Aula 01 FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA (1)

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FUNDAMENTOS DE BIOQUÍMICA
Unidade 1 – INTRODUÇÃO À BIOQUÍMICA
1.1 – CONCEITOS GERAIS
A célula é a unidade básica estrutural e funcional de todos os seres vivos. Ela foi 
descoberta em 1665 por Robert Hooke. As células executam diversos tipos básicos de 
trabalho como, por exemplo, regular a entrada e a saída de substâncias para garantir que 
condições ótimas sejam mantidas em seu interior. 
As células são formadas por biomoléculas, ou seja, macromoléculas distintas como as 
proteínas, os ácidos nucleicos, os lipídios e os carboidratos. Essas moléculas são 
compostas basicamente de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. A água e os 
eletrólitos formam os componentes inorgânicos da célula, assim como as vitaminas 
(compostos orgânicos), que desempenham papéis importantes na manutenção de suas 
funções.
1.2 - COMPOSIÇÃO DA MATÉRIA VIVA
As células vivas contem carboidratos, lipídios, aminoácidos, proteínas, ácidos nucleicos, 
nucleotídeos e compostos relacionados em quantidades variáveis. Embora esses 
compostos tenham um número quase infinito e estruturas químicas, sua massa é 
constituída quase que inteiramente por somente seis elementos – carbono (C), hidrogênio 
(H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). Além disso dois dos elementos, 
hidrogênio e oxigênio, combinam-se para formar o mais abundante componente celular, 
água (H2O), que não está incluída dentro de quaisquer categorias acima mencionadas. 
Mais de 90% do plasma sanguíneo é constituído de água, o músculo contém cerca de 
80% de água e ela constitui mais da metade da maioria dos outros tecidos animais ou 
vegetais.
 1.3 – QUÍMICA DA ÁGUA 
A água é o solvente mais importante, a molécula da água consiste de dois átomos de 
hidrogênio covalentemente ligados a um átomo de oxigênio. O ângulo formado pelos dois 
átomos de hidrogênio e de 105°. 
Pelo fato de o oxigênio ser mais eletronegativo do que o hidrogênio, os elétrons das 
ligações são puxados em direção ao átomo de oxigênio. Estas ligações covalentes 
polares criam uma distribuição desigual de cargas elétricas dentro da molécula. A 
molécula da água é fortemente polarizada devido à eletronegatividade do átomo de 
oxigênio, que tende a atrair os elétrons dos átomos de hidrogênio, produzindo uma carga 
eletropositiva efetiva em torno do próton. Devido a essa polarização, as moléculas de 
água comportam-se como dipolos uma vez que elas podem ser orientadas em ambas as 
direções como íons positivos e negativos. Essa propriedade dá à molécula uma singular 
habilidade para atuar como solvente. Moléculas dipolares de água podem penetrar na 
rede cristalina formada pelos íons negativos e positivos, os quais são solubilizados.
Os elevados pontos de ebulição (100°C) e de fusão (0°C) são resultados de uma 
interação entre moléculas de água adjacentes, conhecida como pontes de hidrogênio. Em 
síntese, o termo ponte de hidrogênio se refere à interação de um átomo de hidrogênio 
que está covalentemente ligado a um átomo eletronegativo com um segundo átomo 
eletronegativo. Há uma tendência do átomo de hidrogênio a associar-se com um segundo 
átomo eletronegativo, compartilhando seu par de elétrons, formando-se uma ligação 
fraca. Em matérias biológicas os dois átomos mais comumente envolvidos em pontes de 
hidrogênio são o nitrogênio (N) e o oxigênio (O).
Pontes de hidrogênio
Fonte: https://www.infoescola.com/quimica/forcas-intermoleculares-van-der-waals-e-ponte-de-hidrogenio/
Pontes de hidrogênio são muito mais fracas do que ligações covalentes. Apesar disto, 
cada molécula de água forma pontes de hidrogênio com três ou quatro outras 
moléculas, e estas fracas forças de atração influenciam grandemente nas 
propriedades da água líquida. Se for comparado o tamanho da molécula da água, ela 
tem um ponto de ebulição relativamente alto por causa das pontes de hidrogênio. Para 
a água líquida virar gás, as pontes de hidrogênio existente entre as moléculas devem 
ser rompidas. Portanto há uma necessidade de energia adicional para elevar a 
temperatura até a água ferver quando comparado com líquidos cujas moléculas não 
formam pontes de hidrogênio. As pontes de hidrogênio influenciam também muitas 
outras propriedades da água, incluindo seu papel como solvente. Esse tipo de ligação 
é importante para o organismo vivo, pois ajuda a determinar a forma estrutural de 
várias proteínas. 
Quando a diferença de eletronegatividade é pequena em uma ligação química, na qual 
o compartilhamento é praticamente igual entre os compostos, a ligação é chamada de 
apolar.
Com relação à solubilidade das moléculas em água:
• Substâncias hidrofílicas têm afinidade pelas moléculas de água;
• Substâncias hidrofóbicas não têm afinidades pelas moléculas de água.
Existem casos em que uma molécula apresenta proporções polares e apolares, as 
quais são denominadas anfipáticas, como, por exemplo, a membrana celular, que 
apresenta a parte externa hidrofílica e parte interna hidrofóbica.
O mecanismo de passagem da água pela membrana é chamado de osmose, e este 
ocorre pelas aquaporinas da membrana. As aquaporinas (AQPs) são uma família de 
pequenas e hidrofóbicas proteínas integrais de membrana, que formam poros para a 
passagem de água através da membrana celular.
O fluxo osmótico ocorre no sentido do local menos concentrado (hipotônico) para o 
mais concentrado (hipertônico) em solutos.
Equilíbrio Hídrico: Fisiologicamente, o equilíbrio entre o ganho e a perda diária de 
água é regulado pelos processos de ingestão, metabolismo, diurese e suor e pelas 
perdas imperceptíveis. Qualquer interferência nos mecanismos normais da regulação 
nos mecanismos normais da regulação pode gerar distúrbios do equilíbrio dos líquidos 
e de eletrólitos. Sendo assim, a ingestão de água dever ser igual à perda.
Equilíbrio Ácido-base: O equilíbrio ácido-base tem com objetivo a manutenção da 
homeostasia, isto é, manter constantes as concentrações de íons hidrogênio e 
hidroxila. Estes íons são produzidos durante o processo de respiração celular.
Ácido: é toda espécie química capaz de ceder prótons (íon H+).
Base: é toda espécie química capaz de receber prótons (íon H+).
Para determinar se uma solução é ácida ou básica, existe uma escala que é 
denominada escala de pH, a qual mede a concentração de íons hidrogênio. Essa 
escala pode variar entre os valores de Zero a 14, da seguinte forma:
 
Neutro
pH 0 ___Ácido_____ 7 ______Base_____ 14
Quanto maior for a concentração de íon hidrogênio, maior será a acidez e menor o pH.
Muitas reações químicas necessitam de um pH ideal para que possam ocorrer, como, 
por exemplo, a ação das enzimas presentes em um sistema biológico. Caso o valor de 
pH não seja adequado, processos disgestivos, catabólicos ou anabólicos não 
ocorrerão da maneira ideal. O pH em um sistema biológico pode apresentar algumas 
variações, como, o pH da sangue que oscila em torno de 7,4, e o pH do estômago, 
que, dependendo de fatores como alimentação, pode ir de 1,5 a 8 na escala.