Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos

Material Teórico
Responsável pelo Conteúdo:
Prof.ª Me. Kelly Cristina de Oliveira Bermar
Revisão Textual:
Prof.ª Dr.ª Selma Aparecida Cesarin
Introdução à Bioquímica, Tampões e Aminoácidos

• Introdução;
• Conceitos e Definições;
• Água;
• Propriedades Químicas da Água;
• Equilíbrio Ácido – Base;
• Aminoácidos;
• Aminoácidos Biologicamente Ativos.
· Discorrer sobre os tampões fisiológicos e sua importância nos processos
bioquímicos, assim como a função e o metabolismo dos aminoácidos.
OBJETIVO DE APRENDIZADO
Introdução à Bioquímica,
Tampões e Aminoácidos

Orientações de estudo
Para que o conteúdo desta Disciplina seja bem
aproveitado e haja maior aplicabilidade na sua
formação acadêmica e atuação profissional, siga
algumas recomendações básicas:
Assim:
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte
da sua rotina. Por exemplo, você poderá determinar um dia e
horário fixos como seu “momento do estudo”;
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma
alimentação saudável pode proporcionar melhor aproveitamento do estudo;
No material de cada Unidade, há leituras indicadas e, entre elas, artigos científicos, livros, vídeos
e sites para aprofundar os conhecimentos adquiridos ao longo da Unidade. Além disso, você
também encontrará sugestões de conteúdo extra no item Material Complementar, que ampliarão
sua interpretação e auxiliarão no pleno entendimento dos temas abordados;
Após o contato com o conteúdo proposto, participe dos debates mediados em fóruns de discus-
são, pois irão auxiliar a verificar o quanto você absorveu de conhecimento, além de propiciar o
contato com seus colegas e tutores, o que se apresenta como rico espaço de troca de ideias e
de aprendizagem.
Organize seus estudos de maneira que passem a fazer parte
Mantenha o foco!
Evite se distrair com
as redes sociais.
Mantenha o foco!
Evite se distrair com
as redes sociais.
Determine um
horário fixo
para estudar.
Aproveite as
indicações
de Material
Complementar.
Procure se alimentar e se hidratar quando for estudar; lembre-se de que uma
Não se esqueça
de se alimentar
e de se manter
hidratado.
Aproveite as
Conserve seu
material e local de
estudos sempre
organizados.
Procure manter
contato com seus
colegas e tutores
para trocar ideias!
Isso amplia a
aprendizagem.
Seja original!
Nunca plagie
trabalhos.

UNIDADE Introdução à Bioquímica,Tampões e Aminoácidos
Introdução
Bioquímica é a ciência que estuda a química da vida, apesar de estar relacionada
a diversas outras Disciplinas, tais como, Biologia Celular, Imunologia e Genética;
porém, alguns temas são particulares. Assim como:
·
· Quais são as moléculas envolvidas nos processos biológicos e como são
suas estruturas químicas?;
·
· Como as moléculas interagem entre si e como são sintetizadas?;
·
· Como é produzida e conservada a energia celular?;
·
· Como a informação genética é armazenada, transmitida e expressada?
Nesta Disciplina, vamos abordar esses temas de forma que possamos compre-
endê-los e os associar a processos relacionadas à nossa prática profissional.
Conceitos e Definições
As biomoléculas são constituídas por um número limitado de elementos quí-
micos, sendo os mais comuns o carbono (C), o hidrogênio (H), o oxigênio (O), o
nitrogênio (N), o fósforo (P), o cálcio (Ca) e o enxofre (S), representando 97% do
peso corporal seco.
Existem, ainda, outros elementos presentes em menor quantidade, tais como,
ferro (Fe), magnésio (Mg), selênio (Se), zinco (Zn) e níquel (Ni), entre outros, que
fazem parte da estrutura das biomoléculas ou se apresentam na forma de mine-
rais (VOET, 2014).
Os minerais são divididos em macroelementos, necessários em grande quanti-
dade no organismo humano, e os oligoelementos, necessários em pequena quan-
tidade (TYMOCZKO, 2011).
Os minerais estão presentes em diversos produtos cosméticos, com ações importantes.
Leia o artigo disponível no link a seguir, que fala da importância do mineral silício na estética:
https://goo.gl/eSTtFy
Explor
As principais biomoléculas são: aminoácidos, proteínas, carboidratos, lipídeos e
ácidos nucleicos e podem se apresentar em formas simples ou individuais, sendo
denominadas monômeros, e formas complexas, formadas por unidades repetiti-
vas de monômeros, denominadas polímeros (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
8

9
Tabela 1 − Principais polímeros e monômeros biológicos
Polímero
Monômero
componente
Proteína Aminoácidos
Ácido nucleico Nucleotídeo
Polissacarídeo
(carboidrato complexo)
Monossacarídeo
(carboidrato simples)
A B
Figura 1 – A: glicose – carboidrato simples (monômero). B: amido – carboidrato complexo
(polímero formado pela união de diversas moléculas de glicose)
Fonte:Wikimedia Commons
Água
A água representa 70% do peso corporal humano, portanto, as biomoléculas
e as reações às quais estão sujeitas estão dispersas ou acontecem em ambiente
aquoso, tornando o estudo da água essencial na Disciplina de Bioquímica.
A água possui diversas funções no organismo humano, tais como ser meio
para as reações bioquímicas, transporte de substâncias, descarte, participação ativa
em reações químicas e regulação da temperatura corporal (TYMOCZKO, 2011;
VOET, 2014).
Quimicamente, a água é constituída por um átomo de oxigênio ligado
covalentemente a dois átomos de hidrogênio (Figura 2) e é definida como uma
substância polar.
O oxigênio possui carga negativa parcial e o hidrogênio carga positiva parcial,
facilitando a interação entre várias moléculas de água, pois elas se atraem. Essa
atração eletrostática favorece a solubilização de diversas substâncias na água e a
ligação entre as moléculas de água define-se por pontes de hidrogênio ou ligação
de hidrogênio (Figura 3) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
9

Figura 2 – Estrutura química da água
1
δ−
δ−
δ−
δ−
δ+
δ+
δ+
δ+
H
H
O
Figura 3 – Pontes ou ligação de hidrogênio entre moléculas de água
As biomoléculas estão dispersas no organismo humano na forma de solução.
Quimicamente, uma solução é composta por um soluto, substância sólida ou em
menor quantidade, e um solvente, substância em maior quantidade.
A solubilidade refere-se à capacidade de um soluto interagir com um solvente.
A característica polar da água a faz dissolver mais substâncias e em maior
quantidade, sendo considerada o “solvente universal”.
De acordo com a solubilidade em água, as biomoléculas são divididas em polares
ou hidrofílicas, apolares ou hidrofóbicas ou anfipática (Tabela 2).
Substâncias polares ou hidrofílicas se dissolvem completamente na água;
substâncias apolares ou hidrofóbicas são insolúveis em água e substâncias an-
fipáticas (Figura 4) possuem uma região polar que interage com a água e uma
região apolar que interage com as substâncias hidrofóbicas.
As substâncias anfipáticas tendem a formar agregados denominados micelas,
nas quais o grupo hidrofílico interage com o ambiente aquoso e os grupos hidrofó-
bicos se associam no centro (Figura 4) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
10

11
Tabela 2 − Classificação das biomoléculas em relação a água
Biomoléculas polares ou
hidrofílicas
Biomoléculas apolares
ou hidrofóbicas
Biomoléculas anfipáticas
Sais minerais
Lipídeos (colesterol)
Fosfolipídeos (presentes
na membrana celular)
Proteínas
Lipoproteínas
Carboidratos
O cloreto de sódio (sal de cozinha) e o óleo de cozinha se dissolvem na água? O cloreto
de sódio é uma substância polar ou hidrofílica e o óleo de cozinha uma substância apolar
ou hidrofóbica.
Explor
Cabeça - Polar
Cauda - Apolar
A B
Cauda - Apolar
Cabeça- Polar
Figura 4 – A: Esquema de uma molécula anfipática.
B: Esquema de uma micela
Fonte: Adaptado deWikimedia Commons
Veja a explicação de como o detergente retira a gordura para entender um pouco melhor as
substâncias anfipáticas e as micelas. Disponível em: https://goo.gl/6MwGfG
Explor
Propriedades Químicas da Água
A água é uma molécula que, ao ionizar-se, libera o íon hidrônio H+
(H3
O+
) e íon
hidróxido OH-
, conforme equação a seguir:
H2
O → H+
(H3
O)+
OH-
11

Ionizar: liberar íons – elementos químicos com cargas positivas – cátion ou
negativas – ânions.
Explor
Uma característica importante da água é o pH ou potencial hidrogêniônico,
definido pela concentração de H+
em uma solução ou meio. Como as concentrações
deste íon são muito pequenas, o cálculo do pH, definido pelo logaritmo negativo
da concentração de H+
, equação a seguir, torna-se uma medida mais prática
(TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
pH= -log [H+
]
A água pura possui a mesma concentração dos íons H+
e OH-
- [10-7
], portanto,
pH = 7,0, e é classificada como neutra.
A escala de pH varia de 1,0 a 14,0, soluções que apresentam pH <7,0 são
classificada como ácidas, possuem concentrações maiores de H+
e diminuem o
pH do meio. Soluções que apresentam pH >7,0 são classificadas como básicas,
possuem concentrações maiores de OH-
e elevam o pH do meio (Figura 5)
Substâncias ácidas são classificadas em ácidos fracos, com baixo grau de io-
nização (liberam poucos íons H+
na presença da água, não alterando significati-
vamente o pH) e ácidos fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos íons
OH- na presença da água, alterando fortemente o pH).
As substâncias básicas também são classificadas em bases fracas, com baixo
grau de ionização (liberam poucos íons OH-
na presença da água, não alterando
significativamente o pH) e bases fortes, com alto grau de ionização (liberam muitos
íons OH-
na presença da água, alterando fortemente o pH) (TYMOCZKO, 2011).
Figura 5 – Escala de pH e valores de algumas substâncias
12

13
Equilíbrio Ácido – Base
Moléculas biológicas, na presença de água, agem como ácidos ou bases in-
fluenciando no pH do meio aquoso e sofrem alterações estruturais e na sua ação
influenciadas pelo pH do ambiente.
O pH, tanto do ambiente intracelular, como do ambiente extracelular, deve se
manter estável, pois pequenas alterações podem afetar a estrutura e as funções das
moléculas biológicas de forma grave.
Às diminuições no pH biológico damos o nomes de acidose e às elevações
damos o nome de alcalose. Para manter o equilíbrio ácido-base existente no nosso
organismo, encontramos substâncias tamponantes ou sistemas tampões, que
não permitem alteração no pH, mesmo na presença de ácidos e bases.
Os tampões são constituídos por um ácido fraco e seu sal, que interagem com
substâncias ácidas ou básicas, neutralizando-as e, consequentemente, evitando a
alteração no pH (FIORUCCI, 2011; TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Sal: composto iônico que libera cátions diferentes de H+
e ânions diferentes de OH-
Explor
O ácido fraco do sistema tampão libera pouca quantidade de íons H+
, que interage
com os ânions OH-
das substâncias básicas, formando água, e o sal interage com o
H+
das substâncias ácidas, formando moléculas do ácido fraco, conforme Figura 6.
Figura 6 – Mecanismo de ação do sistema tampão
na adição de substância ácida e básica
Os principais tampões biológicos são o tampão bicarbonato, responsável por
manter o pH do sangue e da saliva em 7,4 e o tampão fosfato, que mantém o pH
do citoplasma das células próximo ao neutro (VOET, 2014).
13

Aminoácidos
Os aminoácidos são os monômeros da principal biomolécula do organismo hu-
mano, as proteínas. Existem 20 tipos de aminoácidos; a maioria deles, presentes
em todas as proteínas (VOET, 2014).
Os aminoácidos são divididos em essenciais e não essenciais, de acordo com
a capacidade do organismo humano em sintetizá-los. Aminoácidos essenciais são
nove, não são sintetizados pelo organismo e são fornecidos pela alimentação (Ta-
bela 3) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Tabela 3 − Classificação dos aminoácidos
Não essenciais Essenciais
Alanina Fenilalanina
Arginina Histidina
Asparagina Isoleucina
Ácido aspártico Leucina
Cisteína Lisina
Glicina Metionina
Ácido glutâmico Treonina
Glutamina Triptofano
Prolina Valina
Serina
Tirosina
Fonte:Tymoczko, 2011
O estudo da estrutura química dos aminoácidos é importante, pois interfere
na formação das proteínas e em processos metabólicos, para isso, precisamos
resgatar alguns conceitos de química orgânica, área da química que estuda os
compostos formados por carbono – C, como as funções orgânicas, definidas pela
similaridade da sua estrutura química e comportamento químico das substâncias
(BETTHEIM, 2012). Na Tabela 4 encontramos as principais funções orgânicas e
sua estrutura química.
14

15
Tabela 4 − Estrutura química das principais funções orgânicas (BETTHEIM, 2012)
Função orgânica Grupo funcional
Hidrocarboneto CxHy
Fenol
Éter R – O - R
Aldeído
Cetona
Ácido carboxílico
Éster
Amina primária
*R – representa o elemento químico carbono – C.
Os aminoácidos são estruturas químicas constituídas de um grupo amino
primário (-NH2
) e um grupo ácido carboxílico (-COOH) ligados a um carbono alfa
- α e uma cadeia lateral – grupo R (Figura 7), que difere os 20 aminoácidos e os
classifica em aminoácidos apolares, polares, ácidos e básicos.
Os aminoácidos são abreviados com três letras na literatura Bioquímica e com
uma letra para se comparar sequências de aminoácidos de proteínas similares
15

Figura 7 – Estrutura básica de um aminoácido
Aminoácidos apolares são aqueles que apresentam radicais hidrofóbicos, ou
seja, hidrocarbonetos (apresentam apenas carbono – C e hidrogênio – H) simples
ou modificados.
Os representantes desse grupo são a glicina, a alanina, a valina, a leucina, a
isoleucina, a metionina, a prolina, a fenilalanina e o triptofano (Figura 7).
São aminoácidos com a característica de se unirem formando estruturas
compactas com pequenos espaço vazio, agrupando-se dentro da proteína, longe
da água da célula (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Aminoácidos polares são aqueles que apresentam cadeias laterais polares
ou hidrofílicas, apresentam grupos hidroxila (-OH), amida ou tiol (-SH); são eles
serina, treonina, asparagina, glutamina, tirosina e cisteína (Figura 8).
A presença de hidroxila na serina, treonina e na tirosina aumentam sua atração
pela água, ou seja, ficam mais hidrófilos. A função tiol presente na cisteína pode
formar pontes, denominadas ligações dissulfeto, importantes na estabilidade de
algumas proteínas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Aminoácidos ácidos possuem o grupo ácido carboxílico (-COOH) na cadeia
lateral, um importante doador de prótons (H+
), e são carregados negativamente
no interior celular, são eles ácido aspártico e ácido glutâmico (Figura 8). Quando
carregados negativamente, são chamados de aspartato e glutamato (TYMOCZKO,
2011; VOET, 2014).
Aminoácidos básicos são carregados positivamente na cadeia lateral devido à
presença do grupo amina, um aceptor de prótons (H+
); são eles lisina, arginina e
histidina (Figura 8).
São altamente hidrófilos e estão envolvidos em diversos processos metabólicos,
como, por exemplo, nas reações enzimáticas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
16

17
Figura 8 – Classificação dos aminoácidos
A ligação entre os aminoácidos para formação dos polímeros é conhecida como
ligação peptídica, caracteriza-se por uma reação de condensação (ligação com a
perda de uma molécula de água) e ocorre entre o grupo amina de um aminoácido,
denominado porção amino terminal (N-teminal), com o grupo ácido carboxílico
do outro, denominado porção caboxi- terminal (C-terminal) (TYMOCZKO, 2011;
VOET, 2014), conforme Figura 9.
Os polímeros são também chamados de peptídeos e os aminoácidos que os
compõem são denominamos resíduos. As proteínas são moléculas que contêm
uma ou mais cadeias polipeptídicas (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Figura 9 – Esquema de ligação peptídica
17

Aminoácidos Biologicamente Ativos
Os 20 aminoácidos-padrão sofrem diversas alterações no citoplasma celular,
dando origem a outras moléculas que agem independentemente, não só fazendo
parte das cadeias polipeptídicas, atuam como transportadores de nitrogênio para o
metabolismo celular e como mensageiros químicos entre as células, além de poder
fornecer energia para as células.
Como exemplo, temos a glicina, o ácido Υ-aminobutírico (GABA), derivado
da glutamina, e a dopamina, derivada da tirosina, que são neurotransmissores,
substâncias liberadas pelos neurônios, modulando a ação do Sistema Nervoso
Central, a histamina, que age como um importante mediador de reações alérgicas,
e a tiroxina, derivada da tirosina, um hormônio produzido pela tireoide e que regula
o metabolismo. A glutationa é um tripeptídeo (composto por três aminoácidos),
com ação antioxidante no ambiente celular, composto com alto poder de lesar as
células (Figura 10) (TYMOCZKO, 2011; VOET, 2014).
Figura 10 – Estrutura do tripeptídeo glutationa, formado por ácido glutâmico, cisteína e glicina
18

19
Material Complementar
Indicações para saber mais sobre os assuntos abordados nesta Unidade:
Vídeos
Identificação de Funções Orgânicas - Brasil Escola
https://youtu.be/1Iv0BMJBkH8
Me Salva! INB01 - Bioquímica - Classificação dos Aminoácidos em“R”
https://youtu.be/IQYLtDTxQXw
Leitura
Artigo sobre o uso de argilas na estética
https://goo.gl/gkA8WZ
Solução-tampão no sangue humano
https://goo.gl/eLU47c
19

Referências
BETTHEIM, F. et al. Introdução à química orgânica. São Paulo: Cengage
Learning, 2012.
FIORUCCI, A. R.; SOARES, M. G. F. B.; CAVALHEIRO, E. T. G. O conceito
de solução tampão, Química Nova na Escola, maio, 2011. Disponível em:
<http://www.usjt.br/arq.urb/arquivos/abntnbr6023.pdf>. Acesso em: 13 maio 2018.
TYMOCZKO, J. L.; BERG, J. M.; STRYER, L. Bioquímica fundamental. Rio de
Janeiro: Guanabara Koogan, 2011.
VOET, D.; VOET, J. G.; Pratt, W. Fundamentos de Bioquímica: a vida em nível
molecular. Porto Alegre: Artmed, 2014.
20

Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos

Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos

Recomendados

Recomendados

Mais conteúdo relacionado

Semelhante a Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos

Semelhante a Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos (20)

Último

Último (7)

Bioquímica Introdução Tampões Aminoácidos