração de H+, fazendo o pH diminuir (ACIDOSE). Quando há a diminuição da concentração de dióxido de carbono, significa que tem menos Ác. Carbônico, diminuindo a concentração de H+, fazendo o pH aumentar (ALCALOSE).
É alcalose metabólica quando o pH sanguíneo está acima de 7,4, pois o sangue está muito alcalino devido à maior [ ] de bicarbonato, provavelmente devido ao mau funcionamento dos rins (ou aumento dessa substância ou perda excessiva de substância ácida). Se tem uma quantidade excessiva de bicarbonato os rins têm que funcionar mais rápido mas ele tem um limite/saturação, não conseguindo dar conta, provocando sintomas que o funcionamento/capacidade renal está sendo afetado.
Quando há excessos de vômitos há alcalose porque está havendo muita perda de substância ácida, provoca a alcalose, e ela é também muito comum em pessoas que têm gastrite ou úlcera pois tomam muito medicamento alcalino. O consumo excessivo de substâncias alcalinas (ou overdose alcalina/de anti-ácido) provoca alcalose metabólica.
Os rins controlam a quantidade de eletrólitos dentro do organismo e também o pH.
Quando há problema no funcionamento dos pulmões, ou seja, quando há uma hiperventilação havendo um aumento na [ ] de CO2, gerando dores muscularrese ansiedade.
A alcalose é mais comum que a acidose. Na acidose, há aumento da [ ] de H+, devido à queda da concentração de bicarbonato no sangue, provocando um desequilíbrio entre o ácido e a base. Está relacionada à desidratação e à diabetes (principalmente a mellitus, pois é causada devido a um excesso de ácido metabólico, o Ác. Lático, havendo um aumento de H+ no organismo, requerendo um funcionamento excessivo dos rins e do fígado, havendo um desgaste deste último), e está relacionada, também, ao alto nível de creatinina e resíduos da via metabólica dos compostos nitrogenados, que é a degradação das proteínas, na urina. 
Se é acidose, há o aumento da [ ] de H+, ou seja, uma diminuição de Ác. Carbônico, ocorrendo quando há um mau funcionamento dos pulmões.
Independente se for acidose ou alcalose, a alteração do pH sanguíneo afeta o SNC (sistema nervoso central) havendo várias sequelas.
Existem vários tratamentos, mas o mais comum é tentar equilibrar a respiração, tanto a velocidade quanto o nível de respiração, visando um equilíbrio do pH sanguíneo.
Portanto, o equilíbrio do pH só é possível devido à produção de substâncias ácidas que se ionizam produzindo as suas bases conjugadas.
Os sistemas tamponantes (onde o pH se mantêm constante) têm uma faixa determinada de pH para funcionar como tampão. Os ácidos fracos só funcionam como tampão se tiver em uma faixa de + - 1 do seu valor do pKa.
Ex: 	H2CO3 ------------ HCO3 – (pKa= 6,4), então só funciona como tampão em pH de 5,4 a 7,4.
Nos ácidos polipróticos (aqueles que apresentam mais de um hidrogênio ionizável), quanto maior for o pH, maior vai ser o pKa e aí vai haver a predominância da forma desprotonada, em pH menor, vai haver a predominância da forma protonada.
forma protonada com H+ ; forma desprotonada sem o H+
Em resumo, um sistema tampão consiste numa mistura de um ácido fraco e sua base conjugada, apresentando uma resistência no pH na decorrência que você vai adicionando o ácido ou a base.
ENZIMAS
PRIMEIRA ENZIMA A SER ESTUDADA!
As enzimas, em sua maioria, são proteínas (polímeros de aminoácidos que estão ligados uns aos outros pela ligação peptídica) que fazem com que a energia de ativação de uma reação diminua, fazendo com que ela aconteça espontaneamente e em condições fisiológicas, diminuído seu estado de transição, ou seja, sua energia de ativação. Portanto, são catalisadores biológicos.
Aminoácidos:
				H
R	C*	COOH		
			 NH2
As enzimas que não são proteínas e fazem esse tipo de reação são as chamadas de riboenzimas. Com excessão delas, todas as outras enzimas são proteicas, e, após a reação, retomam a sua estrutura inicial. São proteínas globulares e est. até terciária!
 
CONCENTRAÇÃO DE SUBSTÂNCIA TAMBÉM!
Os detergentes líquidos limpam mais rápido devido à presença de enzimas!
Lipases: degradam lipídios em condições ambientais.
Quanto mais claro for o papel mais caro ele é, porque pra clarear o papel se utilizava grande quantidade de Ác. Clorídrico. Hoje em dia, substitui isso por enzimas, as celulases e as hidrolases! No processo de industrialização, é adicionado enzimas nos jeans que reagem com as fibras deixando o tecido mais maleável. Na área da saúde: na leucemia linfoblástica, um dos medicamentos utilizados é uma enzima, pois a célula cancerígena se alimenta da L-asparagina (aminoácido) que é um aminoácido não-essencial produzido para outras vias, e por ela se alimentar antes, a imunidade do indivíduo cai. Esse medicamento que contêm a enzima L-asparaginase (via venosa), que degrada esse aminoácido liberando ác. Aspártico e amônia. Não tendo asparagina no meio, a célula cancerígena acaba morrendo, ou seja, é uma inibição feita através das enzimas!
A enzima tem uma relação muito íntima com a reação que vai catalizar (chave-fechadura), e no fim da reação, sempre se regenera voltando ao seu estado inicial!
A enzima tem uma parte proteica e outra não e a junção dessas duas partes é que dá essa estrutura terciária. A parte não proteica pode ser um íon (co-fator), metal ou parte orgânica (uma vitamina ou molécula com átomo de carbono- quando tem essa parte orgânica é chamada de coenzima) e a parte proteica é chama apoenzima ou apoproteína!
A maioria das enzimas só reagem com um substrato e catalizam um único tipo de reação. Quanto mais específica a enzima for, maior é a sua eficiência.
Como elas se regeneram elas não são tóxicas.
O nome das enzimas tá relacionado com o substrato que ela têm afinidade e ao tipo de reação que a enzima tá fazendo.
Transfere fosfato!
As que fazem oxi-redução são chamadas oxi-redutases, que são enzimas que catalizam as reações de tranferência de elétrons! Quem sofreu oxidação, tem número menor de H ou aumento no número de O, quem sofreu redução, tem número maior de H ou diminuição no número de O.
Já as transferases vão ser enzimas que vão auxiliar na transferência de grupos funcionais.
As hidrolases participam de reações de quebra de reação com adição de H2O.
As Liases atuam em reações onde há a quebra de ligação sem formar dois produtos!
As enzimas que atuam na transformação de uma molécula em seu isômero são as Isomerases!
As Ligases catalisam as reações de formação gerando uma nova molécula!
ENZIMAS REGULATÓRIAS
INIBIÇÃO IRREVERSÍVEL
INIBIÇÃO COMPETITIVA / 
NÃO-COMPETITIVA
 / INCOMPETITIVA
INIBIÇÃO ENZIMÁTICA