Bioquímica Unidade 1 Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos

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Bioquímica
Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.ª Me. Kelly Cristina de Oliveira Bermar
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin
Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
• Introdução;
• Conceitos e Definições;
• Água;
• Propriedades Químicas da Água;
• Equilíbrio Ácido – Base;
• Aminoácidos;
• Aminoácidos Biologicamente Ativos.
 · Discorrer sobre os tampões fisiológicos e sua importância nos processos 
bioquímicos, assim como a função e o metabolismo dos aminoácidos.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Introdução à Bioquímica,
Tampões e Aminoácidos
Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem 
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua 
formação acadêmica e atuação profissional, siga 
algumas recomendações básicas:
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e 
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos 
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você 
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão 
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o 
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e 
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte 
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Mantenha o foco! 
Evite se distrair com 
as redes sociais.
Determine um 
horário fixo 
para estudar.
Aproveite as 
indicações 
de Material 
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma 
Não se esqueça 
de se alimentar 
e de se manter 
hidratado.
Aproveite as 
Conserve seu 
material e local de 
estudos sempre 
organizados.
Procure manter 
contato com seus 
colegas e tutores 
para trocar ideias! 
Isso amplia a 
aprendizagem.
Seja original! 
Nunca plagie 
trabalhos.
UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Introdução
Bioquímica é a ciência que estuda a química da vida, apesar de estar relacionada 
a diversas outras Disciplinas, tais como, Biologia Celular, Imunologia e Genética; 
porém, alguns temas são particulares. Assim como:
 · Quais são as moléculas envolvidas nos processos biológicos e como são 
suas estruturas químicas?;
 · Como as moléculas interagem entre si e como são sintetizadas?;
 · Como é produzida e conservada a energia celular?;
 · Como a informação genética é armazenada, transmitida e expressada?
Nesta Disciplina, vamos abordar esses temas de forma que possamos compre-
endê-los e os associar a processos relacionadas à nossa prática profissional.
Conceitos e Definições
As biomoléculas são constituídas por um número limitado de elementos quí-
micos, sendo os mais comuns o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o 
nitrogênio (N), o fósforo (P), o cálcio (Ca) e o enxofre (S), representando 97% do 
peso corporal seco. 
Existem, ainda, outros elementos presentes em menor quantidade, tais como, 
ferro (Fe), magnésio (Mg), selênio (Se), zinco (Zn) e níquel (Ni), entre outros, que 
fazem parte da estrutura das biomoléculas ou se apresentam na forma de mine-
rais (VOET, 2014).
Os minerais são divididos em macroelementos, necessários em grande quanti-
dade no organismo humano, e os oligoelementos, necessários em pequena quan-
tidade (TYMOCZKO, 2011).
Os minerais estão presentes em diversos produtos cosméticos, com ações importantes.
Leia o artigo disponível no link a seguir, que fala da importância do mineral silício na estética: 
https://goo.gl/eSTtFy
Ex
pl
or
As principais biomoléculas são: aminoácidos, proteínas, carboidratos, lipídeos e 
ácidos nucleicos e podem se apresentar em formas simples ou individuais, sendo 
denominadas monômeros, e formas complexas, formadas por unidades repetiti-
vas de monômeros, denominadas polímeros (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
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Tabela 1 − Principais polímeros e monômeros biológicos
Polímero
Monômero 
componente
Proteína Aminoácidos
Ácido nucleico Nucleotídeo
Polissacarídeo 
(carboidrato complexo)
Monossacarídeo 
(carboidrato simples)
A B
Figura 1 – A: glicose – carboidrato simples (monômero). B: amido – carboidrato complexo
(polímero formado pela união de diversas moléculas de glicose)
Fonte: Wikimedia Commons
Água
A água representa 70% do peso corporal humano, portanto, as biomoléculas 
e as reações às quais estão sujeitas estão dispersas ou acontecem em ambiente 
aquoso, tornando o estudo da água essencial na Disciplina de Bioquímica. 
A água possui diversas funções no organismo humano, tais como ser meio 
para as reações bioquímicas, transporte de substâncias, descarte, participação ativa 
em reações químicas e regulação da temperatura corporal (TYMOCZKO, 2011; 
VOET, 2014).
Quimicamente, a água é constituída por um átomo de oxigênio ligado 
covalentemente a dois átomos de hidrogênio (Figura 2) e é definida como uma 
substância polar.
O oxigênio possui carga negativa parcial e o hidrogênio carga positiva parcial, 
facilitando a interação entre várias moléculas de água, pois elas se atraem. Essa 
atração eletrostática favorece a solubilização de diversas substâncias na água e a 
ligação entre as moléculas de água define-se por pontes de hidrogênio ou ligação 
de hidrogênio (Figura 3) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Figura 2 – Estrutura química da água
Fonte: Wikimedia Commons
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δ−
δ−
δ−
δ−
δ+
δ+
δ+
δ+
H
H
O
Figura 3 – Pontes ou ligação de hidrogênio entre moléculas de água
Fonte: Wikimedia Commons
As biomoléculas estão dispersas no organismo humano na forma de solução. 
Quimicamente, uma solução é composta por um soluto, substância sólida ou em 
menor quantidade, e um solvente, substância em maior quantidade.
A solubilidade refere-se à capacidade de um soluto interagir com um solvente. 
A característica polar da água a faz dissolver mais substâncias e em maior 
quantidade, sendo considerada o “solvente universal”.
De acordo com a solubilidade em água, as biomoléculas são divididas em polares 
ou hidrofílicas, apolares ou hidrofóbicas ou anfipática (Tabela 2).
Substâncias polares ou hidrofílicas se dissolvem completamente na água; 
substâncias apolares ou hidrofóbicas são insolúveis em água e substâncias an-
fipáticas (Figura 4) possuem uma região polar que interage com a água e uma 
região apolar que interage com as substâncias hidrofóbicas.
As substâncias anfipáticas tendem a formar agregados denominados micelas, 
nas quais o grupo hidrofílico interage com o ambiente aquoso e os grupos hidrofó-
bicos se associam no centro (Figura 4) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
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Tabela 2 − Classifi cação das biomoléculas em relação a água
Biomoléculas polares ou 
hidrofílicas
Biomoléculas apolares
ou hidrofóbicas
Biomoléculas anfi páticas
Sais minerais
Lipídeos (colesterol)
Fosfolipídeos (presentes
na membrana celular)
Proteínas
Lipoproteínas
Carboidratos
O cloreto de sódio (sal de cozinha) e o óleo de cozinha se dissolvem na água? O cloreto 
de sódio é uma substância polar ou hidrofílica e o óleo de cozinha uma substância apolar 
ou hidrofóbica.
Ex
pl
or
Cabeça - Polar
Cauda - Apolar
A B
Cauda - Apolar
Cabeça- Polar
Figura 4 – A: Esquema de uma molécula anfi pática.
B: Esquema de uma micela
Fonte: Adaptado de Wikimedia Commons
Veja a explicação de como o detergente retira a gordura para entender um pouco melhor as 
substâncias anfi páticas e as micelas. Disponível em: https://goo.gl/6MwGfGExpl
or
Propriedades Químicas da Água
A água é uma molécula que, ao ionizar-se, libera o íon hidrônio H+ (H3O
+) e íon 
hidróxido OH-, conforme equação a seguir:
H2O → H
+(H3O)
+ OH-
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Ionizar: liberar íons – elementos químicos com cargas positivas – cátion ou 
negativas – ânions.
Ex
pl
or
Uma característica importante da água é o pH ou potencial hidrogêniônico, 
definido pela concentração de H+ em uma solução ou meio. Como as concentrações 
deste íon são muito pequenas, o cálculo do pH, definido pelo logaritmo negativo 
da concentração de H+, equação a seguir, torna-se uma medida mais prática 
(TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
pH= -log [H+]
A água pura possui a mesma concentração dos íons H+ e OH- - [10-7], portanto, 
pH = 7,0, e é classificada como neutra. 
A escala de pH varia de 1,0 a 14,0, soluções que apresentam pH <7,0 são 
classificada como ácidas, possuem concentrações maiores de H+ e diminuem o 
pH do meio. Soluções que apresentam pH >7,0 são classificadas como básicas, 
possuem concentrações maiores de OH- e elevam o pH do meio (Figura 5) 
(TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Substâncias ácidas são classificadas em ácidos fracos, com baixo grau de io-
nização (liberam poucos íons H+ na presença da água, não alterando significati-
vamente o pH) e ácidos fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos íons 
OH- na presença da água, alterando fortemente o pH). 
As substâncias básicas também são classificadas em bases fracas, com baixo 
grau de ionização (liberam poucos íons OH- na presença da água, não alterando 
significativamente o pH) e bases fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos 
íons OH- na presença da água, alterando fortemente o pH) (TYMOCZKO, 2011).
Figura 5 – Escala de pH e valores de algumas substâncias
Fonte: Wikimedia Commons
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Equilíbrio Ácido – Base
Moléculas biológicas, na presença de água, agem como ácidos ou bases in-
fluenciando no pH do meio aquoso e sofrem alterações estruturais e na sua ação 
influenciadas pelo pH do ambiente.
O pH, tanto do ambiente intracelular, como do ambiente extracelular, deve se 
manter estável, pois pequenas alterações podem afetar a estrutura e as funções das 
moléculas biológicas de forma grave.
Às diminuições no pH biológico damos o nomes de acidose e às elevações 
damos o nome de alcalose. Para manter o equilíbrio ácido-base existente no nosso 
organismo, encontramos substâncias tamponantes ou sistemas tampões, que 
não permitem alteração no pH, mesmo na presença de ácidos e bases.
Os tampões são constituídos por um ácido fraco e seu sal, que interagem com 
substâncias ácidas ou básicas, neutralizando-as e, consequentemente, evitando a 
alteração no pH (FIORUCCI, 2011; TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Sal: composto iônico que libera cátions diferentes de H+ e ânions diferentes de OH-Ex
pl
or
O ácido fraco do sistema tampão libera pouca quantidade de íons H+, que interage 
com os ânions OH- das substâncias básicas, formando água, e o sal interage com o 
H+ das substâncias ácidas, formando moléculas do ácido fraco, conforme Figura 6.
Figura 6 – Mecanismo de ação do sistema tampão
na adição de substância ácida e básica
Os principais tampões biológicos são o tampão bicarbonato, responsável por 
manter o pH do sangue e da saliva em 7,4 e o tampão fosfato, que mantém o pH 
do citoplasma das células próximo ao neutro (VOET, 2014).
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Aminoácidos
Os aminoácidos são os monômeros da principal biomolécula do organismo hu-
mano, as proteínas. Existem 20 tipos de aminoácidos; a maioria deles, presentes 
em todas as proteínas (VOET, 2014).
Os aminoácidos são divididos em essenciais e não essenciais, de acordo com 
a capacidade do organismo humano em sintetizá-los. Aminoácidos essenciais são 
nove, não são sintetizados pelo organismo e são fornecidos pela alimentação (Ta-
bela 3) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Tabela 3 − Classificação dos aminoácidos
Não essenciais Essenciais
Alanina Fenilalanina
Arginina Histidina
Asparagina Isoleucina
Ácido aspártico Leucina
Cisteína Lisina
Glicina Metionina
Ácido glutâmico Treonina
Glutamina Triptofano
Prolina Valina
Serina
Tirosina
Fonte: Tymoczko, 2011
O estudo da estrutura química dos aminoácidos é importante, pois interfere 
na formação das proteínas e em processos metabólicos, para isso, precisamos 
resgatar alguns conceitos de química orgânica, área da química que estuda os 
compostos formados por carbono – C, como as funções orgânicas, definidas pela 
similaridade da sua estrutura química e comportamento químico das substâncias 
(BETTHEIM, 2012). Na Tabela 4 encontramos as principais funções orgânicas e 
sua estrutura química.
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Tabela 4 − Estrutura química das principais funções orgânicas (BETTHEIM, 2012)
Função orgânica Grupo funcional 
Hidrocarboneto CxHy
Fenol
Éter R – O - R
Aldeído
Cetona
Ácido carboxílico
Éster
Amina primária
*R – representa o elemento químico carbono – C.
Fonte: Wikimedia Commons
Os aminoácidos são estruturas químicas constituídas de um grupo amino 
primário (-NH2) e um grupo ácido carboxílico (-COOH) ligados a um carbono alfa 
- α e uma cadeia lateral – grupo R (Figura 7), que difere os 20 aminoácidos e os 
classifica em aminoácidos apolares, polares, ácidos e básicos.
Os aminoácidos são abreviados com três letras na literatura Bioquímica e com 
uma letra para se comparar sequências de aminoácidos de proteínas similares 
(TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Figura 7 – Estrutura básica de um aminoácido
Fonte: Wikimedia Commons
Aminoácidos apolares são aqueles que apresentam radicais hidrofóbicos, ou 
seja, hidrocarbonetos (apresentam apenas carbono – C e hidrogênio – H) simples 
ou modificados.
Os representantes desse grupo são a glicina, a alanina, a valina, a leucina, a 
isoleucina, a metionina, a prolina, a fenilalanina e o triptofano (Figura 7). 
São aminoácidos com a característica de se unirem formando estruturas 
compactas com pequenos espaço vazio, agrupando-se dentro da proteína, longe 
da água da célula (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Aminoácidos polares são aqueles que apresentam cadeias laterais polares 
ou hidrofílicas, apresentam grupos hidroxila (-OH), amida ou tiol (-SH); são eles 
serina, treonina, asparagina, glutamina, tirosina e cisteína (Figura 8).
A presença de hidroxila na serina, treonina e na tirosina aumentam sua atração 
pela água, ou seja, ficam mais hidrófilos. A função tiol presente na cisteína pode 
formar pontes, denominadas ligações dissulfeto, importantes na estabilidade de 
algumas proteínas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Aminoácidos ácidos possuem o grupo ácido carboxílico (-COOH) na cadeia 
lateral, um importante doador de prótons (H+), e são carregados negativamente 
no interior celular, são eles ácido aspártico e ácido glutâmico (Figura 8). Quando 
carregados negativamente, são chamados de aspartato e glutamato (TYMOCZKO, 
2011; VOET, 2014).
Aminoácidos básicos são carregados positivamente na cadeia lateral devido à 
presença do grupo amina, um aceptor de prótons (H+); são eles lisina, arginina e 
histidina (Figura 8).
São altamente hidrófilos e estão envolvidos em diversos processos metabólicos, 
como, por exemplo, nas reações enzimáticas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
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Figura 8 – Classifi cação dos aminoácidos
Fonte: Wikimedia Commons
A ligação entre os aminoácidos para formação dos polímeros é conhecida como 
ligação peptídica, caracteriza-se por uma reação de condensação (ligação com a 
perda de uma molécula de água) e ocorre entre o grupo amina de um aminoácido, 
denominado porção amino terminal (N-teminal), com o grupo ácido carboxílico 
do outro, denominado porção caboxi- terminal (C-terminal) (TYMOCZKO, 2011; 
VOET, 2014), conforme Figura 9. 
Os polímeros são também chamados de peptídeos e os aminoácidos que os 
compõem são denominamos resíduos. As proteínas são moléculas que contêmuma ou mais cadeias polipeptídicas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014). 
Figura 9 – Esquema de ligação peptídica
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Aminoácidos Biologicamente Ativos
Os 20 aminoácidos-padrão sofrem diversas alterações no citoplasma celular, 
dando origem a outras moléculas que agem independentemente, não só fazendo 
parte das cadeias polipeptídicas, atuam como transportadores de nitrogênio para o 
metabolismo celular e como mensageiros químicos entre as células, além de poder 
fornecer energia para as células.
Como exemplo, temos a glicina, o ácido Υ-aminobutírico (GABA), derivado 
da glutamina, e a dopamina, derivada da tirosina, que são neurotransmissores, 
substâncias liberadas pelos neurônios, modulando a ação do Sistema Nervoso 
Central, a histamina, que age como um importante mediador de reações alérgicas, 
e a tiroxina, derivada da tirosina, um hormônio produzido pela tireoide e que regula 
o metabolismo. A glutationa é um tripeptídeo (composto por três aminoácidos), 
com ação antioxidante no ambiente celular, composto com alto poder de lesar as 
células (Figura 10) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Figura 10 – Estrutura do tripeptídeo glutationa, formado por ácido glutâmico, cisteína e glicina
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Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
 Vídeos
Identificação de Funções Orgânicas - Brasil Escola
https://youtu.be/1Iv0BMJBkH8
Me Salva! INB01 - Bioquímica - Classificação dos Aminoácidos em “R”
https://youtu.be/IQYLtDTxQXw
 Leitura
Artigo sobre o uso de argilas na estética
https://goo.gl/gkA8WZ
Solução-tampão no sangue humano
https://goo.gl/eLU47c
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UNIDADE Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos
Referências
BETTHEIM, F. et al. Introdução à química orgânica. São Paulo: Cengage 
Learning, 2012.
FIORUCCI, A. R.; SOARES, M. G. F. B.; CAVALHEIRO, E. T. G. O conceito 
de solução tampão, Química Nova na Escola, maio, 2011. Disponível em: 
<http://www.usjt.br/arq.urb/arquivos/abntnbr6023.pdf>. Acesso em: 13 maio 2018.
TYMOCZKO, J. L.; BERG, J. M.; STRYER, L. Bioquímica fundamental. Rio de 
Janeiro: Guanabara Koogan, 2011.
VOET, D.; VOET, J. G.; Pratt, W. Fundamentos de Bioquímica: a vida em nível 
molecular. Porto Alegre: Artmed, 2014.
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