Bioquímica Básica

Bioquímica e Aminoácidos

O que a bioquímica estuda?

Estuda as substâncias químicas e os processos que ocorrem nos seres vivos. Ela combina conhecimentos de biologia e química para entender como as moléculas dentro das células interagem para manter a vida.

Principais Áreas da Bioquímica:

• Estrutura e função das biomoléculas – Analisa substâncias essenciais como proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucleicos e vitaminas.

• Metabolismo – Estuda como o corpo produz e usa energia a partir dos alimentos.

• Genética molecular – Explora como o DNA e o RNA controlam a produção de proteínas e a transmissão de informações genéticas.

• Enzimas e reações químicas – Examina como as enzimas aceleram reações essenciais para a vida.

• Bioquímica clínica – Aplica os conhecimentos bioquímicos para diagnosticar e tratar doenças.

Informações Extras

• Átomos: É a menor unidade de um elemento químico que ainda mantém suas propriedades. Ele é composto por prótons, nêutrons e elétrons, e constitui a base da matéria.

• Moléculas: São um conjunto de átomos unidos por meio de ligações químicas que formam tudo ao nosso redor. As moléculas são as menores unidades de uma substância química que pode existir de forma independente, mantendo suas propriedades.

(Pense nela como peças de LEGO que se juntam para construir algo maior.)

Interações Moleculares:

São forças que mantém as moléculas unidas e infuenciam suas propriedades físicas.

• Ligação de Hidrogênio – Forte, ocorre entre moléculas com hidrogênio ligado a O, N ou F (ex.: água – H₂O).

• Dipolo-Dipolo – Ocorre entre moléculas polares, onde cargas opostas se atraem (ex.: HCl).

• Forças de Van der Waals – Fracas, ocorrem em moléculas apolares devido a flutuações eletrônicas (ex.: O₂, CH₄).

• Moléculas Orgânicas → Encontradas nos seres vivos, têm carbono (ex.: açúcares, proteínas, gorduras).

• Moléculas Inorgânicas → Não dependem da vida, não têm carbono como base (ex.: água, sais, minerais).

Ligações Químicas:

São as forças que unem os átomos para formar moléculas. Existem três tipos principais:

• Iônica: Ocorre quando um átomo cede elétrons e outro recebe, formando íons com cargas opostas que se atraem. Exemplo: sal de cozinha (NaCl).

• Covalente: Ocorre quando átomos compartilham elétrons. Pode ser:

Polar: compartilhamento desigual (ex.: H₂O).

Apolar: compartilhamento igual (ex.: O₂).

• Metálica: Elétrons se movem livremente entre os átomos, dando propriedades como condução elétrica. Exemplo: ferro (Fe).

O que é o Mol?

Os átomos e moléculas são extremamente pequenos. Cntar um por um seria impossível. Por isso, os cientistas criaram uma "medida-padrão" chamada mol, que funciona como uma "dúzia" na química.

Assim como 1 dúzia = 12 unidades, 1 mol = 6,022 × 10²³ partículas (átomos ou moléculas).

Esse número  é chamado de Constante de Avogadro. A constante de Avogadro (Nₐ) representa o número de partículas (átomos, moléculas ou íons) em 1 mol de qualquer substância: Nₐ = 6,022 × 10²³ partículas/mol

Ou seja, se tivermos 1 mol de água, ele contém 6,022 × 10²³ moléculas de água (H₂O).

Composição Química dos Seres Vivos

Dos mais de cem elementos químicos conhecidos, cerca de 20 estão presentes na matéria viva. Dentre eles, o carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O) e nitrogênio (N) são os mais abundantes, representando 95% ou mais da massa dos seres vivos.

Outros elementos, como fósforo (P), enxofre (S), cálcio (Ca), sódio (Na) e potássio (K), também estão presentes e desempenham funções essenciais no organismo.

Átomos de diferentes elementos químicos podem se combinar para formar estruturas mais complexas, que se dividem em dois grupos: substâncias inorgânicas e orgânicas.

As substâncias orgânicas geralmente contêm carbono e formam as moléculas essenciais para a vida, enquanto as inorgânicas são essenciais para funções vitais, mas não dependem do carbono.

Água

A água é um componente vital para o funcionamento do nosso corpo. Ela representa cerca de 60% do peso total de um adulto, mas essa porcentagem pode variar dependendo da idade, do sexo e da composição corporal. A água é essencial para várias funções biológicas, e sua importância pode ser resumida da seguinte forma:

• Regulação da temperatura corporal: A água ajuda a manter a temperatura do corpo estável, permitindo a transpiração e a evaporação para resfriar o corpo quando necessário.

• Transporte de substâncias: Ela é o principal meio de transporte de nutrientes, oxigênio, hormônios e outros compostos importantes através do sangue, que é em grande parte composto de água. Além disso, a água facilita a eliminação de resíduos através da urina.

• Reações químicas: A água participa de muitas reações bioquímicas dentro das células, como a digestão e a produção de energia.

• Manutenção das funções celulares: As células precisam de água para realizar funções metabólicas, como a produção de energia e a reparação celular.

• Lubrificação das articulações: A água é um componente importante dos líquidos sinoviais, que ajudam a lubrificar e proteger as articulações contra o atrito.

• Equilíbrio de fluidos e eletrólitos: A água mantém o equilíbrio hídrico e regula os níveis de eletrólitos (como sódio, potássio e cálcio), que são essenciais para funções celulares e nervosas.

Onde Encontramos Água no Corpo?

Células: A maior parte da água do corpo está dentro das células, formando o citoplasma.

Sangue: O plasma sanguíneo é composto por cerca de 90% de água.

Tecidos e órgãos: Vários órgãos, como o cérebro e os músculos, também têm uma alta porcentagem de água.

• Massa corporal de um feto de três meses: aproximadamente 94% de água.

• Num recém-nascido: a taxa de água é de aproximadamente 80%.

• Num indivíduo adulto: corresponde a cerca de 60%.

Sais Minerais

O sal mineral  representa em média de 3% a 5% da massa dos seres vivos. É um composto inorgânico formado pela combinação de ácidos e bases. Ele é composto por íons (partículas carregadas) de metais ou não-metais e desempenha funções vitais no organismo, como a regulação de líquidos, a formação de ossos e dentes, e a condução de impulsos nervosos.

Funções dos Sais Minerais no Corpo:

• Equilíbrio de líquidos e eletrólitos: Sais minerais, como o sódio (Na), potássio (K) e cloro (Cl), ajudam a regular o equilíbrio de fluidos dentro e fora das células, tecidos e órgãos.

• Formação de ossos e dentes: Minerais como o cálcio (Ca) e o fósforo (P) são essenciais para a formação e manutenção de ossos e dentes fortes.

• Contração muscular e transmissão nervosa: O cálcio (Ca), o potássio (K) e o sódio (Na) são fundamentais para a contração dos músculos e a transmissão de impulsos nervosos.

• Atividade enzimática: Minerais como magnésio (Mg) e zinco (Zn) são necessários para ativar diversas enzimas que facilitam reações químicas no organismo.

• Transporte de oxigênio: O ferro (Fe) é um componente essencial da hemoglobina, que transporta oxigênio no sangue.

Sais Minerais Importantes:

• Cálcio (Ca): Importante para ossos e dentes, contração muscular e coagulação sanguínea.

• Ferro (Fe): Essencial para a produção de hemoglobina e transporte de oxigênio.

• Sódio (Na) e Potássio (K): Regulam o equilíbrio de líquidos e impulsos nervosos.

• Magnésio (Mg): Importante para as funções musculares e nervosas.

• Fósforo (P): Essencial para ossos, dentes e produção de energia celular.

Anotações da Aula

- Uma proteína é formada por cadeias de aminoácidos que geralmente contêm mais de 50 aminoácidos. Quando a cadeia tem menos de 50 aminoácidos, ela é chamada de peptídeo. Portanto, a diferença entre proteínas e peptídeos está na quantidade de aminoácidos.

- É verdade que as proteínas de origem animal geralmente contêm todos os aminoácidos essenciais em quantidades adequadas, o que facilita a obtenção desses nutrientes de uma única fonte alimentar. No entanto, veganos que não consomem carne nem produtos de origem animal podem precisar de atenção extra para garantir que estão obtendo todos os aminoácidos essenciais.

Isso porque alguns alimentos vegetais podem ser deficientes em um ou mais desses aminoácidos. Porém, uma dieta vegana bem planejada pode fornecer todos os aminoácidos essenciais por meio de combinações de alimentos, como leguminosas (feijão, lentilhas, grão-de-bico) e cereais integrais (arroz, quinoa, aveia).

Em alguns casos, pode ser útil suplementar aminoácidos ou proteínas de origem vegetal para garantir que o corpo receba todos os aminoácidos necessários, especialmente em dietas restritas ou para indivíduos com necessidades específicas.

Exercícios

Porque a bioquímica é importante para o curso de nutrição?

Porque explica como os nutrientes são processados pelo corpo. Ela ajuda a compreender os processos de metabolismo, como a conversão dos nutrientes em energia, além de permitir entender o impacto das deficiências nutricionais e as reações bioquímicas que ocorrem após a ingestão de alimentos. Isso é fundamental para elaborar planos alimentares eficientes e para promover a saúde e o bem-estar dos pacientes.

Quais os componentes básicos dos aminoácidos?

• Grupo amino (-NH₂): Contém nitrogênio e é responsável pelas propriedades básicas do aminoácido.

• Grupo carboxila (-COOH): Contém carbono e oxigênio, responsável pelas propriedades ácidas do aminoácido.

• Cadêia lateral (R): Uma cadeia variável que diferencia os diversos tipos de aminoácidos e influencia suas funções.

Além disso, o átomo de carbono alfa (Cα) é o carbono central da estrutura do aminoácido. Ele conecta o grupo amino, o grupo carboxila e a cadeia lateral (R), formando a espinha dorsal da molécula de aminoácido.

Quais as funções dos aminoácidos no nosso organismo?

• Construção de proteínas: Os aminoácidos são os blocos de construção das proteínas, que são essenciais para a estrutura e função das células, tecidos e órgãos.

• Síntese de enzimas e hormônios: Alguns aminoácidos são fundamentais para a produção de enzimas (que catalisam reações químicas) e hormônios (que regulam processos corporais).

• Função imunológica: Os aminoácidos ajudam a manter o sistema imunológico, pois são usados na formação de anticorpos, que combatem infecções.

• Transporte e armazenamento de nutrientes: Alguns aminoácidos formam proteínas de transporte (como a hemoglobina), que transportam oxigênio e nutrientes pelo corpo.

• Equilíbrio ácido-base: Os aminoácidos ajudam a manter o equilíbrio do pH no corpo, atuando como tampões no sangue e em outros fluidos corporais.

• Produção de energia: Quando necessário, os aminoácidos podem ser convertidos em energia para o organismo, especialmente em situações de privação de carboidratos e lipídios.

Quais as aplicações clínicas dos aminoácidos?

• Atletas e Pessoas Ativas: Usados para melhorar a recuperação muscular e prevenir a degradação muscular (ex.: BCAA).

• Nutrição Parenteral e Enteral: Aminoácidos são administrados a pacientes que não podem se alimentar normalmente, garantindo nutrição adequada.

• Distúrbios Metabólicos: Em doenças como a fenilcetonúria (PKU), onde a metabolização de aminoácidos é prejudicada.

• Doenças Renais: Pacientes com insuficiência renal podem precisar de suplementos de aminoácidos para evitar a perda muscular.

• Síndromes de Desnutrição e Catabolismo: Em condições como câncer e queimaduras graves, os aminoácidos ajudam na recuperação e manutenção da massa muscular.

• Problemas Digestivos: Em distúrbios intestinais, a suplementação de aminoácidos ajuda na absorção e recuperação nutricional.

• Doenças Hepáticas: Aminoácidos podem ser usados para auxiliar na recuperação de pacientes com doenças do fígado, como cirrose.

• Problemas Neurológicos: Aminoácidos como triptofano e tirosina ajudam na produção de neurotransmissores, melhorando o humor e o sono.

• Sistema Imunológico: Suplementação de aminoácidos pode fortalecer o sistema imunológico, especialmente em pacientes em recuperação.

O que é BCAA e qual seu uso?

BCAA (do inglês Branched-Chain Amino Acids) são os aminoácidos de cadeia ramificada: leucina, isoleucina e valina. Bastantes utilizados por praticantes de atividades físicas, como musculação e esportes de resistência. Eles são aminoácidos essenciais, ou seja, o corpo não os produz e precisam ser obtidos por meio da alimentação ou suplementação. Esses aminoácidos estão presentes em alimentos como carnes, ovos, leite e derivados, além de leguminosas e oleaginosas.

Benefícios:

• Síntese proteica e recuperação muscular: a leucina, em particular, tem um papel importante na ativação da síntese de proteínas, auxiliando na recuperação muscular após o treino.

• Redução da fadiga: pode ajudar a reduzir a percepção de cansaço durante exercícios prolongados, pois compete com o triptofano na passagem para o cérebro, reduzindo a produção de serotonina.

• Prevenção do catabolismo: pode minimizar a degradação muscular em treinos intensos ou em períodos de restrição calórica.

O que é creatina e qual seu uso?

É um composto natural formado a partir dos aminoácidos glicina, arginina e metionina. Ela é armazenada principalmente nos músculos e utilizada como fonte rápida de energia para atividades de alta intensidade. A creatina pode ser encontrada em carnes vermelhas, peixes e aves, mas em quantidades menores do que encontradas nos suplementos.

Seus benefícios são: Aumento de força e desempenho físico, melhorando a capacidade de realizar exercícios de alta intensidade e curta duração; Ganho de massa muscular, favorecendo a retenção de água intracelular e estimula a síntese proteica; Melhora na recuperação muscular, podendo reduzir danos musculares e inflamação pós-treino. Função cognitiva: alguns estudos indicam benefícios para o cérebro, especialmente em idosos e pessoas com doenças neurológicas.

Pontos relevantes:

• Hidratação: A creatina aumenta a retenção de água dentro das células musculares, então é importante manter uma boa ingestão de líquidos. Pode causar um leve aumento de peso devido à retenção de água, mas nada prejudicial.

• Tipo mais comum: A forma mais estudada e eficaz é a creatina monohidratada, sendo a mais recomendada.

• Protocolo de uso: Pode ser consumida diariamente (3 a 5g), com ou sem fase de saturação (20g por 5 a 7 dias, divididos em doses menores).

• Efeitos a longo prazo: O uso contínuo é seguro e pode trazer benefícios mesmo para pessoas sedentárias, idosos e indivíduos com doenças neuromusculares.

O que são minerais quelatos e suas vantagens?

São minerais ligados a moléculas orgânicas, como aminoácidos, para facilitar sua absorção no organismo. Esse processo de quelatação ocorre naturalmente em alguns alimentos ou pode ser feito sinteticamente para melhorar a eficácia dos suplementos minerais.

Minerais em sua forma inorgânica podem ter dificuldade para serem absorvidos pelo intestino, pois podem reagir com outros compostos e formar substâncias de baixa biodisponibilidade. Já os minerais quelatos são melhor absorvidos porque a ligação com aminoácidos impede que sejam neutralizados no trato digestivo.

Principais vantagens:

• Maior absorção e biodisponibilidade → Os minerais quelatos são reconhecidos pelo organismo como nutrientes orgânicos, favorecendo sua absorção.

• Menor interação com outros nutrientes → Diferente dos minerais inorgânicos, não competem tanto pela absorção com outros minerais ou alimentos.

• Menos efeitos colaterais → Reduzem riscos de irritação gástrica e desconforto intestinal, comuns em minerais como ferro e magnésio.

• Maior eficácia nutricional → Permitem que menores doses sejam suficientes para suprir as necessidades do organismo.

Cite uma doença relacionada aos aminoácidos.

As doenças relacionadas aos aminoácidos geralmente são causadas por deficiências enzimáticas, que comprometem o metabolismo desses compostos essenciais. Essas deficiências podem resultar no acúmulo excessivo ou na escassez de aminoácidos importantes para várias funções biológicas. Muitas dessas condições são de origem genética e podem ser diagnosticadas precocemente, como no teste do pezinho, realizado em recém-nascidos.

Principais doenças:

• Fenilcetonúria (PKU): Deficiência da enzima fenilalanina hidroxilase, que converte fenilalanina em tirosina. Que gera o acúmulo de fenilalanina no sangue, causando danos neurológicos.

O tratamento é feito com dieta restrita em fenilalanina (evitando proteínas como carne, leite e ovos).

• Albinismo: É a mutação na enzima tirosinase, impedindo a produção de melanina. Que deixa a pele, cabelo e olhos claros, além de sensibilidade à luz.

O tratamento é com proteção solar e acompanhamento oftalmológico.

• Doença da Urina do Xarope de Bordo (MSUD): É a deficiência na enzima que degrada os aminoácidos de cadeia ramificada (leucina, isoleucina e valina). Gera o acúmulo tóxico desses aminoácidos, causando danos neurológicos e cheiro adocicado na urina.

O tratamento é feito com dieta restrita em proteínas e monitoramento médico.

• Homocistinúria: É a mutação na enzima cistationina beta-sintase, afetando o metabolismo da metionina. Gera o acúmulo de homocisteína, aumentando risco de trombose, problemas cardiovasculares e esqueléticos.

O tratamento é com dieta controlada, suplementação de vitamina B6 e ácido fólico.

• Tirosinemia: É a falha na degradação da tirosina. Gerando o acúmulo tóxico, afetando fígado, rins e sistema nervoso.

O tratamento é com dieta restrita e medicamentos específicos.

Existe a deficiência de aminoácidos em adultos, embora seja raro, pois os adultos tem uma dieta mais variada e, em teoria conseguem obter os aminoácidos necessários. No entanto, fatores como má alimentação, distúrbios digestivos, doenças crônicas ou consumo excessivo de álcool podem afetar a absorção e a utilização de aminoácidos.

Consequências da deficiência em adultos:

• Perda de massa muscular (caquexia): A falta de aminoácidos compromete a síntese de proteínas musculares, especialmente em idosos ou pessoas com doenças crônicas, como câncer e AIDS.

• Distúrbios imunológicos: Aminoácidos como a glutamina são cruciais para o sistema imunológico, e sua deficiência pode aumentar o risco de infecções.

• Problemas cognitivos e mentais: A deficiência de aminoácidos como triptofano e tirosina pode levar a depressão, ansiedade, dificuldade de concentração e problemas de memória.

• Problemas na pele, cabelo e unhas: Aminoácidos como cisteína e metionina são essenciais para a produção de queratina, e sua falta pode enfraquecer esses tecidos.

• Distúrbios no metabolismo e crescimento: A deficiência de aminoácidos impacta processos metabólicos, afetando o crescimento celular, produção de enzimas e hormônios.

O que é a Síndrome Metabólica?

A síndrome metabólica é um conjunto de condições que aumentam o risco de doenças cardíacas, derrames e diabetes tipo 2. As condições incluem pressão arterial elevada, glicose alta no sangue, excesso de gordura abdominal e níveis anormais de colesterol e triglicerídeos.

Quais são os principais fatores de risco para o desenvolvimento da Síndrome Metabólica?

• Obesidade abdominal: O acúmulo de gordura na região da barriga está fortemente associado à síndrome metabólica.

• Sedentarismo: A falta de atividade física contribui para o aumento do

peso corporal e para o desenvolvimento de problemas metabólicos.

• Má alimentação: Dietas ricas em alimentos processados, gorduras saturadas, açúcares e carboidratos refinados aumentam o risco.

• Idade: O risco aumenta com o envelhecimento, especialmente após os 40 anos.

• Histórico familiar: Ter familiares com doenças cardíacas ou diabetes tipo 2 pode aumentar a predisposição genética para a síndrome metabólica.

• Genética: Fatores hereditários desempenham um papel significativo no desenvolvimento da síndrome.

• Tabagismo: O uso de cigarro pode agravar o risco de problemas cardiovasculares e resistência à insulina.

• Consumo excessivo de álcool: O álcool em excesso pode contribuir para o aumento da gordura abdominal e do risco metabólico.

• Estresse crônico: Níveis elevados de estresse estão relacionados ao aumento do risco, pois podem afetar os níveis hormonais e metabólicos.

• Distúrbios hormonais: Condições como resistência à insulina e desequilíbrios hormonais (como no caso da síndrome dos ovários policísticos) podem aumentar a probabilidade de desenvolver a síndrome.

Quais são as principais estratégias nutricionais para prevenir e tratar a Síndrome Metabólica?

• Adotar uma dieta balanceada: Reduzir o consumo de gorduras saturadas (encontradas em alimentos como carnes gordurosas, frituras e produtos processados), priorizando gorduras saudáveis (como as presentes em peixes, azeite de oliva e abacate).

• Aumentar o consumo de fibras, com alimentos como frutas, vegetais, grãos integrais, legumes e sementes, que ajudam a controlar os níveis de glicose e colesterol.

• Controle de carboidratos: Evitar o consumo excessivo de carboidratos refinados (como pão branco, doces e bebidas açucaradas), optando por carboidratos de baixo índice glicêmico (como arroz integral, batata-doce e quinoa), que ajudam a regular os níveis de açúcar no sangue.

• Incluir proteínas magras: Priorizar fontes de proteínas magras, como peixes, aves sem pele, leguminosas (feijão, lentilhas) e tofu, que ajudam a manter a saciedade e a saúde muscular sem aumentar o risco de ganho de peso.

• Controle do consumo de sódio: Reduzir a ingestão de sal e alimentos ricos em sódio (como alimentos processados e enlatados), para controlar a pressão arterial e reduzir o risco cardiovascular.

• Atenção à ingestão de gorduras saudáveis: Aumentar o consumo de ácidos graxos ômega-3, encontrados em peixes gordos (como salmão e sardinha) e sementes de chia e linhaça, que ajudam a melhorar os níveis de colesterol e reduzir a inflamação.

• Controle de calorias e peso: Reduzir a ingestão calórica total para ajudar na perda de peso, especialmente na gordura abdominal, que é um dos principais fatores de risco para a síndrome metabólica.

• Reduzir o consumo de açúcar: Evitar alimentos e bebidas ricos em açúcares adicionados, como refrigerantes, doces e bolos, para controlar a glicose sanguínea e prevenir o aumento de gordura abdominal.

• Comer pequenas porções ao longo do dia: Optar por refeições menores e frequentes ajuda a regular os níveis de glicose e evitar picos de insulina.

• Atenção à hidratação: Beber água regularmente e evitar bebidas açucaradas ou com cafeína em excesso, que podem afetar os níveis de glicose e a saúde cardiovascular.

• Moderação no consumo de álcool: Reduzir o consumo de álcool, que pode contribuir para o aumento de gordura abdominal e elevação dos níveis de triglicerídeos.

Quais doenças a Sindrome Metabólica pode influenciar a se desenvolver?

• Doenças cardiovasculares: A combinação de pressão arterial elevada, colesterol alto e glicose elevada aumenta o risco de infarto do miocárdio, acidente vascular cerebral (AVC) e doença arterial periférica.

• Diabetes tipo 2: A resistência à insulina, característica da síndrome metabólica, facilita o desenvolvimento de diabetes tipo 2.

• Acidente vascular cerebral (AVC): A pressão arterial elevada e o acúmulo de gordura abdominal elevam o risco de AVC isquêmico.

• Doença renal crônica: A hipertensão e a glicose elevada podem prejudicar os rins, levando à insuficiência renal.

• Doença hepática gordurosa não alcoólica (NAFLD): O acúmulo de gordura no fígado pode evoluir para cirrose ou câncer de fígado.

• Síndrome dos ovários policísticos (SOP): Mulheres com síndrome metabólica têm maior risco de SOP, que está relacionada à resistência à insulina.

• Apneia do sono: A obesidade abdominal é um fator de risco importante para o desenvolvimento de apneia obstrutiva do sono, que afeta a qualidade do sono e aumenta o risco cardiovascular.

• Câncer: A síndrome metabólica pode aumentar o risco de alguns tipos de câncer, como de fígado, cólon, mama e pâncreas, devido à inflamação crônica e resistência à insulina.