Apontamentos de Bioquimica e Biologia Molecular

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Instituto Superior Técnico 
 
 
 
 
 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 
 
 
 
 
 
 
1º Semestre – 2010/2011 
2º Ano – Mestrado Integrado em Engenharia Biomédica 
 
Upgrade dos apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular de Inês Amorim, 
baseado nas aulas teóricas e laboratoriais de 2010, dos docentes Arsénio Fialho, 
Jorge Leitão e Miguel Teixeira
João
Texto digitado
João
Texto digitado
1ºAno - Mestrado Integrado em Engenharia Biológica
João
Texto digitado
João
Texto digitado
João
Texto digitado
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Índice 
I. Evolução Prebiótica – Evolução Molecular .......................................................................................... 4 
II. Água e pH ........................................................................................................................................... 10 
III. Aminoácidos e Proteínas ............................................................................................................... 13 
a. Catálise Enzimática ........................................................................................................................ 28 
IV. Glúcidos ......................................................................................................................................... 34 
V. Lípidos ................................................................................................................................................ 37 
VI. Ácidos Nucleicos ............................................................................................................................ 44 
VII. Metabolismo ................................................................................................................................. 48 
a. Glicólise e Neoglucogénese ........................................................................................................... 50 
b. Ciclo de Krebs ................................................................................................................................ 53 
c. Cadeia Respiratória ....................................................................................................................... 55 
d. Outras vias metabólicas ................................................................................................................ 59 
i. Oxidação de ácidos gordos ....................................................................................................... 59 
ii. Catabolismo proteico ................................................................................................................ 62 
VIII. Fotossíntese .................................................................................................................................. 62 
a. Fase fotoquímica ........................................................................................................................... 65 
b. Fase química .................................................................................................................................. 67 
c. Variantes do processo ................................................................................................................... 68 
IX. Replicação do DNA ........................................................................................................................ 70 
X. Reparação do DNA ............................................................................................................................. 75 
XI. Recombinação do DNA .................................................................................................................. 79 
XII. Transcrição de DNA ....................................................................................................................... 87 
a. Regulação da Transcrição .............................................................................................................. 92 
i. Operão da lactose ..................................................................................................................... 93 
ii. Operão do triptofano ................................................................................................................ 96 
iii. Regulação em eucariotas .......................................................................................................... 99 
XIII. Processamento de RNA ............................................................................................................... 101 
a. Processamento de tRNA .............................................................................................................. 101 
b. Processamento de rRNA .............................................................................................................. 103 
c. Processamento de mRNA ............................................................................................................ 104 
XIV. Tradução de RNA ......................................................................................................................... 106 
XV. Ciclo Celular ................................................................................................................................. 111 
XVI. Laboratório – Restrição de Plasmídeos ....................................................................................... 121 
 
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A bioquímica estuda a estrutura e função de biomoléculas (compostos de carbono com uma 
grande variedade de ligações químicas e de grupos funcionais) e as reacções químicas 
envolvidas nos processos biológicos. 
Grupos Funcionais 
Nome do Grupo Funcional Hidroxilo Carbonilo Carboxilo Imino 
Estrutura 
 
 
Nome do 
Grupo Funcional 
Amino Tiol Fosfato Pirofosfato 
Estrutura 
 
 
 
De todos os elementos químicos, apenas uma pequena parte entra na composição das 
biomoléculas. Os mais abundantes são H, O, C e N e existem vestígios de outros elementos 
como Na, Ca, K, P ou S. Em concentrações ainda mais reduzidas, mas desempenhando funções 
muito importantes, podemos encontrar Fe, Ni, Zn, I, Cu, etc. 
Quanto aos elementos que mais contribuem para a massa de um organismo, destacam-se O, C 
(mais abundante nos organismos que no resto do universo), H, N, P e S, que se ligam entre si 
por ligações muito estáveis, as ligações covalentes. 
 
Os diferentes átomos e moléculas reagem entre si e estabelecem diferentes ligações e 
interacções: 
 Covalentes – têm origem na partilha de electrões e são as ligações mais fortes; 
 Não-covalentes – Individualmente são mais fracas que as ligações covalentes mas em 
conjunto tornam-se mais fortes e são essenciais para a estrutura e função das 
macromoléculas: 
 Ligações iónicas – um ou mais electrões são transferidos de um átomo para o 
outro, mais electronegativo. 
 Interacções de Van der Waals; 
 Ligações por pontes de hidrogénio; 
 Ligações hidrofóbicas. 
 
As biomoléculas englobam 4 tipos de macromoléculas: 
 Lípidos; 
 Proteínas – cujos monómeros são os aminoácidos; 
 Glícidos – cujos monómeros são os monossacarídeos; 
 Ácidos Nucleicos – cujos monómeros são os nucleótidos. 
 
A formação destas macromoléculas ocorre quando dois monómeros se juntam através de uma 
reacção de condensação (com libertação de uma molécula de água, por exemplo). 
 
Todas estas moléculas e macromoléculas participam em reacções bioquímicas que 
apresentam uma série de características: 
 Dão-se em ambiente aquoso (condições suaves); 
 Estão associadas a variações de energia. A sua forma mais vulgar de energia química é 
o ATP (Adenosina TriFosfato); 
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 Reacções bioquímicas diferentes localizam-se em diferentes partes da célula; 
 Estão frequentemente organizadas em vias metabólicas; 
 São reguladas de acordo com a necessidadede controlar a quantidade e a actividade 
de enzimas do sistema. 
 
 
I. Evolução Prebiótica – Evolução Molecular 
 
 
 
 Com o arrefecimento da crusta terrestre tornou-se possível a condensação da água e 
a formação de massas de água (sopas pré-bióticas), onde se acumulavam várias 
moléculas. 
 Como não havia protecção contra os raios ultra-violeta, estes alcançavam as massas de 
água e, funcionando como fontes de energia (em conjunto com a energia geotérmica), 
criaram condições para o estabelecimento de novas ligações químicas entre as 
moléculas já existentes. 
 Deste modo surgiram moléculas de origem biológica, como ácidos gordos, 
nucleótidos, glucose, aminoácidos, etc., moléculas que conduziram ao aparecimento 
das primeiras formas de vida primitivas. 
 
 
 
Em 1950 foi realizada uma experiência, a experiência de Urey-Miller, com o intuito de 
descobrir como ocorreram as primeiras reacções que originaram as macromoléculas: 
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 5 
 
Ilustração 1 - Esquema da Experiência de Urey-Miller. 
 
Com esta experiência foram verificados alguns factos: 
 Glucose, ribose, desoxirribose e outros açúcares formaram-se a partir de CH2O quando 
este composto estava exposto à radiação UV. 
 A adenina, formada a partir de 5 HCN e radiação UV, foi provavelmente a primeira 
base a surgir. 
 Formaram-se péptidos com mais de 50 aminoácidos de comprimento. 
 Os aminoácidos e bases eram facilmente sintetizados a partir das moléculas da 
atmosfera primitiva e num ambiente redutor, não ocorrendo a sua formação numa 
atmosfera neutra ou rica em oxigénio. 
 Apesar de ser impossível recriar com exactidão as condições da Terra primitiva, foi 
possível verificar a sintetização de macromoléculas in vitro partindo de compostos 
inorgânicos. 
 
A glicina, um dos aminoácidos mais abundantes produzidos na 
experiência Urey-Miller, é sintetizada da seguinte forma: 
 
 
 
 
Onde: 
CH2O – formaldeído 
NH3 – amoníaco 
HCN – cianeto de hidrogénio 
 
 
 
NH2CH2COOH – glicina 
NH2CH2CN – ammonitrile 
Ilustração 2 - Fórmula de 
Estrutura da Glicina. 
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Apesar das experiências a seu favor, a teoria da sopa pré-biótica tem alguns pontos fracos 
como o facto de ser uma mistura diluída, já que nessas condições as moléculas têm tendência 
a separar-se e não a serem sintetizadas. Contudo, a evaporação da água devido ao calor 
interno da Terra pode ter levado ao aumento da concentração das substâncias presentes 
nessa sopa, facilitado as reacções que levaram à formação de moléculas mais complexas. 
 
Produtos formados sob condições pré-bióticas 
Ácidos carboxílicos Nucleótidos e Bases Aminoácidos Açúcares 
Ácido Fórmico Adenina Glicina Pentoses 
Ácido Acético Guanina Alanina Hexoses 
Ácido Propanóico Xantina Ácido -aminobutírico 
Ácidos Gordos (C4-C10) Hipoxantina Valina 
Ácido Glicólico Citosina Leucina 
Ácido Láctico Uracilo Isoleucina 
Ácido succínico Prolina 
 Ácido arpártico 
 Ácido glutâmico 
 Serina 
 Treonina 
 
Pensa-se que a primeira “molécula da vida” a surgir terá sido o RNA pois este ácido nucleico 
não necessita de enzimas ou primers para se replicar; pode, ele próprio, actuar como uma 
enzima; e, ainda nos dias de hoje, se encontram organismos cujo material genético se 
restringe a moléculas de RNA (ex. retro-vírus). 
Num primordial Mundo do RNA terão sido produzidas moléculas de RNA com sequências 
aleatórias. Alguns fragmentos ter-se-ão auto-replicado, num processo catalisado por ribozimas 
– segmentos do próprio RNA. Os segmentos seleccionados terão catalisado a síntese de 
péptidos específicos que, por sua vez, participaram na replicação do RNA. Deu-se então um 
período de co-evolução do RNA e proteínas seguido da evolução dos sistemas primitivos de 
tradução e do aparecimento no genoma de RNA. O papel catalítico e genético deste genoma 
foi sendo separado ao longo do tempo, acabando o DNA por ser a fonte de material genético e 
as proteínas os principais agentes catalíticos. 
Estes e muitos outros factores contribuíram para a crescente complexidade do mundo pré-
biótico e para a evolução da vida. 
 
Ilustração 3 - RNA e a sua importância na evolução biológica. 
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Desde o aparecimento das primeiras células até à diversidade de organismos que se verifica 
nos dias de hoje deu-se uma grande evolução. As primeiras células a surgir eram 
quimioheterotróficas e utilizavam como fonte de carbono e energia moléculas sintetizadas 
por processos não biológicos. A escassez de nutrientes favoreceu a evolução de seres 
autotróficos capazes de sintetizar as suas próprias moléculas orgânicas, primeiro a partir de 
compostos químicos e, mais tarde, a partir da radiação solar. A evolução de seres 
fotossintéticos levou à libertação de O2 para a atmosfera terrestre e, apesar de este gás ser 
tóxico para a maioria dos seres anaeróbios (os únicos existentes até esta altura), o aumento da 
sua concentração favoreceu a evolução de seres aeróbios. Estes seres apresentavam uma 
enorme vantagem em relação aos seres anaeróbios quando competiam num ambiente rico em 
oxigénio e, devido à sua maior eficiência energética, tinham ainda maior potencialidade de se 
desenvolverem para formas de vida mais complexas. 
 
 
 
Relativamente à organização celular, as primeiras células tinham uma estrutura muito simples, 
sem núcleo individualizado, organitos celulares ou sistema endomembranar. Estas células 
procarióticas foram sofrendo uma série de alterações até darem origem às células 
eucarióticas, mais complexas e com um núcleo perfeitamente organizado e delimitado, 
diversos organitos celulares e sistema endomembranar. 
 
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Comparação entre uma célula eucariótica e uma célula procariótica 
 
Escherichia coli 
(Célula Procariótica) 
Célula Animal ou Vegetal 
(Célula Eucariótica) 
Célula pequena e simples que cresce e 
se replica depressa. Pode adaptar-se 
rapidamente a alterações do meio em 
que se encontra. 
Célula de grandes dimensões e muito complexa. 
Não possui um núcleo individualizado; o 
ADN e outras moléculas coexistem na 
célula numa região nucleóide. Não 
possui organelos membranados. 
Possui núcleo (onde se encontra a informação 
genética), organelos membranados para assegurar 
variadas funções celulares, desde a digestão à 
produção de energia e armazenamento de 
nutrientes. 
Normalmente encontra-se sob forma 
singular. 
Normalmente forma seres multicelulares. 
Pode não precisar de oxigénio para 
existir. 
Precisa normalmente de oxigénio para existir. 
Existe ADN extra-cromossomal sob 
forma de plasmídeo. 
Existe ADN extra-cromossomal nas mitocôndrias e 
nos cloroplastos. 
Diferencia-se em vários tipos de células. 
Os ribossomas são do tipo 70S. Os ribossomas são do tipo 80S. 
 
 
Ilustração 4 - Célula de E. coli. 
 
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Ilustração 5 - Célula animal (à esquerda) e célula vegetal (à direita). 
 
Esta evolução das células procarióticas para células eucarióticas pode ser explicada pela teoria 
da endossimbiose. 
 
O modelo endossimbiótico, 
desenvolvido por Lynn Margulis, 
defende que os seres eucariontes 
terão resultado da evolução 
conjunta de vários organismos 
procariontes, os quais foram 
estabelecendo associações 
simbióticas entre si. Este modelo 
admite que os sistemas 
endomembranares e o núcleo 
resultaram de invaginações da 
membrana plasmática e que as 
mitocôndrias e os cloroplastos, até 
há cerca de 2100 M.a., eram 
organismos autónomos. Nessa 
altura, algumas células de maiores 
dimensões (células hospedeiras) 
terão capturado células mais 
pequenas, como os ancestrais das 
mitocôndrias e dos cloroplastos. 
Alguns destes ancestrais 
conseguiram sobreviver à digestão 
no interior da célula procariótica de 
maiores dimensões, estabelecendo 
relações de simbiose. A íntima 
cooperaçãoentre estas células terá 
conduzido ao estabelecimento de 
Ilustração 6 – Modelo endossimbiótico. 
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uma relação simbiótica estável e permanente que trouxe inúmeras vantagens, desde uma 
maior capacidade de metabolismo aeróbio (levado a cabo pelas mitocôndrias) até a uma maior 
facilidade de obter nutrientes (produzidos pelo endossimbionte autotrófico). 
 
Alguns aspectos que suportam a teoria são os seguintes: 
 As mitocôndrias têm um ADN mitocondrial e dividem-se como algumas bactérias; 
 Algumas proteínas usadas na mitocôndria são importadas do citoplasma e traduzidas a 
partir de mRNA produzidos a partir de genes nucleares; 
 A mitocôndria e a célula “hospedeira” apresentam uma relação simbiótica; 
 Há mil milhões de anos, uma bactéria aeróbica sofreu endocitose por uma célula 
eucariótica anaeróbica que, desde então, a manteve para produzir energia. 
 Existem evidências em sequências do ADN, membrana e comportamentos da 
mitocôndria que são semelhantes aos encontrados em bactérias. 
 
A dada altura, organismos unicelulares começaram a agrupar-se e a organizar-se em colónias. 
As vantagens deste tipo de relações acabaram por prevalecer e surgiram os primeiros seres 
multicelulares. Com o decorrer da evolução deu-se a diferenciação celular e a especialização 
de grupos de células em determinadas funções. 
 
Hoje em dia, considera-se que todos os organismos vivos pertencem a um dos domínios/ramos 
da árvore da vida e que evoluíram a partir de um ancestral comum. Os domínios baseiam-se 
no RNA Ribossomal. 
 
Ilustração 7 - Árvore da vida. 
 
 
II. Água e pH 
 
A água é a substância química predominante nos organismos vivos, perfazendo cerca de 70% 
da sua massa. É um óptimo solvente para a maioria das moléculas polares e apresenta diversas 
características que fazem dela uma molécula única. Entre as principais características da água 
destacam-se: 
 Molécula polar – ligação entre átomos com electronegatividades diferentes (a partilha 
dos electrões entre os átomos é assimétrica); 
 Forma pontes de hidrogénio; 
 Constante dieléctrica elevada. 
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As pontes de hidrogénio ocorrem quando dois átomos muito electronegativos (oxigénio, flúor 
ou azoto, os elementos mais electronegativos, ou seja, com 
maior tendência para captar um electrão) competem pelo 
mesmo átomo de hidrogénio, o doador dos electrões que 
acabam por ser atraídos principalmente pelos átomos 
electronegativos. 
 
Apesar de isoladamente cada ligação hidrogénio não ser muito 
energética (sendo, contudo, mais forte com um ângulo de 
“ligação” de 180°), a uma escala macroscópica estas 
interacções tornam-se bastante relevantes. No estado sólido, 
cada molécula de água forma 4 ligações hidrogénio estáveis 
com moléculas vizinhas. Por outro lado, no estado líquido 
essas ligações estão constantemente a formar-se e a ser 
quebradas, durando cerca de 1 ns. No entanto, em qualquer 
dos casos, a quebra das ligações requer uma quantidade 
considerável de energia, justificando o facto de os pontos de 
fusão e ebulição da água serem elevados. 
 
Assim, as pontes de hidrogénio são fortes o suficiente para serem úteis mas fracas o suficiente 
para serem quebradas e restabelecidas de forma reversível. 
 
Como as moléculas de água formam pontes de hidrogénio, a água adquire propriedades 
únicas: 
Coesão 
Tensão Superficial – mede a força da superfície da água. A tensão superficial 
da água é elevada, de tal forma que permite a alguns insectos permanecer à 
sua superfície sem se afundarem. 
Adesão 
A adesão é a atracção entre duas substâncias diferentes. A água estabelece 
pontes de hidrogénio com outras superfícies, como o vidro, o solo, tecidos 
vegetais e algodão. 
Temperatura 
Os seus pontos de fusão e ebulição são elevados devido à formação de pontes 
de hidrogénio, que mantêm as moléculas mais ligadas umas às outras e leva a 
que apenas com mais energia elas se desagreguem. 
Também o seu calor específico e calor latente de fusão e evaporação são 
elevados, o que implica fornecer maior quantidade de energia para que a água 
mude de fase. 
Solvência 
A água é um bom solvente para moléculas hidrofílicas como algumas 
moléculas polares e sais, e mau solvente para moléculas hidrofóbicas como os 
ácidos gordos. 
 
A Energia Livre de Gibbs 
 Permite fazer uma previsão acerca das concentrações e direcção de uma reacção 
química; 
 Traduz-se pela equação: , onde ∆H é a variação da entalpia, T é a 
temperatura e ∆S é a variação da entropia; 
 – A reacção procede espontaneamente na direcção em que foi escrita; 
 – A reacção requer energia para ocorrer. 
 
Ilustração 8 - Estabelecimento de 
uma ponte de hidrogénio entre 
duas moléculas de água. 
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A água é um bom solvente de moléculas polares pois forma 
pontes de hidrogénio com os mesmos e também dissolve 
sais através de interacções electrostáticas. Neste último 
caso, a água rodeia os iões que compõem o sal e diminui as 
interacções electrostáticas entres eles, contrariando a sua 
tendência para cristalizar e tornando-os solúveis. Durante a 
sua dissolução há um aumento da entropia e a energia livre 
de Gibbs é negativa, o que significa que a dissolução é 
favorecida. 
 
Quando uma molécula apolar (os elementos que a 
constituem têm electronegatividades muito semelhantes) é 
colocada em água, a água tenta dissolvê-la, criando uma 
espécie de jaula em torno dessa molécula. Este processo é 
desfavorável pois a entropia das moléculas de água diminui. 
Contudo, a molécula apolar tende a agregar-se a outras 
moléculas iguais a si para diminuir a área de contacto com a 
água. Este é o efeito hidrofóbico. 
 
Moléculas anfifílicas (como ácidos gordos), que contém simultaneamente grupos polares e 
grupos não-polares, tendem a dispor-se em aglomerados de modo a que as suas regiões 
hidrofóbicas não estejam em contacto com a água, verificando-se assim a formação de 
micelas. Nas micelas, as moléculas mantêm-se juntas não porque existam interacções entre si 
mas porque essa configuração contribui para a estabilidade do sistema e para o aumento da 
sua entalpia. A formação deste tipo de estruturas constitui o princípio base da formação de 
membranas celulares. 
 
 
Ilustração 10 - Formação de micelas. 
 
Uma outra propriedade característica das moléculas de água é a sua tendência para sofrerem 
ionização segundo a reacção: 
 
Ilustração 9 - Dissolução de um sal pela 
água. 
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 13 
 
Produto Iónico da Água A 25°C, 
pH 
Constante de dissociação de um ácido , 
Equação de Henderson-Hasselbach 
 
 
O valor de pKa expressa a força relativa de um ácido: quanto mais baixo for o valor de pKa mais 
forte é o ácido. Este valor corresponde ao valor de pH do ponto médio de uma curva de 
titulação, ou seja, ao ponto para o qual [HA]=[A-] (ponto isoeléctrico). 
 
O pH do sangue ronda os 7.4 e pequenas variações, como 0.2, são suficientes para provocar a 
morte de um indivíduo. No entanto, o pH noutros locais do organismo pode ter valores muito 
diferentes (ex. pH do estômago pode variar entre 2.5 e 3.0) de acordo com as reacções que 
ocorrem nos diferentes órgãos/tecidos. Apesar dos diferentes valores que se podem registar 
nos mais variados tecidos, é 
necessário que, em cada caso, o 
pH se mantenha constante, 
qualquer que seja o seu valor 
ideal, para que as reacções 
metabólicas se dêem 
correctamente. É para isso muito 
importante a existência de 
soluções tampão. 
Alguns ácidos ou bases e os seus 
conjugados podem ser utilizados 
como soluções tampão na 
medida em que mantém o pH do 
meio relativamente constante 
face a pequenas variações das 
concentrações de outros 
ácidos/bases da solução. Ácidos e 
bases fracas são os que melhor 
desempenham esta função. O 
intervalo de pH em que as 
soluções se comportam como 
tampão é . 
 
Uma curva detitulação permite 
determinar o pKa de um ácido 
fraco. 
 
 
 
III. Aminoácidos e Proteínas 
 
As Proteínas são as moléculas mais abundantes e mais versáteis de todos os organismos vivos. 
Estão presentes em todos os locais das células e resultam da expressão de informação 
genética. São formadas por polímeros de aminoácidos ligados através de ligações peptídicas, 
Ilustração 11 - Curvas de Titulação. 
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 14 
surgem em dimensões variadas, como pequenos péptidos até grandes cadeias, e 
desempenham variadíssimas funções, desde mediar reacções químicas a transmitir impulsos 
nervosos e a controlar o crescimento e diferenciação celular. Tanto podem ser estruturais 
como participar num ciclo enzimático, e podem ser reactivas ou meramente mediadoras. Entre 
os diferentes tipos de proteínas conhecidas podem destacar-se: 
 Enzimas (ex. amilase); 
 Hormonas (ex. insulina); 
 Proteínas transportadoras (ex. hemoglobina); 
 Proteínas de armazenamento (ex. mioglobina); 
 Proteínas estruturais (ex. colagénio); 
 Proteínas protectoras (ex. anticorpos); 
 Proteínas contrácteis (ex. actina e miosina); 
 Proteínas Tóxicas. 
 
Apesar da sua grande diversidade, as proteínas são formadas apenas por 20 tipos de 
aminoácidos cuja natureza e sequência condiciona a estrutura final da cadeia polipeptídica e, 
consequentemente, a função da proteína. Algumas das 
propriedades dos aminoácidos que mais contribuem 
para a estrutura e função das proteínas são: 
 Estereoquímica (disposição espacial das 
moléculas); 
 Hidrofobilidade e polaridade relativas; 
 Propriedades das ligações hidrogénio; 
 Propriedades de ionização. 
 
Cada aminoácido apresenta a estrutura representada 
na imagem à direita. É o grupo R que permite distinguir 
os aminoácidos, dando-lhes propriedades diferentes. 
A glicina é o único aminoácido cujo carbono central, o 
carbono-α, possui duas ligações iguais, pois o seu 
grupo R é um hidrogénio. Todos os outros aminoácidos 
possuem um carbono-α quiral, ou seja, um carbono com todas as 4 ligações diferentes. 
 
A treonina e a isoleucina apresentam dois carbonos quirais e, portanto, podem apresentar 4 
estereoisómeros. 
Devido à sua configuração 
tetraédrica, dois aminoácidos com a 
mesma constituição química podem 
apresentar imagens espelhadas, que 
representam uma classe de 
estereoisómeros – os enateófilos. De 
um modo simples, podemos 
classificar cada isómero em L (levo) 
ou D (dextro) conforme o seu grupo 
amina esteja orientado para a 
esquerda ou direita, 
respectivamente, numa 
representação esquemática do aminoácido (esta classificação tem origem na comparação dos 
aminoácidos com gliceraldeído, que também apresenta este tipo de isómeros). 
 
Ilustração 12 - Estrutura de um aminoácido. 
Ilustração 13 - Isómeros da Alanina. 
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Peptidoglicanos, constituintes das paredes celulares de células bacterianas, são formados por 
D-aminoácidos. No entanto, essa é uma excepção pois, apesar de em laboratório a síntese de 
aminoácidos dar origem a moléculas L e D, na maioria dos organismos vivos apenas se 
encontram L-aminoácidos. 
 
Classificação dos aminoácidos 
A
p
o
la
re
s 
 
Alanina 
 
Glicina 
Isoleucina 
 
Leucina 
 
Metionina 
 
Prolina 
 
Valina 
P
o
la
re
s 
se
m
 c
ar
ga
 
 
Asparagina 
 
Cisteína 
Glutamina 
 
Serina 
Treonina 
B
ás
ic
o
s 
 
Arginina 
 
Histidina 
Lisina 
Á
ci
d
o
s 
 
Ácido Aspártico 
Ácido Glutâmico 
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 16 
A
ro
m
át
ic
o
s 
 
Fenilalanina 
Tirosina Triptofano 
 
 Os aminoácidos apolares são tendencialmente hidrofóbicos; 
 Os aminoácidos polares sem carga são hidrofílicos e possuem grupos R ionizáveis; 
 Os aminoácidos básicos ou positivamente carregados possuem um grupo R com carga 
positiva e comportam-se como bases; 
 Os aminoácidos ácidos ou negativamente carregados possuem um grupo R com carga 
negativa e comportam-se como ácidos; 
 Os aminoácidos aromáticos apresentam anéis no seu grupo R, são hidrofóbicos e 
absorvem radiação UV, enquanto todos os outros aminoácidos absorvem radiação IV. 
 Os aminoácidos a laranja têm de ser obtidos pela dieta visto que o corpo humano é 
incapaz de os produzir. 
 
Os aminoácidos têm grupos ionizáveis (grupo amina, grupo carboxílico e, por vezes, também o 
grupo R), pelo que podem encontrar-se sob a forma de catião ou anião. Excepto para valores 
de pH extremos, coexistem várias formas ionizáveis de um aminoácido, predominando uma 
delas, de acordo com a natureza ácida ou básica do meio. 
Em condições fisiológicas, nomeadamente em meio aquoso, os aminoácidos designam-se 
zwiteriões porque se apresentam na forma de dipolos iónicos, com ambos os grupos amina e 
carboxílico ionizados. Estes grupos comportam-se como ácidos ou bases fracas, 
respectivamente, pelo que é possível representar uma curva de titulação de um aminoácido. 
Em aminoácidos com grupos R não ionizáveis (aminoácidos dibásicos) destacam-se dois 
pontos na curva de titulação que correspondem, cada um, ao pKa de um dos grupos amina ou 
carboxílico. 
 pKa do grupo amina (NH3
+) – corresponde ao pH para o qual há 50% do aminoácido na 
forma aniónica e na forma de zwiterião, tendo um valor básico. 
 pKa do grupo carboxilo (COO-) – corresponde ao pH para o qual há 50% do 
aminoácido na forma de zwiterião e na forma catiónica, tendo um valor ácido. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 17 
 
Ilustração 14 - Titulação da Alanina, um aminoácido dibásico. 
 
Para aminoácidos com grupos R 
ionizáveis (aminoácidos tribásicos) 
distingue-se um outro pKa, num local 
que varia conforme a natureza ácida 
ou básica do grupo. 
O ponto isoeléctrico corresponde ao 
pH no qual predomina a forma de 
zwiterião do aminoácido, ou seja, o 
aminoácido não tem carga. 
Para um aminoácido dibásico, o seu 
ponto isoeléctrico calcula-se pela 
expressão: 
 
Onde: e 
. 
 
Para um aminoácido tribásico, o pI é a 
média dos pKas de valor mais próximo, 
correspondentes à passagem de um 
estado neutro para negativo ou de um estado positivo para neutro. 
 
Ilustração 15 - Curva de Titulação para a Histidina, um 
aminoácido tribásico. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 18 
 
 
A formação de péptidos dá-se por reacção de 
polimerização de condensação de aminoácidos. A ligação 
peptídica forma-se entre o átomo de carbono do grupo 
carboxílico e o átomo de azoto do grupo amina, com 
eliminação de água. As duas extremidades da cadeia 
assim formada são designadas por "terminal amino" e 
"terminal carboxílico" ou N-terminus e C-terminus. 
As ligações peptídicas são ligações covalentes muito 
estáveis, com 40% de carácter duplo (têm comprimento 
de 0,133 nm, são mais curtas que uma ligação simples e 
mais longas que uma ligação dupla), e têm uma disposição espacial dos seus átomos bem 
definida. 
O carácter duplo parcial da ligação C-N inibe a rotação em torno da ligação peptídica e os 
quatro átomos O, C, N e H definem um plano, o plano peptídico. Uma cadeia polipeptídica 
pode então ser considerada como um conjunto de planos que podem rodar em torno das 
ligações N-Cα (ângulo φ) ou C-Cα (ângulo ψ). 
 
Ilustração 17 - Péptido. 
Os ângulos de diedro, φ e ψ, não podem assumir valores arbitrários pois certas configurações 
da molécula são impossíveis devido à sobreposições de nuvens atómicas. Deste modo, estes 
Exemplo de um problema: 
Qual é o pH de uma solução de glicina em que o grupo –αNH3 está 1/3 dissociado? 
A equação Henderson-Hasselbalch apropriada é: 
 
Se o grupo αNH3 está 1/3 dissociado, existe uma parte de glicina com carga negativa para 
duas partes de glicina neutra. O pKa a utilizar neste caso é o do grupo amina (9.6). Tem-se 
então: 
 
Ilustração 16 - Reacção de condensação 
para formação de um péptido. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 19 
ângulos estão restritos a determinadosvalores que podem ser representados recorrendo a um 
gráfico de Ramachandran: 
 
 
Ilustração 18 - Gráfico de Ramachandran. 
 
Os diagramas de Ramachandran indicam quais as combinações dos ângulos de diedro 
possíveis numa ligação peptídica e são semelhantes para todos os aminoácidos. Pequenas 
variações podem ocorrer devido à complexidade dos grupos R envolvidos: as zonas favoráveis 
tendem a diminuir quando a complexidade dos aminoácidos aumenta. 
 
As ligações peptídicas são maioritariamente trans, ou seja, os grupos laterais de aminoácidos 
consecutivos estão de lados opostos. As configurações cis, por norma, são mais desfavoráveis 
energeticamente pelo que ocorrem numa razão de cerca de 1/1000 em relação às trans. A 
excepção está no aminoácido prolina, em que as configurações cis e trans têm a mesma 
energia – a sua razão cis/trans é 1/4. As ligações cis conferem instabilidade às proteínas, pelo 
que as células desenvolveram mecanismos capazes de reverter as configurações das ligações. 
 
 
Ilustração 19 - Configurações trans e cis. 
 
Os aminoácidos ligam-se entre si em número variado, dando origem a cadeias de dimensões e 
constituição diversa. 
 Péptidos ou Oligopéptidos – cadeias com 10 resíduos, no máximo; 
 Polipéptidos – apresentam geralmente entre 10 e 50 resíduos; 
 Proteínas – têm mais de 50 aminoácidos e pesos moleculares elevados (expressam-se 
em Dalton – 1Da=1uma). 
 
No entanto, a distinção entre péptidos e proteínas não se baseia unicamente na sua dimensão, 
mas sim nas respectivas funções biológicas de cada molécula. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 20 
As proteínas apresentam 4 níveis de organização estrutural: 
 Estrutura primária – Sequência linear de aminoácidos, determinada pela informação 
genética a partir da qual a proteína é transcrita, que se mantém por ligações 
covalentes (peptídicas). A sequência de uma proteína lê-se a partir do terminal amina 
para o terminal carboxilo; 
 Estrutura secundária – Arranjo local dos aminoácidos em cadeia – hélices-α e folhas-β 
(60% das estruturas mais frequentes), loops, turns, etc., que se mantém por ligações 
fracas (pontes de hidrogénio e interacções Van der Waals) e se consegue através da 
variação dos ângulos φ e ψ; 
 Estrutura terciária – Arranjo 3D da molécula em solução que se mantém por ligações 
fracas (pontes de hidrogénio e interacções Van der Waals); 
 Estrutura quaternária – Organização da proteína em subunidades que se mantém por 
ligações fracas (pontes de hidrogénio e interacções Van der Waals). Nem todas as 
proteínas apresentam este tipo de estrutura. 
 
 
Ilustração 20 - Estruturas de uma proteína. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 21 
 
Estruturas Secundárias 
H
él
ic
e
-α
 
Forma cilíndrica com o esqueleto da cadeia linear em hélice e os grupos laterais em 
direcção ao exterior. 
Forma-se quando o oxigénio do grupo carboxílico forma uma ligação de hidrogénio com 
o hidrogénio do grupo amina de um aminoácido quatro resíduos a seguir, em direcção ao 
terminal-C. Ao longo da hélice, todos os átomos de oxigénio do grupo carboxílico 
estabelecem este tipo de ligação na mesma direcção, o que confere direccionalidade a 
este arranjo periódico. 
Ângulos característicos: 
 
A solubilidade desta estrutura fica determinada pela natureza das cadeias laterais porque 
os seus grupos polares já estão envolvidos em ligações hidrogénio. 
Cada espira da hélice representa, aproximadamente, 3.6 resíduos de aminoácidos e 
envolve 13 átomos – 3.613 helix. Cada resíduo estende-se por 1.5 Å, logo o passo da 
hélice (“altura” de cada volta) tem 5.4 Å. 
 
A hélice possui um momento dipolar bem definido: o terminal amina possui uma carga 
parcialmente positiva e o terminal carboxilo possui uma carga parcialmente negativa. 
Fo
lh
as
-β
 
Cadeias, de 5-8 resíduos, agrupadas lado a lado, cujas folhas adjacentes se ligam por 
pontes de hidrogénio. A natureza das ligações estabelecidas leva as folhas a formarem 
planos e a terem uma conformação final pregueada. 
 
Têm uma direcção definida pelo que folhas adjacentes podem progredir na mesma 
direcção – paralelas, ou em direcções opostas – anti-paralelas (menos estáveis). Em 
ambas as situações, cadeias laterais R dispõem-se para um e outro lado da folha. 
 
Nas zonas de ligação, que fazem a continuação de uma folha para a outra, podem existir 
turns e loops. 
Tu
rn
s 
Pequenas estruturas em forma de U, formadas por 3 ou 4 aminoácidos, que 
redireccionam o esqueleto da cadeia para o seu interior, revertendo a sua direcção, e 
permitem que as proteínas se tornem estruturas compactas. 
Em cada turn estabelece-se apenas uma ligação hidrogénio – entre o oxigénio do grupo 
carboxílico do primeiro resíduo e o hidrogénio do grupo amina do quarto aminoácido. 
 
β-turns são das estruturas mais comuns e fazem a ligação entre cadeias anti-paralelas de 
folhas-β. Muitas vezes contêm resíduos de glicina ou prolina e formam-se 
preferencialmente à superfície da proteína, de modo a que os grupos que não estão 
envolvidos na ligação hidrogénio possam interagir com a água. 
Lo
o
p
s 
Fazem a ligação entre vários elementos da estrutura secundária das proteínas (ex. ligam 
folhas-β paralelas). 
 
Podem ocorrer em várias formas e tamanhos. No entanto, também se localizam à 
superfície das proteínas e, por isso, podem desempenhar um papel importante no 
reconhecimento de processos biológicos (por exemplo, os antigénios podem 
diferenciam-se entre si pelos loops que ligam as suas folhas-β). 
 
Devido à sua estrutura não organizada, uma mutação que ocorra numa zona associada a 
um loop tem tendência a ser menos grave do que se ocorresse numa folha ou numa 
hélice pois não implica a destruição da estrutura proteica e, consequentemente, a perda 
de função. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 22 
 
Ilustração 21 - Estrutura Secundária - Hélice-α. 
 
Ilustração 22 - Estrutura Secundária - Folhas-β. 
 
 
Ilustração 23 - Estrutura Secundária - Turns. 
 
As cadeias polipeptídicas podem ainda apresentar sequências com estrutura não tipificada, 
chamas sequências random. Apesar do nome, estas sequências são bem definidas para cada 
proteína e mantém-se mesmo após renaturação, não encaixando, contudo, em nenhuma das 
tipologias anteriores. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 23 
A função das proteínas está 
relacionada com a sua configuração 
tri-dimensional e esta configuração, 
por sua vez, é especificada pela 
sequência de aminoácidos pelo que 
a natureza dos vários resíduos 
favorece a adopção de diferentes 
tipos de estrutura secundária. Por 
exemplo, o ácido glutâmico, a 
alanina e leucina dão sobretudo 
origem a hélices-α; a valina e a 
isoleucina originam folhas-β; e a 
prolina, a glicina e a asparagina 
estão muitas vezes associadas a 
turns. 
Aos diferentes tipos de estruturas 
secundárias estão associados 
ângulos φ e ψ diferentes, pelo que 
a cada tipo corresponde uma zona específica de um diagrama de Ramachandran. 
 
A adopção de estruturas secundárias por parte das proteínas traz vantagens: 
 Permite uma compactação da estrutura, o que tende a minimizar o contacto das 
cadeias laterais hidrofóbicas com a água; 
 As ligações por pontes de hidrogénio entre os grupos polares CO e NH das cadeias 
principais (ligações essas que estabilizam as estruturas) compensam a energia gasta 
para as desviar das interacções com a água. 
 
Destacam-se ainda 3 aminoácidos com 
características especiais: 
 Prolina – o seu grupo amina não é livre, 
encontrando-se ligado ao radical, o que 
lhe confere grande rigidez; introduz 
quebras nas hélices e nas folhas; 
 Glicina – Pode ser encontrada em 
qualquer lugar do diagrama de 
Ramachandran e, nas proteínas, é 
muitas vezes encontrada em regiões 
flexíveis; 
 Cisteína – forma pontes de dissulfureto. 
A estrutura terciária das proteínas refere-
se ao arranjo tridimensional dos resíduos 
de aminoácidos e tem uma importância 
fundamental para aactividade biológica 
das proteínas. Por exemplo, resíduos de 
aminoácidos muito distantes na cadeia 
linear podem aproximar-se devido a 
enrolamentos e formar regiões 
indispensáveis ao funcionamento da 
proteína, como o centro activo das 
enzimas. 
Ilustração 24 - Diagrama de Ramachandran. 
Ilustração 25 - Pontes de dissulfureto estabelecidas 
entre cisteínas. 
Ilustração 26 - Estrutura terciária da Ribonuclease. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 24 
Enquanto os elementos da estrutura secundária são estabilizados por ligações hidrogénio, a 
estrutura terciária é influenciada essencialmente pela natureza dos grupos R dos aminoácidos 
e depende de diversos tipos de ligações: iónicas, electrostáticas, pontes de hidrogénio, 
ligações hidrofóbicas e covalentes. Podem ainda estabelecer-se ligações difusas que ajudam a 
estabilizar a estrutura da proteína através de pontes cruzadas (crosslinks). As pontes mais 
comuns são as pontes dissulfureto, formadas pela ligação S-S entre duas cisteínas – 
aminoácido cisteína após a oxidação do seu grupo HS, e que ocorrem maioritariamente em 
meio extracelular. 
 
A estabilização da estrutura final leva à dobra de elementos da estrutura secundária e, como é 
maioritariamente devida a forças de interacção fracas, está em constante alteração 
(mantendo, no entanto, uma conformação base), o que tem consequências importantes para a 
sua função. 
Por fim, a estrutura quaternária não está presente em todas as proteínas. Também é 
influenciada pelos grupos R, é não linear e tem origem na associação entre várias cadeias 
polipeptídicas, idênticas ou diferentes, através de ligações não covalentes. Permite o aumento 
da estabilidade da proteína pela redução da relação superfície/volume, contribui para a 
economia e eficiência energética e favorece a cooperatividade e a aproximação de centro 
catalíticos – eficaz nas vias metabólicas/catalíticas. 
 
A desnaturação de uma proteína é resultado da alteração (perda) das suas estruturas 
secundária, terciária e quaternária, mas não da sua estrutura primária pois as ligações 
peptídicas só são afectadas em condições extremas. A desnaturação leva à perda de função da 
proteína e pode ser devida a agentes químicos, como o pH, ou físicos, como a temperatura. 
Quando são repostas as condições fisiológicas a proteína adquire a sua conformação funcional 
– ocorre renaturação. Nalguns casos, nomeadamente quando a estrutura primária é alterada, 
a proteína não é capaz de recuperar a sua função. 
 
Em 1953 Frederick Sanger sequenciou as duas cadeias proteicas da insulina (proteína com 51 
resíduos composta por dois polipéptidos ligados por pontes de dissulfureto) através de um 
processo de identificação do terminal amina de uma cadeia. Os resultados de Sanger 
estabeleceram que todas as moléculas de uma determinada proteína têm a mesma sequência 
de aminoácidos. 
As proteínas podem ser sequenciadas de duas maneiras: 
 Sequenciação real da cadeia polipeptídica; 
 Sequenciação do DNA do gene correspondente. 
 
Também o processo de Edman permite sequenciar uma proteína: 
 Ocorre uma reacção do terminal amina com fanil-isotiocianato; 
 A proteína modificada é submetida a hidrólise ácida e liberta o terminal amina 
modificado, que é identificado por cromatografia; 
 Segue-se novo ciclo de reacção com o próximo aminoácido da proteína, que se tornou 
no terminal amina. 
Deste modo os aminoácidos vão sendo sucessivamente (e ordenadamente) individualizados, o 
que permite determinar a sequência completa de uma proteína. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 25 
 
Purificação e Análise proteica 
 
Ilustração 27 - Separação de proteínas com base na sua massa. 
 
A separação das proteínas pode basear-se em propriedades físicas ou químicas: 
 Solubilidade; 
 Forças interactivas; 
 Hidrofobicidade dos resíduos; 
 Carga dos aminoácidos; 
 Ponto isoeléctrico; 
 Tamanho e forma. 
 
A cromatografia é um processo utilizado para separar componentes, podendo separar as 
várias proteínas de uma amostra. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 26 
 
Ilustração 28 - Cromatografia de troca iónica. 
 
Ilustração 29 - Cromatografia de exclusão por peso 
molecular: as proteínas são separadas pelo 
tamanho. Também se chama filtração gel. O gel 
possui poros de determinados tamanhos; as 
moléculas de maiores dimensões não entram nos 
poros e migram mais rapidamente; as moléculas 
pequenas entram nos poros e demoram mais 
tempo a migrar ao longo do gel. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 27 
 
Ilustração 30 - Cromatografia por afinidade: as proteínas com afinidade com o gel do tubo ficam ligadas ao 
mesmo, enquanto que as proteínas sem afinidade saem do tubo. 
 
Na primeira experiência realizada a bioquímica utilizou-
se a técnica da electroforese em gel de SDS-
Poliacrilamida para separar proteínas. O SDS é um 
detergente que cobre as proteínas de carga negativa e 
confere uma taxa carga/massa similar a todas as 
proteínas a que se liga. O SDS também contribui para 
desnaturar as proteínas. 
 Ilustração 31 - Acção do SDS sobre uma proteína. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 28 
Outra técnica de separação de proteínas combina dois métodos de separação: primeiro as 
proteínas são separadas segundo o seu ponto isoeléctrico num gel com um pH decrescente; 
depois o gel é colocado num poço à medida feito num gel de SDS-Poliacrilamida para se dar a 
electroforese e separar as proteínas por pesos moleculares. 
 
Ilustração 32 - Separação de proteínas pela combinação de dois métodos: ponto isoeléctrico e electroforese. 
 
a. Catálise Enzimática 
 
As enzimas, uma classe particular de proteínas, são 
catalisadores bioquímicos cuja função é baixar a 
energia de activação necessária a uma dada reacção e 
permitir que esta decorra a uma velocidade muito mais 
elevada. 
Em condições biologicamente favoráveis, muitas 
reacções comuns em bioquímica não são favoráveis e 
só ocorrem devido à intervenção de enzimas. 
 
Entre as características das enzimas é possível 
destacar: 
 São todas de natureza proteica, embora 
possam conter uma parte não proteica – o Ilustração 33 - Acção catalítica. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 29 
cofactor; 
 Baixam a energia do estado transiente, diminuindo a energia de activação necessária a 
uma reacção – aceleram a sua velocidade (velocidade até 1016x superior!); 
 Não modificam a constante de equilíbrio K; 
 Encontram-se intactas no final da reacção; 
 Têm elevada especificidade; 
 A sua actividade pode ser sujeita a controlo. 
 
De acordo com o tipo de reacção que catalisam, as enzimas classificam-se da seguinte forma: 
Nº Classe Tipo de Reacção catalisada 
Subclasses 
importantes 
1 Oxidorredutases 
Transferência de electrões (iões hidratados 
ou átomos H) 
Dehidrogenases; 
Oxidases; 
Peroxidases; 
Reductases; 
Monooxigenases; 
Dioxigenases. 
2 Transferases Transferência de grupos 
C1 – Transferases; 
Glicosiltransferases; 
Aminotransferases; 
Fosfotransferases. 
3 Hidrolases 
Hidrólises (transferência de grupos 
funcionais para a água) 
Esterases; 
Glicosidases; 
Peptidases; 
Amidases. 
4 Liases 
Adição de grupos para formar ligações 
duplas ou formação de ligações duplas para 
remoção de grupos 
C-C liases; 
C-O liases; 
C-N liases; 
C-S liases. 
5 Isomerases 
Transferência de grupos entre uma mesma 
molécula para formar isómeros 
Epimerases; 
Cis trans isomerases; 
Transferases 
intramoleculares. 
6 Ligases 
Formação de ligações C-C, C-S, C-O ou C-N 
por reacções de condensação acopladas a 
clivagem de ATP 
C-C ligases; 
C-O ligases; 
C-N ligases; 
C-S ligases. 
 
As enzimas são divididas em classes, subclasses, sub-subclasses e números de série. Na sua 
nomenclatura internacional (EC) indicam-se 4 números que correspondem, respectivamente, a 
cada uma das subdivisões mencionadas. Ex: Phosphoglucomutase (EC 5.4.2.2) 
 
As enzimas podem ter especificidadepara um determinado tipo de substrato e/ou de ligação, 
apresentando diversos níveis de especificidade. A especificidade é controlada pela estrutura – 
um encaixe único do substrato com a enzima assegura a selectividade. Às enzimas pouco 
específicas costuma dar-se o nome de enzimas promíscuas. 
 
Em qualquer enzima, o substrato liga-se ao centro activo onde a reacção é catalisada. O centro 
activo, constituído pelo conjunto de aminoácidos que entram em contacto com o substrato, 
compreende o local de fixação, que se combina com o substrato por ligações fracas, e o centro 
catalítico, que actua sobre o substrato levando-o a sofrer a reacção química. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 30 
A interacção enzima-substrato pode dar-se segundo dois modelos: 
 Chave-fechadura: sistema rígido, a configuração da enzima não é alterada aquando da 
ligação do substrato; 
 Induced-fit: a enzima e o substrato alteram a sua conformação após a ligação. 
 
A ligação entre a enzima e o substracto pode estabelecer-se devido a interacções hidrofóbicas 
ou iónicas, por exemplo. 
 
 
Ilustração 34 - Modelos da interacção enzima-substrato. 
 
Um grande número de enzimas necessita, para a sua acção catalítica, de um cofactor ou de 
uma coenzima que promova a reacção. 
Os cofactores são elementos químicos, como iões metálicos ou grupos prostéticos (grupos 
orgânicos de natureza não proteica), e as coenzimas são moléculas, orgânicas ou metalo-
orgânicas, mais complexas e de natureza não proteica. 
 
A reacção entre uma enzima (E) e um substrato (S) de modo a dar um produto (P) pode ser 
representada por: 
 
 
(Numa fase inicial, assume-se que a reacção inversa à formação do produto P é negligenciável 
porque se verifica [P]~0 ). 
 
Cinética enzimática – Michaelis-Menten 
Concentração total de enzima 
Taxa de formação de [ES] 
Taxa de desaparecimento de [ES] 
Como se assume , então 
Assim, 
 
 
Constante de Michaelis 
 
Assim, 
 
Velocidade da reacção 
Então tem-se 
 
Quando [S] é suficiente para saturar a enzima, a velocidade da reacção é máxima. Em 
saturação, [ES]=[ET] 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 31 
Quando: 
 
 
 
Equação Michaelis-Menten 
 
Turnover number 
 
Índice de eficiência catalítica 
 
 
 
Ilustração 35 - Cinética de Michaelis-Menten. 
 
A equação de Michaelis-Menten assume algumas condições: 
 Formação de um complexo ES enzima substrato; 
 Equilíbrio rápido entre o complexo ES e a enzima livre; 
 A dissociação de ES em E+P é mais lenta que a formação do complexo ES a partir de 
E+S e que a reacção inversa, a dissociação de ES para voltar a dar E+S. 
 
Vmax é uma constante e representa um valor teórico pois nunca é alcançada na realidade – 
implicaria que todas as enzimas estivessem ligadas ao substrato. 
 
Km, constante de Michaelis, 
 É a constante de equilíbrio para a dissociação do complexo E-S; 
 É definida como a concentração de substrato quando a velocidade de reacção é 
metade da velocidade máxima; 
 É característica de cada enzima e não depende da concentração do substrato; 
 É uma medida da afinidade da enzima em relação ao seu substrato, sendo 1/Kmo valor 
dessa medida. Deste modo, quanto menor for o valor de Km maior é a afinidade 
enzima-substrato e menor é a quantidade de substrato necessária para atingir metade 
da velocidade máxima. 
 
O turnover number, que se representa por Kcat, é uma medida da actividade catalítica máxima 
de uma enzima. O Kcat é definido como o número de moléculas de substrato que são 
convertidas em produto por molécula de enzima e unidade de tempo quando a enzima está 
saturada de substrato. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 32 
 
Ilustração 36 - Curva de Michaelis para diferentes concentrações de substrato e para diferentes enzimas. 
 
A interpretação da cinética enzimática de 
Michaelis não estabelece uma relação linear entre 
as grandezas em estudo. Na cinética de 
Lineweaver-Burk representam-se as variáveis 1/v 
e 1/[S], em vez de v e [S], obtendo-se uma relação 
linear mais fácil de interpretar. 
 
Equação linear de Lineweaver-Burk: 
 
 
A velocidade das reacções é afectada por uma 
série de factores, tais como a temperatura e o pH 
do meio, ou a presença de activadores ou 
inibidores. 
A actividade enzimática tende a aumentar com a 
elevação da temperatura de forma exponencial, até que se atinge um determinado valor de T 
a que a enzima desnatura. A relação da velocidade com o pH é um pouco mais complexa, na 
medida que o pH do meio influencia vários aspectos das enzimas, desde o seu estado de 
ionização à ionização dos aminoácidos do centro activo e, em casos extremos, à desnaturação. 
Cada enzima tem assim uma gama de valores de T e pH para os quais a sua actividade é 
optimizada. 
 
Ilustração 38 - Variação da actividade enzimática com a temperatura e com o pH. 
 
Ilustração 37 - Equação de Lineweaver-Burk. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 33 
A regulação alostérica, alteração da conformação 
proteica e das propriedades de um dos locais de ligação 
(pode ser o centro activo) de uma enzima pela associação 
de uma molécula ligante a outro local de ligação da 
mesma enzima (sem ser o centro activo), inclui 
mecanismos tanto de activação como de inibição 
enzimática e é muito importante pois intervém no 
controlo das sequências centrais do metabolismo. 
 
Inibidores são compostos que, ligando-se a uma enzima, 
reduzem a sua actividade e a velocidade da reacção 
catalisada. Os chamados inibidores reversíveis não 
provocam alterações irreversíveis nas enzimas em que 
actuam. Existem diversos tipos de inibidores que provocam a diminuição da velocidade da 
reacção actuando de modo diferente sobre a enzima: 
 Inibidores competitivos – são 
quimicamente semelhantes ao 
substrato e ligam-se ao centro 
activo das enzimas impedindo a 
ligação enzima-substrato. Têm 
semelhanças estruturais com o 
substrato para se conseguirem 
associar mas não reagem com a 
enzima e, portanto, não dão origem 
a nenhum produto. Uma inibição deste tipo diminui à medida que se aumenta a 
concentração de substrato – para concentrações mais elevadas é mais provável que a 
enzima se ligue ao substrato que ao inibidor, mantendo-se assim o valor de vmax. 
Apenas Km é alterado, verificando-se o seu aumento; 
 
 
Ilustração 41 - Inibição competitiva. 
 Inibidores não competitivos – ligam-se a 
locais da enzima que não o seu centro 
activo antes ou depois da formação do 
complexo ES, pelo que podem formar-se 
três tipos de complexos: ES, ESI (enzima-
substrato-inibidor) ou EI. Como continuam 
a permitir a ligação do substrato o valor 
de Km mantém-se inalterado. No entanto, 
como apenas o complexo ES é funcional 
verifica-se a diminuição de vmax; 
Ilustração 39 - Cinética alostérica de uma 
enzima. 
Ilustração 40 - Inibição competitiva. 
Ilustração 42 - Inibição não competitiva. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 34 
 
Ilustração 43 - Inibição não competitiva. 
 
 Inibidores anti-competitivos – ligam-se a locais da enzima que não o seu centro activo 
apenas após a formação do complexo ES. 
Há a formação de dois complexos, ES e 
ESI, sendo o complexo ES o único com 
actividade catalítica. Como o inibidor 
apenas se liga ao complexo ES, à medida 
que a concentração de substrato 
aumenta a inibição é mais acentuada. 
Verifica-se a diminuição do Km e de vmax 
na mesma proporção. 
 
 
 
Ilustração 45 - Inibição anti-competitiva. 
 
 
IV. Glúcidos 
 
Glúcidos, glícidos ou hidratos de carbono, as moléculas mais abundantes na Terra, são 
compostos de carbono, oxigénio e hidrogénio [(CH2O)n], e podem conter outros elementos 
como azoto e enxofre. Desempenham diversas funções, desde energéticas (glucose e 
sacarose) a funções de armazenamento ou estrutural. Classificam-se em: 
 Monossacarídeos – são os monómeros dos glícidos, como a frutose, glucose e 
galactose; 
 Dissacarídeos – são compostos por dois monómeros,sendo, portanto, dímeros, tais 
como a sacarose, a maltose e a lactose; 
 Oligossacarídeos – são compostos por 3 a 10 monómeros; 
Ilustração 44 - Inibição anti-competitiva. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 35 
 Polissacarídeos – são compostos por mais de 10 monómeros, dividindo-se ainda em: 
 Polissacarídeos de armazenamento – como o amido e o glicogénio, que são 
polímeros de reserva energética nas células vegetais e animais, 
respectivamente; 
 Polissacarídeos estruturais – como a celulose e a quitina, que são constituintes 
da parede celular de células vegetais e fungos, respectivamente. 
 
Ilustração 46 - Exemplos de glícidos em ambiente celular. 
 
Alguns glícidos apresentam grupos aldeído (H-C=O) ou cetona (C=O). Se o grupo carbonilo 
(C=O) se localizar no final da cadeia carbonada (inclusive num grupo aldeído), então o glícido é 
uma aldose. Caso contrário, é uma cetose. 
 
Os hidratos de carbono têm estereoisómeros cuja classificação (comparação com 
gliceraldeído) segundo uma representação no plano se baseia na posição do grupo OH do 
carbono mais afastado do grupo aldeído ou cetona: D - lado direito; L - lado esquerdo. Ao 
contrário do que acontece nos aminoácidos, em que a forma mais comum é L-aminoácido, no 
caso dos glícidos, estes apresentam-se maioritariamente sob a forma D. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 36 
Pentoses e hexoses (glícidos com 5 e 6 
carbonos, respectivamente) têm 
tendência a assumir uma forma cíclica, 
principalmente quando se encontram em 
meio aquoso. No processo de ciclização 
há eliminação de uma molécula de água 
quando o grupo carbonilo reage com um 
grupo OH distante e o glícido passa a 
formar um anel, designado de 
hemiacetal. Também nestes casos se 
verifica a existência de isómeros, desta 
vez relacionados com a posição do grupo 
OH correspondente ao carbono-1: se este se localizar 
abaixo do anel tem a designação α, caso se localize 
acima do anel designa-se β. 
 
Além dos glícidos constituídos unicamente por 
monómeros existem também derivados de açúcares: 
 Álcoois – não possuem o aldeído ou a cetona. 
Ex.: D-ribitol; 
 Ácidos – o aldeído ou mesmo o grupo OH são 
oxidados para um grupo carboxilo. Ex.: ácido 
glucónico e ácido glicurónico; 
 Amino açúcares – o grupo amina substitui um 
grupo OH. Esse grupo amina pode também 
ser acetilado. Ex.: glucosamina e N 
acetylglucosamine. 
 
A formação de polissacarídeos dá-se pelo 
estabelecimento de ligações glicosídicas. Estas 
reacções de condensação resultam numa ligação 
covalente e na libertação de uma molécula de água e 
têm liberdade de rotação. De acordo com o número de 
carbonos implicados na ligação e da configuração α ou β de cada monómero, as ligações têm 
diferentes classificações. 
Cada monómero pode estabelecer várias ligações glicosídicas em simultâneo. 
 
 
Ilustração 49 - Exemplos de ligações glicosídicas. 
Ilustração 47 - Aldose e cetose. 
Ilustração 48 - Ciclização de glícidos. A forma 
ciclizada mais comum é a piranose (anel com 
5 carbonos e 1 oxigénio), ocorrendo também 
furanose (anel com 4 carbonos e 1 oxigénio). 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 37 
Tal como as proteínas apresentam uma estrutura tridimensional, também os glícidos podem 
adquirir essa mesma estrutura, consoante os átomos entre os quais a ligação glicosídica é 
estabelecida. 
 (1 4) – Zig-zag – ribbon like 
 (1 3) & (1 4) – U-turn – hollow helix 
 (1 2) – Twisted – crumpled 
 (1 6) – Sem uma conformação ordenada 
 
Os polissacarídeos podem ser classificados de acordo com o tipo de monómeros e com o tipo 
de cadeia que formam: 
Homopolissacarídeos Heteropolissacarídeos 
Constituídos por apenas um tipo de 
monómeros 
Constituídos por diversos tipos de 
monómeros 
Não-
ramificados 
Ramificados 
Não-
ramificados 
Ramificados 
Cadeia 
simples 
Cadeia ramificada; alguns 
monómeros estabelecem 
mais do que uma ligação 
Cadeia 
simples 
Cadeia ramificada; alguns 
monómeros estabelecem 
mais do que uma ligação 
 
 
Para além de ligações glicosídicas os glícidos podem estabelecer outros tipos de ligações. Por 
exemplo, podem estabelecer-se pontes de hidrogénio entre monómeros adjacentes como 
acontece na celulose (glícido que o organismo humano não consegue digerir sem o auxílio de 
outros organismos) e os peptidoglicanos (encontrados na parede celular de procariontes) 
formam cadeias ligadas entre si por aminoácidos (L e D). 
 
 
V. Lípidos 
 
Lípidos são compostos de carbono e hidrogénio (cadeias alifáticas, formadas por –CH2–), 
geralmente com mais de 8 carbonos, caracterizados por uma baixa solubilidade em água e 
elevada solubilidade em solventes não-polares (como o benzeno e o clorofórmio). 
Desempenham funções variadas destacando-se os papéis de reserva energética (armazenam 
cerca de 38 KJ/mol contra os 17 KJ/mol das proteínas e glícidos), precursores hormonais, 
constituintes das membranas biológicas, cofactores, etc. A sua composição química é variada e 
dividem-se em várias classes, entre as quais se destacam os ácidos gordos e os fosfolípidos. 
 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 38 
Os ácidos gordos são ácidos carboxílicos (têm um grupo 
COOH) com cadeias de hidrocarbonetos formadas por um 
número variado de carbonos (entre 4 e 36). Raramente 
ocorrem livres na natureza e podem ser considerados como 
a unidade fundamental da classe dos lípidos. 
O grupo carboxílico, que tem um pKa entre 4-5, encontra-se 
ionizado em condições fisiológicas e constitui a extremidade 
polar do ácido gordo. A cadeia hidrocarbonada é apolar e as 
ligações covalentes entre os átomos de carbono são 
maioritariamente simples, mas também podem apresentar 
carácter duplo. Se todas ligações C-C forem simples, o ácido 
gordo diz-se saturado. Caso existam ligações duplas, então o 
ácido gordo é insaturado – monoinsaturado se tiver apenas 
uma ligação dupla ou polinsaturado se estas forem em 
maior número. O nível de saturação dos ácidos gordos está 
relacionado com o seu ponto de fusão. Regra geral, quanto 
mais insaturado o lípido for menor será a sua temperatura 
de fusão. 
 
 
Na nomenclatura dos ácidos gordos indica-se o número de átomos de carbono da cadeia 
hidrocarbonada e o nº de ligações duplas, separados por “:”. Em índice superior e antecedido 
do símbolo Δ, indica-se a posição das ligações duplas. Assume-se que essas ligações são cis, 
excepto se especificado em contrário, e numeram-se os carbonos a partir do grupo carboxilíco. 
Ex: C 18:3 Δ9,12,15. 
 
Todos os ácidos gordos sintetizados pelo organismo humano são do tipo cis, ou seja, nas suas 
ligações duplas C=C os átomos de hidrogénio ligados aos átomos de carbono encontram-se 
orientados para o mesmo lado. Esta insaturação em cis altera a conformação das caudas 
carbonadas – deixam de ser lineares e passam a estar “dobradas”, formando-se um ângulo de 
~30º na zona da ligação dupla. Este facto é muito importante quando os ácidos gordos se 
encontram em membranas ou agregados pois confere flexibilidade às estruturas. 
Ácidos gordos insaturados em trans são produzidos por algumas bactérias presentes no 
sistema digestivo dos ruminantes e são obtidos pelos humanos através do consumo de 
produtos lácteos, carne animal ou pelo consumo de produtos que sofreram hidrogenação. A 
natureza da ligação trans não altera a conformação das caudas carbonadas do mesmo modo 
que a ligação cis (não altera muito significativamente a linearidade da cadeia de carbonos) e 
está associada ao aumento dos níveis de LDL (“mau colesterol”) e diminuição de HDL (“bom 
colesterol”), pelo que é recomendável a sua ingestão moderada. 
Ilustração 50 - Ácido Gordo. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 39 
 
Ilustração 51 - Ácidos gordos insaturados. 
 
A partir de ácidos gordos podem formar-se diferentes tipos de lípidos, sendo os triglicéridos 
dos mais simples. Os triglicéridos constituem uma grande fonte de reserva energética 
(encontram-se armazenadosnas células adiposas) e são formados a partir de uma molécula de 
glicerol associada a três ácidos gordos. Se esses ácidos gordos forem iguais o triglicérido diz-se 
simples. 
A hidrólise de um triglicérido/diglicérido é uma forma de obter energia metabólica. A reacção 
de degradação leva à formação de um diglicérido/monoglicérido e à libertação de um ácido 
gordo, energia e uma molécula de água. Posteriormente o ácido gordo pode ser degradado 
fornecendo grandes quantidades de energia. 
 
Ilustração 52 - Formação de um triglicérido. 
 
Os fosfolípidos pertencem a uma outra classe de lípidos. 
Estas moléculas são os principais constituintes das 
membranas biológicas e apresentam duas zonas com 
polaridade distintas – são moléculas anfipáticas, ou 
anfifílicas. 
Têm uma cabeça polar hidrofílica formada por um grupo 
fosfato ligado a uma molécula de glicerol e, por vezes, a um 
outro grupo variável. Ao glicerol ligam-se dois ácidos 
gordos, que podem ser diferentes entre si, e que 
constituem a cauda apolar hidrofóbica. 
Quando se encontram em meio aquoso estas moléculas 
tendem a associar-se de modo a que as regiões polares estejam em contacto com a água e as 
regiões apolares não. Os agregados que se formam só são estáveis em ambiente aquoso e, 
Ilustração 53 - Fosfolípido. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 40 
dependendo do tipo de lípidos, podem originar micelas – estruturas esféricas constituídas por 
ácidos gordos (com forma mais cónica), ou lipossomas – bicamadas de forma cilíndrica 
formadas por fosfolípidos (com forma mais cilíndrica). Este princípio está na base da formação 
das membranas biológicas. 
 
Ilustração 54 - Micelas, lipossomas e bicamadas fosfolipídicas. 
 
As membranas biológicas são compostas por lípidos, maioritariamente fosfolípidos, 
glicolípidos, colesterol, e proteínas, que conferem especificidade. As funções das membranas 
são: 
 Individualização das células; 
 Compartimentalização celular; 
 Criação de uma barreira selectiva; 
 Localização de sistemas enzimáticos (metabolismo energético); 
 Localização de sistemas de transporte (transporte de moléculas para o interior e 
manutenção da concentração iónica); 
 Localização de sistemas de reconhecimento específico (hormonas, antigénios, etc). 
 
As membranas são uma 
bicamada fosfolipídica 
assimétrica intercalada por 
outras moléculas, tanto de 
natureza lipídica (colesterol) 
como de natureza proteica 
(proteínas transportadoras). Os 
fosfolípidos têm liberdade para 
sofrer rotações, movimentos 
laterais e, por vezes, até trocas 
entre camadas. 
Ilustração 55 - Movimentos laterais e flip-flop que ocorrem numa 
membrana fosfolipídida. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 41 
 
A fluidez das membranas é afectada pelo nível de saturação das cadeias carbonadas (quanto 
mais insaturadas forem maior será a fluidez) e pela presença de colesterol. Se as membranas 
fossem constituídas por cadeias saturadas verificar-se-ia uma cristalização das mesmas a 
temperaturas mais baixas, ou seja, haveria uma grande tendência das cadeias para se 
empacotarem de forma extremamente ordenada e as interacções intermoleculares seriam 
fortes, o que diminuiria a fluidez da membrana. Com as ligações duplas cis ao longo da cadeia 
de carbonos, esta deixa de ser linear e não se “arruma” tão perfeitamente como na situação 
anterior, o que permite diminuir a temperatura de transição de fase e aumentar a fluidez da 
membrana. 
 
Ilustração 56 - 4 Dos fosfolípidos mais abundantes nas membranas celulares dos mamíferos. 
 
À superfície das membranas destacam-se zonas mais densas, as jangadas lipídicas, que são 
mais ricas em colesterol e ácidos gordos saturados. Estas jangadas são menos fluidas que as 
zonas adjacentes e são ricas em proteínas com determinadas funções. São bem definidas mas 
podem deslocar-se ao longo da membrana. 
 
O colesterol é um tipo de lípido formado por um conjunto rígido de anéis associado a uma 
pequena cadeia carbonada. É maioritariamente hidrofóbico mas apresenta um grupo 
hidróxido OH polar, pelo que é uma molécula anfipática. É produzido apenas por animais (no 
fígado), intercala-se nas membranas plasmáticas (pode formar pontes de hidrogénio com os 
fosfolípidos adjacentes) regulando a sua fluidez (diminuindo-a, neste caso), e é um precursor 
de hormonas como a testosterona e o estrogénio. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 42 
 
Ilustração 57 - Colesterol. 
 
As proteínas que ocorrem numa membrana têm 
várias funções. Podem ser: 
 Intrínsecas – atravessam a membrana por 
completo, têm uma conformação de hélice-
α onde os grupos hidrofóbicos dos 
aminoácidos são projectados para o 
exterior da hélice, para contactarem com as 
caudas hidrofóbicas dos fosfolípidos, 
enquanto os grupos hidrofílicos formam 
pontes de hidrogénio entre si no interior da 
hélice. 
 Periféricas 
 Ilustração 58 - Organização dos grupos 
polares e apolares numa proteína intrínseca. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 43 
 
Principais funções das proteínas numa membrana plasmática: 
 
 
O transporte de substâncias para o interior da célula pode classificar-se da seguinte forma: 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 44 
 Transporte passivo – as substâncias movem-se espontaneamente a favor do seu 
gradiente de concentração, atravessando a membrana sem gastos energéticos. A taxa 
de difusão pode ser aumentada através das proteínas membranares transportadoras. 
 Difusão – moléculas hidrofóbicas e pequenas moléculas carregadas podem 
difundir através da membrana. 
 Difusão facilitada – muitas das substâncias hidrofílicas difundem através 
membrana com o auxílio de proteínas transportadoras, quer pelos seus canais 
quer pela alteração de forma das mesmas. 
 Transporte activo – algumas proteínas injectam substâncias, no interior ou no exterior 
da membrana celular, contra o seu gradiente de concentração através da utilização de 
energia proveniente, habitualmente, do ATP. 
 
 
Ilustração 59 - Difusão, Difusão Facilitada e Transporte activo. 
 
 
VI. Ácidos Nucleicos 
 
Os ácidos nucleicos são macromoléculas (polímeros de nucleótidos) onde é armazenada a 
informação genética de uma célula. Estão presentes em todos os seres vivos e podem surgir 
sob a forma de DNA (ácido desoxirribonucleico) ou RNA (ácido ribonucleico). O DNA é 
actualmente a forma dominante de informação genética, embora alguns organismos, como os 
retrovírus, utilizem apenas RNA. 
 
As unidades fundamentais dos ácidos nucleicos, os nucleótidos, são formadas por uma base 
azotada e um grupo fosfato ligados a uma pentose. A estrutura básica de um nucleótido 
compreende então: 
 Base azotada 
 Purinas: formadas por um anel duplo (penta-anel e hexa-anel) 
 Adenina (A) 
 Guanina (G) 
 Pirimidinas: formadas por um anel simples (hexa-anel) 
 Citosina (C) 
 Timina (T) – exclusiva do DNA 
 Uracilo (U) – exclusiva do RNA 
 Pentose – açúcar de 5 carbonos 
 Ribose – RNA 
 Desoxirribose – DNA (tem menos um grupo OH do que a ribose) 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 45 
 Grupo fosfato – responsável pelo carácter ácido das moléculas. Tem um pKa≈1, pelo 
que em condições fisiológicas (pH≈7) está sempre ionizado e com carga negativa. 
Assim, os ácidos nucleicos necessitam de Mg2+, poliaminas, histonas e outras proteínas 
para equilibrar esta carga. 
 
Ilustração 60 - Bases azotadas 
 
 
Ilustração 61 – Pentoses e grupo fosfato. 
 
Na formação de cada nucleótido intervêm 
reacções de condensação: a base azotada liga-se 
ao carbono 1’ da pentose, dando origem a 
nucleósidos. As bases azotadas têm a 
capacidade de rodar em torno do açúcar a que 
estão ligadas, podendo apresentar configuração 
syn ou anti, sendo a última a mais comum. 
 
 
 
Com a ligação de um grupo fosfato ao carbono 5’ da pentose, forma-se um nucleótido. Os 
nucleótidos livres são tri-fosfatos – dNTP, perdendo dois grupos fosfato durante as reacções 
depolimerização – passam a dNMP (ex: dAMP – nucleótido de adenina monofosfato). No caso 
do RNA temos NTP e NMP, respectivamente. 
A polimerização de nucleótidos, que dá origem aos ácidos nucleicos propriamente ditos, 
requer a formação de ligações fosfodiesters entre o grupo hidroxilo do carbono 3’ de um 
nucleótido e o grupo fosfato do carbono 5’ do nucleótido seguinte. A cadeia polinucleotídica 
adquire assim uma direcção, apresentando no terminal 5’ um grupo fosfato (terminal 
negativo) e no terminal 3’ um grupo hidróxido (terminal positivo), e a sua síntese é sempre 
feita na direcção 5’-3’. 
 
Ilustração 62 - Isómeros do nucleósido de adenina. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 46 
 
Ilustração 63 - Nucleótido do ADN. 
 
Em 1928, Fredrick Giffith descobriu um factor genético nas bactérias que modificava bactérias 
inofensivas em bactérias mortais e, em 1952, Rosalind Franklin obteve a primeira imagem de 
raio-X do DNA. Finalmente em 1953, com base nos resultados de experiências anteriores, 
James Watson e Francis Crick apresentaram, na Universidade de Cambridge, o modelo de 
dupla hélice para o DNA. 
Segundo este modelo, a molécula de DNA é composta por duas cadeias polinucleotídicas, que 
se dispõem em sentidos inversos, designando-se, por isso, antiparalelas. No esqueleto da 
cadeia distinguem-se duas cadeias laterais e degraus centrais: as bandas laterais são formadas 
por moléculas do grupo fosfato alternadas com pentoses e unidas por ligações fosfodiesters; 
os degraus centrais são pares de bases ligados por pontes de hidrogénio. A especificidade das 
ligações hidrogénio entre as purinas e pirimidinas é a chamada complementaridade de bases: 
a adenina liga-se à timina por uma ligação dupla (A=T) e a guanina liga-se à citosina através de 
uma ligação mais forte, uma ligação tripla (G C) – a quantidade de adenina e timina, e de 
guanina e citosina numa célula é sensivelmente a mesma (Regra de Chargaff). 
O DNA de dupla-hélice (dsDNA – double-stranded DNA) adquire, geralmente, a forma β – uma 
dupla hélice de mão 
direita com 
aproximadamente 
10 pares de bases 
(3.4 Å cada par) por 
volta, ou seja, tem 
um passo de 34 Å; 
20 Å de diâmetro e 
uma rotação de 36° 
entre os resíduos. 
De um ponto de 
vista vertical, a 
distância entre as 
cadeias de DNA 
pode ser pequena – 
minor groove, ou 
grande – major 
groove. 
 
 
Ilustração 64 - Estrutura do ADN. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 47 
O RNA apresenta uma estrutura em cadeia simples e está presente em 3 formas: 
 RNA mensageiro (mRNA): cadeia de nucleótidos que transporta a informação para a 
síntese de proteínas aos ribossomas; 
 RNA de transferência (tRNA): transfere os aminoácidos para os ribossomas; 
 RNA ribossómico (rRNA): entra na constituição dos ribossomas. 
 
Nos seres procariontes, o DNA encontra-se no hialoplasma e é uma molécula circular. Já nas 
células eucarióticas, 99% do material genético está no núcleo e apresenta-se sob a forma de 
cromatina – filamentos de DNA associados a proteínas, as histonas. 
 
 
Tipo de 
Cadeia 
Pentose 
Bases 
Azotadas 
Localização Quantidade 
ADN 
Dupla 
Hélice 
Desoxirribose A, G, C, T 
Principalmente no 
núcleo 
Constante para 
todas as células da 
mesma espécie 
RNA 
Simples, 
por vezes 
dobrada 
Ribose A, G, C, U 
Forma-se no núcleo 
e migra para o 
citoplasma 
Variável de célula 
para célula e com a 
actividade celular 
 
Uma vez que o DNA se encontra sob a forma de uma dupla hélice, a sua estrutura pode ser 
modificada por factores externos, como a temperatura ou acidez do meio. 
 
O aquecimento do material genético enfraquece e quebra as ligações por pontes de 
hidrogénio entre bases complementares, levando à desnaturação do DNA. A quantificação 
deste processo pode fazer-se através da medição da absorvância a 260 nm (pico de absorção 
das bases azotadas), verificando-se que quanto maior for o valor medido maior é a 
desnaturação da cadeia – em cadeia simples, as bases outrora viradas para o interior da 
molécula, estão mais sujeitas à radiação, absorvendo-a em maior quantidade. Registando os 
valores de absorvância à medida que se aumenta a temperatura do meio verifica-se que estes 
vão aumentando, o que indica que a elevação da temperatura actua como agente 
desnaturante. 
Representando graficamente a absorvância em função da temperatura obtém-se as curvas de 
melting, nas quais se distingue um ponto de inflexão. Este ponto corresponde à temperatura à 
qual 50% da cadeia dupla de DNA se encontra desnaturada e designa-se temperatura de 
melting (TM), ou de fusão. Esta temperatura depende directamente do conteúdo de citosina e 
guanina da molécula, pois quanto maior for o conteúdo CG maior é o número de ligações 
triplas. Como estas ligações são mais fortes, para que sejam quebradas e ocorra desnaturação 
é necessária uma temperatura mais elevada, pelo que a um maior conteúdo CG corresponde 
uma maior TM. 
 
Ilustração 65 - Temperaturas de Melting. 
Apontamentos de Bioquímica e Biologia Molecular 
 
 48 
Após a desnaturação, se a temperatura diminuir há 
hibridação do DNA, ou seja, restabelecem-se as 
ligações hidrogénio entre as bases complementares e 
volta a formar-se uma cadeia dupla. 
 
As moléculas de RNA são cadeias simples não lineares 
que apresentam estrutura secundária, como ganchos 
e hélices, pelo que pode ocorrer desnaturação do 
RNA. Cada molécula possui uma curva de melting 
diferente, em função do seu tipo de estrutura 
secundária, que pode não estar associada a nenhum 
ponto de inflexão, pelo que não se define temperatura 
de melting para o RNA. 
 
 
VII. Metabolismo 
 
Entende-se por metabolismo o conjunto de todas as reacções químicas que se dão dentro das 
células. Inclui: 
 Catabolismo – processos oxidativos e exergónicos nos quais há libertação de energia 
pela degradação de produtos complexos em produtos mais simples. 
Ex: glicogenólise produz glicose a partir de glicogénio; 
 Anabolismo – processos redutivos endergónicos que requerem o uso de energia para 
formar produtos complexos a partir de moléculas mais simples. 
Ex: glicogénese armazena excesso de glicose sob a forma de glicogénio. Lipogénese 
armazena glicose e aminoácidos sob a forma de lípidos. 
 
Enquanto as vias catabólicas convergem para poucos produtos finais as vias anabólicas 
divergem para a síntese de muitas biomoléculas diferentes. Por exemplo, o catabolismo de 
lípidos, glícidos e proteínas origina um intermediário comum – acetil-CoA, que é utilizado na 
respiração celular. Este intermediário, por processos anabólicos, pode depois dar origem às 
mais variadas moléculas, desde fosfolípidos a triglicéridos, hormonas esteróides e vitaminas. 
 
A maioria dos processos metabólicos inclui uma série de reacções e está organizada em vias 
metabólicas reguladas por enzimas. As enzimas intervenientes podem encontrar-se isoladas, 
em complexos multienzimáticos ou formar sistemas associados a membranas. A localização 
de todo o complexo numa zona específica da célula, como uma região da membrana, permite 
que o processo seja mais eficiente. 
Uma via metabólica tem início num substrato específico e termina num determinado produto. 
Durante todo o processo dão-se vários passos, cada um catalisado por uma enzima específica, 
e os produtos de uma reacção tornam-se substratos das seguintes, pelo que se designam 
intermediários. O facto de as vias estarem divididas em várias reacções permite não só que se 
obtenham produtos que, de forma espontânea, não seria possível obter (acoplamento de 
reacções termodinamicamente favoráveis a processos desfavoráveis), como também que se 
regule o calor/energia libertado e se mantenha a temperatura da célula dentro de valores 
fisiológicos. 
 
Embora as vias anabólicas e catabólicas de degradação e síntese dos mesmos compostos 
sejam semelhantes, é necessário que apresentem alguns passos diferentes. Só assim se obtêm 
mecanismos de regulação que permitem favorecer uma das vias e inibir