Bioquímica e Biofísica: Macromoléculas, Metabolismo e Leis

Classificado em Biologia

Escrito em 23 de Novembro de 2025 em português com um tamanho de 26,04 KB

Glúcidos

Funções

Energia;
Armazenamento;
Estrutural;
Entram na construção dos ácidos nucleicos;
Anticoagulante.

Importância

Nas plantas, encontra-se o amido. Nos animais, encontra-se o glicogénio (que são polissacarídeos utilizados para produzir rapidamente a glicose). Entram na construção dos ácidos nucleicos: DNA (desoxirribose) e RNA (ribose).

Classificação dos Ósidos/Polissacarídeos

Holósidos – Por hidrólise, só libertam glúcidos (amido, sacarose).
O RNA de transferência funciona como uma molécula no transporte de aminoácidos no decorrer do processo de tradução.
Heterósidos – Por hidrólise, libertam glúcidos e outros componentes não glucídicos (glicosaminoglicanas, mucopolissacarídeos).

Di-holósidos

Redutores: maltose e lactose.
Não Redutores: sacarose.

Ácidos Nucleicos

DNA

Função

Responsável pela transmissão de todas as características genéticas. Dessa forma, a principal função do DNA é transportar informações contidas em suas sequências, chamadas de genes.

Estrutura

É constituído por nucleótidos que se unem em cadeias polinucleotídicas. Estas cadeias formam-se por ligações de novos nucleótidos, sendo o crescimento efetuado no sentido 5’→3’. Isto é, os nucleótidos estão ligados entre si através de uma ligação entre o carbono 3’ do nucleótido anterior e o carbono 5’ do nucleótido posterior. Dessa forma, a cadeia polinucleotídica apresenta uma extremidade livre (a 3’) e uma extremidade 5’ com grupo fosfato. As bases azotadas encontram-se voltadas para dentro, devido ao seu caráter hidrofóbico (não reagem com a água), enquanto o grupo fosfato e a pentose se encontram voltadas para o exterior, pois são hidrofílicas (reagem facilmente com a água).

Características do DNA

Constituído por nucleótidos de DNA.
A pentose é a desoxirribose.
A relação adenina (A) e timina (T), citosina (C) e guanina (G) é sensivelmente constante.
Constituído por uma dupla cadeia polinucleotídica.
Localiza-se preferencialmente no núcleo, existindo também nas mitocôndrias e nos cloroplastos.
Controlo da atividade celular.

RNA

Funções

Transportar mensagens do núcleo para os ribossomas durante a síntese proteica (constitui o RNA mensageiro).
Transportar aminoácidos para os ribossomas durante a síntese proteica (constitui o RNA de transferência).
Participar na constituição dos ribossomas (constitui o RNA ribossómico).

Estrutura

Constituído por uma única cadeia polinucleotídica, que pode dobrar em alguns casos, estabelecendo-se então as ligações complementares A=U e G≡C. O RNA é constituído por nucleótidos que se unem de modo que o último nucleótido da cadeia se ligue pelo grupo fosfato ao carbono 3’ da pentose do nucleótido anterior a ele, no sentido 5’→3’.

Características do RNA

Constituído por nucleótidos de RNA.
A pentose é a ribose.
As bases azotadas são: Adenina (A), Uracilo (U), Guanina (G) e Citosina (C).
A relação adenina e uracilo, guanina e citosina é variável.
Habitualmente constituído por uma cadeia simples polinucleotídica.
Localiza-se preferencialmente no citoplasma, ocorrendo também no núcleo.
Existem três variedades principais: RNA ribossómico (rRNA), RNA mensageiro (mRNA) e RNA de transferência (tRNA).
Intervém na síntese proteica e na constituição dos nucléolos e dos ribossomas.
A sua concentração varia de espécie para espécie e de célula para célula.

Proteínas

Funções

Catálise enzimática;
Coordenação de movimento;
Suporte mecânico;
Geração e transmissão dos impulsos nervosos;
Controlo do crescimento e da diferenciação;
Transporte e armazenamento;
Proteção imunitária.

Tipos de Proteínas

Proteínas transportadoras: Responsáveis por transportar especificamente moléculas ou iões de um órgão para outro. Ex: hemoglobina (transporta oxigénio dos pulmões para outros tecidos).
Proteínas de movimento: Responsáveis pela contração celular e pela mudança de forma e movimento. Ex: actina.
Proteínas estruturais: Responsáveis pela firmeza e proteção de organismos. Ex: colagénio.
Proteínas de defesa: Responsáveis pela proteção do organismo contra invasores.

Enzimas

São proteínas com funções catalíticas, isto é, aumentam a velocidade com que se atinge o estado de equilíbrio da reação, sem afetar o estado final.

Catalisador

Não modifica a constante de equilíbrio (K).
Não permite que passe a ocorrer uma reação que não seja possível do ponto de vista termodinâmico.
Diminui a energia de ativação.

Características das Enzimas

Baixam a energia de ativação.
Não se consomem.
Aumentam a velocidade da reação.
Não alteram constantes de equilíbrio.
São sujeitas a controlo.
Como são proteínas, são um catalisador bioquímico.
A velocidade de todas as reações químicas aumenta com a temperatura.

Regulação Enzimática por Inibidores

Inibidor: Qualquer composto que, ao ligar-se à enzima, lhe reduz a atividade e diminui a velocidade da reação.

Tipos de Inibidores

Inibidores competitivos: Ligam-se ao centro ativo da enzima, impedindo a ligação do substrato.
Inibidores não competitivos: Fixam-se reversivelmente na enzima noutro local que não o centro ativo, não diminuindo a sua ação por adição de um excesso de substrato.
Inibição anticompetitiva: O inibidor liga-se a formas alteradas da enzima.

Centros Ativos: Local de fixação (regiões responsáveis pela ligação do substrato) e centro catalítico (região que catalisa a reação).

Desnaturação de uma Proteína

São rompidas as ligações responsáveis pelas estruturas secundárias, terciárias e quaternárias. A proteína perde a sua configuração. O afastamento dos radicais leva ao aumento da temperatura, aumento do pH e aumento das ligações iónicas.

Como as Proteínas são Utilizadas para Obter Energia?

Desdobram-se em aminoácidos.
Integram-se no metabolismo dos glícidos através da reação de desaminação oxidativa.
Os ácidos, como o ácido pirúvico, transformam-se em Acetil-CoA e são incorporados no Ciclo de Krebs.

Lípidos

São derivados de ácidos gordos, resultando da sua ligação com álcoois, geralmente, por ligações éster. São insolúveis em água (hidrofóbicos) e solúveis em solventes orgânicos não polares.

Funções dos Lípidos no Organismo

Isoladores térmicos;
Componentes das membranas celulares;
Almofadas protetoras para muitos órgãos/tecidos;
Fonte de energia rapidamente mobilizável.

Classificação

Homolípidos: Contêm C, O e H (ou neutros, porque não têm características ácidas nem básicas).
Heterolípidos: Contêm C, O e H, podendo conter N, S, P e oses.

Fosfolípidos

Glicerofosfolípidos: Resultam da combinação do ácido fosfatídico com outro radical.
Esfingomielinas: Álcool esfingosina + ácido gordo.

Metabolismo

Funções

Obtenção de energia através de alimentos (respiração) ou luz solar (fotossíntese).
Síntese das macromoléculas (ex: proteínas).
Síntese dos precursores de macromoléculas (ex: aminoácidos).

Cadeia Transportadora de Eletrões

Utiliza o NADH e o FADH₂ para produzir 34 ATP. Este processo requer O₂ que se combina com H⁺ para formar H₂O.

Respiração Aeróbia

Glicólise: Produzem-se 2 NADH e obtêm-se 2 ATP e 2 Piruvatos (P).
Formação de Acetil-CoA: Cada molécula de ácido pirúvico é oxidada e descarboxilada, formando um grupo acetil que se liga à Coenzima A (Acetil-CoA).
Ciclo de Krebs: Como são produzidas 2 Acetil-CoA, ocorrem 2 ciclos de Krebs. Formam-se 4 CO₂, 6 NADH, 6 H⁺, 2 FADH₂ e 2 ATP.
Cadeia Transportadora de Eletrões: A produção de ATP está associada às reações de oxidação-redução (fosforilação oxidativa).

Ciclo de Krebs

Processo de obtenção de energia realizado na presença de oxigénio nas células. Consiste na degradação de uma molécula orgânica, resultando em gás carbónico, água e energia. É onde ocorre a oxidação de fontes energéticas (carboidratos, ácidos gordos, aminoácidos) e originam-se CO₂ e eletrões que vão ser armazenados nas moléculas. É responsável pela oxidação total da glicose no processo da respiração celular. O processo inicia-se na glicólise, onde a glicose é transformada em piruvato ou ácido pirúvico, originando duas moléculas de piruvato, 2 ATP e 2 NADH. Na presença de O₂, o piruvato é oxidado e forma um grupo acetil que se liga à Coenzima A, formando Acetil-CoA, que iniciará o Ciclo de Krebs.

Etapas do Ciclo de Krebs

O grupo acetil do Acetil-CoA reage com o oxalacetato (ácido de 4 carbonos), formando citrato (6 C). A Coenzima-A é libertada para se ligar a um novo grupo acetil. O citrato é gradualmente degradado, onde ocorre a remoção e oxidação de dois átomos de carbono, formando CO₂. Na oxidação do citrato, a energia é libertada e utilizada na produção de moléculas energéticas.

Em cada Ciclo de Krebs (para cada grupo acetil):

Uma molécula de ADP é convertida a ATP.
3 moléculas de NAD⁺ são reduzidas a NADH.
As moléculas FAD recebem dois eletrões e dois protões, formando FADH₂.

Sendo que a glicólise origina Acetil-CoA, no final, produz-se 6 NADH (25 a 27 ATP), 2 FADH₂ (3 ATP) e 2 ATP, dando um total de 30 a 32 ATP por cada Acetil-CoA.

Biofísica

Definições Fundamentais

Velocidade: Distância percorrida por um corpo num intervalo de tempo (m/s).
Aceleração: Variação da velocidade (m/s²).

1ª Lei de Newton ou Lei da Inércia

Todo o corpo permanece em repouso ou em movimento uniforme em linha reta, a menos que forças externas atuem sobre ele. Inércia é a resistência de um objeto ao movimento, dependendo da sua massa (kg).

2ª Lei de Newton ou Lei da Aceleração

Se a resultante das forças que atuam sobre um objeto não for nula, este terá uma aceleração proporcional à intensidade da força resultante e inversamente proporcional à massa do objeto.

Fórmulas de Força: F = m * a (N) | P = m * g (9,81)

3ª Lei de Newton ou Lei da Ação-Reação

Para toda a ação existe uma reação de igual intensidade, o mesmo ponto de aplicação e direção oposta.

Dinâmica da Circulação Sanguínea

Fluxo Laminar: Circulação sanguínea nos vasos sanguíneos de forma linear.
Fluxo Turbulento: Ocorre quando o fluxo excede uma velocidade crítica ou quando o líquido passa por um estrangulamento, por uma curva acentuada ou numa superfície rugosa.
Fluxo Sanguíneo: A velocidade (débito ou fluxo) a que o sangue (ou qualquer outro líquido) circula através de um tubo (volume que passa num dado ponto por unidade de tempo; ml/minuto ou L/minuto). O fluxo ocorre da pressão maior para a pressão menor.

Quando a resistência aumenta, o fluxo sanguíneo diminui e vice-versa. A resistência aumenta quando o sangue se torna mais espesso (exemplo: falta de hidratação, aumento descontrolado das hemácias), o que exige mais "trabalho" por parte do coração.

Lei de Poiseuille

Quando o diâmetro do vaso sanguíneo aumenta, a resistência diminui, e o fluxo aumenta. Quando o raio do vaso sanguíneo diminui, há um aumento da resistência que origina uma diminuição do fluxo. Um aumento da viscosidade ou do comprimento do vaso também resulta numa redução do fluxo.

Durante o exercício: A força de contração cardíaca é maior, a pressão arterial aumenta na artéria aorta. Os vasos sanguíneos do músculo esquelético dilatam, aumentando o seu raio e diminuindo a sua resistência ao fluxo. Consequentemente, aumenta o fluxo na aorta.

Viscosidade: Resistência que um líquido exerce ao movimento. (Hematócrito: percentagem do volume total de sangue composta por glóbulos vermelhos).

Lei de Laplace

F = D x P (A força é igual ao diâmetro do vaso multiplicado pela pressão).

A pressão abaixo da qual o vaso colapsa e a circulação é interrompida. Esta lei ajuda a explicar a pressão crítica de encerramento:

Quando a pressão no vaso diminui, a força que distende a sua parede também diminui.
Uma vez que é necessária uma força mínima para manter um vaso aberto, se a pressão diminuir tanto que a força fique abaixo do mínimo necessário, o vaso colapsará.
Quando a pressão no vaso aumenta, a força que distende a parede também aumentará.
Quando o diâmetro do vaso aumenta, a força que é aplicada na parede deste também aumenta, mesmo que a pressão se mantenha constante.

A força aplicada nesse ponto é maior do que noutro porque o seu diâmetro fica maior. Sendo maior esta força, acentua a dilatação da parede enfraquecida, aumentando ainda mais a força que lhe é aplicada (esta série de acontecimentos pode continuar até à rotura do vaso). Estas dilatações são os aneurismas.

Distensibilidade Vascular: É a capacidade que os vasos sanguíneos têm para aumentar o seu volume quando aumenta a pressão arterial.

Energia e Calor

Energia: Pode produzir trabalho e vice-versa (J - Joule). Ex: energia dos alimentos em trabalho muscular, trabalho muscular em energia térmica.

Fórmulas de Energia: E = F * D ou E = P * Δv (variação da velocidade)

Potência

Potência (W - Watt): É a capacidade de realizar trabalho ou produzir energia por unidade de tempo.

Fórmula: W = E / t (ou seja, 1 watt = 1 J/s)

Intensidade

Intensidade (I) (W/m²): É a potência por unidade de área.

Fórmula: I = W / A

Temperatura

Temperatura (T): Grandeza física associada ao estado de agitação e movimentação das partículas que compõem os corpos. Medida em grau Celsius (ºC).

Calor

Calor (H): É a energia transferida de um sistema a uma determinada temperatura para outro que está em contacto com ele, mas com temperatura mais baixa.

Calor Específico ou Capacidade Calorífica: Quantidade de calor necessária para alterar em um grau a temperatura de uma unidade de massa da substância.

Fórmula: Q ou H = c * m * ΔT (variação da temperatura)

Mecanismos de Transferência de Calor

Radiação: Transferência de calor mediada por ondas eletromagnéticas (mecanismo independente do estado da matéria).
Condução: Transferência de calor desde cada porção de matéria à matéria adjacente por contacto direto, sem mistura ou fluxo de qualquer matéria (mecanismo típico das matérias sólidas).
Convecção: Transferência de calor por mistura e intercâmbio de matéria (mecanismo típico dos estados líquidos e gasosos).

Características de Ondas

Período (T): É o tempo correspondente a uma vibração ou ciclo completo e expressa-se em segundos.
Frequência (v): Número de vibrações ou ciclos realizados na unidade de tempo.
Comprimento de Onda (λ): Distância entre dois pontos consecutivos na mesma fase de vibração (metros).
Amplitude (A): Deslocamento máximo percorrido por unidade de tempo.
Velocidade de Propagação (vp): Distância percorrida por unidade de tempo (m/s).

Tipos de RNA (Revisão)

RNA de Transferência (tRNA): Funciona como uma molécula no transporte de aminoácidos no decorrer do processo de tradução.
RNA Mensageiro (mRNA): Contém a informação que posteriormente será traduzida numa proteína.
RNA Ribossomal (rRNA): Componente principal do ribossoma. Associa-se a proteínas para formar os ribossomas.

Respostas Abertas e Exercícios

Grupo 2

Hemoglobina e Colagénio:
A Hemoglobina está presente nas hemácias e faz o transporte de oxigénio para os tecidos do corpo. É uma proteína dinâmica que tem como função defender o organismo, transportar substâncias, catalisar reações e controlar o metabolismo.
O Colagénio é a proteína mais abundante no corpo, essencial para a estrutura da pele, cartilagens, ossos e tendões, proporcionando resistência e elasticidade aos tecidos.
Os fosfolípidos constituem na sua estrutura, além de ácido gordo e glicerol, ácido fosfórico e uma molécula de hidrogénio. A sua característica impede a entrada de moléculas polares e iões.
Os fosfolípidos apresentam duas grandes caudas de ácidos gordos hidrofóbicas e uma cabeça hidrofílica polar que contém fosfato.
A fluidez da membrana é controlada por diversos fatores físicos e químicos e ocorrerá de acordo com: a temperatura; saturação dos lípidos da bicamada; colesterol; e comprimento das cadeias dos lípidos (quanto maiores, mais distantes ficam umas das outras, dando assim maior fluidez à membrana).

Grupo 3

Função do RNA Mensageiro (RNAm):
O RNA mensageiro (RNAm) é essencial na síntese de proteínas, pois transporta a informação genética do DNA para os ribossomas, onde as proteínas são produzidas. Embora represente apenas cerca de 2% do RNA celular total, a sua função é crucial por várias razões:
- Transporte de Informação;
- Produção de Múltiplas Proteínas;
- Regulação e Eficiência, garantindo a diversidade e a adaptação celular.
Codão Redundante:
Sim, é possível. Existem 64 codões possíveis para 20 aminoácidos diferentes. Pode ocorrer que um aminoácido obedeça à sequência de transcrição com origem em mais de um codão. A redundância do código genético dá a capacidade de múltiplos codões codificarem o mesmo aminoácido. Outra vantagem é que o código genético aumenta a tolerância a mutações.

Grupo 4

Estado de Absorção vs. Pós-Absorção:
O estado de absorção acontece após as refeições. Os nutrientes são absorvidos através da parede intestinal para o sistema circulatório e linfático. Este processo dura cerca de 4 horas após cada refeição. A glicose que não é utilizada será convertida em glicogénio ou em gorduras, que em parte são acumuladas nos tecidos adiposos.
O estado de pós-absorção ocorre após a conclusão do estado de absorção. Os níveis de glicemia são mantidos pela conservação de outras moléculas como a glicose. O glicerol dos triglicerídeos é convertido em glicose. O glicogénio armazenado no músculo esquelético também poderá ser utilizado em períodos de exercícios intensos.
Efeito do Cianeto:
O cianeto é uma toxina que bloqueia a última etapa do processo de respiração aeróbia, impedindo a produção de ATP. O ião Cianeto reage com a hemoglobina do sangue, fazendo com que esta não transporte oxigénio aos tecidos. É considerado uma substância tóxica, resultando em morte rápida.

Grupo 5: Cálculos e Leis Físicas

Cálculo de Calor Específico:
Fórmula: C = Q / (m x ΔT)
C = 4000 J / (0,1 Kg × 40 °C)
C = 1000 J/Kg·°C
Importância do Cinto de Segurança (1ª Lei de Newton):
O uso do cinto de segurança é crucial, pois, segundo a Primeira Lei de Newton (Lei da Inércia), um corpo em movimento tende a continuar em movimento. Em caso de travagem brusca ou colisão, os ocupantes sem cinto podem ser projetados para fora do veículo ou colidir com partes internas, resultando em lesões graves. O cinto mantém os ocupantes seguros, reduzindo o risco de ferimentos.

Questões de Múltipla Escolha

A interação entre uma enzima e uma molécula de substrato:
b) É estabilizada por uma ligação covalente entre enzima e o substrato.
Um inibidor competitivo de uma enzima normalmente:
c) Possui uma estrutura análoga à do substrato.
Qual das seguintes afirmações sobre o centro ativo de uma enzima é geralmente verdadeira?
e) O centro ativo só inclui um aminoácido.
A estrutura quaternária de uma proteína é:
d) A forma como várias cadeias polipeptídicas se ligam numa só proteína.
O cansaço nos músculos resulta da acumulação de lactato por causa:
b) Da falta de oxigénio.
Na ausência de oxigénio, a principal função da fermentação é:
e) Regenerar NAD⁺ a partir de NADH para permitir que a glicólise continue.
No estado normal de repouso dos humanos, a maior parte da glucose no sangue é consumida como combustível por:
A) O fígado.
Selecione a molécula menor:
c) Glucose.
Os aminoácidos são as subunidades de:
b) Proteínas.
Todos são exclusivamente compostos por glicose, exceto:
c) Lactose.

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