BIOQUÍMICA

Introdução à Bioquímica

O que é Bioquímica?

A Bioquímica é uma ciência que busca descrever a ESTRUTURA, A ORGANIZAÇÃO, OS MECANISMOS E PROCESSOS QUÍMICOS dos organismos em termos moleculares.

Principais átomos: C, H, O, N, P, S.

Principais Moléculas: - 70% a 80% Água

- 10% a 15% Proteínas

- 2% a 3% Lipídios

- 1% Glicídios

- 1% Ácidos nucléicos

- 1% Sais Minerais

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DE MATÉRIA VIVA

Água

(“Hidróxido de hidrogênio" ou "monóxido de hidrogênio" ou ainda "protóxido de hidrogênio") é uma substância líquida que parece incolor a olho nu em pequenas quantidades, inodora e insípida, essencial a todas as formas de vida, composta por hidrogênio e oxigênio.

Corpo Humano 75% Água

Perdas diárias:

Respiração - 0,4 litros

Urina - 1,2 litros

Transpiração - 0,6 litros

Evacuação - 0,1 a 0,3 litros

TOTAL - 2,5 litros

Quanta água precisa repor por dia:

Beber água - 1,5 litros. Ingerir alimentos - 1,0 litro

Moléculas orgânicas Polares e Apolares

As ligações mais frequentes envolvendo compostos orgânicos acontecem entre átomos de carbono ou entre átomos de carbono e hidrogênio:

C ─ C e C ─ H (hidrocarbonetos)

LIGAÇÃO COVALENTE

São ligações covalentes entre átomos de mesma eletronegatividade (cargas iguais) Outros Exemplos: C2 (C-C), H2 (H-H) , Cl2 (Cl-Cl), F2 (F-F).

+

+

Mesma carga se anula, logo, é apolar.

Quando na molécula de um composto orgânico houver outro elemento químico além de C e H, suas moléculas passarão a apresentar certa polaridade. Chamamos este elemento de heteroátomo e pode ser: nitrogênio (N), oxigênio (O), flúor (F), cloro (Cl), bromo (Br), iodo (I) e enxofre (S)...

Polares São ligações covalentes entre átomos de eletronegatividades diferentes (cargas diferentes).

Outros Exempos: HCl (H-Cl), H2O (H-O-H) , CO2 (O-C-O).

-

+

Cargas diferentes, logo, é polar.

Substâncias anfipáticas

Moléculas que possuem uma região polar e outra apolar.

Ex: Fosfolipídeos, glicoproteínas - Em contato com a água ocorre a formação de micelas, na qual a água interage com a porção hidrofílica.

MOLÉCULA DE ÁGUA

A molécula de água é composta por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, que formam um ângulo de 104,5º, unidos entre si por ligações covalentes e apresenta geometria espacial angular, o que gera um dipolo elétrico (+ e -) tornando a molécula polarizada. Os pólos das moléculas de água se atraem por uma força intermolecular denominada Pontes de hidrogênio .

Ligação covalente

Pontes de Hidrogênio

Atração eletrostática resultante entre o átomo de

oxigênio (F; N) de uma molécula e o átomo de hidrogênio de outra molécula.

o As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações

covalentes; o A fluidez da água se deve a meia-vida curta das

ligações pontes de Hidrogênio.

o Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas.

água

água

água

água

água

PROPRIEDADES DA ÁGUA:

SOLVENTE UNIVERSAL

A água dissolve vários tipos de substâncias polares (hidrofílicas*), como vários sais e açúcar, e facilita sua interação química, que ajuda metabolismos complexos.

*As substâncias hidrofílicas (do grego, hidro = água, philos = amigo) possuem afinidade com a molécula de água e são solúveis nela. Isso ocorre porque as moléculas hidrofílicas são polarizadas.

As substâncias hidrofóbicas (do grego, hidro = água, phobos = medo) possuem aversão à água. Elas são insolúveis em água.

A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar, logo a água pode dissolver:

o Sais cristalinos (NaCl);

o Compostos orgânicos polares

(açúcares, álcoois, ácidos).

* Formação de Pontes de H

ALTO CALOR ESPECÍFICO

o É a quantidade de calor que um grama de uma substância precisa absorver para aumentar sua temperatura em 1°C sem que haja mudança de estado físico.

CALOR DE VAPORIZAÇÃO

o É a quantidade de calor necessária para que uma substâncias passe de estado líquido para o estado de vapor;

o Devido ao elevado calor de vaporização da água,

uma superfície se resfria quando perde água na forma de vapor.

CAPILARIDADE

Quando a extremidade de um tubo fino de paredes hidrófilas é mergulhada na água, as moléculas dessa substância literalmente “sobem pelas paredes” internas do tubo, graças a coesão e adesão entre as moléculas de água.

TENSÃO SUPERFICIAL Ocorre devido as ligações de Pontes de H que mantém as moléculas de água fortemente unidas, ao lado e abaixo da matéria.

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FUNÇÕES DA ÁGUA:

TRANSPORTE DE SUBSTÂNCIAS

o Organismos mais evoluídos apresentam sistemas circulatórios (hemolinfa, sangue e seiva vegetal);

o A urina é uma maneira de eliminar toxinas;

o As células apresentam-se em estado coloidal (rico em água) o que facilita transporte de substâncias.

FACILITA REAÇÕES QUÍMICAS

o Reações químicas ocorrem mais facilmente com os reagentes em estado de solução;

o Em algumas reações químicas a união entre moléculas ocorre com formação de água como produto (síntese por desidratação).

o Reações de quebra de moléculas em que a água participa como reagente são denominadas reações de hidrólise.

TERMORREGULAÇÃO

o Seres vivos só podem existir em uma estreita faixa de temperatura;

o A água evita variações bruscas de temperatura dos organismos;

o A transpiração diminui a temperatura corporal de mamíferos (ex: exercício físico).

Homem: 36 e 36,7ºC (normal)

LUBRIFICANTE

o Nas articulações e entre os órgãos a água exerce um papel lubrificante para diminuir o atrito entre essas regiões;

o A lágrima diminui o atrito das pálpebras sobre o globo ocular;

o A saliva facilita a deglutição dos alimentos.

VARIAÇÕES NA TAXA DE ÁGUA

IDADE

Feto humano – 94% de água

Recém-nascido – 69% de água

Adulto – 60% de água

NO METABOLISMO

A quantidade de água é diretamente proporcional à atividade metabólica da célula.

Neurônio – 80% de água

Célula óssea – 50% de água

METABOLISMO

É o conjunto de processos físicos e de reações que ocorrem em um sistema vivo e resulta na montagem ou

quebra de moléculas complexas.

É constituído por reações anabólicas e catabólicas

- Anabolismo = Reações de síntese

Absorvem energia

Exemplo: fotossíntese

- Catabolismo = Reações de

degradação

Liberam energia

Exemplo: respiração

pH

Escala para aferir o teor de acidez ou basicidade de uma dada substância.

pH na Saúde e Doença

pH importante para:

Conformação de proteínas

Catálise enzimática

Transporte de O2

Dissociação de moléculas

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Tampões

Substâncias que em solução aquosa dão a estas soluções a propriedade de resistir a variações do seu pH.

o Quase todos os processos biológicos são dependentes do pH. Plasma → 7,35 – 7,48 (6,8 a 7,8); (Eritrócito: 7,2);

o Uma diminuição (acidose) ou aumento (alcalose) do pH do sangue pode causar sérios problemas e até mesmo ser fatal.

o Proteção contra mudanças abruptas na acidez (H+) e alcalinidade (OH-).

*SAIS MINERAIS*

Principais: o Cálcio o Potássio o Fósforo o Ferro o Enxofre o Sódio o Magnésio o Iodo

Os sais minerais são substâncias vitais de que se compõe uma boa parte do nosso tecido corporal...

FUNÇÃO DOS MINERAIS

As principais funções dos minerais estão ligadas à composição estrutural do corpo, participação dos fluidos e líquidos intra e extracelular.

o Os Sais Minerais constituem 1 a 3% do corpo humano, sempre em quantidade variável, embora certos macro elementos como o cálcio, o ferro, o magnésio, o sódio e o potássio, o fósforo, se encontrem em quantidades mais significativas, e todos eles regulem a química do nosso organismo;

o Outros minerais denominados oligoelementos encontram-se presentes no organismo em pequeníssimas quantidades; é o caso do arsénico, do boro, do bromo, do cádmio, do cromo, do fluór, do selénio, do manganês, do enxofre e do zinco.

Carência – deformidades ósseas (osteoporose e raquitismo), convulsões, paralisia muscular, hipertensão.

Excesso – Calcificação excessiva dos ossos e tecidos moles, interferência na absorção do ferro, falência renal, comportamento anormal (psicose).

Cálcio 1. Componente básico da estrutura óssea 2. Responsável pela consolidação das fraturas 3. Atua na coagulação sangüínea 4. Estabelece o equilíbrio com o fósforo 5. Função antialérgica e desintoxicante

Leite e derivados (exceto a manteiga), clara e casca de ovo, sardinha, salmão, pó de ostra. Alface, couve, repolho, cebola, espinafre, brócolis, batata-doce, feijão, laranja e outros cítricos, pão integral, frutas oleaginosas

Fósforo

1. Formação de tecidos duros 2. Componente das células nervosas e cerebrais 3. Equilíbrio do quociente ácido-básico do sangue 4. Protege os músculos 5. Estabelece o equilíbrio com o cálcio 7. Favorece a absorção da glicose e da vitamina B2

Carnes em geral, gema, peixes, leite Feijão, repolho, cebola, couve, abóbora, cenoura, ameixa, abacaxi, grãos de leguminosas

Carência – dor óssea, osteomalácia, resistência à insulina, delírios, perda de memória, taquicardia, cãibras, dores musculares.

Excesso – confusão mental, sensação de peso nas pernas, hipertensão.

Ferro

1. Responsável pela formação dos glóbulos vermelhos do sangue 2. Veículo do oxigênio nos tecidos (respiração celular)

Fígado, vísceras, gema, ostras Feijão, vagem, agrião, beterraba, tomate, alface, cebola, pimentão, repolho, batata, leguminosas, banana, frutas secas, mel, melado

Carência – anemia, dor de cabeça, fadiga, baixa resistência a infecções, fraqueza, feridas canto da boca, diminuição do paladar.

Excesso – gasto metabólico, dor de cabeça, convulsões, náuseas, vômitos, febre, suor, pressão baixa.

Potássio 1. Equilíbrio da função ácido-básica

2. Intervém no metabolismo das proteínas

3. Favorece o balanço hídrico

4. Favorece a excitação muscular

Melado, arroz integral, raízes, batatas, frutas oleaginosas, frutas secas, mel, melado

Carência – vômitos, distensão abdominal, redução ou ausência de reflexos, dificuldade para respirar, hipotensão (pressão baixa), dilatação cardíaca, arritmia, fraqueza muscular.

Excesso – paralisia muscular, confusão mental, distúrbios cardíacos, respiração fraca, dor nas extremidades do corpo, parestesia.

Sódio

(forma o sal de

cozinha)

1. Estabelece o equilíbrio hídrico 2. Estabelece o equilíbrio ácido-básico 3. Responsável pela formação de ácido clorídrico no estômago 4. Evita cãibras

Carnes em geral, peixes, leite e derivados Cereais integrais.

Carência – lentidão de movimentos, fraqueza e cãibras musculares, apatia, falta de apetite redução do volume urinário, convulsões.

Excesso – Pressão alta, dores de cabeça, delírio, parada respiratória, eritema da pele.

Enxofre

Repolho, couve-flor, pepino, pimentão, cebola, feijão, leguminosas em geral, amendoim

Carência - Pode ocasionar certa debilidade nas unhas, pele e cabelos. Pode ter muito a ver nos problemas que afetam as articulações. Você pode criar um desequilíbrio em nosso organismo de outros minerais. Pode causar retardamento do crescimento devido à sua relação com a síntese de proteínas. Podem ocorrer distúrbios no metabolismo de lípidos e carboidratos. * Seu excesso é eliminado pelo corpo através da urina.

Iodo

1. Protege a glândula tireóide 2. Evita o bócio endêmico 3. Regula o metabolismo 4. Evita a queda dos cabelos 5. Atua no funcionamento nervoso 6. Auxilia o desenvolvimento sexual e a inteligência

Leite e derivados, peixes, moluscos, camarão, lagosta Cebola, tomate, couve, repolho, espinafre, agrião, alface, aveia, algas marinhas

Carência – bócio, durante a gestação sua falta pode afetar a tireoíde do feto a partir da 8ª semana de gestação.

Excesso – Uma super dose cutânea pode suprimir a atividade tireoideana.

Magnésio

1. Com o cálcio exerce influência na excitabilidade neuromuscular 2. Participa na formação dos ossos 3. Participa no sistema enzimático 4. Auxilia o metabolismo dos glicídios e do cálcio

Folhas verdes, feijão, vagens,

lentilhas, soja, frutas

oleaginosas, melado, banana

Carência – perda de apetite, náusea, vômito, sonolência, tremores, taquicardia, arritmia, atraso no crescimento.

Excesso – pressão baixa, problemas respiratórios, distúrbios no rítimo cardíaco.

Sabe-se que pelo menos 20 diferentes sais minerais,

desempenham um papel no controle do metabolismo

ou na manutenção da função de tecidos orgânicos.

Uma dieta balanceada fornece os sais minerais

necessários.