25 anosEdição comemorativa

Princípios de Bioquímica de Lehninger - 5ª EdiçãoDavid L. Nelson • Michael M. Cox

Professor of Biochemistry

University of Wisconsin-Madison

Michael M. CoxProfessor of Biochemistry

University of Wisconsin-Madison

David L. Nelson

Prezado professor,

Apresentamos a edição comemorativa de 25 anos de Princípios de bioquímica

de Lehninger, que foi totalmente revisada e atualizada para englobar os

avanços mais recentes na área, sem perder as características que fizeram

da obra um clássico.

Entre as novidades, destacamos temas como bioinformática, doenças

amiloides, biologia sistêmica, glicômica, lipídeos dietéticos em doenças

cardiovasculares, produção de biocombustível por fermentação, bactérias

anamox e seu papel no ciclo global do nitrogênio, RNA e suas funções, além

da relação entre evolução e desenvolvimento. Também apresentamos novos

métodos, incluindo o dicroísmo circular, a imunoprecipitação da cromatina

(ChIP), os microarranjos, o uso de ChIP na combinação a microarranjos

(ChIP-chip) e proteínas-alvo. Além disso, atualizamos e estendemos a questão

da bioquímica dos adipócitos, incluindo o papel do tecido adiposo como órgão

endócrino e a atuação central da insulina na atividade metabólica.

Como professores, nosso objetivo é promover aos estudantes o aprendizado e

a compreensão da relevância da bioquímica para uma vida e um planeta mais

saudáveis. Por isso, agradecemos aos nossos milhares de alunos da University of

Wisconsin-Madison, que têm sido, ao longo de mais de 20 anos, uma infindável

fonte de ideias sobre como abordar de forma ainda mais didática a bioquímica.

Esperamos que esta edição comemorativa de 25 anos possa transmitir, a todos

os estudantes de bioquímica e a nossos colegas professores, nossa excitação a

respeito desta publicação!

Um dos principais desafios desta edição

foi selecionar, entre as várias descobertas

recentes, as mais relevantes e tornar o

livro acessível também para estudantes

que estão tendo seu primeiro contato

com a bioquímica. Para tanto, foi realizada

uma análise cuidadosa com o objetivo

de enfatizar os conceitos enquanto ainda

estão transmitindo a excitação da pesquisa

recente e sua promessa para o futuro.

A capa desta 5ª edição exemplifica essa

excitação e promessa: na estrutura por

raios X de RNA-polimerase, são vistos o

DNA, o RNA e a proteína nas suas funções

informacionais, em dimensões atômicas,

capturados no momento exato da

transferência da informação.

Vislumbra-se o limiar de uma nova

fisiologia molecular na qual processos

como excitação de membrana, secreção,

ação de hormônios, visão, paladar,

olfato, respiração, contração muscular e

movimentos celulares serão explicados em

termos moleculares e se tornarão acessíveis

para a dissecção genética e a manipulação

farmacológica. O conhecimento das

estruturas moleculares dos complexos

de membrana altamente organizados na

fosforilação oxidativa e na fotofosforilação,

por exemplo, trará certamente uma

compreensão profunda desses processos,

tão fundamentais para a vida.

Trabalhando juntos há mais de duas

décadas, os professores David Nelson

e Michael Cox se empenharam em

manter nesta edição a qualidade que

tornou a obra um clássico:

redação clara, explicação cuidadosa

de conceitos difíceis e atualização da

prática da bioquímica.

Principais avanços recentes em bioquímicaTodos os capítulos foram inteiramente revisados e atualizados para incluir as novas discussões sobre o papel do RNA na biologia, a regulação hormonal do metabolismo e sua relação com a obesidade e o diabete, os novos métodos adotados pela bioinformática e a aplicação da bioquímica nas áreas de medicina e agricultura.

Entre os avanços mais significativos, encontram-se:

• Conceitos de proteomas e proteômica (Capítulo 1).

• Discussão sobre doenças amiloides no contexto do dobramento de proteínas (Capítulo 4).

• Seção sobre fármacos desenvolvidos a partir do entendimento do mecanismo enzimático, usando como exemplos penicilina e inibidores de protease de HIV (Capítulo 6).

• Discussão sobre análogos de açúcares como fármacos cujo alvo é a neuraminidase viral (Capítulo 7).

• Material sobre a proteína verde fluorescente (Capítulo 9).

• Seção sobre lipideômica (Capítulo 10).

• Descrição dos lipídeos voláteis usados pelas plantas como sinalizadores e pigmentos de penas de pássaros, derivados de lipídeos coloridos usados em fertilizantes (Capítulo 10).

• Seção atualizada e ampliada sobre balsas lipídicas e cavéolas, incluindo material sobre a curvatura de membrana e as proteínas que a influenciam, além da apresentação de proteínas anfitrópicas e lipídeos anulares (Capítulo 11).

• Descrição do papel emergente da ribulose-5-fosfato como o regulador central da glicólise e da gliconeogênese (Capítulo 15).

• Proteínas com mais de uma função (enzimas moonlighting, Quadro 16-1).

• Seção sobre o papel dos fatores de transcrição (PPARs) na regulação do metabolismo lipídico (Capítulo 17).

• Seção revisada e atualizada sobre ácido-graxo-sintase, incluindo novas informações sobre FAS I (Capítulo 21).

• Cobertura atualizada do ciclo do nitrogênio, incluindo o Quadro 22-1 e bactérias anamox (Capítulo 22).

• Seção sobre epigenética, estrutura do nucleossomo e variantes de histonas, descrevendo o papel da modificação das histonas e da deposição do nucleossomo na transmissão da informação epigenética na hereditariedade (Quadro 24-2).

• Informações acerca da iniciação da forquilha de replicação e da sua dinâmica, apresentando as ATPases AAA+ e suas funções na replicação do DNA e em outros aspectos do seu metabolismo (Capítulo 25).

• Seção sobre o conhecimento crescente dos papéis do RNA nas células (Capítulo 26).

• Informações sobre os papéis do RNA na biossíntese proteica (Capítulo 27).

• Seção sobre ribocomutadores (Capítulo 28).

• Seção sobre barbatanas, asas, bicos e outras curiosidades, descrevendo as conexões entre evolução e desenvolvimento (Quadro 28-1).

Novos métodos em bioquímica

Compreensão do metabolismo por meio da obesidade e do diabete

• Dicroísmo circular (Capítulo 4).

• Medida da hemoglobina glicosada como um indicador da concentração média da glicose no sangue, ao longo do dia, em pessoas com diabete (Capítulo 7).

• Uso da técnica MALDI-MS na determinação da estrutura do oligossacarídeo (Capítulo 7).

• Análise forense de DNA, abrangendo a moderna análise de repetições curtas em tandem (STR, de short tandem repeat) (Capítulo 9).

• Microarranjos (Capítulo 9).

• Uso de marcadores na purificação e na análise de proteínas (Capítulo 9).

• Tomografia de emissão de pósitrons (PET, de positron emission tomography) combinada com varredura por tomografia computadorizada para detectar a ocorrência de câncer (Capítulo 14).

• Imunoprecipitação da cromatina e experimentos de imunoprecipitação de microarranjos de cromatina (ChIP-chip) (Capítulo 24).

• Desenvolvimento de linhagens bacterianas com códigos genéticos alterados para a inserção de novos aminoácidos em sítios específicos nas proteínas (Capítulo 27).

• O não tratamento do diabete produz acidose letal (Capítulo 2).

• Dosagem da glicose sanguínea no diagnóstico e no tratamento do diabete, apresentando a glicação da hemoglobina e AGEs e seus papéis na patologia do diabete em estágio avançado (Quadro 7-1).

• Defeito no transporte de glicose e de água em duas formas de diabete (Quadro 11-2).

• A captação de glicose é deficiente no diabete melito tipo 1 (Capítulo 14).

• Os corpos cetônicos são produzidos em excesso no diabete e durante o jejum (Capítulo 17).

• Algumas mutações no genoma mitocondrial causam doenças (Capítulo 19).

• O diabete pode ser resultado de defeitos nas mitocôndrias das células β pancreáticas (Capítulo 19).

• O tecido adiposo produz glicerol-3-fosfato por gliceroneogênese (Capítulo 21).

• O diabete melito resulta de defeitos na produção ou na ação da insulina (Capítulo 23).

• A obesidade e a regulação da massa corporal: discussão sobre o papel da adiponectina, a sensibilidade à insulina e o diabete tipo 2 (Seção 23-4).

• Obesidade, síndrome metabólica e diabete do tipo 2: discussão sobre o controle do diabete por meio de exercícios, dieta e medicação (Seção 23-5).

O entendimento da bioquímica muitas vezes requer uma compreensão de como a informação é obtida. Nesta edição, foram descritos alguns dos novos métodos e atualizações:

A obesidade e suas consequências para a saúde – doença cardiovascular e diabete – estão se tornando epidemias, por isso, incluímos nesta edição material atualizado sobre o tema. O foco no diabete está integrado em todos os capítulos sobre metabolismo e seu controle, dessa forma, esperamos estimular os estudantes a pesquisar soluções para essa doença.

Algumas das seções que destacam a interação entre metabolismo, obesidade e diabete são:

Exemplos relevantes na medicina

• O papel dos ácidos graxos poli-insaturados e dos ácidos graxos trans nas doenças cardiovasculares (Capítulo 10).

• Os receptores acoplados a proteínas G (GPCRs) e a cadeia de doenças que implicam na produção de fármacos que atacam esses receptores (Capítulo 12).

• As proteínas G, a regulação da atividade da GTPase e as consequências clínicas da função alterada das proteínas G (Capítulo 12).

• As proteínas G: comutadores binários na saúde e na doença (Quadro 12-2).

• O desenvolvimento de inibidores de proteína-cinases para o tratamento do câncer (Quadro 12-5).

• A alta taxa de glicólise em tumores facilita o diagnóstico do câncer e aponta alvos para a quimioterapia (Quadro 14-1).

Ao longo da obra, o ícone indica questões de interesse clínico especial. Os autores incluíram muitos exemplos novos que relacionam a bioquímica à medicina e à saúde. Alguns deles estão listados a seguir:

• Mutações genéticas que originam formas raras de diabete (MODY, de maturity-onset diabetes of the young) (Quadro 15-3).

• Mutações nas enzimas do ciclo do ácido cítrico que induzem câncer (Capítulo 16).

• Anemia perniciosa e problemas associados em vegetarianos estritos (Capítulo 18).

• Informações atualizadas sobre os inibidores da cicloxigenase (analgésicos Vioxx, Celebrex e Bextra) (Capítulo 21).

• HMG-CoA-redutase (Capítulo 21).

• A hipótese lipídica e o desenvolvimento das estatinas (Quadro 21-3).

• O uso de inibidores de topoisomerases no tratamento de câncer e infecções bacterianas, incluindo material sobre ciprofloxacina (antibiótico efetivo contra antraz) (Quadro 24-1).

Novas ferramentas para a resolução de problemas

• Novos exercícios resolvidos incluídos no texto auxiliam os estudantes a aumentar suas habilidades para resolver questões quantitativas e praticar a resolução de equações mais difíceis.

• Mais de cem novos problemas ao final dos capítulos oferecem aos estudantes a oportunidade de praticar o que aprenderam.

• Novos problemas de análise de dados (ao final de cada capítulo) levam o leitor a aplicar seu conhecimento e a interpretar dados na literatura.

• A nova Seção 13.2: Lógica química e reações bioquímicas comuns discute os tipos que formam a base de todas as reações metabólicas.

• A lógica química é reforçada nas discussões sobre vias metabólicas centrais.

• Na apresentação dos mecanismos das reações, usou-se de forma constante uma série de convenções apresentadas e explicadas em detalhes com o primeiro mecanismo enzimático encontrado (quimotripsina). Alguns dos novos problemas estão focados nos mecanismos químicos e reforçam esses tópicos.

• Ilustração de mecanismos através de figuras com explicação passo a passo para auxiliar os estudantes no entendimento do processo de reação, além da apresentação de um conjunto consistente de convenções detalhadas.

• As convenções-chave, fundamentais para a compreensão de cada tópico bioquímico bem como da literatura bioquímica, foram realçadas. Essas convenções incluem enunciados claros acerca de muitas hipóteses e convenções, as quais espera-se que os estudantes assimilem sem que lhes seja informado (p.ex., as sequências peptídicas são escritas a partir da extremidade aminoterminal para a carboxiterminal, da esquerda para a direita; as sequências nucleotídicas são escritas da extremidade 5’ para a 3’, da esquerda para a direita, etc.).

Foco nos fundamentos da química orgânica

1 Os FundamentOs da BiOquímica

1.1 Fundamentos celularesAs células são as unidades estruturais e funcionais de todos os organis-mos vivos1.2 Fundamentos químicos

QUADRO 1.1 Peso molecular, massa molecular e suas unidades corretasQUADRO 1.2 Louis Pasteur e atividade óptica: In Vino, Veritas

1.3 Fundamentos físicosQUADRO 1.3 Entropia: as vantagens de ser desorganizado

1.4 Fundamentos genéticos1.5 Fundamentos evolutivos

•Apresentaagoraosconceitosdeproteomaseproteômica •Seçãoatualizadasobreaevoluçãodeumanovaespécie •Maiorênfasenaindependênciadasformasdevidaemciclosglobais de energia

1 Estrutura e catálise2 Água

2.1 Interações fracas em sistemas aquosos2.2 Ionização da água e de ácidos e bases fracas2.3 O tamponamento contra mudanças no pH em sistemas biológicos

QUADRO 2.1 Medicina Sendo sua própria cobaia (não tente isto em casa)

2.4 A água como um reagente2.5 O ajuste do meio aquoso para os organismos vivos

•DiscussãodetalhadasobreotamponamentodopHsanguíneopelo sistema do bicarbonato, incluindo um novo quadro que descreve como Haldane usou a si mesmo como cobaia em experi-mentos com a finalidade de alterar a acidez do sangue •Novaseçãosobreacetoacidosenodiabete

3 aminOÁcidOs, PePtídeOs e PrOteínas

3.1 AminoácidosQUADRO 3.1 Métodos Absorção de luz por moléculas: a Lei de Lambert Beer

3.2 Peptídeos e proteínas3.3 Trabalhando com proteínas3.4 A estrutura das proteínas: estrutura primária

QUADRO 3.2 Métodos A investigação de proteínas com espectro-metria de massasQUADRO 3.3 Sequências consenso e logos de sequência

•Explicaçõesmaiscompletassobresequênciasconsenso,incluin-do uma ilustração sobre as maneiras usuais de descrever essas sequências

4 estrutura tridimensiOnal de PrOteínas

4.1 Visão geral sobre a estrutura das proteínas4.2 Estrutura secundária das proteínas

QUADRO 4.1 Métodos Distinção entre o giro para a direita e o giro para a esquerda

4.3 Estrutura terciária e quaternária das proteínasQUADRO 4.2 Ondulação permanente é engenharia bioquímicaQUADRO 4.3 Medicina Porque marinheiros, exploradores e uni-versitários devem comer frutas e vegetais frescosQUADRO 4.4 O banco de dados de proteínasQUADRO 4.5 Métodos Métodos de determinação da estrutura tridimensional de uma proteína

4.4 Desnaturação e dobramento das proteínasQUADRO 4.6 Medicina Morte por dobramento errado: as doenças priônicas

•Novaseção,Defeitosnodobramentodeproteínaspodemsera base molecular para uma ampla gama de doenças genéticas humanas, discute uma grande variedade de doenças amiloides •Novaseçãosobredicroísmocircular

5 FunçãO PrOteica

5.1 Interação reversível de uma proteína com um ligante: proteínas de ligação ao oxigênio

QUADRO 5.1 Medicina Monóxido de carbono: o assassino furtivo5.2 Interações complementares entre proteínas e ligantes: o sistema imunológico e as imunoglobulinas

Sumário DetalhadoSumário

1. Fundamentos da Bioquímica

I. Estrutura e catálise2. Água

3. Aminoácidos, Peptídeos e Proteínas

4. Estrutura Tridimensional de Proteínas

5. Função Proteica

6. Enzimas

7. Carboidratos e Glicobiologia

8. Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos

9. Tecnologias de Informação Baseadas no DNA

10. Lipídeos

11. Membranas Biológicas e Transporte

12. Biossinalização

II. Bioenergética e Metabolismo13. Bioenergética e Tipos de Reações Bioquímicas

14. Glicólise, Gliconeogênese e a Via das Pentoses-fosfato

15. Princípios da Regulação Metabólica

16. Ciclo do Ácido Cítrico

17. Catabolismo de Ácidos Graxos

18. Oxidação de Aminoácidos e Produção de Ureia

19. Fosforilação Oxidativa e Fotofosforilação

20. Biossíntese de Carboidratos em Plantas e Bactérias

21. Biossíntese de Lipídeos

22. Biossíntese de Aminoácidos, Nucleotídeos

e Moléculas Relacionadas

23. Regulação Hormonal e Integração do Metabolismo

em Mamíferos

III. Vias da Informação24. Genes e Cromossomos

25. Metabolismo do DNA

26. Metabolismo do RNA

27. Metabolismo das Proteínas

28. Regulação da Expressão Gênica

Apêndice A - Abreviaturas Encontradas na Literatura

Apêndice B - Respostas Resumidas aos Problemas

Glossário

Créditos

5.3 Interações proteicas moduladas por energia química: actina, miosina e motores moleculares

6 enzimas

6.1 Introdução às enzimas6.2 Como as enzimas funcionam6.3 A cinética enzimática como uma abordagem à compreensão do mecanismo

QUADRO 6.1 Transformações da equação de Michaelis Menten: o gráfico duplo recíprocoQUADRO 6.2 Testes cinéticos para determinar o mecanismo de inibição

6.4 Exemplos de reações enzimáticasQUADRO 6.3 Evidências da complementaridade da enzima ao estado de transição

6.5 Enzimas regulatórias

•Maiordetalhamentosobreosmecanismosdasreaçõesdaenolasee da lisozima •Novaseçãosobreprodutosfarmacêuticosdesenvolvidoscombase no entendimento dos mecanismos enzimáticos, usando como exemplos a penicilina e os inibidores das proteases do HIV

7 carBOidratOs e glicOBiOlOgia

7.1 Monossacarídeos e dissacarídeosQUADRO 7.1 Medicina Dosagem de glicose sanguínea no diagnós-tico e tratamento do diabete

7.2 Polissacarídeos7.3 Glicoconjugados: proteoglicanos, glicoproteínas e glicolipídeos7.4 Carboidratos como moléculas informativas: o código dos açúcares7.5 Trabalhando com carboidratos

•NovoquadromédicoapresentaaglicaçãodahemoglobinaeACFe suas funções na patologia do diabete avançado •Novaseçãosobreanálogosdeaçúcaresusadoscomosubstânciapara tratar a neuraminidase viral •Introduçãoaonovocampodaglicômica,incluindométodosparaa determinação da estrutura dos oligossacarídeos utilizando MALDI-MS

8 nucleOtídeOs e ÁcidOs nucleicOs

8.1 Alguns dados básicos8.2 Estrutura dos ácidos nucleicos8.3 Química dos ácidos nucleicos8.4 Outras funções dos nucleotídeos

9 tecnOlOgias de inFOrmaçãO Baseadas nO dna

9.1 Clonagem de DNA: noções básicas9.2 Dos genes aos genomas

QUADRO 9.1 Uma potente arma na medicina forense9.3 Dos genomas aos proteomas9.4 Alterações do genoma e novos produtos da biotecnologia

QUADRO 9.2 Medicina O genoma humano e a terapia gênica humana

•Novotópicosobreaproteínaverdefluorescente •Atualizaçãocompletadaseçãodegenômica

10 liPídeOs

10.1 Lipídeos de armazenamentoQUADRO 10.1 Cachalotes: cabeças gordas das profundezas

10.2 Lipídeos estruturais em membranasQUADRO 10.2 Medicina Acumulações anormais de lipídeos de membrana: algumas doenças humanas herdadas

10.3 Lipídeos como sinalizadores, cofatores e pigmentos10.4 Trabalhando com lipídeos

•Novaseçãomédicasobreopapeldosácidosgraxospolinsatura-dos e dos ácidos graxos trans na doença cardiovascular •Novaseçãosobrelipidômica •Novasdescriçõesdoslipídeosvoláteisusadoscomosinaispelasplantas, e os pigmentos das penas das aves derivados de lipídeos coloridos do alimento de origem vegetal

11 memBranas BiOlógicas e transPOrte

11.1 Composição e arquitetura das membranas11.2 Dinâmica da membrana

QUADRO 11.1 Métodos Microscopia por força atômica para visuali-zar proteínas de membrana

11.3 Transporte de solutos através da membranaO transporte passivo é facilitado por proteínas de membrana

QUADRO 11.2 Medicina Defeito no transporte de glicose e água em duas formas de diabeteQUADRO 11.3 Medicina Um canal iônico defeituoso na fibrose cística

•Seçãodetalhadasobreadinâmicadabicamadaabrangeasflipa-ses, flopases, flip-flopases e a assimetria da bicamada •Seçãodetalhadaeatualizadasobreasbalsaslipídicaseascavéolas, incluindo novo material sobre a curvatura da membrana e as proteínas que a influenciam, além de apresentar proteínas anfitrópicas e lipídeos anelares •Novasinformaçõessobreabaseestruturaldocontroleporvolta-gem do canal de K+

12 BiOssinalizaçãO

12.1 Características gerais da transdução de sinalQUADRO 12.1 Métodos A análise de Scatchard quantifica a inte-ração receptor ligante

12.2 Receptores associados a proteínas G e segundos mensageirosQUADRO 12.2 Medicina Proteínas G: comutadores binários na saúde e na doençaQUADRO 12.2 Métodos FRET: A bioquímica vista em uma célula viva

12.3 Receptores tirosina-cinases12.4 Receptores guanilil-ciclases, cGMPs e proteína-cinases G12.5 Proteínas adaptadoras multivalentes e balsas lipídicas da membrana12.6 Canais iônicos controlados por portões12.7 Integrinas: receptores bidirecionais da adesão celular12.8 Regulação da transcrição por hormônios esteroides12.9 Sinalização em micro-organismos e plantas12.10 Transdução sensorial na visão, no olfato e no paladar

QUADRO 12.4 Medicina Daltonismo: o experimento de John Dalton após a sua morte

12.11 Regulação do ciclo celular por proteína-cinases12.12 Oncogenes, genes supressores tumorais e morte celular programa-da

QUADRO 12.5 Medicina O desenvolvimento de inibidores de proteína-cinases para o tratamento de câncer

•NovaseçãosobreosreceptoresassociadosàproteínaG(GCPRs)discute doenças nas quais as drogas atuam sobre esses receptores •NovoquadrosobreasproteínasGqueregulamsuaatividadeGTPásica, e as consequências da função defeituosa dessas prote-ínas •Tratamentodetalhadoeintegradodoscircuitosdesinalizaçãolocais, incluindo AKAPs e complexos de sinalização que envolvem proteína-cinase A, adenilil-ciclase e fosfodiesterase, assim como ondas e lufadas de Ca+2 •Novoquadrosobreousodosinibidoresdaproteína-cinasenaterapia do câncer

2 Bioenergética e Metabolismo13 BiOenergética e tiPOs de reações BiOquímicas

13.1 Bioenergética e termodinâmica13.2 Lógica química e reações bioquímicas comuns13.3 Transferência de grupos fosforil e ATP

QUADRO 13.1 Lampejos dos vagalumes: indicadores incandes-centes de ATP

13.4 Reações biológicas de oxidação-redução

Nova seção, Lógica química e reações bioquímicas comuns, discu-te os tipos comuns de reações bioquímicas

14 glicólise, glicOneOgênese e a Via das PentOses-FOsFatO

14.1 GlicóliseQUADRO 14.1 Medicina Alta taxa da glicólise em tumores sugere alvos para quimioterapia e facilita o diagnóstico

14.2 As vias alimentadoras da glicólise14.3 Destinos do piruvato em condições anaeróbicas: fermentação

QUADRO 14.2 Atletas, jacarés e celacantos: glicólise em concen-trações limitantes de oxigênioQUADRO 14.3 Fermentações etanólicas: fabricando cerveja e produzindo biocombustíveis

14.4 Gliconeogênese14.5 Oxidação da glicose pela via das pentoses-fosfato

QUADRO 14.4 Medicina Por que Pitágoras não comia falafel: deficiência da glicose-6-fosfato-desidrogenase

•Novoquadrosobreadeficiênciadacaptaçãodeglicosenodiabete tipo 1 •Novoquadrosobrecomoaaltataxadeglicólisenotecidocan-ceroso auxilia no diagnóstico e no tratamento do câncer

FOTOSSÍNTESE: CAPTURANDO A ENERGIA DA LUZ19.6 Características gerais da fotofosforilação19.7 Absorção de luz19.8 Evento fotoquímico central: o fluxo de elétrons promovido pela luz19.9 Síntese de ATP pela fotofosforilação19.10 Evolução da fotossíntese oxigênica

•Discussãoatualizadasobreaestruturadoscomplexosdetrans-ferência de elétrons nas mitocôndrias e nos cloroplastos e do complexo F0 •Descriçãodetalhadadaestruturadoscomplexosdecisãodaágua nos cloroplastos •Descriçãodetalhadadasdoençasmitocondriaisedopapeldamitocôndria no diabete

20 BiOssíntese de carBOidratOs em Plantas e Bactérias

20.1 Síntese fotossintética de carboidratos20.2 Fotorrespiração e as vias C4 e CAM20.3 Biossíntese de amido e sacarose20.4 Síntese de polissacarídeos da parede celular: celulose vegetal e peptideoglicano bacteriano20.5 Integração do metabolismo de carboidratos na célula vegetal

21 BiOssíntese de liPídeOs

21.1 Biossíntese dos ácidos graxos e dos eicosanoidesQUADRO 21.1 Oxidases de função mista, oxigenases e citocromo P450

21.2 Biossíntese dos triacilgliceróis21.3 Biossíntese de fosfolipídeos de membrana21.4 Biossíntese de colesterol, esteroides e isoprenoides

QUADRO 21.2 Medicina Alelos da ApoE predizem a incidência da doença de AlzheimerQUADRO 21.3 Medicina A hipótese lipídica e o desenvolvimento das estatinas

•Seçãorevisadaeatualizadasobreasintasedosácidosgraxosincluindo informação estrutural nova em FAS I •Informaçõesatualizadassobreosinibidoresdaciclo-oxigenase(os analgésicos Vioxx, Celebrex e Bextra) •NovasinformaçõessobreaHMG-CoA-redutaseenovoquadrosobre as estatinas

22 BiOssíntese de aminOÁcidOs, nucleOtídeOs e mOléculas relaciO-nadas

22.1 Visão geral do metabolismo do nitrogênioQUADRO 22.1 Estilos de vida incomuns, de seres obscuros, porém abundantes

22.2 Biossíntese dos aminoácidos22.3 Moléculas derivadas de aminoácidos

QUADRO 22.2 Medicina De reis e vampirosQUADRO 22.3 Medicina Curando a doença do sono africana com um cavalo de Troia bioquímico

22.4 Biossíntese e degradação de nucleotídeos

•Coberturaatualizadadaseçãosobreociclodonitrogênioincluium novo quadro sobre as bactérias anamox •Novasinformaçõessobreaterapiadaleucemialinfoblásticaaguda •Novasinformaçõessobredeficiênciadeácidofólico

23 regulaçãO HOrmOnal e integraçãO dO metaBOlismO em mamíFerOs

23.1 Hormônios: estruturas diferentes para distintas funçõesQUADRO 23.1 Medicina Como é descoberto um hormônio? O árduo caminho até a insulina purificada

23.2 Metabolismo específico para cada tecido: a divisão de trabalho23.3 Regulação hormonal do metabolismo energético23.4 Obesidade e a regulação da massa corporal23.5 Obesidade, síndrome metabólica e diabete tipo 2

•Coberturadetalhadaeatualizaçãosobreasconexõesbioquími-cas entre obesidade, síndrome metabólica e diabete tipo 2 •Discussãoatualizadasobreaintegraçãodometabolismoenergé-tico, no diabete nos estados de jejum e alimentado

15 PrincíPiOs da regulaçãO metaBólica

15.1 Regulação das vias metabólicas15.2 Análise do controle metabólico

QUADRO 15.1 Métodos Análise do controle metabólico: aspectos quantitativos

15.3 Regulação coordenada da glicólise e da gliconeogêneseQUADRO 15.2 Isoenzimas: proteínas diferentes que catalisam a mesma reaçãoQUADRO 15.3 Medicina Mutações genéticas que originam formas raras de diabete

15.4 O metabolismo do glicogênio nos animaisQUADRO 15.4 Carl e Gerty Cori: pioneiros no metabolismo do glicogênio e doença

15.5 Regulação coordenada da síntese e degradação do glicogênio

•Novaseçãosobreopapelemergentedaribulose-5-fosfatocomoregulador central da glicólise e da gliconeogênese •Discussãodetalhadasobreasfosfoproteinofosfatasesnaregula-ção do metabolismo •Coberturadetalhadasobreopapeldosreguladoresdetranscri-ção na regulação do metabolismo •Novoquadrosobremutaçõesqueoriginamformasrarasderegulação do diabete (MODY)

16 ciclO dO ÁcidO cítricO

16.1 Produção de acetil-CoA (acetato ativado)16.2 Reações do ciclo do ácido cítrico

QUADRO 16.1 Enzimas com mais de uma funçãoQUADRO 16.2 Sintases e sintetases; ligases e liases; cinases, fosfa-tases e fosforilases: sim, os nomes são confusos!QUADRO 16.3 Citrato: uma molécula simétrica que reage assime-tricamenteQUADRO 16.4 Citrato sintase, refrigerante e o suprimento de alimentos mundial

16.3 Regulação do ciclo do ácido cítrico16.4 Ciclo do glioxilato

•Novoquadrosobreosefeitosdodiabetenociclodoácidocítricoe na formação dos corpos cetônicos •Discussãodetalhadasobreacanalizaçãodossubstratos •Novaseçãosobreasmutaçõesnociclodoácidocítricoquelevam ao câncer •Novoquadrosobreasenzimasquetêmmaisdeumafunção

17 cataBOlismO de ÁcidOs graxOs

17.1 Digestão, mobilização e transporte de gorduras17.2 Oxidação de ácidos graxos

QUADRO 17.1 Ursos obesos realizam oxidação durante o sonoQUADRO 17.2 Coenzima B12: uma solução radical para um proble-ma desconcertante

17.3 Corpos cetônicos

•Novaseçãosobreopapeldosfatoresdetranscrição(PPARs)naregulação do metabolismo lipídico

18 OxidaçãO de aminOÁcidOs e PrOduçãO de ureia

18.1 Destinos metabólicos dos grupos aminoQUADRO 18.1 Medicina Ensaios para avaliar lesão tecidual

18.2 Excreção de nitrogênio e o ciclo da ureia18.3 Vias para a degradação dos aminoácidos

QUADRO 18.2 Medicina Detetives científicos resolvem um assas-sinato misterioso

•Novaseçãosobreaanemiaperniciosaeproblemasassociadosem vegetarianos estritos

19 FOsFOrilaçãO OxidatiVa e FOtOFOsFOrilaçãO

FOSFORILAÇÃO OXIDATIVA19.1 Reações de transferência de elétrons em mitocôndrias

QUADRO 19.1 Plantas quentes e mal cheirosas e rotas respirató-rias alternativas

19.2 Síntese de ATP19.3 Regulação da fosforilação oxidativa19.4 Mitocôndrias na termogênese, na síntese de esteroides e na apoptose19.5 Genes mitocondriais: suas origens e efeitos de mutações

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ÁREA DO PROFESSOR

3 Vias da Informação24 genes e crOmOssOmOs

24.1 Elementos cromossômicos24.2 O DNA supertorcido

QUADRO 24.1 Medicina A cura de doenças pela inibição de topoi-somerases

24.3 A estrutura dos cromossomosQUADRO 24.2 Medicina Epigenética, estrutura dos nucleossomos e variantes de histonas

•Novomaterialsobreasmodificaçõesdashistonas,asvariantesde histonas e a deposição nos nucleossomos •Novoquadrosobreousodosinibidoresdatopoisomerasenotratamento das infecções bacterianas e do câncer, incluindo material sobre a ciprofloxacina (antibiótico efetivo contra o antraz) •Novoquadrosobreopapeldamodificaçãodashistonasedadeposição no nucleossomo na transmissão epigenética da here-ditariedade

25 metaBOlismO dO dna

25.1 Replicação do DNA25.2 Reparo do DNA25.3 Recombinação do DNA

QUADRO 25.1 Medicina Reparo do DNA e câncer

•Novasinformaçõessobreoiníciodareplicaçãoeadinâmicanaforquilha de replicação apresentando as ATPases AAA+ e suas fun-ções na replicação e em outros aspectos do metabolismo do DNA

26 metaBOlismO dO rna

26.1 Síntese de RNA dependente de DNAQUADRO 26.1 Métodos A RNA polimerase deixa sua impressão em um promotor

26.2 Processamento do RNA26.3 Síntese de RNA e DNA dependente de RNA

QUADRO 26.2 Medicina Combatendo a AIDS com inibidores da transcriptase reversa do HIVQUADRO 26.3 Métodos O método SELEX para a geração de polí-meros de RNA com novas funçõesQUADRO 26.4 Um universo de RNA em expansão, repleto com RNAs TUF

•NovaseçãosobreaexpansãodospapéisdoRNAnascélulas

27 metaBOlismO das PrOteínas

27.1 Código genéticoQUADRO 27.1 Exceções que provam a regra: variações naturais no código genético

27.2 Síntese proteicaQUADRO 27.2 De um mundo de RNA para um mundo de proteínaQUADRO 27.3 Expansões naturais e não naturais do código genéticoQUADRO 27.4 Variação induzida do código genético: supressão sem sentido

27.3 Endereçamento e degradação das proteínas

•Seçãodetalhadasobreasínteseproteicaacopladaaosavançossobre a estrutura do ribossomo •NovasinformaçõessobreospapéisdoRNAnabiossínteseproteica

28 regulaçãO da exPressãO gênica

28.1 Princípios da regulação gênica28.2 Regulação da expressão gênica em bactérias28.3 Regulação da expressão gênica em eucariotos

QUADRO 28.1 Sobre barbatanas, asas, bicos e outras curiosidades

•NovasinformaçõessobreospapéisdoRNAnaregulaçãogênica •Novoquadrosobreasconexõesentredesenvolvimentoeevolução

Apêndice A Abreviaturas Comuns Encontradas na LiteraturaApêndice B Respostas Resumidas aos ProblemasGlossárioCréditos

Material de apoio

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