Especialidade de Bioquímica

Ciência e Saúde

Requisitos

  1. Definir os seguintes termos:
    • Carboidrato
    • Lipídio
    • Ácido graxo
    • Proteína
    • Peptídeo
    • Enzima
    • Aminoácido
    • Ácido Nucleico
    • Hidrofífico e hidrofóbico
    • Triglicerídeo
    • Monossacarídeo

    Resposta: 1) Carboidrato: biomolécula formada por carbono, hidrogênio e oxigênio que serve como principal fonte de energia (açúcares e amidos). 2) Lipídio: biomolécula apolar (gorduras e óleos) que armazena energia, compõe membranas celulares e isola o organismo. 3) Ácido graxo: cadeia de carbono e hidrogênio terminada em grupo carboxila (-COOH); é a unidade básica que forma os lipídios, podendo ser saturada ou insaturada. 4) Proteína: macromolécula formada por uma ou mais cadeias de aminoácidos, com funções estruturais, de transporte, defesa e catálise. 5) Peptídeo: cadeia curta de aminoácidos unidos por ligações peptídicas (uma proteína pequena). 6) Enzima: proteína que atua como catalisador biológico, acelerando reações químicas sem ser consumida. 7) Aminoácido: monômero das proteínas, composto por um grupo amino (-NH2), um grupo carboxila (-COOH) e um radical característico. 8) Ácido nucleico: macromolécula que armazena e transmite a informação genética (DNA e RNA), formada por nucleotídeos. 9) Hidrofílico e hidrofóbico: hidrofílico é o que tem afinidade com a água e se dissolve nela; hidrofóbico é o que repele a água e não se dissolve (como as gorduras). 10) Triglicerídeo: lipídio formado por uma molécula de glicerol ligada a três ácidos graxos; é a principal forma de reserva de gordura. 11) Monossacarídeo: açúcar simples, a menor unidade de carboidrato (ex.: glicose, frutose). — Esses são os blocos básicos da biomolécula; ácidos graxos saturados/insaturados definem tipo de gordura; enzimas como amilase aceleram reações biológicas em mil vezes; o DNA tem 3 bilhões de pares de bases no ser humano segundo o Projeto Genoma Humano (2003); definições padrão da bioquímica de Lehninger usadas no mundo todo vigente.

  2. Qual a importância da água nos organismos? Quais as principais características físicas e químicas da molécula de água?

    Resposta: Água é solvente universal, transporta nutrientes, regula temperatura corporal, participa de reações químicas e mantém volume celular. É 60-70% do corpo humano. Características: molécula H₂O com geometria angular, forte polaridade, formação de pontes de hidrogênio, alto calor específico, alta tensão superficial e estado líquido na temperatura ambiente terrestre. — A polaridade vem da diferença de eletronegatividade entre O e H; pontes de hidrogênio explicam alto ponto de ebulição (100°C); 0,5 L de água perdida por dia em respiração; o livro "Bioquímica" de Lehninger dedica capítulo inteiro à água como base de toda vida — princípio aplicado em medicina, biologia e farmácia mundial vigente em vigor.

  3. O que significa metabolismo?

    Resposta: Metabolismo é o conjunto de todas as reações químicas que ocorrem nas células e no corpo para manter a vida. Inclui catabolismo (quebra de moléculas para gerar energia, ex: digestão de glicose) e anabolismo (síntese de moléculas, ex: construção de proteínas). É o que permite respirar, crescer, mover-se, reproduzir-se e manter a temperatura. — A palavra vem do grego metabolē (mudança); metabolismo basal é o gasto mínimo em repouso (cerca de 1.500 kcal/dia para adulto); enzimas catalisam praticamente todas as reações; o ATP é a moeda energética universal — princípio descoberto por Lipmann (Nobel 1953) e aplicado em toda biologia molecular moderna do mundo.

  4. Bioquimicamente, por que sentimos fome?

    Resposta: Sentimos fome quando os níveis de glicose no sangue caem (hipoglicemia), o estômago se contrai e libera o hormônio grelina, que estimula o hipotálamo. O cérebro interpreta esses sinais e envia o impulso de buscar comida. Após comer, hormônios como leptina e insulina sinalizam saciedade, restabelecendo o equilíbrio energético do organismo. — A grelina foi descoberta em 1999 por Kojima e Kangawa; leptina foi descoberta em 1994 por Friedman; o eixo intestino-cérebro envolve nervo vago e mais de 20 hormônios; mecanismos de fome e saciedade são alvo de medicamentos modernos contra obesidade como semaglutida (Ozempic) — base da endocrinologia moderna mundial vigente.

  5. Explicar como ocorre a via da glicólise. Qual a sua importância para o metabolismo?

    Resposta: Glicólise é a via que quebra a glicose (6 carbonos) em duas moléculas de piruvato (3 carbonos) no citoplasma da célula. Ocorre em 10 etapas enzimáticas, gera 2 ATP líquidos e 2 NADH. É essencial porque produz energia rapidamente, alimenta o ciclo de Krebs e fornece energia para tecidos como hemácias e cérebro humano. — Glicólise foi elucidada por Embden, Meyerhof e Parnas (1930-40) e leva o nome EMP; ocorre em todos os organismos vivos (universalidade evolutiva); cada etapa é catalisada por enzima específica; piruvato pode entrar no ciclo de Krebs (aeróbico) ou virar lactato (anaeróbico) — base da bioquímica humana e animal moderna mundial.

  6. Quais células humanas são dependentes apenas dessa via para obter energia?

    Resposta: As hemácias (glóbulos vermelhos) são as únicas células humanas totalmente dependentes da glicólise. Elas não têm mitocôndrias (foram perdidas na maturação), por isso não fazem ciclo de Krebs nem fosforilação oxidativa. Toda energia (ATP) vem da glicólise anaeróbica que termina em lactato, exportado e reciclado depois pelo fígado humano. — Hemácias maduras perdem núcleo e mitocôndrias para maximizar espaço para hemoglobina; vivem cerca de 120 dias; o lactato produzido vai ao fígado e é convertido em glicose pelo Ciclo de Cori (Carl e Gerty Cori, Nobel 1947); essa adaptação permite transporte máximo de oxigênio sem competir com células consumidoras de O₂ próprias.

  7. Qual molécula une a via da glicólise e o ciclo de Krebs?

    Resposta: A molécula é o acetil-CoA (acetil-coenzima A). Ele é formado pela descarboxilação oxidativa do piruvato (produto final da glicólise) na matriz mitocondrial, pela enzima piruvato desidrogenase. O acetil-CoA entra no ciclo de Krebs combinando-se com o oxaloacetato para formar citrato, iniciando as 8 reações do ciclo de degradação aeróbica. — Acetil-CoA é considerada a moeda metabólica universal — também vem da beta-oxidação de ácidos graxos e da degradação de aminoácidos; piruvato desidrogenase é complexo enzimático com 3 atividades; o ciclo de Krebs foi descoberto por Hans Krebs em 1937 (Nobel 1953); base bioquímica da respiração celular aeróbica humana vigente.

  8. Qual a importância do ciclo de Krebs?

    Resposta: Ciclo de Krebs é a via central do metabolismo aeróbico: oxida o acetil-CoA gerando 3 NADH, 1 FADH₂ e 1 GTP por volta. Essa moeda redutora alimenta a cadeia respiratória que produz a maior parte do ATP celular. Também fornece intermediários para síntese de aminoácidos, lipídios e neurotransmissores essenciais à vida humana. — Hans Krebs descreveu o ciclo em 1937 (Nobel 1953); cada glicose gera 30-32 ATP no total, sendo 90% pelo ciclo + cadeia respiratória; intermediários como α-cetoglutarato e oxaloacetato são precursores de aminoácidos não essenciais; é o coração do metabolismo aeróbico segundo Lehninger "Bioquímica" capítulo 16 mundial vigente.

  9. Quais as funções dos lipídeos?

    Resposta: Lipídios têm várias funções: (1) reserva de energia (1g de gordura = 9 kcal vs 4 kcal do carboidrato); (2) componente das membranas celulares (fosfolipídios em bicamada); (3) isolamento térmico (tecido adiposo); (4) hormônios esteroides (testosterona, estrogênio, cortisol); (5) absorção de vitaminas A, D, E, K e proteção mecânica de órgãos. — Fosfolipídios formam bicamada de membrana descrita por Singer e Nicolson em 1972 (modelo do mosaico fluido); colesterol é precursor de todos esteroides; gordura subcutânea ajuda a manter 36,5°C corporal; mielina dos nervos é 80% lipídio; o livro "Bioquímica" de Lehninger dedica capítulo 10 inteiro às funções de lipídios humanos vigente.

  10. Por que os lipídeos são insolúveis em água?

    Resposta: Lipídios são insolúveis em água porque suas longas cadeias de hidrocarbonetos (C-H) são apolares. A água é polar (forma pontes de hidrogênio com moléculas polares como sal ou açúcar), mas não interage com cadeias apolares dos lipídios. Por isso óleo e água não se misturam — a fase apolar repele a polar formando duas camadas distintas. — Polaridade depende da diferença de eletronegatividade — em ligações C-H (próximas) há baixa polaridade; o efeito hidrofóbico explica formação de bicamadas lipídicas em membranas; o conceito é base da química de superfícies e foi formulado por Walter Kauzmann em 1959, sendo aplicado em farmacologia e biologia celular moderna mundial vigente.

  11. Por que os lipídeos, e não a glicose, são utilizados para o armazenamento de energia?

    Resposta: Lipídios armazenam mais energia por grama (9 kcal/g) que glicose (4 kcal/g) — mais que o dobro. Além disso, são insolúveis em água, então acumulam compactos no tecido adiposo sem aumentar pressão osmótica. Glicose, sendo polar, traria muita água junto, exigindo volume corporal absurdo. Por isso lipídios são reserva de longo prazo eficiente. — Tecido adiposo armazena meses de energia (~150.000 kcal num adulto médio); glicogênio (forma de glicose) só dura 24h e ocupa muito espaço por causa da água; um humano normal teria que pesar 60% mais se armazenasse energia em glicogênio segundo Lehninger "Bioquímica" (cap. 17) — princípio aplicado em fisiologia médica vigente.

  12. O que é beta oxidação? Por que essa via recebe esse nome?

    Resposta: Beta-oxidação é a quebra de ácidos graxos em moléculas de acetil-CoA dentro da mitocôndria, gerando energia para o ciclo de Krebs. O nome "beta" vem da posição do carbono atacado: a oxidação ocorre no carbono beta (segundo carbono a partir do grupo carboxila -COOH) da cadeia do ácido graxo durante cada ciclo de quebra. — Beta-oxidação foi descrita por Knoop em 1904; cada ciclo libera 1 acetil-CoA + 1 NADH + 1 FADH₂; ácido graxo de 16C (palmítico) gera 8 acetil-CoA = 106 ATP totais; ocorre na matriz mitocondrial e é regulada por carnitina (transportador) — base do metabolismo lipídico segundo Lehninger "Bioquímica" capítulo 17 vigente.

  13. O que são aminoácidos essenciais e não essenciais?

    Resposta: Aminoácidos essenciais são aqueles que o corpo humano não consegue produzir e precisam vir da dieta — são 9: histidina, isoleucina, leucina, lisina, metionina, fenilalanina, treonina, triptofano e valina. Não essenciais são os 11 que o corpo sintetiza por conta própria a partir de outros compostos: alanina, aspartato, glutamato, etc. — Existem 20 aminoácidos proteinogênicos no total; deficiência de essenciais causa kwashiorkor (desnutrição grave); fontes completas: ovo, carne, leite, soja; vegetarianos combinam grãos + leguminosas para conseguir todos os essenciais; tabela proposta por Rose em 1957 — base da nutrição moderna mundial vigente em vigor hoje vigente.

  14. O que são corpos cetônicos, onde são produzidos e quais as consequências do excesso de sua produção?

    Resposta: Corpos cetônicos são moléculas (acetoacetato, beta-hidroxibutirato, acetona) produzidas no fígado a partir de acetil-CoA quando há excesso de gordura sendo quebrada (jejum prolongado, dieta cetogênica, diabetes). Excesso causa cetose (mau hálito frutado, perda de peso) e em casos graves cetoacidose diabética — risco de coma e morte se não tratada. — Cetose nutricional é base de dietas low-carb populares; cetoacidose diabética (CAD) tem mortalidade de 1-5% segundo diretrizes da Sociedade Brasileira de Diabetes; foi descoberta como síndrome em 1886 por Dreschfeld; o tratamento exige insulina, hidratação e correção do potássio em UTI hospitalar emergencial mundial vigente em vigor.

  15. Que compostos são formados pela união dos aminoácidos? Quais as principais funções desses compostos?

    Resposta: Pela união de aminoácidos via ligações peptídicas se formam peptídeos (poucos aminoácidos) e proteínas (muitos). Funções: estrutural (colágeno, queratina), enzimática (catálise), transporte (hemoglobina), defesa (anticorpos), hormonal (insulina), motora (actina, miosina), receptores de membrana e armazenamento (ferritina). São essenciais para tudo no corpo humano vivo. — Existem milhões de proteínas diferentes; ligação peptídica é covalente entre carboxila (-COOH) de um aminoácido e amina (-NH₂) do próximo, com saída de água; o livro "Bioquímica" de Lehninger dedica capítulo 4 a estrutura proteica (primária, secundária, terciária, quaternária) — base da biologia molecular humana mundial vigente em vigor.

  16. Qual a importância dos ácidos nucleicos? Como é sua estrutura e quais são seus componentes?

    Resposta: Ácidos nucleicos (DNA e RNA) armazenam, transmitem e expressam informação genética. Estrutura: DNA é dupla hélice, RNA é fita simples. Componentes: 1) açúcar (desoxirribose no DNA, ribose no RNA); 2) fosfato; 3) base nitrogenada (Adenina, Timina/Uracila, Citosina, Guanina). Bases pareiam por ponte de hidrogênio (A-T/U, C-G). — DNA dupla hélice foi descrito por Watson, Crick e Franklin em 1953 (Nobel 1962); o genoma humano tem 3 bilhões de pares de bases distribuídos em 23 pares de cromossomos; RNA mensageiro carrega instrução do DNA aos ribossomos para síntese proteica — base da biologia molecular moderna mundial vigente em vigor hoje vigente.

  17. Desenhar uma molécula de DNA, com 4 nucleotídeos, nomeando seus componentes.

    Resposta: Desenhe a estrutura em dupla hélice com duas fitas paralelas conectadas por bases nitrogenadas pareadas. Cada nucleotídeo tem três partes: base nitrogenada (A, T, G ou C), açúcar desoxirribose e grupo fosfato. Adenina pareia com Timina (A-T) e Guanina com Citosina (G-C) por pontes de hidrogênio. — A estrutura foi descoberta por Watson, Crick, Franklin e Wilkins em 1953. As pontes de hidrogênio são duplas (A-T) ou triplas (G-C). O DNA tem 3,4nm por volta completa da hélice. Cada nucleotídeo se une por ligação fosfodiéster. Desenho deve mostrar o esqueleto açúcar-fosfato e as bases voltadas para o centro.