Manual da Bioquimica - Thomas Devlin

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;tj 7 -Thonron De.v-Lr.n'-
Hi
'-,it.a cia célula eucartottca
VISÃO GERAL: CÉLULAS E
COMPARTIMENTOS OELU LARES
2
1,1
Há mais de três bilhÕes de anos' sob condições não
inteiramente claras e num instante do tempo difícii de
compreender, elementos como carbono' hidrogênio, oxigênio'
nitrogênio, enxofre e fÓsforo formaram compostos qutmicos
simpies. Eles combinaram-se, dispersaram-se e recombi-
naram-se. formando várias moléculas maiores, até surgir uma
combinação capaz dese auto-replicar. Essas macromoléculas
consisLiram c.le moléculas mais simples, unidas por ligaçÕes
quÍmicas. Com a contínua evolução e a formação de moléculas
ainda mais complexas, o meio aquoso ao redor de muitas
dessas moléculas auto-replicativas foi envolto por uma mem-
brana. Esse desenvolvimento proporcionou a essas estruturas
primordiais a capacidade de controlar seu próprio meio' até
certo grau. Uma forma de vida tinha se desenvolvido e a
unidade de espaço tridimensional - a célula - tinha 
se
estabelecido. Com o passar do tempo, diversas células se
desenvolveram e tanto a quÍmica como a esirutura destas
células tornaram-se mais compiexas. Elas conseguiam extrair
nutrientes do meio, converter quimicamente estes nutrientes
em fonte de energia ou em moléculas mais complexas'
controlar os processos químicos que catalisavam e fazer a
replicação celular. Desse modo, a vasta diversidade de vida
tro;e observada, comeÇou' A célula é a unidade básica da vida
em todas as formas de organismos vivos, da mais simples
bactéria ao mais comPlexo animal.
A membrana externa que delimita as céiulas, a membrana
plasmática, delineia o espaÇo ocupado pela céiula e separa o
variável, e potencialmente hostil, meio externo do meio
interno, relativamente constante. E o elo de comunicação
entre a célula e os seus arredores.
Com base em diferenÇas microscópicas e bioquÍmicas' as
células são divididas em duas classes importantes: pro-
cariotos, que incluem bactérias, algas azuis e rickettsiae' e
eucariotos, que incluem células de leveduras, fungos'
'.,egetais e animais. Procariotos têm várias 
formas e tamanhos'
ra iraroria dos casos tendo 1/l .000 a 1/1 0'000 do tamanho
:a:áiula eucariolica. Eles não possuem as estruturas
aeiii:iiiaoas por membranas intracelulares, visíveis ao
rnirrcsccpic (Figura 1 '1). O ácido desoxirribonucléico (DNA)
de !r:ca:i;:os esta, freqüentemente, segregado em uma
discie:a i:5:sa, a região nucleoide' que não é envolta por
nreii,'l:ara a: en':elooe. A membrana plasmatica e'
frecüei:eir::l:3, in'.'aginada' Em contraste' células
eucarioiicas -.ên 'lr,a i-nembrana bem definida' envolvendo
um nÚciec celiial e r'árias estruturas e organelas
intraceiulare s iFigu:-a 1 .1b). Sistemas de membranas
inlracelulai-e-sde:=:::iila::compartimentossubcelulares
distinlos, como iesci::: :.2 ,a:a- i 4 que permitem um grau
singular de especiait,.zcZ: s:ocelular' Através da
compartimentaiização, cl;::=:'::= reaçÔes químicas' que
requerem diferentes meio.. ccc:l-: l(rri:r simultaneamente'
Muitas reações ocorrem ern nreinalai:as especííicas ou sobre
elas, criando mais um meio para as ci'iersas ilnçÕes da célula'
Além dessas variaçÔes ÊsiIri:Ji-a: enrre células
procarioticas e eucariólicas (Figura 1a e 1c;' ia olierenÇas
em composição quÍmica e atividades bioquÍnricas Pr-ocarioios
FIGUBA I.T"Oigunirrça, 
celular de células procarioticas e eucar!!!!311'.
iu) 
"úi.ror.ópiu eletrônica de Escherrchia col/, um procarioto Íepresentatlv0;
L,]*.rtã-ápi.rimado x 30 000 Existe pouca organizaqão intracelular e
;;À;; ,,ganetu cit0plasmática A cromatina está condensada numa z0na
irrtitãt, ,àJ -at envolvicla por membrana Células procariÓticas são 
muito
;;n;;;t que células eucariÓticas ib) MicrograÍia eletrÔnica cle um corte
ilrà ã. tÀr-roiula do Íígado (hepatÓcito cie rato)' uma célula eucariÓtica
reoresentativa; aumento aproximado x 7 500 Note a membrana nucleat
ili.in,;, ;ii;;.iãt otguntiut clelimitaclas por membranas ou vesÍculas e
ã-t.,-ii. sistema de membranas Várias membranas criam vários
"nmnartimentos 
intracelulares. Fotografia (a) gentilmente fornecida por Dr
Mt E: à;v;, É;; à;;;, cancer tnsiiture, Pnitactetpnia' pa' fotosrafia (b'iooiuii ii, 
'rnnissàa 
de Dr. K fr' Porter, de Porter' K R e Bonneville' M"ir*,\iÀ 
Si,itrure of Cells and ftssues Philadélphia Lea & Febiger' 1972
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Ambienie celular; água e solutos
TABEU 1.1 - ComponenEs Auímicas de Células Biológicas
Companente Faixa de
Pesas Molecslares
3
ro possuem histonas, uma classe de proteÍnas que se
,inplexam com o DNA em eucariotos. Existem importanles
rerenças estruturais nos complexos ácido ribonucléico-
rteÍna. envolvidos na biossíntese de proteÍnas, entre os tipos
: célula, bem como diferenças nos mecanismos de transporte
iavés da membrana plasmática e no conteúdo enzimático.
. muitas semelhanças, porém, são igualmente
ripreendenles. Neste livro, enfatizamos a quÍmica de
:lariotos, em particular. células de mamíferos, mas grande
,ite do nosso conhecimento de bioquímica de células vivas
rrn do estudos de células procarioticas e de células
,:arioticas que não São de mamíferos. 0s componentes
rimicos básicos e as reaçÕes químicas fundamentais de todas
células vivas são muito semelhantes. A disponibilidade de
rtas populaçÕes de células, por exemplo, bactérias em
,trtraste com fÍgado humano.j guiaram nosso conhecimento
.,-a aigumas células; en1 algumas áreas nosso conhecimento
rroveniente, quase exclusivamente, de estudos de
:cariotos. A universalidade de muitos fenômenos
,químicos, porém. permite muitas extrapolaçÕes da bactéria
rfa o homem.
Antes de dissecarmos as complexidades das células e dos
,:idos de mamíferos nos capÍtulos subseqüentes, é
:rveniente rever algumas das características químicas e
;jcas do ambiente no qual vários fenômenos bioquímicos
ilrrem. Esse ambiente impÕe muitas restrições sobre as
ividades da cálula. A seção fina! esboça as atividades e as
rções dos compartimentos subcelulares.
AMBIEI{TE CELULAR:
AGUA E SOLUTOS
Todas as céluias biológicas contêm, basicamente, as
i:smas unidades e os mesmos tipos de macromoléculas. As
,:sses gerais de substâncias celulares são apresentadas na
,oela 1 .1 . Há variaçÕes slgnificativas na concentração de
tnponentes específicos em tipos de células diferentes e em
ganelas de células eucarióticas. Microambientes são,
rnbém, criados por macromoléculas e membranas cuja
,mposição difere da do meio circunvizinho. As células
r]endem do ambiente para a obtenção dos nutrientes
,í\
,'J" \\./. ..+.,
'Y-íY
---r=.-__--l- H
'104,50
fro
lons inorgânicos
Na' K', Cl-, S0í., HC03,
Ca;', Mgr', etc
Moléculás orgânicas pequenas
Carboidratos, aminoácrdos,
I ipídeos, nucleotídeos,
peptídeos
Macromoléculas
Proteínas, polissacarÍdeos e
ácidos nucléicos
10
23-1 00
1 00-i 200
50.000-1 .000.000.000
L
i;UfrA 't.2 - Estrutura de uma molécula de água.,ngulo da ligação H-O-H é 1 04,5". 0s dois átomos de hidrogênio carregam
a carga positiva parcial, e o oxigênio uma caÍga negativa parcial, criando
,ciipolo.
necessários à reposição de componentes, crescimento e
necessidades energéticas. Elas têm vários mecanismos para
compensar as variaçÕes na composição do .meio externo. A
água é o único componente comum a todos os ambientes. É
o solvente no qual as substâncias necessárias à existência da
célula estão dissolvidas ou suspensas. As propriedades físico-
químicas singulares da água tornam possível a vida na Terra.
Pontes de Hidrogênio Formam-se
entre Moléculas de Agua
Dois átomos de hidrogênio compartilham seus elétrons com
um par de elétrons não-compartilhado de um átomo de
oxigênio, formando uma molécula de água. 0 núcleo do
oxigênio exerce uma atração mais forte sobre os elélrons
compartilhados do que o hidrogênio, eos núcleos de
hidrogênio, carregados positivamente, compartilham
desigualmente os elétrons, criando uma carga positiria parcial
em cada hidrogênio, e uma carga negativa parcial no oxiqênio.
O ângulo da ligação entre os hidroqêrios e o oxigênio é
104,5', tornando a molécula eleiricai:elie assimétrica e
produzindo um dipolo elétrico (Figura I .2). As moiéculas de
água interagem porque os átomos cie nidrogênio de uma
molécula, carregados positivamenie, são airaídos peio átomo
de oxigênio de outra molécula, cariegacc negativamente, com
a formação de uma ligação fiaca Enlre as duas moléculas de
água (Figura 1.3a). Essa ligaçã0, indicada por uma linha
tracejada, e uma ponte de hidrogênio. Uma discussão
detalhada de inieraçÕes não-covalentes entre moléculas,
incluindo interaçÕes eieirostáticas, de van der Waals e
hidrofóbicas, ó apreseniado na página 52. Cinco moléculas
de água formam uma eslrutura tetraédrica (Figura I .3b)
porque cada oxigênic compartilha seus elétrons com quatro
átomos de hidrcgênio e cada hidrogênio, com outro oxigênio.
Uma rede tetraedrica é formada no gelo, criando uma
estrutura crisralina. Algumas pontes de hidrogênio quebram-
se quanoo o gelo transforma-se em água líquida. Cada Iigação
é relaiivamente fraca, quando comparada à ligação covaiente,
mas o grande número de pontes de hidrogênio entre as
moléculas, na água líquida, é a razão para a estabilidade da
água. Na realidade, a água lÍquida tem uma estrutura definida,
derrida às pontes de hidrogênio que estão em estado /inâmico,
quebrando-se e restabelecendo-se. ,As pontes de hidrogênio,
ffi
ffi
lsirutura da célula eucariótica
(a) *t ,*
i
I
I
I
I
FIGURA 1.3 - Ponte de hidrogênio.
{ai Ponte de hidrogênio, indicada pela linha tracejada, entre duas moléculas
de água, 1b) Ligação de cinco moléculas de água por pontes de hidrogênio
tetraédricas. As moleculas de água 1,2 e 3 estão no plano da página, a 4
está acima e a 5, abaixo.
na água, têm meia-vida menor que 1 x 10-10s. A água líquida
contém um número significativo de pontes de hidrogênio,
mesmo a 100oC, o qual responde pelo seu alto calor de
vaporização; na transformação do estado líquido para vapor,
pontes de hidrogênio são rompidas.
Mloléculas de água estabelecem pontes de hidrogênio com
diferentes estruluras químicas. Pontes de hidrogênio também
ocorrem entre outras moléculas e dentro de uma molécula.
onde um oxigênio ou um nitrogênio eletronegativo esteja
próximo a um hidrogênio, covalentemente ligado a outro
átomo eletronegativo. Pontes de hidrogênio represenlativas
são apresentadas na Figura 1.4. Pontes de hidrôqênio
intramoleculares ocorrem amplamente em macromoléculas
grandes. tais como proteínas e ácidos nucléicos, e são
parcialmente responsáveis por sua estabilidade estrutural.
Muitos modelos para a estrutura da água líquida têm sido
propostos, mas nenhum explica adequadamente todas as suas
propriedades.
A Agua Tem Propriedades Singulares
como Solvente
,A naiureza polar e a capacidade de formar pontes de
hidrogênio são a base para as propriedades solventes
singulaies da água, Moléculas polares dispersam-se facilmente
em água. Sais. nos quais uma rede cristalina é mantida pela
atfação entre grupos positivos e negativos, dissolvem-se na
água, porque forças eletrostáticas no cristal são superadas
pela atração de cargas com o dipolo da água. NaCl é um
exemplo onde a atraÇão eletrostática individual entre os
átomos Na+ e Cl- é superada pela interação, do Na+, com as
cargas negativas dos átomos de oxigênio, e do CI-, com as
cargas positivas dos átomos de hidrogênio. Assim, uma
camada de água circunda os íons individuais. O número de
interaçÕes fracas carga-carga entre água, e os íons Na+ e
cl-, é suficiente para separar os dois Íons carregados.
Muitas moléculas orgânicas, que contêm grupos não-
iônicos, mas grupos fracamente polares, são solúveis em água,
graças à atração desies grupos pelas moléculas de água. Os
açúcares e os álcoois são facilmente solúveis em água, por
essa razão. As moléculas anfipáticas, compostos que contêm
tanto grupos polares como não-polares, dispersam-se em água
se a atração do grupo polar pela água conseguir superar as
interaçÕes hidrofóbicas das porções não-polares das
moléculas: Moiéculas muito hidrofóbicas, como compostos
que contêm cadeias hidrocarbônicas longas, porém, não se
dispersam facilmente em moléculas individuais, mas interagem
uma com a outra, excluindo as moléculas polares de água.
Algumas Moléculas D,issociam-se
Formando Cátions e Anions
As substâncias que se dissociam na água em um cátion
(íon carregado positivamente) e um ânion (Íon carregado
negativamente) são ciassificadas como eletrólitos. A presença
de íons carregados facilita a condutância de uma corrente
elétrica através da solução aquosa. Açúcares ou álcoois, que
se dissolvem facilmente em água. mas não são carregados
nem dissociam-se em espécies carregadas, são classificados
como não-eletrólitos.
Os sais de metais alcalinos (p.ex., Li, Na, e K) dissolvidos
em água em baixas concentraçÕes. dissociam-se com-
pletamente; em altas concenlrações, porém, há um aumento
na interação potencial entre ânions e cátions. Com sistemas
biológicos, é comum considerar tais cornpostos como total-
mente dissociados, porque suas concentraçÕes são baixas. Sais
de ácidos orgânicos, por exemplo, lactato de sódio, também
(b) H,H
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Timina no DNA
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Grupo hidroxila
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Cadeia peptídica
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HH Agua
FiGüfrA 1.4 - Ponies tie hidrogênio representaiivas, importantes em sisÍemas
Adenina no DNÂ
N
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-C
st (lissociam totalmente e são classificados como eletrólitos:
c ilion dissociado, Íon lactato, reage, até certo ponto, com o
p rton, formando o ácido não dissociado (Figura 1.5). Quando
'i; r.r sais são dissolvidos em água, íons individuais estão
p lsentes na solução, ao invés de sal não-dissociado. Se uma
si 'ução foi preparada com sais diferentes (p. ex., NaCl, KrSOo.
e ,ctato de sódio), as moiéculas originais não existem como
1.i 5 em solução, apenas os íons (p.ex., Na+, K+. SOoz- e
1e 'tato-).
iúuitos ácidos, porém, quando dissolvidos em água não se
dr ,sociam totalmente, mas estabelecem um equilíbrio entre
o: iomponentes não-dissociados e os dissociados. Assim, o
aL iio láctico, importante intermediário metabólico, dissocia-
sr parcialmente em ânions lactato e H+, da seguinte forma:
CH3-CH0H-C00H - . CH3-CHOH-COO- + H+
)evido à sua dissociação parcial, porém, tais compostos
tá :r menor capacidade de conduzir carga elétrica, em base
r: rjar, quando comparados àqueles que se dissociam
tc ;lmente: são denominados eletrólitos fracos.
ffi etrólitos Fracos Dissociam-se parcialmente
i'Ja dissociação parcial de um eletrólito fraco, representado
pi ' HA, a concentração das várias espécies pode ser
ct erminada pela equação do equilíbrio:
K' _ [H.][A ]''eo 
IHAI
.i representa o ânion dissociado e os colchetes indicam a
cc.rcentração de cada componente, em unidades de
ci rcentração como mol por Iitro (mot L-r;ou milimol L-i..A
at vidade de cada espécie, ao invés da concentração, deveria
se ulilizada na equação de equilíbrio, mas já que a maioria
di i compostos de interesse nos sistemas biológicos está
pi ,sente em baixas concentraçÕes, o valor para atividade é
pr.r,limo da concentração. Assim, a constante de equilíbrio é
ir' :ada por K"o, para indican que é uma constante aparente,
D: itada nas concentraçÕes. O termo K.o é uma função da
t3 iceratura do sislema, aumentando com o aumento das
te rDeraturas. O grau de dissociação do eletrólito depende
cil ;finidade do ânion por H+. Haverá mais dissociação se as
íL ;as forças de interação, entre o dipolo de água e o ânion e
o i ;iion, forem mais fortes que as forças eletrostáticas entre
o irion e H+. Da equação de dissociação, é visível que K.n
se ; pequeno se o grau de dissociação deuma substância foi
pe iÍreno, mas será grande, se o grau de dissociação for
gi- nde. Obviamente, para compostos que se dissociam
to almente, K'uo não pode ser determinado, porque, no
eq ilÍbrio, não há nenhum soluto não-dissociado.
 *,gua é um Eletrólito Fraco
i água dissocia da seguinte forma:
HOH -; H+ + 0H-
1m próton que se dissocia interage com o oxigênio de
ora molécula de água, formando o Íon hidrônio, HrO*. por
Ambiente celular: água e solutos 5
FIGUfrA L5 - Reações que ocorrem quando lactato de sódioé dissolvido em água.
conveniência, neste Iivro, o próton será apresentado como
H+, ao invés de HrO=, mesmo que o último seja a espécie
química realmente presenie. A ZS"C, o valor de K"^ para
dissociação da água é muito pequeno e é cerca Oe t ,g x j O-ro:
K * =1.Bx tO-1i - iH-ltOH-l" [Hro] (1.1)
Com essa K.o tão pequena, um número insignificante de
moléculas de água realmente se dissociam, em relação ao
número de molóculas não dissociadas. Assim, a concentração
de água, que é 55,5 M, praticamente não se modifica. A
equação 1 .1 pode ser reescrlta como se segue:
K'"0 xlHrOl: [H-][OH-] (1.2)
A K., x [55,5] é uma constante e é chamada o produto
iônico da água. Seu valor, a ZS"C, é 1 x l0-r4. Em água
pura, a concentração de H+ é igual à de 0H- e, substituindo-
se IH+l por [OH-] na equação acima. [H*] é 1 x l0-7 M. Do
mesmo modo, [0H-]também é I x l0-7 N/.0 equitíbrio en_
tre H.O, H+ e 0H- sempre existe nas soluçÕes diiuídas,
independentemente da presenÇa de substâncias dissolvidas.
Se o material dissolvido alterar a concentração de H+ ou OH-,
como ocorre na adição de um ácido ou uma base, uma
mudança concomitanLe no outro íon deve ocorrer, para
satisfazer a relação de equilíbrio. Usando-se a equação do
produto iônico, IH*] ou [0H-] podem ser calculados, se a
concentração de um dos Íons for conhecida.
A importancia dos Íons hidrogênio nos sistemas biológicos
aparecerá nos capítulos subseqüentes. Por conveniência, IH*]
é sempre expresso em termos de pH. calcuJgdo como segue:
..t
Dll = loq 
-
- 
IH-]
(1.3)
Na água pura, [H=] e lOH-l são 1 x 10*7 M e o pH = 7,0.
tOH-] é expressa como pOH. Pela equação que descreve a
dissociação da água, i x l0-ra = lH+l[0H-]; passando-se para
o logaritmo negativo dos dois lados, a equaÇão torna-se 14
= pH + pOH. A Tabela 1.2 apresenta a relação entre pH e
lH*].
0s valores de pH de diferentes fluidos biológicos estão
apresentados na Tabela 1 .3. No plasma sangüÍneo, IH*] é
0,00000004 M, ou pH igual a 7,4.Outros cátions es|ão en-
tre 0,001 e 0,10 M, concentrações bem mais que 10.000
vezes maiores que a de [H+]. Um aumento de Íon hidrogênio
para 0,0000001 M (pH 7,0), resulta em conseqüências
médicas sérias e em risco de vida; uma discussão detalhada
i ttl CH3-CHOH-CHOONa+
i lactato de sódio
I
i Na+ + CH3-CHOH-COO-
i íon lactato
(2) CH3-CHOH -COO- + H+ :
íon lactato
6 EstrutLtra da cétuta eucariótica
TABELA 1.2 - Belações Entre ftfl e pH e [0tf] e pOH
como se segue:
ácido láctico -, lactato- + H+
O ácido láctico é um ácido fraco. 0 ânion é uma base
porque aceita um próton e refaz o ácido. o ácido fraco e a
base formada na dissociação são designados como um par
conjugado; outros exemplos estão apresentados na Tabela
1 .4. 0 Íon amônio (NHi) é um ácido porque se dissocia,
produzindo H+ e amônia (NH.), uma espécie não carregada,
que é uma base conjugada. 0 ácido fosfórico (H.POr) é um
ácido e o P0; é uma base, mas HrPO; e HPO!- são base ou
ácido. dependendo do grupo fosfato estar aceitando ou
doando um próton.
A tendência de um ácido conjugado dissociar H+ pode ser
avaliada pela Kuo. Quanto menor o valor de Kuo, menor a
tendência de doar um próton e mais fraco é o ácido; quanto
maior a K.o, maior a tendência de dissociar um próton e
mais forte é o ácido. A água é um ácido muito fraco, com
K.odel X 10-14, a25"C.
Um método conveniente de expressar a K 
"oé 
na forma rje
pK, como;
ttt.lM) pH t0tfi W) pAtl
1,0
0,1 {i x 1Ori
{1x 10{)
(1 x 10{)
{1 x 10+)
{1 x lg-s1
(1 x 10{}
{1 x 10')
{1 x 104)
(1 x 10{)
('1 x 10-to1
(i x i0 11)
{1 x t0-tz1
{1 x 10j3)
{1 x 10-14}
(1 x 10 la)
{1 x 1g-ts1
('1 x 10 12)
11 x 1011)
(1 x 10-to;
(1 x 104)
(1 x 104)
{1 x 10r}
(1 x 10{)
(1 x 10{)
(1 x 10<)
(1x103)
(1 x 10r)
0,1 {1 x 10-1)
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4
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Z
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0
dos mecanismos pelos quais o organismômantém o pH intra
e extra-celular é apresentada no capítulo 25.
Muitas Moléculas Biologicamente
Importantes São Acidos ou Bases
As definições de ácido e base, propostas por Lowry e
Bronsted, são muito convenientes, quando se consideram
sistemas biológicos. Ácido é um doador de prótons e base
é um aceptor de prótons. 0 ácido clorídrico (HCl) e o ácido
sulfúrico (H,SO4) são ácidos fortes porque se dissociam
completamente, enquanto o íon 0H- é uma base, porque aceik
um próton, deslocando o equilíbrio.
0H-+H*-llrQ
Quando um ácido forte e OH- se combinam, o H+ do ácido
e OH' interagem e entram em equilíbrio com a água. A
neutralização de H* e OH- ocorre porque o produto iônico da
água é muito pequeno.
0s ânions produzidos quando ácidos fortes dissociam-se
compietamente, como Cl- do HCl, não são bases porque não
se assoclam com prótons em solução. Quando um ácido
orgânico, como o ácido láctico, é dissolvido em água, só
dissocia-se parcialmente, estabelecendo um equilíbrio entre
o ácido (doador de próton), o ânion do ácido, e o próton
TABEU 1.3 - pH de Alguns Fluidos Biologicos
Fluida
oK' = loo 
1
" tr(;l (1.4)
NoLe a semelhança dessa definição com aquela de pH; como
para pH e [H*],a relação entre pK'e Kuo é inversa, quanto
menor K.o, maior pK'. Valores representativos de Kuo e pK'
para ácidos coryugados de importância em sistemas biológicos
são apresentados na Tabela I.5.
Um caso especial de ácido fraco importante em medicina é
o ácido carbônico (H,CO3). 0 dióxido de carbono, quando
dissolvido em água, está envolvido nas seguintes reações de
equilíbrio:
Jí2
CO2 +HrO :
Ki
HzC03 
-- 
H* + HC.l
O ácido carbônico é um ácido relativamente forte, com
pK, de 3,77. A equação de equilíbrio para essa reação é
TABELA 1.4 - Alguns Pares Conjugados Acido-Base delmp ortân ci a nos §isÍemas B io I ó g i c os
Doador de Prótan ficido] Aceptor de Proton (BaseJ
Plasma sangüheo
Fluido lntersticial
Fluido intracelular
Citosol (fígado)
Matrix lisossomal
Suco gástrico
Suco pancreático
Leite humano
Saliva
Urina
cHí-cH0H-c00H
(ácido láctico)
cH3_c0-c00H
{ácido pirúvico)
H00c-cH2-cH2-c00H
(ácido succínico)
*H3NCH2-C00H
(glicina)
H3P04
H2P04
HP0í
Glicose 6-P0rH-
H2C03
NHi
Hro
H- + CHr{H0H*C00-
{lactato)
H- + CH.*C0-C00-
(piruvato)
2H* + -0OC-CH2-CH2-C00-
( succinato)
H+ + +HrN*CHr-C00-
{glicinato}
H+ + HrP0;
H'+ HPOÍ*
H* + P0Í-
Ht + Glicose 6-P0{
H* + HCO;
H+ + NH,
H* +0H
pH
1,4
1A
O,Y
inferior a 5,0
1,5-3,0
7,8-8,0
7,4
6,4-7,0
5,0-8,0
---****atge**
0 ácido carbônico está, porém, em equilíbrio com o C0,
dissolvido, e a equação de equilíbrio para essa reação é
Ambiente celular: água e solutos 7
(1.5)
A Equação de Henderson-Hasselbalch Define
a Reiaçáo entre pH e Concentrações de Ácido
e Base Conjugados
(1.6)
Uma mudança na concentração de qualquer componente
na reação de equilíbrio necessita de uma concomitante
mudança em todos componentes. Por exemplo, um aumento
na [H*] diminuirá a concentração da base conjugada (p. ex.,
íon lactato) com equivalente aumento no ácido conjugado (p.
ex., ácido láctico). Essa relação é convenientemente expressa
pelo rearranjo da equação de equilíbrio e resolução para H*,
como mostrado para a seguinte dissociação:
(1.7)
Ácido conjugado : base conjugada + H+
Resolvendo a equaÇão 1.6 para HrCO, e substituindo por
H.CO3, na equação 'l.5, as duas equações de equilíbrio são
combinadas numa equação:
lH*llHCoãl
"t = [Hrco.J
IHr-C03]r\a = 
-
' [c0r][Hr0]
[H+]lHCo;l
^t = (jç6l1grpl
K:K:tH"O1_ Ã' _ tH l[HCoá]' [COz ]
Rearranjando para combinar as constantes, incluindo a
concentração de HrO, simplifica-se a equaçã0, surgindo uma
nova constante combinada,K=, como se segue: tI, [H'][base conjugada]q
Iacido coryiugado]
RearrarllanOo a equação L9, dividindo tudo
K.o, teremos
1 __ 1 . lbase coruugada]
lH*l K!, [acido coryugado]
Aplicando os logaritmos nos dois lados teremos:
, 1 1 lbaseconjugada]Ioo-= loo-+ looL''v ffi ''e lac'ldo conjugado] (1'11)
(r.8)
(1.e)
por [H+] e
(1.10)
É comum referir-se ao C0, dissolvido como um ácido
conjugado: é o anidrido do ácido H,CO3. O termo K, tem
valor 7,95 x 10-7 e pK: - 6,'l . Se o sistema aquoso estiver
em contato com o ar, o CO, dissolvido estará em equilíbrio
com o C0, do ar. Uma diminuição ou um aumento de um dos
componentes - isto é, CAz (ar), C0, (dissolvido). HzC03,H+ ou HCO; - causará alteração em todos os outros
componentes.
TABEU 1.5 - Constantes de Dissociação Aparente e pK'de Alguns Gomponentes de Importância em Bioquimica
Composto K',"q{M) pK'
Acido acético
Alanina
Ácido cítrico
Acido glutâmico
Gllcina
Acido láctico
Ácido pirúvico
Acido succínico
Glicose 6-P0rH-
H3P04
H2Po4-
HP0oz-
H2C03
NHu*
Hr0
(cH3-cooH)
(cH3-cH-cooH)
I
NH.
( HOOC-CHzCOH-CH2-C0OH )
I
COOH
( H OOC-CH2-CH2-CH-COOH)
I
NH.*
(cH2-cooH)
I
NH.*
(cH3-cHoH-cooH)
(cH3,co-cooH)
(HOOC-CH2-CH2-COOH)
1,74 X 10's
4,57 X 103
2.04 x 10"10
8,12 X 10'4
1,77 X 10-5
3,89 X 10'6
6,45 X 10'3
5,62 X 10-5
2,14 X 1010
4,57 X 10 3
2,51 X 10-10
1,38 X 10'4
3,16 X 10'3
8,46 X 10'5
3,31 X 10-6
7,16 X l}l
1,00 x 10,
2,00 x 10.i
3,40 X 10'13
1,70 X 10-4
5,62 X 10.10
1,00 x 10'14
4,16
2,34 (C00H)
9,69 {NH3-)
3,09
3,7 4
É Àa
2,19 {C00H)
4,2s (C00H)
9,67 (NH3-)
2,34 (CooH)
9,60 {NH3-}
3,86
2,50
4,19
5,48
6,11
2,00
6,70
1a É
I L,J
3,71
s,25
14,0
ístrutura da celula eucariottca
HPOoz- 111rr,o-
LâctetolLáctico NH3iNH4+
pH
:iUBA 1.6 - Razão entre o coniugado [base]/[ácido], em*ção do pll.
,rnd0 a razão lbase]l[ácido] é 1, o pH iguala ao pK'do ácido fraco
Sendo pH = log 1/[H*] e pK = log llKlo a equação 1.1 l
rna-se
pH = pK'* ros ,..Éff$§*3qf (1.r2)I croo conJugaoo]
\ equação 1 .1 2, desenvoivida por Henderson e Hasselbalch,
,m modo conveniente de visualizar a relação entre o pH de
:a solução e as quantidades relativas de base e ácido coryugados
.sentes. A análise da equação 1. l 2 demonstra que, quando a
r-ão entre [base]/[ácido] é i:1, o pH iguala-se ao pK'do ácido,
,que log 1 = 0 e, assim, pH = pK'. Se o pH for uma unidade
i.ror que pK', a razão [base]/[ácido] é 1:10 e, se o pH for
ja unidade acima do pK', a razão [base]/[ácido] é 10:1. A
rlra 1.6 mostra a curva das razões entre base coryugada e
.lo coryugado versus pH de muitos ácidos fracos; observe
:, as razÕes estão em escala logarítmica.
? ;ilponâmento É Importante
!., rra 0 Oontrole do pH
'),rando Na0H é adicionado a uma solução de ácido fraco,
. 'ic c ácido láctico, arazão base coryugadalácido coryugado
.. reiada. Na0H dissocia-se totalmente e o OH- formado é
i . :ializado pelo H+ existente, formando HzO. A diminuição
.: 'H-1 ca,-isará maior dissociação do ácido fraco, para
pH
l:; iUfrA 1.7 - Curvas de titulação ácida-base para o ácidola:tico {pK' 3,86} e NHo* (pl(' 9,25).
f,.1r pHs iguais aos respectivos valores de pK', haverá quantidades iguais
ci rcido e base para cada par conjugado.
obedecer ao que estabelece sua reação de equilíbrio. A
quantidade de ácido fraco dissociado será tão próxima à
concentração de 0H- adicionado, que é considerada igual.
Assim, a diminui-ção na quantidade de ácido conjugado é rgual
a quantidade de base conjugada formada. Essa seqüência de
eventos está representada nas curvas de titulaÇão de dois
ácidos fracos, apresentadas na Figura 1.7. Quando 0,5
equivalente de 0H- é adicionado, 50o/o do ácido fraco é
dissociado e a razão [ácido]/[base] e 1,0; o pH neste ponto é
igual ao pK' do ácido. As formas das curvas de titulação
individuais são semelhantes, mas deslocadas devido às
diferenças nos valores de pK'. Existe uma elevação rápida no
pH quando apenas 0,1 equivalentes de 0H são adicionados,
mas entre 0,1 e 0,9 equivalentes de 0H- adicionados. a
mudança de pH é de apenas -2. Assim, uma grande quan-
tidade de OH- é adicionada com uma alteração relativamente
pequena no pH. lsso é chamado tamponamento e é definido
como a capacidade da solução de resistir a uma alteração de
pH, quando Lrm ácido ou uma base é adicionado. Se ácidos
fracos não estivessem presentes, o pH seria muito alto, com
uma pequena quantidade de OH-, porque não existiria nenhuma
fonte de H* para neutralizar o 0H-.
A melhor faixa de tamponamento para o par conjugado é
em pH próximo ao pK'do ácido fraco. Começando com o pH
uma unidade abaixo, até uma unidade acima do pK', -82a/o
do ácido fraco em solução se dissociará e, por essa razAo,
uma quantidade de base equivalente a cerca deBZo/o do ácido
original pode ser neutralizada, com alteração no pH de Z
unidades. A faixa de máximo tamponamento para o par
conjugado é considerada entre uma unidade de pH acima e
abaixo do pK'. O ácido láctico, com pK'= 3,86, é tampão
efetivo na faixa de pH entre 3 e 5, mas não tem nenhuma
capacidade de tamponamento no pH 7,0. 0 par HPO.2TH.,POo,
com pK'= 6,7, entretanto, é um tampão efetivo em pH 7,0.
Desse modo, no pH do citosol das céluias (-7,0), o par lactato-
ácido láctico não é tampão efetivo, mas o sistema fosfato é.
A capacidade de tamponamento também depende das
concentraÇões de ácido e base conjugados. Quanto maior a
concentração de base coryugada, maior a quantidade de H+
adicionado, com a qual pode reagir. Quanto mais ácido
conjugado, mais OH- adicionado pode ser neutralizado pela
dissociação do ácido. Um caso assim é o plasma sangüíneo,
no pH 7,4. ?aru H?A|-/H.PO1, o pK' de 6,7 sugeriria que
este par coqjugado fosse um tampão efetivo; a concentração
do par fosfato, porém, e baixa quando comparada a do
sistema HCO;/CO,, com pK'de 6,1 e que está presente em
concentração 20vezes maior, respondendo pela maior parte
da capacidade de tamponamento. Em relaÇão à capacidade
de tamponamento, tanto o pK'como a concenlração do par
conjugado devem ser considerados. A maioria dos ácidos
orgânicos são relativamente sem importância como tampÕes
nos fluidos celulares, porque seus valores de pK'são muitas
unidades de pH menores do que o pH da célula e suas
concentraçÕes são baixas, em comparação a tampôes como
HPOfi lHr?O; e o sistema HCO31C0,.
A imporLância de pH e tampões em bioquímica e em medicina
clínica ficará clara, particularmente, nos Capítulos 2.4, e25. A
Figura 1 .8 apresenta alguns problemas típicos, usando a equação
de Henderson-Hasselbalch e a Corr. Clín. 1.1 é um problema
representativo, encontrado na prática médica.
o
E 1oo/1
'd
o
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§L
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3
o
c
a
v v.'5
ú
II
pK'= 9,25
@* -:':.i ff
Organizaçâo e comaosiçac rá,§ tjr:iiás eucarióticas I
1 Catcule a razãa Hp0fr-/ Hrp0; (pK= 6,7) nos pHs i,j,6,7 , e
8,7.
Sotução: pH = pff+ 10, 
j!P=oÍ-l
" [H, Po;l
5,7 = 6,7 + log da razão; rearranjando
5,7 -6,1 = -l = log da razão
C rntilog de -1 = 0,1 ou 1/10. Assim Hp0[_ / Hrp0l = l/10 no pH5 : Usando 0 mesmo procedimento, u ru)aoná ú o,z = 1/1 e nop 8,7 = 10011.
2 Se o pH do sangue é7,1 e a-concentraÇão de HC0,_ é g mM,qual é a c0ncentraçã0 de C0, no ,unjr. (p,(.para HCe/
C0, = 6,'1 1z
Soiução: pH = p/í+ toql-!=p4- [cor]
7,1 = 6,1 + log g mM / [C0ri; rearranjando
- 7,.: -6,1 = 1 = los 8 mM/ic02lC ntilos de I é i0. Assim, 10= a mnlltCOrl, ou [C0zj = B mM/ 10= ImM.
3. lrlo pH normal do sângue 7,a, 
1 
s91a Oe tHCOrj+ [C0r] = 25.2;nM. Oual é a concenrração de HCe. bO, tfi,fnrrr.HCOI7iOr= 6,112
3otução: pH = pff+ loo 
t!=ci{
" [co2]
7 , 6J + tog IHC0J / [C0r]; rearraniando
,4 = 6,1 = 1,3 = tog [HC0;l/ tCQrJ
ü antitos de 1,3 é 20..Asiim tHôO;tl [C0r]= 20. Dado que
[H Ql+ [C02] = 2s.2, resolva estas duãs,qrr[0., para [COrj ere anjando a primeira equação:
lHC03-l = 20[C0J
:lubstituindo na segundã equação,
20 [C02] + [C0r] = 25,2
-u
[C0r]= I.2 mM
.. "n1ã0, substituindo por Cbr, 1,2 + [HC0ã] =25,2, eresolvendo,lhr ;l = 24 mM.
FlGi r:A t.8 * prohtemas típicos de pH e tamponamento.Coneentração Sangüínea de Bicarbonato na
Acidose Metahotica
os tamíões do sangue 
"* u.n ;;;; normarcontro_l3m_o RH do sangue em cerca de7,4;se o pH .ãir. ,OrX-o
!" r,??,a condição é chamada j" ,.iãoã'ü;";;sangüíneo próximo a 7,0, poderia levar a sériasconseqüências e, possivelmente, à morte. A;";:';;
acidose, particularme.nte a causad, pàirru atteraçào
l?jiuf] ^"_. : 
e i m po rtante mo n iro ra r ., p, ia, 
"1iãlacrdo-base do sangu.e d.o paciente. Os valores ae iÀte_
resse para o clínico incluem o pH e u" 
"on"untruçúde HCo; e co^. o" ,;i;;; ÃJ.Áã," ,ã", ;ú:-ffi,tHCoJ = zq,o Â\A . tco2l-= i,ió';;:. ""'
Os valores sangüíneos ãe um paciente com acidose
metabólica foram: pH = 7,03 e tCO2l = 1,10;ú. ô;;jé a [HCoã] no sangue do paciente ";ru;i;;;;;õõ;j
11rmal 
foi us.ad-o, no tampona."nio Oo ácido quãcausou a conf,ição? r--
1. A equação de Henderson-Hasselbalch é
pH = pK,+ tos IHCO;I/ tCO^l
O vator de pK, para tHCoJ z tôo,t-Já,r o
2. Substituindo os valores dados na equação
7,03 = 6,10. r;s úHõõ;ii ;õ;úl-
ou
7,03 * 6,10 = 0.93 = tog {[HCOã] / 1,10 mM)o anritog de 0,93 e e,s, õ;a";'" " "
B.S = ([HCOã] I 1,1A mM] ,
ou
IHCO;I = 9,4 mM
, 
9:T:,," vator_normat de tHCOãl é 24 mM, houveuma dtminuição de 14,6 mmol de HCO; por litro de
:i:g.l1nes-se 
paciente..Se muito ma"is nCôa t*perotcto. um ponto seria atíngido em que esseimportante tampão seria incJpa. J" ,urnponr.
:q_rqFr",. ácido no sangue,' " ã- pH ;;i;i;rapidamente. No Capítulo 25 há ,ma'OiscussaÀ
l:1111i0, sobre as causas " 
u, "o.np"Ã.õ;ü;ocorrem em tais condiçôes.
tais como proteínas e ácjdos nucléicos, não atravessam as
membranas biológicas, a menos que exista um mecanismo
específico para seu transporte ou a membrana estejadanificada. Desse modo, o fluido da matriz de vários
compartimentos celulares tem composiÇão distinta em íons
inorgânicos, moléculas orgânicas e macromoléculas. A partição
de atividades e componentes em compartimentos delimitados
por membranas e organelas tem numerosas vantagens para
a economia da célula. lsso inclui o seqüestro de substratos eco-fatores onde são necessários e qlusies de pH e composição
iônica, para a máxima atividade dã processos biológicos.
As atividades e a composição das estruturas e organelas
celulares têm sido determinadas com células intactas, por
vários métodos histoquímicos, imunoiogicos e de coloração
fluorescente. A observação contínua. ir. ,rrnpo real, de
1.-E 0RGANTZAÇÃ0 E c0MPosrcÃo
DAS CELULAS EUCANIÓTIChS
C tro descrito acima, as células eucarÍóticas estãoorga izadas em compartimentos, cada um delineado por uma
me,ir rrana (Figura 1.9) . são organeras cerurares bemdefii :;as, como o núcleo, as mitocôndrias, os lisossomos, e
os pr ',txissomos. As membranas também formam uma rede
de ti. rtlos peia célula, englobando um espaço interconectado
ou ci -ernas, como é o caso do retÍculo endtplasmatico e docoffri lxo de Colgi. Como descrito na Seção I.4, essescomi :itimentos têm funções e atividades especÍficas.
atureza semi-permeável das membranas celulares
impe' I' a difusão de muitas macromoléculas Je um taOo pa.a
0 or,l 'c. Mecanismos específicos, nas membranas, paratran: ,rrte de moléculas grandes e pequenas, carregadas ounão, rrmitem às membranas modularem as concentraçÕes
de su slâncias em vários compartimentos. As macromoiéculas.
1 * Es?rutura da célula eucariótica
ê. :nros celulãres em células intactas viáveis, é possÍvel.
Lemplos são estudos que envolvem alteraÇões na
c{ iceiltração do íon cálcio no citosol, pelo uso de indicadores
C, cálcio fluorescentes. As organelas individuais, as
nembranas e os componentes do citosol podem ser isolados
e nalisados, após rompimento da membrana plasmática. A
pr rmeabilidade da membrana plasmática pode ser alterada,
pi,rmitindo a liberação de componentes subcelulares. As
técnicas para romper as membranas incluem o uso de
dr tergentes, choque osmótico e homogeneização de tecidos,
orrde o atrito quebra a membrana plasmática. Em meio de
is .rlamento apropriado, as organelas celulares e os sistemas
di membrana podem ser separados por centrifugação, graças
a diferenças no tamanho e na densidade. Procedimentos
cr:matográficos têm sido empregados para o isolamento de
frações celulares individuais e de componentes. Essas técnicas
pt rmitiram o isolamento de frações celulares da maioria dos
te :idos de mamíferos. AIém disso, componentes de organelas
c( mo o núcleo e as mitocôndrias, podem ser isolados após o
rr mpimento da membrana da organela.
Em muitos casos, as estruturas isoladas e as frações
cr iulares parecem reter as características químicas e
brriógicas são estruturas muito sensíveis, sqieitas a lesões
mesmo sob condiçÕes brandas, e alteraçÕes podem ocorrer
d,rrante o isolamento, que podem causar mudanças na
cr mposição da estrutura. A mínima lesão na membrana altera
sr as propriedades de permeabilidade, permitindo que
sr bstâncias, que normalmente seriam excluídas, atravessem
a rarreira da membrana. Além disso, muitas proteínas estão
fr:camente associadas à membranas e facilmente se dissociam
q:;ando ocôrre uma lesão (ver p. 'l 51).
Não é surpreendente que existam diferenças em estrutura,
cr mposição e atividades das células de diferentes tecidos,
d,rrridas às diversas funÇÕes dos tecidos. As principais
ar ividades bioquímicas das organelas celulares e dos sistemas
ci' membranas, porém, são constantes de tecido para tecido.
Á sim. vias bioquímicas do fígado estão, freqüentemente,
n tsentes em outros tecidos. As diferenças entre tipos
l i'.:lares estão, geralmente, em atividades especializadas
d ;criminatórias. Mesmo em um tecido, células de diferentes
c lgens iêm diferenças qualitativas e quantitativas, quanto à
sr I composiÇão em organelas celulares.
{*mposição Química das Células
Cada compartimento tem um fluido aquoso ou matriz que
cr niém vários íons, moléculas orgânicas de baixo peso mo-
le:ular, diferenies proteínas e ácidos nucléicos. A localização
d: macromoiéculas específicas, como enzimas, tem sido
d rterminada. mas a composição iônica exata da matriz de
o ganelas é, ainda, incerta. Cada uma tem composição iônica
e lH distintos. A composição iônica totài do fluido intracelular,
crnrl6.rrd, como representativa do citosol, comparada ao
p asma sangüíneo, eslá apresentada na Figura 1.10. Na+ é o
p incipal cátion extíaclluiar, com concentração de - i 40 meq
L i (mM); muito pouco Na+ está presente no fluido
ir iracelular. K+ é o principal cátion intracelular. Mgz+ está
p-esente nos compartimentos extra e intracelular, em
c rncentraçÕes muito menores que Na= e K*. Os principais
Nucleólo
Cromatina
Centríolos
Complexo
de Golgi
livres
Hetículo
endoplasmático
Mitocôndria
isossomos Membrana celular
FIGUBA 1.9
(a) Micrografia eletrônica de uma célala de íígada de rato,
marcada para indicar os principais componentes das células
eucarióticas e
(h) desenho esquemátieo de uma eélula animal.
Note o número e a variedade de organelas subcelulares e a rede de
membranas interconectadas que delimitam canais. isto é, cisternas. Nem
todas as células eucarióticas são tão complexas em sua aparência, mas a
maioria contÉm as principais estruturas mostradas na figura. EB, retículo
endoplasmático; G, zona do Golgi, Ly, lisossomos; P, peroxissomos; M,
mitocôndrias.
Fotografia (a) copiada com permissãa de Dr. K. fr. Parter de Porter, K. 8., e
Banneville, M. A. en: Fine Structure of Cells and Tissues. Phíladelphia: Lea
& Febiget I 972; esquena (b) copiada con pernissão do Voet, D., e Vaet, J.
G. Biochemistry, 2u ed., New Yark, Wiley, 1995
Núcleo
â ,ions extracelulares são CI- e HCO;, com quantidades
n :rnores de fosfato e sulfato" A maioria das proteínas tem
c, iga negativa em pH 7,4 (Capítulo Z), sendo ânions no pH
d ,s fluidos teciduais. Os principais ânions intracelulares são
fr:fato inorgânico, fosfatos orgânicos e proteínas. Outros
â ions e cátions inorgânicos e orgânicos estão presentes em
c, ncentrações muito menores que o nível de miliequivalentes
p,,r litro (mM). Exceto por diferenças muito pequenas, criadas
p ias membranas e quelevam ao desenvolvimento de
p ,renciais de membrana , a concentração total de ânions iguala
a :oncentração total de cátians nos diferentes ftuidos.
As concentraçÕes intracelulares da maioria de moléculas
o lânicas de baixo peso molecular, como açúcares, ácidos
o Eânicos, aminoácidos e intermediários fosforilados. estão
n faixa de 0,01-1,0 mM, mas podem ter concentraÇÕes
si rnificativamente menores. Coenzimas, moléculas orgânicas
n ressárias para a atividade de algumas enzimas, estão na
fi jsma faixa de concentração. 0s substratos para as enzimas
e:;'ã6 p..ran,es em concentraçÕes relativamente baixas, em
cr '.ltraste com íons inorgânicos, mas sua localização numa
o -lanela específica ou em um microambiente celular pode
ai r'rentar significativamente sua concentração.
Plasma
sangüíneo
Fluido
celular
§i;uBA 1.10
Ft ,'t'tcipais eomponentes químicos do plasma sangüíneo e do
í1, ido celular.
A liura da metade esquerda de cada coluna indica a concentração total de
c? ons; a da direita, as concentraÇões de ânions. Ambos são expressos em
ril, rquivalentes por litro (meq L'l) do Íluido. Note que os valores de cloreto
e : rdio no fluido celular são questionáveis. E provável que, pelo menos n0
r-n, ,lculo, o citosol contenha sódio, mas nã0 cloreto.
Ai ,1iltada de Gregersen, M. L Em: P. Bard {Ed.), Medical Physiology, l l, ed.,
5i louis, M0; Mosby, 1961, p 307.
Papel funcional de organelas subcelulares e dos srsÍemas de membrana 11
Não tem muito sentido determinar a concentração de
proteínas individuais nas células. Em muitos casos, elas
locaiizam-se em estruturas específicas ou ficam combinadas
a outras proteínas, para criar uma unÍdade funcional. É num
compartimento restrito que as proteínas individuais realizam
suas funçÕes. seja estrutural, catalítica ou regulatória.
I1.4 PAPEL rÚUCIOIIRI DE ORGANETAS
SUBCELULARES E DOS SISTEMAS
DE MEMBRANA
A localizaçãc surc:lular de várias vias metabólicas será
descrita ao longo oesie Iivro. Em alguns casos, uma via inteira
está localizada num único compartimento, mas muitas estão
divididas em duas locallzaÇões, com os intermediánios da via
movendo-se ou senio iiansportados de um compartimento
para o outro. Em geral. ;s oiganelas têm funçÕes muito
especÍficas e as atividades ei-rziináiicas envolvidas são uUlizadas
para identificá-las durante isolarnenio.
A seguir, temos uma. brerre desrrjÇão das principals funções
das estruturas da iéiula eu.uiiólica, para indicar a
compiexidade e a organização cias cé:i-;las. Um sumário das
funçÕes e da divisão de trabaiho nas i:luias eucarióticas é
apresentado na Tabela 'l.6 e as esiritiuias. ra Fioura 1 g.
A Membrana Plasmática É a Fronteira
que Delimita a Célula
A membrana plasmática de todas as cel::ias desempenha
uma função singular na manutenção da iniegriciade da célula.
Uma superfície está em contato com um ambienre exiêrno
variável e a outra, com um ambiente relativa=e::i: ccnstante,
proporcionado pelo citoplasma da célula. Corro sej-á cjiscuiido
no Capítulo 5, os dois lados da membrana plasmáiica e rle
todas as membranas intraceluiares têm composlçào química
e funções diferentes. Uma função muiio importante da mem-
brana plasmática é permitir a enirada de :lgui"nas substâncias,
mas não de muitas 0utras. Juniamenie com eiementos do
citoesqueleto, a membrana plasn']áiica está envolvida em
forma e movimento celulares. Através dessa membrana, as
células se comunicam; a membrana contém muitos receptores
específicos para sinais quínricos, como hormônios (Capítulo
20), liberados por ouiras células. A superfície interna da
membrana plasmálica e o local para a ligação de algumas
enzimas, envolvidas em vários processos metabólicos. As
membranas plasmáticas de várias células foram isoladas e
intensamente estudadas; detalhes de sua estrutura e bioquímica
e de outras membranas são apresentados no Capítulo 5.
0 Núcleo É o Localda Síntese de DNA e RNA
0s primeirosmiroscopistas dividiam o interior da células
em núcleo, o rnaior compartimento delimitado por mem-
brana, e o citoplasma. 0 núcleo é envolvido por duas
membranas, chamadas envelope nuclear, com a membrana
externa sendo contínua com as membranas do retículo
endoplasmático. O envelope nuclear tem numerosos poros
HPoo'-
1'so;-
Acido
174
160
150
140
130
120
110
? 1oo
J
Hso
E
80
70
bU
50
4A
30
10
lü A de diâmetro' que permitem o fluxo de todas as
:Écllas, exceto as maiores, entre a matriz nuclear e o
,::rlesma. O nÚcleo contém um subcompartimento' visto
ramente em micrografias eletrÔnicas, o nucléolo' A
-rme quantldade de ácido desoxirribonucléico (DNA)
ri .,lar está localizada no núcleo, como complexo proteÍna-
L] !\, cromatina, que é organizada em cromossomos' O DNA
e , repositorio da informação genética e a importância do
n, :leo na divisão celular e no controle da expressão fenotÍpica
c informação genética está bem estabelecida' As reações
'n ;quÍmicas no nÚcleo são a replicação de DNA durante a
ii rose, o reparo de DNA após lesão (Capítulo 15) e a
ir :lsriÇão da informação armazenada no DNA' em uma
fr ,.rna que possa ser traduzida em proteínas celulares
ii 3pítulo 1 6). A transcrição de DNA envolve síntese de ácido
r, ,cnucléico (RNA), que é processado de várias formas apÓs
a .intese. Parte desse processamento ocorre no nucléolo' que
É 'luito rico em RNA.
": : l:.:,..tra da célula eucariótica
j SELA 1.6 - Eesumo dos Çompartimentos 
da Célula Eucariótica
Çuas Principais Funções
tsmpartimento Principais funções
, .'eL_rr',..@,!4ryfÁ@'ry-ry!t1!,ii:gé+j:ail::ril;l1ffi+ 
qf{€'3Ér_:?
rembrana plasmática Transporte de Íons e moléculas
Beconhecimento
Receptores para moléculas pequenas e grandes
Morfologia e movimenro celular
Síntese e reparo de DNA
Síntese de BNA
Processamento de HNA e sÍntese de rii:ossomos
Síntese de membranas
Síntese de proteÍnas e lipídeos para algumas
organelas e Para exPortação
SÍntese de liPídeos
Reações de desintoxicação
Modificação e separação de proteínas para
incorporação em organelas e exportação
Exportação de Proteínas
Conservação de energia
Bespiração celular
Oxidação de carboidratos e Iipídeos
Síntese de uréia e heme
!igesião celular. hidrólise de proteínas,
iarboidratos, lipídeos, e ácidos nucléicos
l-:ações oxidatlvas envolvendo 0,
l:il;:r.Àn dp H-{l-
'lr::aslleieio celular
iil:r,,r:!ta ceiular
i'i"::iliaJe l;l'liar
lvlovimcnlcs I n:racel u lares
Metaboiismo ce carboidratos, lipídeos,
aminoácidos e nucieotídeos
SÍntese de Prcteínes
0 Retículo Endoplasmático Participa
de Muitas Vias de Síntese
O citoplasma da maioria das células eucariÓticas contém
uma rede de membranas interconectadas que delimitam
canais, cisternasr--que se estendem desde o envelope peri-
nuclear até a membrana plasmática' Essa extensa estrutura
subcelular. chamada retículo endoplasmático' consiste de
membranas com aparência lugosa' em algumas áreas' e lisa'
em outras. A aparência rugosa é devida à presença de
partículas de ribonucleoproteína, isto é' os ribossomos'
iigaOos ao lado citosÓiico da membrana' 0 retículo
eídoplasmático liso não contém ribossomos ligados' Durante
o fracionamento celular, a rede do retÍculo endoplasmático é
rompida e a membrana se refaz, em pequenas vesículas
chamadas microssomos, que podem ser isoladas por
centrifugaÇão diferencial. Os microssomos per se não ocorrem
nas células.
Uma função muito importante dos ribossomos no retículo
TABELA 1.7 - Enzimas lisossomais 
RepresentaÍivas e Seus
Suhstratos
Tipos de Subs'tratos e Emimas Substrata Específico
rcleo
.:cléolo
:'iícu lo
doplasmático
ENZIMAS OUE HIDBOLIZAM
POLISSACABÍDEOS
u-Glucosidase
o-Fucosidase
p-Galactosidase
cr-Manosidase
B-G lucuronidase
Hialuronidase
ArilsulÍatase
Lisozima
ENZIMAS OUE HIDBOLIZAM
PBOTEíNAS
Catepsinas
Colagenases
Elastase
Peptidases
ENZIMAS OUE HIDHOLIZAM
ACIDOS NUCtÉICOS
Fibonuclease
Desoxi rribonuclease
ENZIMAS OUE HIDFOLIZAM
Lipase
Esterase
Fosfolipase
FOSFATASES
FosÍatase
FosÍod iesterase
SULFATASES
Heparam sulÍato
Dermatam sultato
Glicogênio
tucose de membrana
GalactosÍdeosManosídeos
Glucuronídeos
Acido hialurÔnico e condroitim sulfato
Sulfatos orgânicos
Parede celular de bactérias
ProteÍnas
Colágeno
Elastina
Peptídeos
RNA
DNA
LIPÍDEO
Triglicerídeos e ésteres de colesterol
Ésteres de ácidos graxos
FosÍolipídeos
FosÍomonoósteres
Fosfodiésteres
'niiexo de Golgi
..^t---,-.,-:il i^ ]-_:' !-_
"4icrotúbulos 
e
i ricrof ilamenios
rlitosol
Papel funcicnal de organelas subcelulares _- ii_< -<,-<:;l.r.js ja nembrana ,l 3
ei.: :rplasmático rugoso e a biossíntese de proteínas para
e),i .ritar para fora da ceiula e para a incorporação às organelascÊi lires, como o retícuio endopiasmático, t complexo deGL; r:, a membrana plasmática e os lisossomos. O retÍculo
e11 i:)plasrnático Iiso está envolvido na síntese de 1ipídeosdr- :tembrana e contém uma importante classe de enzimas
ch,, ::adas citocromo p4S0, que catalisam a itiOroxilaçao Oevá: rs compostos endógenos e exógenos. Essas enzimas sãoiml ritantes na blossíntese de holmônioi ÀsteroiOes e narer-; :ção de substâncias tóxicas (ver CapÍtulo 23). O retÍculoen. rf,iasmático, .juntamente com o complexo de Colgi,de:, ;npsnfis um papel na formação O* outrm organelasceii .;res, como os lisossomos e os peroxissomos.
0 i:r,.:plexo De üolgi Está Envolvido na
§e; aração de Froteínas
I romprexo de colgi é uma rede de membranas iisasach:, ldas e de vesículas, responsável pela secreção, pur, ãme:r :xterno. de várias proteínas sintetizadas no retÍculoenc ülasmático. As membranas do Colgi catalisam atrarr ierência de carboidratos e de pr..rrro'ruu de IipÍdeospar.: :i^oteÍnas, formando glicoproteínas e lipoproteÍnas, e éum , '.ar importante para a formação de novas memb[anas.
§3aenças Mitocandsíars; §oearga rle LuftUir: doença envoivendo especiíicamente atra. .lCução de energia mitoconclriat foi relataOa, petapr!: eira vez, em 1962. Um paciente de-30 ano, d*ide, : foi descrito com fraqueuu g"n*rutLada, suoreXi; 5siy6, alta ingestão catórica ,*Ã uu*"nto cle pesoe r: ,:iabolismo basal muito aumentado [meclida dautii! ação de oxigênio). Demonstror-"L quà o paciente
âpi-i ,961sy6 um defeito no mecanismo que controla autiri .:çáo de oxigênio pela mitocônOriu-(*, Capítulo
6). . .:ondiÇão ó chamada doença ou iurt. ijJ.o" entãc,mai de 100 doenças mitocondriai" ;;;n.r ictenti-fiç;r: ;-:5, incluincjo u, quu envolvem várias enzimas esisír ,ras de transporte necessários para a manutençãocor:' .-a e o controle da conservaçáo de energia. Muitasafe,t ,r o músculo esquelético-e o siste-m"a nervoso
3?f . u,l: A replicaçáo das mitocônOrias JepenOe ctoDNr ritocondrial (mtDÍrJA) e a heranca O1ãitocOnctriaé p'- transmissão materna. ,As muiaçóes, tanto nonrtf; r,A quanto no DNA nuclear, f"uinr ã doençasger:i: .icas. Lesoes mitocondriais tambóm podemoÇc: +r devido à formação de radicais livres(su;; .óxidos), que podem lesar o Àtnf,ln. Desse
moi:r, . doenças degenerativas relacionaclas ccrn idacie.com a doença de parkinson e a cle Alzheimer, eca,rci: .:-niopatias podem ter um componente de iesáomitr,, .,ndrial. para deiaíhes Oe ooençãs *rf à"ifi"u. r"r.eor,, .iín. 12.4 e 14.Ç.
.,uft, The developn-ient cf mltochondrtai n,tedicine. proc. Natl.Ácac ::i. úSA 9t: 82,31 1992Í.
Vesículas de membrana são formaoas itc .cnolexo de Colgi,nas quais várias proteÍnas e enzimas são encapsulacias para
serem secretadas da céiula, após sinal apropiiado. 
^, 
.nri*u,digestivas, sintetizadas pelo pâncreas,'sãó arrnazenadas emvesículas intracelulares formadas pelo compiexo cie Colgi eIiberadas quando necessárias no proa.r* digestivo (ver p.891). Seu papel na síntese Çe membranas também inclui aformação de organelas celuíares, como os lisossomos e osperoxissomos.
 l\flitocôndria Fornece a Maior parte do ATp
que a eétrula f{ecessita
As mitocôndrias aparecem como esferas, bastôes oucorpos filamentosos, geralmente, com cerca de 0,S_i mm dediâmetro e até 7 mm de comprimento. n ,utr,, interna, omitosor, é envorta por duas membranas, diferentes emaparência e função bioquímica. A membrana interna invagina_
se na matriz, formando cristas, e contém inúmeras esferaspequ,enas, ligadas por hastes, à superfície interna. Asmembranas interna e externa contêm diferentes enzimas. Oscomponentes da cadeia respiratória e o mecanismo para
síntese de ATp são parte da membrana interna e sâo descritos,em detalhes, no CapÍlulo 6. As principais vias metabolicasenvolvidas na oxidação de carboidratos, lipÍdeos eaminoácidos, bem como paries de vias biossintéticas especiais,envolvendo a síntese de uréia e de heme, localizam-se nomitosol. A membrana exlerna é relativamente permeável, masa membrana inierna é altamente seletiva e contém váriossistemas de lransporte transmembrânicos.
As mitocôndrias contêm DNA específico, com informaçãogenética para algumas cias proteínas mitocondriais, eequipamento bioquÍmico para síntese limitada de proteínas.
,A presença dessa capacidade biossintética inJia o papel sin_gular que as mitocôndrias exercem sobre seu frOprio destino.Ver Corr. Clín. 1 .Z para descriçÕ.s Oe Oo.nirs atribuídas adefeitos na função mitocondrial.
0s Lisossomos são Necessários
para ã DigeStão Intracelular
A digestão intracelular de várias substâncias ocorredentro de estruturas chamadas Iisossomos. Sâo delimitadospor uma membrana única e mantêm um pH mais baixo namatriz Iisossomal que no citosol. Encapsulado nos jisossomos
está um grupo de enzimas glicoprotéicas _ hidroiases _
que catalisam a clivagem hidrolítica de iigaçÕes carbono_
oxigênio, carbono-nitrogênio, carbono-.n*áf.. e oxigênio_
I:rrofg em 
proteínas, Iipídeos, carboidratos elcidos nuctéicos.
Uma Iista parcial de enzimas iisossomais toi apresentaOa naTabela 1 .7. Como na digestão gastrointestinal, as enzimas
lisossomaÍs quebram moléculai complexas eÀ compostos
simples de baixo peso moiecular, que podem ier utilizadospelas vias metabólicas da célula. As enzimas do lisossomo
caracterizam-se por serem mais ativas quando o pH do meioé ácido. isto é, pH S,0 ou inferior. n'refaiio enrre pH eatividade enzimática é discutida no Capíiulo O.'ó On do citosol
é próximo de 7.0 e as enzimas lisossomais rO* pouca atividade
neste pH.
: 4 Estrutura da célula eucariótica
0 conleúdo em enzimas dos lisossomos. nos diferentes
:cidos, varÍa e depende das necessidades específicas de cada
ecido. A membrana lisossomal é impermeável a moléculas
'equenas e grandes e mediadores protéicos especÍficos na
,rembrana são necessários para 0 iransporte de substâncias.
isossomos isolados cuidadosarne lrte não calalisam a hidrólise
iÊ substratos enquanio sua nembrana não for rompida. As
'iividades das enzimas IÍsossomais são ditas latentes. 0
i:mpimenlo da mernbr-ana in siiu pode levar à digestão celular
, várias condiçoes parológicas têm sido atribuídas à liberação
ri: enzimas lisossoiiie is, i lcl ui ncjo artrite, respostas alergicas,
'arias doença: n:u:rulei-es e destruição teciduai induzida por
'ogas l\'çl- f:r:. Ci:i. 1.37.
Os iisossr-:nos estão envolvidos na digestão normal de
,bs::icies ;nir-a e extracelulares, que devem ser removidas
..li uiia célrla. etrarrés de endocitose, material externo é
ip:;cc pei; célula e encapsulado em vesículas envoltas por
. ei-nbi-ai':a (Figura 1.11). A membrana plasmática invagina
,:l ieior- cie substâncias estranhas com forma, como
.'ici-o:ganismos. por fagocitose, e capta o fluido extracelular
i-r:riencjo materiai suspenso, por pinocitose. As vesículas
:niendo material externo fundem-se com os lisossomos,
'rrnrando organelas que contêm o material a ser digerido e
rrl enzimas, que realizam a digestão. Esses vacúolos são
i.lentificados microscopicamente por seu tamanho e,
:eqüentemente, pela presenÇa de pedaços de estruturas com
',:rmas. em processo de digestão. 0s lisossomos em que as
§nzimas Lisassomais e Êota
O catabolismo de purinas, compostos heterocíclicos
contendo nitrogênio encontrados em ácidos nuclêicos,
promove a formação de ácido úrico, que é secretado
na urina (ver Capítulo 12 para detalhes). Gota é uma
anormalidade em que há produção excessiva de ácido
úrico, com âumento do ácido úrico no sangue e
deposiçãode cristais de urato nas articulaçóes. As
conseqüências são manifestaçóes clínicas nas
â rticu laÇÕes.,-_ particu la rmente no g ra nde artel ho,
inc{uindo infiamação, dor, inchaço e aumento de
iei-riperatura. O ácido úrico não é muito solúvel e
alguns dos sintomas clínicos da gota podem ser
atribuídos à lesão causada pelos cristais de urato. Os
cristais são fagocÍtados pelas células nas articulaçóes
e acumuiam-se nos vacúolos digestivos, que contêm
enzimas lisossomais. Os cristais causam iesão física
aos vacúolos. iiberando enzimas lisossomais no
citosol. Mesmo quê o pH ótimo das enzimas
lisossomais seja menor que o pH do citosol, elas têm
alguma atividade hidrolítica *nr pil mais alto. Essa
atividade qausa digestão de componentes celulares,
liberação de substâncias da célula e ar-rtolise.
Weissnann, G. Crystals, by'sosamÇs, and gaut. Adv. lntern- Med.
19:239, 1974; e Burt, H. i;À., Kaiknan, P. lJ., e Mauldin, D.
Membranotytic effects af c,vstet!ine nanasodium urate
monohydrate. J. Rheumaí.o:. 10.. 4,tJ 1963.
enzimas ainda não estão envolvidas no processo digestivo
são chamados lisossomos primários, ao passo que aqueles
em que a digestão do material está em processo são os
Iisossomos secundários ou vacúolos digestivos, que
variam em tamanho e aparência.
Os constituintes celularegsão sintetizados e degradados
continuamente e os lisossomos digerem esses restos celulares.
A dinâmica de síntese e degradação inclui proteínas e ácidos
nucléicos, assim como estruturas como mitocôndrias e retículo
endoplasmático. Durante esse processo normal de auto-
digestão, isto é, autólise, substâncias celulares são
encapsuladas denlro de vesículas delimitadas por membranas
que se íundem com os Iisossomos, para completar a
degradação. O processo geral é chamado autofagia e também
está representado na Figura 1.1 1.
Os produtos da digestão lisossomal difundem-se através
das membranas Iisossomais e são reutilizados pela célula. O
material não digerido acumula-se em vesículas chamadas
corpos residuais, cqios conteúdos são removidos da célula
por exocitose. Em alguns casos, corpos residuais que contêm
altas concentraçÕes de lipídeos permanecem por longo período
de tempo. O lipídeo é oxidado e uma substância pigmentada,
que é quimicamente heterogênea e contém ácidos graxos poli-
FIGUBA I,T1
frepresentação diagramática do papel de lisossomos na
digestão intracelular de substâncias internalizadas por
fagocitose (heterofagia) e de componenÍes celalares
(autofagia).
Nos dois processos, as substâncias a serem digeridas são encapsuladas
numa vesícula e, em seguida, ocorre fusão com lisossomo primário, formando
o Iisossomo secundário.
;àr!w,Ér4â{É}
(1) 2H2O2-ZH2O+ A2
Papel funcionar de orga,eras subcerurares e dos srsÍemas cre mentbrana ,r s
l
I
FIGURA 1.12
freações catalisadas pela catalase.
insaturados e proteínas, acumura-se na cérura. Esse materiar,
lipofuscina, é também chamado o ,.pigmento da idade,,ru "pigmento do desgaste,, (wear ãnd tear pignent),
rorque acumula-se em células de indivíduos idosos. Ocorre
3m todas as células, mas principalmente em neurônios e:élulas musculares, e está implicado no processo de
:nvelhecimento,
Sob condições contnoladas, as enzimas iisossomais sãojecretadas da célula para digestão de material extracelular;
rma função exrracerurar para argumas enzimas risossomaisioi demonstrada em tecido coneãtivo, glândula prostática e:o processo de embriogênese. Assim, desempenham um papella morte celular programada ou apoptose.
A ausência de enzimas lisossomàis específicas ocorre emrárias doenças genéticas em que há acúmulo, na célula, de
romponentes celulares específicos, que não são digeridos. Osiisossomos de células afetadas toinam_se maiores com ornaterial não digerido, interferindo com os processos normaisla célula. As doenças de acúmuio risossomar são discutidas:ro CapÍtulo i0 (ver p.353); ver Corr. Clín. 1.4 para uma
descrição da deficiência de Iipase lisossomal.
)s Peroxissomos Contêrn Enzimas Oxidativas
involvendo Peróxido de ttridrogênio
(2) RH2 + H2O2a R+ 2H2Oz_ n+ 1n2w
l_---'--_''------_l
tleficiêncía de Lipase Ãcida Lisossamal
Duas formas fenotípicas de uma deficiência genética
da lipase ácida lisossomal sáo conhecidas. Adoença
de Wolman ocorre em criançás e é, geralmente, fatalcom 1 ano de idade, enquanto a doença de arma_zenâmento de coiesterol éster, geralmente, é
diagnosticada na idacle adulla. Ambãs são doenças
autossômices recessivas. Há depósÍto de triacilglieerol
e ésteres de colesterol nos tecidos, particularmente
no fígado. Na última cloença, há o estabelecimento
precoce de ateroscierose severa. A lipase ácida catalisa
a hidrólíse de mono-. di- e triacilgliceróis, bem comode ésteres de colesterol. E umã enzima crítica no
metabolismo do colêsterol, servindo ó"r, Oirp"ri
bilizar colesterol livre pâra as necessidades da càlula.
Hegele, R. A., Little, J. A....,.!ezira. C., et at., Hepatic tipasedeficiency: clinicat, biocrer,ca: and ntotecuí[r genetics
characteristics. Atheroscieics;s a::: -l:::olr,bcsis 7i: 720, 1gg3.
,A maioria das células eucarióticas originárias de mamíferos
:ru de.protozoários e plantas têm org-anelas, denominadas
ueroxissomos ou microcorpúsculos, que contêm enzimas
tue produzem ou utilizam peróxido de hidrogênio iHrO.j.:;ão pequenos (0,3-1,S mm de diâmetro), de f"orma esférica
ru. oval, com matriz granuiar e, em alguns casos, com inclusão
-ristalina chamada nucleóide. Os peroxissomos contêm
:rnzimas que oxidam D-aminoácidos, ácido úrico e várÍos Z-
,ridroxiácidos, usando O. molecular. com formação de HrOr.+ catalase, enzima preiente em peroxissomos, catalisa a
:ir.r::r.d: HrO, em água e oxigênio e a oxidação, por1zuz, oe vanos compostos (Figura 1 .12). por haverem tanto
:nzimas que produzem como que utilÍzam peróxido num',rêSrrto compartimento, as células se protegem da toxicidade
,o Hr0r.
0s peroxissomos também contêm enzimas envolvidas no
,retabolismo de Iipídeos, particularmente oxidação de ácidos
rraros de cadeias muito longas, e sÍntese de glicerolipídeos e
ipídeos de glicerot éter (ptasmatogênios) (ví CapÍtulo 10).
,'er Corr. CIín. 1 .S para a discussão da síndrome de Zellweger,
m que há ausência de peroxisossomos.
0s peroxissomos de diferentes tecidos contêm diferentes
cmplementos de enzimas e o conteúdo em peroxissomos
ras células pode varíar, dependendo das condiçÕes celulares.
Síndrome de Zeilweget e a A$sêficia de
pe rox iss omas Fu n c i ç * a i s
Síndrome de Zellweger é uma doença rara,
autossômica recessiva, caracterizada por anomalías no
fígado, no rim, no cérebro e no sistema esquelético.
.E.m 
geral, resulta em morte aos 6 rneses de idade.
Várias anomalias bioquímicas, aparentemente não
relacionadas, foram descritas, incluindo diminuição
dos níveis de lipídeos de glicerol éter (plasmalogênios)
e aumento nos níveis de ácidos graxos de cadeias
muito longas (C-24 e C-26) e de derivados dc ácidocolestanóico (precursores do ácido biliar). Essas
anomalias são devidas à ausência de peroxissomos
funcionais nas crianças afetadas. Os peroxissomos são
responsáveis pela síntese de glicerol éteres, pelo
encurtamento dos ácidos graxos de cadeia muito
longa, para que a mitocôndria possa oxidá_los
completamente, e pela oxidação da cadeia lateral do
colesterol, necessária a síntese de ácidos biliares. Umà
evidência indica que haja um defeito no transporte de
enzimas peroxissomais, entre o citosol e o interior dosperoxissomos. durante a síntese. es cetutas Jãs
indivíduos atingidos contêm,,espectros,, de pe_
roxissomos vazios. O diagnóstico prà_natal da doença
é possível através de ensaio de células do líquido
amniótico, para enzimas peroxissomais, ou da anátise
de ácidos graxos no fluido.
Datt1, Í! 5., Witson, G. N., e lajya, A K. Deficiency of enzyrnescatal.yzing the biosynthesis^o-f glycerol ether tpids' iÀ Zetwege:
syndrome. ll Engl. J. NÍed. 31 1 : i 080. t 9B4; Màser .A f . S,rir.l , 9ryryn, F. R., Satish, G. t., Ketrey, n. t., Aenii,- p''3:. s ,icser,
I W, fne c9rebrohepatorenat (Zeltweger) synd:oc.: : =r..,tevets and tntpaired degradationof ve4, locg c-:.^ -;::. ;:;:s
1n! tleir y?e for prenata!diasnosrs. N. Énst.7 lrti". i;à;, ii;i.
1^984;.e Wandgrs, R. J., §chutgrrs. ã. B ; ia:in, Z O.Pçroxissomal dísorders: a revíevy. _j. r,ç;;3,--,.1:,:i;. ,,.i. Nr"rãti54 726. 1995
Estrutura da celula eucarrótíca
: eitoesqueleto Organiza o eonteúdo
*tracelular
As células eucarióticas contêm microiúbulos e filamentos
r aclina (microfilarnenrcs) corno parte da trama do
i.:oesqueleto. 0 citoesqueleto ciesempenha uma função na
ranutenção da morfologia ceiular, no transporte intracelular,
a motilidade celular e na dir,risão celular. 0s microtúbulos,
ruitímeros da proieire tubulina, podem ser rapidamenle
rcntados e desnoniados, dependendo da necessidacle da
.'-lula. Dois flian:iics celulares muito importantes, actina e
riosina. occrie:., ro rnúsculo estriado e são responsáveis pela
'-;ntração :-ii..:sci.;lar (ver Capítulo 22). Três proteínas
recanoquímicas - miosina, dineína e cinesina -nvei.ei: energia química em energia mecânica para o
rvi:rerto dcs componentes celulares. Esses motores
'--l€auiares estão associados com o citoesqueleto; o
.:carisrno real para a conversão de enÊrgia, porém, não foi
:.finido completamente. A dineína está envolvida nos
t,r'"iimenios ciliar e flagelar, ao passo que a cinesina é a força
:e determina o movimento de vesículas e organelas ao longo
':s microtúbulos.
I Citosol eontém Cornponentes eeÍulares
ialúveis
A menos complexa em estrutura. mas não em química, é a
;iva da célula, sem crganelas, ou citosol. E aqui que muitas
--ações químicas do metabolismo ocorrem e onde substratos
,;o-fatores interagem com várias enzimas. Embora não haja
*nhuma estrutura aparente no citosol, seu alto conieúdo
;otéico impede que seja uma mistura homogênea de
-'mponentes solúveis. Muitas reaçÕes localizam-se em áreas
,:lecionadas, onde a disponibilidade de substrato é mais
rvorávei. 0 estado físico-quÍmico real do citoso) é pouco
,,nhecido. Um importante papel do citosol é sustentar a
rrtese de proleínas no retículo endoplasmático, pelo
,,i-necimento de co-fatores e energia. O citosol também
.ntém ribossomos livres, freqüentemente em forma de
,;l!ssomo, para a sÍntese de proteínas intraceluiares.
Fsiudos com citosol isolado sugerem que muitas reaçÕes
.larn caralisadas por enzimas solúveis mas, nas células
:ai:as, :truiias destas enzimas podern estar fracamente
-:adas a un:; das muitas estruturas d,e- membrana ou a
,mpcnenres do ciicesquelelo e são rapidamente tiberadas,
:-ros o i-ornDimenio da céiula.
.0nclusã0
Uma céiula eucai-ictica e uma estrutura complexa cujos
iljetivos são: replicar-se ouando necessário, manter um meio
rlracelular que permita a ocoi-iência de milhares de reaçÕes
:implexas, com a major eficiência pcssí,,re1. e proteger-se dos
irigos oferecidos pelo ambienie QUÊ a cerca. As células de
iganismos multicelulares larnbém pariicipam cia manutenção
r bem-estar de todo o organismo, exercendo influências
rras sobre as out.ras, para manter todas as atividades
:'ciduais e celulares em equilÍbrio. Assim, à meciida que
progredimos no estudo dos componentes químicos e das
atividades das células, nos capítulos subseqüenles, é
importante mantet em mente as atividades concomitantes e
vizinhas, as IimitaçÕes e as influências do meio. Só conciliando
todas as parles e atividades da célula, isto é, montando um
quebra-cabeça, é que iremos apreciar a maravilha que são as
células vivas. -
BHELIO§R,qFiA
Agua e Eletrólitos
Dick, D. A,. T. Cell Warer. Washington, DC: Butterworths,
1 966.
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Ouestões 17
*UESTOES J. Brocorr E C. N. Aucsmnr
I . As células procarióticas, mas não as células
eucarióticas, possuem :
A. retículo endoplasmático.
B. histonas.
C. nucleóide.
D. um núcleo.
E. uma membrana plasmática.
Z. Os fatores responsáveis pela polaridade da molécula
de água incluem:
A. a similaridade na afinidade por elétrons do
hidrogênio e oxigênio.
B. a estrutura tetraédrica da água líquida.
C. a magnitude do ângulo da ligação-H-O-H.
D. a capacidade da água fazer pontes de hidrogênio
com várias estruturas químicas.
E. a diferença na força de ligação entre as pontes de
hidrogênio e as ligações covalentes.
3. Pode-se esperar que pontes de hidrogênio se formem
apenas entre átomos eletronegativos, como oxigênio
ou nitrogênio, e um átomo de hidrogênio Iigado a:
A. carbono.
B. um átomo eletronegativo.
C. hidrogênio.
D. iodo.
E. enxofre.
4. Qual dos seguintes é menos provável que seja solúvel
em água?
A. composto não polar
B. composto fracamente polar
C. composto fortemente polar
D. eletrólito fraco
E. eletrólito forte
5. Qual.dos seguintes é mais provável que esteja
parcialmente assocÍado, numa sotução aquoia fraca?
A. álcool
B. ácido láctico
C. sulfato de potássio (K2SOr)
D. cloreto de sódio (NaCl)
E. tactato de sódio
6. 0 produto iônico da água:
A. é independente da temperatura.
B. tem valor númérico de 10-1a aZS"C.
C. é a constante de equilíbrio para a reaÇão HOH . -
H* +-OH-.
D. necessita que [H+] e tOH I sejam sempre idênticas.
E. é uma aproximação que não leva em conta a
presença do íon hidrônio, H=0+.
7. Quais dos seguintes é tanto um ácido como base de
Bronsted na água?
A. HrPO;
B. H2C03
c. NH3
D. NHâ
E. CI
Referir às seguintes informaçÕes, para as Questão g e g.
A. ácido pirúvico ptí = 2,S0
B. ácido acetoacético p/f = 3,60
C. ácido láctico pK = 3,86
D. ácido p-hidroxibutírico pK = 4,70
E. ácido propiônico pK = 4,86
B. Qual ácido fraco estará 9Úo neutralizado, em pH
4.86?
9. Assumindo-se que a soma de [ácido fraco] + [base
cor[ugada] seja idêntica para o§ sistemas tampÕ-es, com
base na lista de ácidos listados acima, qual tem a maior
capacidade de tamponamento em pH 4,86?
1 0. Todas as seguintes estruturas subcelulares podem ser
isoladas basicamente intactas, EXCETO:
A. retículo endoplasmático.
B. lisossomos.
C. mitocôndrias.
D. núcleo.
E. peroxissomos.
1 1. Membranas biológicas estão associadas a todas as
seguintes afirmaçÕes, EXCETO:
A. impedem livre difusão dos solutos iônicos.
B. liberam proteínas, quando lesadas.
C. contêm sistemas específicos para transportede
moléculas não carregadas.
D. são local para reações bioquímicas.
E. proteínas e ácidos nucléicos atravessam-nas
livremente.
12. Mitocôndrias estão associadas com todas asseguintes,
aflrmações, EXCETO:
A. síntese de ATP.
B. síntese de DNA,
C. síntese de proteínas.
D. hidrólise de várias macromoléculas em pH baixo.
E. duas membranas diferentes.
13. A análise da composição do principal compartimento
líquido do corpo mostra que:
A. o principal cátion do plasma sangüíneo é o K*.
B. o princÍpal cátion do fluido celulãr é o Na+.
C. um dos principais ânions intracelulares é Cl-.
D. um dos principais ânions intracelulares é fosfato.
E. o plasma e o fluido celular são muito similares em
composição iônica.
Referir ao seguinte, para as QuestÕes l4-17
A. peroxissomo
B. núcleo
C. citoesqueleto
D. retÍculo endoptasmático
E. complexo de Golgi
14. Consiste de microtúbulos e filamentos de actina.
15. Oxida ácidos graxos de cadeias muito longas.
16. Conectado à membrana plasmática por uma rede de
canais membranosos.
1 7. Transfere precursores de carboidratos a proteínas,
durante a síntese de glicoproteínas-
I Estrutura da celula eucailótica
E espostas
:L
;C
0 DNA procariótico está organizado numa estrutura
que também contém RNA e proteína, chamada
nucleóide. A, B e D são encontradas em células
eucarioticas e E é elemento de células procarióticas e
eucarióticas (p. 2).
A água é uma molécula polar porque os elétrons da
ligação são atraÍdos mais fortemente pelo oxigênio que
pelo hidrogênio. 0 ângulo da ligação origina uma assi-
metria na disiribuição da carga; se a água fosse li-
near, não seria um dipolo (p.3)" A: o hidrogênio e o
oxigênio rêm afinidades muÍto diferentes por elétrons.
B e D são conseqüências da estrutura da água, não
faiorEs responsáveis por isso.
Sc átomos de hidrogênio ligados a um elemento ele-
ironegalrvo (0, N, F) podem formar pontes de hi-
drogênio (p. 3). Um átomo de hidrogênio que participe
da ponte de hidrogênio deve ter um elemento
elelronegativo de cada Iado.
Em gerai, compostos que interagem com o dipolo da
água são mais solúveis que os que não interagem.
Assim, compostos ionizados e compostos polares
tendem a ser solúveis. Compostos não-polares
preferem interagir um com outro composto, a
interagir com solventes polares como a água (p. 4).
O ácido láctico é ácido fraco e ácidos fracos dissociam-
se parcialmente em solução aquosa (p. 5). A: álcool é
completamente associado. C-E: estes são sais e são
considerados completamente dissociados sob condiçÕes
fisiológicas, embora em alta concentração alguma
associação ocorra.
A constante é função da temperatura e é
numericamente igual à constante de equilíbrio para a
dissociação da água, dividida pela concentração molar
da água (p.5). D: [H*] = [OH-] na água pura, mas
não em soluçÕes de solutos que contribuem com H+
ou 0H-.
7 . A, 0 HrPOl pode doar um próton, tornando-se HPOoz.Também
pode aceitar um próton, tornando-se HrPOr. B e D
são ácidos de Bronsted; C é uma base de Bronsted. O
íon Cl na água não é nenlzum nem outro.
8. C Se um ácido fraco está 91o/o neutralizado, 91 partes
estão presentes como base conjugada e 9 partes
permanecem como ácido fraco. Portanto, a razão base
conjugada/ácido conjugado é 10:1. Substituindo na
equação de Henderson-Hasselbalch, 4,86 = p/( + log
(10/1), e resolvendo para pH, teremos a resposta.
9. E A capacidade de tamponamento de qualquer sistema
é máxima no pH = pK (p. 9). A concentração do tam-
pão também afeta sua capacidade de tamponamento,
mas neste caso as concentraÇões são iguais.
10. A Rompimento leve das células não destruirão B-E. 0 retí-
culo endoplasmático, porém, é rompido e forma pequenas
vesículas. Essas vesículas, não a estrutura original das quais
elas derivaram, podem ser isoladas (pp. 9, I2).
11. E (p. 13).
12. D Esta é uma função lisossornal (p 13).As propriedades
mitocondriais são descritas na p. 13.
13. D Fosfato e proteína são os principais ânions
intracelulares. A, B, e E: o plasma e o fluido celular
são muito diferentes. 0 íon Na* é o principal cátion
do plasma. C: .A maior parte do cloreto é extracelular
(p. 11,Figura 1..10).
14. C (p. 15).
15. A A oxidação de ácidos graxos ocorre nas mitocôndrias,
mas a oxidação de ácidos graxos de cadeias muito
longas envolve os peroxissomos (p. 15).
I 6. B Isto descreve só o núcleo (p. 12).
17. E Lipídeos também estão ligados covalentemente a certas
proteínas no complexo de Colgi (p 13).