Fundamentos de Bioquímica - Ricardo Vieira

5/27/2018 Fundamentos de Bioqumica - Ricardo Vieira

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Ricardo VieiraRicardo Vieira

Fundamentos de

BioqumicaTextos didticos

Fundamentos de

BioqumicaTextos didticos

Belm-Par

2003

Belm-Par

2003


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Apresentao

A bioqumica, sem dvida, uma das cincias mais fascinantes porque desmonta o ser vivo

em seus componentes bsicos e tenta explicar o funcionamento ordenado das reaes qumicas que

tornam possvel a vida, freqentemente adjetivada como milagre ou fenmeno. Entretanto, o

processo qumico muito bem organizado que estabelece toda a existncia da vida em nosso planeta,

tem sido desvendado, continuamente, por cientistas do mundo inteiro. Muito j se sabe, porm o

desconhecido a essncia do conhecimento humano e a luta para desvend-lo advm da natureza

desbravadora da humanidade, que no se furta com explicaes empricas e procura a razo dos

fatos ao invs de eterniz-los mitos.

Os captulos que se seguem representam a organizao de informaes bsicas para o

aprendizado de Bioqumica Humana, resultado do contedo das aulas que ministro h pouco mais

de uma dcada. Como tal, possuem um carter estritamente didtico, no dispensando, de formaalguma, a consulta s referncias bibliogrficas sugeridas ao final de cada captulo e outras,

existentes na literatura especializada.

Entretanto, no se tratam de apostilas repletas de dicas e macetes que tornam o ensino

estereotipado. Pelo contrrio, um trabalho realizado com carinho e ateno para facilitar o

aprendizado em bioqumica nos cursos de Farmcia, Medicina, Biologia, Biomedicina, Nutrio,

Enfermagem, Odontologia e reas afins.

O formato eletrnico em arquivos PDF uma alternativa econmica e prtica de acesso aos

meus textos originais, contornando dificuldades editoriais prprias de nossa regio. Acima de tudo,

este E-book (livro eletrnico) corresponde a um prottipo para uma futura publicao em formato

tradicional e, como todo material didtico, estes textos esto em constante atualizao, sendo a sua

opinio (informando falhas, sugerindo mudanas etc.) de extrema valia para a realizao de umtrabalho cada vez mais completo, possibilitando um retorno positivo para o processo ensino-

aprendizagem.

Prof. Ricardo Vieira

Universidade Federal do ParCentro de Cincias Biolgicas

Laboratrio de Gentica Humana e Mdica

Av. Augusto Corra no1 Guam

Belm - Par - CEP: 66.075-900Fone/Fax: (091) 211-1929E-mail:[email protected]

HomePage: http://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br

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2003
mailto:[email protected]://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br/http://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br/mailto:[email protected]


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Georgete,minha companheira e cmplice.

A meus pais,Benedito e Scila Vieira, meus mestres.

A meus alunos,meus inspiradores.


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Captulo 1

O que estuda a Bioqumica?

Oestudo da Bioqumica infereum conceito nato de que exis-te uma qumica da vida, ouento que h vida pela qumica. Antes que umconceito filosfico ou religioso, a vida, aqui,deve ser tratada como o resultado da maximi-zao de fatores fsicos e qumicos presentesem um sistema aberto extremamente frgil: aclula. Neste microscpico tubo de ensaioesto os componentes necessrios para que o

ser vivo complete o clssico ciclo da vida, ouseja, nascer, crescer, reproduzir e morrer,tudo resultado de um processo natural de de-senvolvimento de reaes qumicas tpicascom reagentes, produtos e catalisadores que,quanto melhor as condies timas de reao,melhor a eficcia com que sero executadas.

Do ponto de vista qumico, os seresvivos so constitudos de elementos bastantesimples e comuns em todo o universo: carbo-

no, hidrognio, nitrognio e oxignio (basesdos compostos orgnicos), alm de uma infi-nidade de outros elementos presentes emquantidades relativamente menores, mas defunes imprescindveis ao funcionamentocelular (p.ex.: ferro, enxofre, clcio, sdio,

potssio, cloro, cobalto, magnsio etc.)O agrupamento desses elementos, em

molculas com funes distintas, foi um pas-so longo e decisivo para a afirmao do pro-cesso de vida em nosso planeta. O processo

de obteno de energia atravs da glicose naausncia de oxignio, por exemplo, um pro-cesso to organizado que ele exatamente omesmo em todos os seres vivos, diferindosomente na forma como o produto final pro-cessado, sendo que a maioria dos seres vivos

prossegue com o metabolismo aerbio, pormtodos os seres vivos, sem exceo, realizam ometabolismo anaerbio de degradao da gli-cose.

Existe uma relao direta entre a produ-o de oxignio pelas cianofceas e o surgi-mento dos seres multicelulares levando aincrvel diversidade de espcies dos dias atu-

ais. Sobre este aspecto, veja o que dizem Al-berts, B. et al. (1997).

"Evidncias geolgicas sugerem que houve mais de

um bilho de anos de intervalo entre o aparecimen-to das cianobatrias (primeiros organismos a libe-rar oxignio como parte do seu metabolismo) e operodo em que grandes concentraes de oxignio

comearam a se acumular na atmosfera. Esse in-tervalo to grande deveu-se, sobretudo, grande

quantidade de ferro solvel existente nos oceanos,que reagia com o oxignio do ar para formar e-normes depsitos de xido de ferro."

Certamente, este processo lento de libe-rao de oxignio como um dejeto indesejveldos primeiros habitantes de nosso planeta, foiresponsvel pelo surgimento de um outro orga-nismo adaptado em consumir este oxigniocomo comburente de molculas orgnicas libe-rando, assim, a energia trmica to necessria

para a manuteno da vida.Mas, descrever o processo complexo

que a vida no tarefa to simples quantopossa parecer. Na verdade desde que o universosurgiu h cerca de 20 bilhes de anos, a vida naTerra tem apresentado mecanismos mpares dereproduo e desenvolvimento que muitas ve-zes so nicos na natureza e desafiam os con-ceitos bioqumicos como por exemplo os seresque habitam as fossas abissais vulcnicas doPacfico, que sobrevivem temperaturas supe-riores a 120oC; ou os vrus, que no possuemestrutura celular sendo formados, basicamente,

apenas por protenas e cidos nuclicos.Um fato comum a todos os seres vivos,

porm, a presena de macromolculas exclu-sivas dos seres vivos (carboidratos, lipdios,

protenas, vitaminas e cidos nuclicos) deno-minadas de biomolculas. Desta forma, a qu-mica da vidaest atrelada a composio bsicade todo ser vivo, uma vez que todos possuem

pelo menos dois tipos de biomolculas, comono caso dos vrus.

Lavosier e Priestly (final do sculoXVIII), Pasteur, Liebig, Berzelius e Bernard(sculo XIX) foram pioneiros na pesquisa dequal seria a composio dos seres vivos, sendo


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Fundamentos de Bioqumica - Captulo 1 - O que Estuda a Bioqumica? 2

o termo bioqumica introduzido em 1903pelo qumico alemo Carl Neuberg. Inicial-mente, esta nova cincia era denominadaqumica fisiolgicaou ento qumica biolgi-ca, tendo a Alemanha, em 1877, publicado a

primeira revista oficial desta nova disciplina

(Zeitschrift fr Physiologisce Chemile) e, em1906, a revista norte-americana Journal ofBiological Chemistryconsagrou-se como im-portante divulgadora das novas descobertasno campo da bioqumica, sendo editada athoje.

Aps 1920, os Estados Unidos tiveramuma participao decisiva para o crescimentodesta nova cincia com a descoberta, isola-mento, sntese e descrio do mecanismo deregulao biolgica de incontveis compostos

bioqumicos com a utilizao de istopos ra-diativos como marcadores. Desde 1950, a

bioqumica tm-se tornado, cada vez mais,uma das cincias que mais crescem no campodo conhecimento humano tendo papel decisi-vo na elucidao do mecanismo fisiolgico e

patolgico de regulao de vrios compostosbioqumicos de fundamental importncia paraa sade do ser humano. Atualmente, os mto-dos de diagnstico e tratamento da maioriadas doenas, so estudados a partir de uma

base bioqumica, revelando as causas, as con-seqncias e maneiras de se evitar o incio oua propagao das mais diversas patologias.

Neste captulo, sero apresentadas asprincipais molculas envolvidas no processoda vida, introduzindo o estudo dos fundamen-tos de bioqumicas que ser efetuado nos ca-

ptulos posteriores.

A Natureza das Biomolculas

As biomolculas possuem caracters-ticas qumicas comuns s demais molculasda natureza. Porm, quando associadas emum sistema biolgico, possuem uma dinmica

prpria de regulao e sntese, que proporcio-nam as caractersticas de cada ser vivo. Oambiente ideal para que ocorram estas reaes a clula, com uma srie de organelas especi-alizadas nas mais variadas funes bioqumi-cas.

A princpio, os seres vivos dos cincoreinos da natureza (Animalia, Plantae, Fungi,

Monera e Protista) possuem mecanismos pr-prios de organizao celular, de acordo com suarelao com o meio ambiente (as plantas soauttrofas, por exemplo) ou entre si (os Mone-raseProtistasso unicelulares), ainda havendodistino quanto organizao das organelas

celulares (os moneras so procariotas, e portan-to, ao contrrio dos demais, no possuem ne-nhuma estrutura intracelular de membrana).Apesar das diferenas, contudo, todos os seresvivos apresentam uma dinmica bioqumicacelular muitssimo parecida, evidenciando osucesso evolutivo dos processos experimenta-dos nos bilhes de anos de aperfeioamento. Asvias metablicas celulares constituem um ema-ranhado de reaes qumicas que se superpem,mas, maravilhosamente, no se atropelam e sim

se completam formando um complexo e precisociclo qumico de consumo de reagentes (em

bioqumica denominado de substratos) e for-mao de produtos, como em uma reao qu-mica qualquer. A forma de regulao destasreaes levam a uma intricada mecnica meta-

blica tendo ao centro a degradao (catabo-lismo) e sntese (anabolismo) de biomolculas,

Os vrus traduzem um captulo parteno estudo da bioqumica por apresentarem me-canismos nicos de reproduo e desenvolvi-mento. Possuem apenas dois tipos de biomol-culas, protenas e cido nuclico (DNA ouRNA), necessitando do ambiente celular paraseu desenvolvimento, podendo permanecercristalizados por milhares de anos em estado deinrcia quando fora do meio biolgico. Algunsvrus mais complexos, possuem carboidratos elipdios em sua composio oriundos da mem-

brana do hospedeiro durante o processo ltico.

gua o composto qumico mais abundante

(de 60 a 85% do peso total da maioria dos teci-dos) sendo o solvente adequado para os com-

postos minerais e bioqumicos (Figura 1-1).Apesar de no ser uma biomolcula verdadeira(existe em grande quantidade livre na natureza,independente, at, da existncia organismosvivos - existe gua na lua e livre no vcuo doespao), graas sua polaridade, a gua conse-gue dissolver a maioria das biomolculas (ex-ceo s gorduras) criando uma capa de solva-

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tao ao redor delas, induzida por pontes dehidrognio. Entretanto, a gua tambm parti-cipa ativamente em reaes bioqumicas (p.ex.: hidrlise, condensao) o que a torna umdos componentes qumicos mais importantes

para a vida. De fato, o simples achado de gua

na forma lquida permite a inferncia de exis-tncia de formas de vida (pelo menos comons a concebemos) seja no mais rido e quen-te deserto, nos glidos e secos plos da Terraou nas mais profundas, escuras e ferventesfossas abissais do Pacfico (e, quem sabe, emoutros planetas do nosso sistema solar).

Figura 1-1: A molcula da gua possui polaridadedevido diferena de carga entre os tomos de hidro-gnio e o de oxignio que, por ser mais eletronegativo,favorece a criao de uma nuvem eletrnica em tornode seu ncleo, induzindo a uma carga formal positivapara os tomos de hidrognio. Esta polaridade permiteo surgimento de pontes de hidrognio o que torna agua um soluto perfeito para a maioria das biomolcu-las. (Adaptado de Lehninger, A.L et al., 1995).

Em organismos multicelulares, a gua

distribui-se em dois ambientes: lquido intra-celular (LIC) e lquido extracelular (LEC)que, por sua vez, compe-se do lquido intra-vascular (plasma sangneo) e lquido inters-ticial nos seres mais complexos, como ocaso do ser humano, objeto central de nossoestudo. O sangue o mais importante com-

partimento lquido do organismo e serve debase para o estudo do metabolismo de vrioscompostos bioqumicos. Freqentemente, osvalores mdios da concentrao das biomol-culas em um indivduo, para efeito de estudos

metablicos, baseiam-se na composio plas-mtica (a parte lquida do sangue).

O sangue exerce um importante papelno estudo da bioqumica, uma vez que possuifunes chaves na manuteno dos processosfisiolgicos. indispensvel pelo transporte de

nutrientes, metablitos, produtos de excreo,gases respiratrios, hormnios e de clulas emolculas de defesa. Em animais de grande

porte, indispensvel como dissipador do calorproduzido pela alta taxa metablica celular,impedindo que as clulas entrem em colapsoqumico em virtude do aumento da temperaturaambiente. A capacidade de coagulao umaimportante propriedade sangnea que garanteo fluxo constante do sangue nos vasos, evitando

perdas por hemorragia.

A maioria dos seres multicelulares pos-sui sangue ou algum tipo de lquido com funocorrelata (p.ex.: a hemolinfa de insetos), sendoque mamferos e aves possuem um sistema demanuteno da temperatura corprea extrema-mente eficaz ("sangue quente"), o que no per-mite modificaes bruscas na temperatura dereao bioqumica. Os demais animais de "san-gue frio" no conseguem evitar as trocas detemperatura com o meio ambiente e a tempera-tura interna varia consideralvelmente, levando aum metabolismo energtico diversificado dosde "sangue quente". Entretanto, vrios peixesvelozes (p.ex.: tubaro, salmo) possuem me-canismos particulares de aquecimento constantedo sangue para manter uma temperatura cons-tante para suas as altas atividades metablicasde predadores, o que os torna verdadeiros pei-xes de "sangue quente".

A gua, ainda, importante na manu-teno do equilbrio qumico celular mantendo

as concentraes de H+

e demais eletrlitosdentro de faixas estreitas evitando variaesletais de pH e osmolaridade. claro que estamanuteno s possvel graas a um comple-xo processo bioqumico e fisiolgico envolven-do hormnios (p.ex.: aldosterona, cortisol),rgos especializados (p.ex.: rins, pulmes,adrenais) e um sistema fisiolgico de tampes

bioqumicos (p.ex.: Hb/HbO2; H2CO3/HCO3-).

Em organismos marinhos, a gua aresponsvel pelo fornecimento do oxignio e

disperso de excrementos, como o CO2e com-postos nitrogenados, que favorecem a matria

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prima para o fitoplncton produz carboidra-tos, aminocidos (e outros nutrientes) e o O2,essenciais para a manuteno do equilbrioecolgico da Terra.

Protenas

So as biomolculas mais abundantes,possuindo inmeras funes, dentre elas aindispensvel funo catalisadora exercida

pelas enzimas, sem a qual no seria possvel amaioria das reaes celulares (apesar de al-gumas molculas de RNA possurem aocataltica idntica a enzimas).

So formadas por aminocidos ligadospor ligaes qumicas extremamente fortesentre seus grupamentos funcionais amino(NH2) e cido carboxlico (COOH), as liga-es peptdicas (Figura 1-2).

H - C -COOH

N H 2

R

H - C -CO

N H 2

R

Figura 1-2: A ligao peptdica entre dois aminoci-dos extremamente rgida e no gira, porm pode doarou receber prtons quando em meio bsico ou cido.

Outras ligaes ocorrem entre o res-tante da cadeia carbonada dos aminocidos,como ligaes covalentes entre os grupamen-tos -SH de dois aminocidos cistena, for-mando uma ponte dissulfeto, pontes de hidro-gnio entre grupamentos polares da cadeiacarbonada, ou at ligaes fracas do tipo devan der Waals, mas que garantem uma incr-

vel estabilidade e conformao tridimensionalnica s protenas, relacionada diretamentecom sua funo (Figura 1-3).

Figura 1-3: A estrutura tridimensional da mioglobina,protena especializada em liberar o O2 que transporta,somente em baixa pO2 o que traduz sua importncia nometabolismo muscular. (Adaptado de Campbel, M.K., 1995)

H -N - C - H

COOH

R

N - C - H

COOH

R

H

Extremidade

amino-terminal

Extremidade

carboxila-terminal

Ligaespeptdicas

-aminocidos De fato, essa propriedade de assumirformas variadas proporciona um papel impor-tante na estereoqumica celular, onde as reaesso quase todas enzimticas e ocorrem comuma especificidade da enzima ao substrato ga-rantida pela forma tridimensional final das pro-

tenas. Quaisquer modificaes nesta estruturamodificar a afinidade da enzima pelo substratoe isso ser utilizado pela clula para regular aao enzimtica.

As protenas normalmente abastecem esuprem as necessidades corpreas de aminoci-dos e do nitrognio neles contido. Toda prote-na presente na dieta de seres humanos digeri-da e entra na circulao como aminocidosindividualizados ou mesmo como dipeptdeos(compostos por dois aminocidos), indo ao

fgado que inicia seu processo metablico.Os animais so capazes de sintetizar

somente 10 dos 20 aminocidos necessriospara a sntese protica (os aminocidos deno-minados no-essenciais: glicina, alanina, seri-na, prolina, cistena, cido asprtico, cido glu-tmico, asparagina, glutamina e tirosina), e osoutros 10 so incapazes de serem sintetizados edevem estar presente na alimentao (os ami-nocidos essenciais: treonina. lisina, metioni-na, arginina, valina, fenilalanina, leucina, trip-tofano, isoleucina e histidina).

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Alguns aminocidos podem ser sinte-tizados no organismo mas a uma taxa que otorna essencial na alimentao, como o casoda arginina que utilizada quase que inte-gralmente na sntese da uria e da histidinaque produzida em quantidade insuficiente

para a sntese protica, porm tornam-se qua-se que desnecessrios na dieta de adultos,quando o crescimento (e, portanto, a fase demaior sntese de protenas estruturais) chegaao fim. Em contrapartida, os aminocidosditos no-essenciais cistena e tirosina sosintetizados a partir dos aminocidos essenci-ais metionina e fenilalanina, o que os torna,de cera maneira, dependentes da presenadesses aminocidos essenciais.

No fgado, os aminocidos absorvidos

no processo digestivo so convertidos nasprotenas plamticas: 1) albumina (funo detransporte); 2) 1-globulina (glicoprotenas elipoprotenas de alta densidade); 3) 2-globulinas (haptoglobinas, transportadoras dehemoglobina que saem das hemcias); 4) -globulinas (transferrina, lipoprotenas de bai-xa densidade) e 5) fatores da coagulao san-gnea (fibrinognio e protrombina). No

plasma sangneo encontra-se, ainda, uma

infinidade de protenas produzidas em outroslocais do organismo, como o caso das -globulinas (os anticorpos) que so sintetizadas

por linfcitos e outras protenas teciduais.Alguns aminocidos so convertidos,

no fgado, em bases nitrogenadas (para a sn-tese de cidos nuclicos) e outros produtosnitrogenados. Em vrios tecidos, possuemfunes das mais diversas, como base de sn-tese de hormnios e neurotransmissores.

A parte nitrogenada dos aminocidos

metabolizada no fgado de mamferos, anf-bios adultos, e tartarugas convertida emuria e excretada pelos rins. Aves, rpteis,insetos e invertebrados terrestres excretam onitrognio protico como cido rico, enquan-to que peixes, invertebrados aquticos, anf-

bios na forma larvria excretam na forma deamnia (crocodilos sintetizam, tambm, am-nia e tartarugas uria a partir do nitrognio

protico).A cadeia carbonada dos aminocidos

convertida em intermedirios do metabolismoenergtico celular, porm esta funo corres-

ponde a uma pequena frao do poderio biol-gico das protenas que so, sem dvida nenhu-ma, as biomolculas de maior nmero de fun-es em um organismo vivo. A funo energ-tica prioridade de duas outras molculas: oscarboidratos e os lipdios.

Carboidratos

So os principais substratos energticosda clula, atravs da degradao da glicose porvia anaerbia e aerbia (Figura 1-4). Popular-mente so chamados de acares em virtude doseu mais conhecido representante, a sacarose,formada por um molcula de glicose e outra defrutose com sabor doce caracterstico. O amido(um polmero linear ou ramificado de glicose),entretanto, a forma de carboidrato mais co-mum na alimentao, representando cerca de90% dos carboidratos da dieta. Em mamferos,a lactose (formada por glicose e galactose) importante fonte energtica presente no leite,apesar da maioria dos mamferos utilizarem oleite como nica fonte de alimento somente emseus primeiros perodos de vida (em ratos al-guns dias, em humanos cerca de um ano).

Figura 1-4: A molcula de glicose (uma hexose - car-

boidrato de seis carbonos) em sua forma cclica.

De qualquer forma, os carboidratos soas principais biomolculas energticas, uma vezo metabolismo glicoltico anaerbio via co-mum de todos os seres vivos ( exceo dosvrus por no terem estrutura celular, sendoconsiderados por muitos autores como formasintermedirias entre seres vivos e partculasqumicas de transmisso de infeces, assimcomo os prons, estes compostos apenas de

protenas).

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H a necessidade de ingesto mnimade cerca de 50 - 100 g de carboidratos por dia

para garantir o suprimento de glicose sang-nea (glicemia) que, por sua vez, nutrir ostecidos, permanecendo a glicemia normalemtorno de 70 - 110 mg/dl. A hipoglicemiaca-

racteriza-se por vrios sinais e sintomas comotonturas, fraqueza muscular, suor firo, irritabi-lidade, fome, palpitao, dor de cabea, sono-lncia, convulso, podendo atingir o coma e amorte. A hiperglicemia quase sempre umachado patolgico laboratorial, sendo difcil a

percepo de sinais e sintomas clnico diretos,sendo observada, principalmente, em patolo-gias especficas como o diabetes mellitus,caracterizada pela ausncia ou produo insu-ficiente de insulina (ou de seus receptores

celulares).As principais fontes de carboidratos

so os vegetais produtores de amido comoreserva energtica (p.ex.: milho, mandioca,

beterraba, arroz e todos os cereais), seguidodos produtores de sacarose (cana-de-acar,

beterraba). As frutas contm grande quantida-de de frutose, alm de outros carboidratos; oleite e seus derivados, contm a lactose.

Os alimentos de origem animal (fora oleite e seus derivados) contm muito poucoteor de carboidratos, reservando-se ao fgadoe aos msculos as principais fontes em virtudede serem sede da sntese de glicognio (pol-mero de glicose bem mais ramificado que oamido, sintetizado, tambm por fungos e al-guns protozorios). Entretanto, aps o abatedo animal, as reservas de glicognio rapida-mente se esgotam em virtude da continuidadedo metabolismo celular mesmo aps a mortefisiolgica. Assim sendo, a quantidade de

glicognio presente na alimentao humana quase inexistente, estando presente, portanto,somente na dieta de animais carnvoros quedevoram suas presas imediatamente aps oabate.

Os carboidratos podem ser convertidosem gorduras quando h a ingesto de quanti-dades excessivas s necessidades energticas

podendo levar a patologias associadas ao ex-cesso de alimentao (obesidade, aterosclero-se coronria etc.). Uma m-higiene dentria

proporciona a utilizao dos carboidratos pe-los microorganismos presentes na boca o que

aumenta a incidncia de cries dentrias emvirtude da destruio da dentina pelo cido lc-tico ou etanol (produto final do metabolismoanaerbio de bactrias e fungos). Da mesmaforma, uma ingesto aumentada de carboidratos

pode proporcionar distrbios intestinais com as

bactrias produzindo grande quantidade de ga-ses, com comprometimentos patolgicos diver-sos.

A carncia de carboidratos na alimenta-o, por sua vez induz ao consumo aumentadodas gorduras e protenas musculares para a pro-duo de energia, caractersticas o que co-mumente utilizado em dietas de programas dereduo de peso corpreo. Deve-se levar emconsiderao, entretanto, que a utilizao emexcesso de lipdios (principalmente) e protenas

para a produo de energia, poder trazer in-convenientes fisiolgicos, com a produo dedejetos metablicos danosos ao organismoquando em grande quantidade, como o casodos corpos cetnicos que induzem a queda do

pH e da destruio da camada mielnica dosneurnios.

Lipdios

A gorduras, como so conhecidas popu-larmente, so a principal fonte de armazena-mento energtico, podendo manter alguns tiposde clulas vivas por vrios anos (p.ex.: semen-tes oleaginosas).

Os lipdios fornecem significativa quan-tidade de energia (quase o dobro dos carboidra-tos), porm no esta a sua funo primria naalimentao, uma vez que a absoro intestinaldos lipdios se d pela linfa e no pela correntesangnea como os demais nutrientes. Desta

forma, os lipdios energticos (cidos graxos naforma de triglicerdeos - Figura 1-5) so capta-dos pelos tecido adiposo l ficando armazenadoat que haja necessidade energtica (como nocaso de dietas hipoglicdicas ou no pacientediabtico o qual no consegue produzir energiaatravs da glicose, uma vez que ela no penetrana clula). Por esta razo, os cidos graxos noso to bem aproveitados para o metabolismoenergtico como a glicose que, apesar de menoscalrica, bem mais rapidamente degradada

pelas clulas.

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Figura 1-5: Os lipdios energticos. O cido estericopossui 18 carbonos sem nenhuma dupla ligao (satu-rado); o carbono 1 denominado alfa () e contm ogrupamento funcional (COOH); o segundo denomina-se e o ltimo carbono (18) denominado mega-1(), sendo o carbono 17 denominado -2, o 16 de -3e assim sucessivamente.

Alm de conferir um sabor caracters-tico aos alimentos e de proporcionar uma sen-sao de saciedade, a dieta lipdica veicula asvitaminas lipossolveis e supre o organismodos cidos graxos essenciais poli-insaturadosque o ser humano incapaz de sintetizar, co-mo o cido linolico (-6); linolico (-6 e9); aracdnico (20:4).

Os cidos graxos saturados (presentenas molculas de triglicerdeos) fornecemenergia quando as fontes de carboidratos seesgotam, sendo bem mais calricos que osinsaturados. O excesso da utilizao dos lip-dios para o metabolismo energtico forneceuma quantidade de um composto energticoalternativo, os corpos cetnicos, que supremmsculos e neurnios na falta de glicose (neu-rnios s consomem glicose e corpos cetni-cos como combustvel energtico), porm

trazem complicaes clnicas quando produ-zidas em excesso (como a degenerao dabainha mielnica de proteo dos neurnios ea queda do pH plasmtico).

O colesterol(Figura 1-6) encontradoexclusivamente em gorduras animais, sendo agema do ovo a principal fonte, mas no possuifuno energtica e acumula-se nos vasossangneos quando a ingesto diria supera aquantidade de 1g. Atualmente, o Ministriode Sade tem proibido a divulgao do rtulo

no contm colesterol que comumenteeram colocados em frascos de leos vegetais,

o que corresponde a uma redundncia, uma vezque nenhum leo de origem vegetal contmcolesterol, mas leva as pessoas a relacionarema ausncia colesterol com uma melhor qualida-de do leo, o que no verdade (a qualidade deum leo vegetal est em uma maior quantidade

de cidos graxos poli-insaturados, menos cal-ricos).

cido esterico (18:0)

Figura 1-6: A molcula de colesterol est presente

exclusivamente em gorduras animais. Quimicamente, um lcool de cadeia longa, mas que classificado comolipdio em virtude de sua insolubilidade na gua.

O excesso de lipdios da alimentaoinduz a uma rpida deposio dos triglicerdeosnos adipcitos e a saturao do fgado na de-gradao do colesterol. A no realizao deexerccios fsicos para compensar uma ingestoaumentada de lipdios, pode refletir-se em so-

brepeso e at a obesidade, principalmente

quando a alimentao ocorre em perodos debaixa atividade fsica (como noite, antes dosono).

cidos Nuclicos

Os cidos desoxirribunuclico (DNA)(Figura 1-7) e ribonuclico (RNA) so as mol-culas informacionais, atravs das quais so sin-tetizadas todas as protenas do organismo. O

processo de replicao (sntese do DNA) rea-lizado de forma extremamente cuidadosa paraque no resulte em erros na seqncia de DNAdo genoma das clulas filhas e, consequente-mente, erros na produo de protenas, uma vezque durante o ciclo de vida de uma clula, h asntese de RNAm (mensageiro) a partir de ummolde da molcula de DNA. Este processo(transcrio) est intimamente atrelado snte-se de protenas (traduo), onde o RNAm

processado de maneira tal a se encaixar nos

RNA dos ribossomos (RNAr) e favorecer aadio de aminocidos que chegam transporta-dos pelos RNA transportadores (RNAt).

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Figura 1-7: A descoberta da estrutura de dupla hli-ce em espiral da molcula de DNA em 1953 por Wat-son e Crick, trouxe informaes importantssimas paradesvendar o papel dos cidos nuclicos para o metabo-lismo de todos os seres vivos.

Tanto o RNAr quanto o RNAt (assimcomo os RNAm), so sintetizados a partir deuma ou mais seqncias de nucleotdeos deDNA (unidade de polimerizao dos cidosnuclicos, formados por uma pentose, uma

base nitrogenada e um grupamento fosfato).Estas seqncias que codificam uma informa-o (protenas ou molculas de RNA) sodemoninadas de genes, as unidades bsicasdas caracterstas genticas.

O cromossomo formado por umanica molcula de DNA superenovelada e que

possui um tamanho enorme, perto das propor-es microscpicas da clula. Se unssemostodos os 23 pares de cromossomos do ser hu-mano, por exemplo, teramos uma molcula

de cerca de 1,5m (imagine tudo isso enovela-do dentro do ncleo celular!). Entretanto, a-penas cerca de 95% de todo esse DNA cor-respondes a genes (regies codificadoras deinformao). A grande maioria do DNA cons-titui-se de regies que no codificam nenhu-ma informao (sntese de protenas ouRNA), mas possui funo de espaamentoentre os genes (possibilitando um enovela-mento ordenado do cromossomo) alm deconter regies de controle da expresso gni-

ca e zonas de DNA repetitivo (utilizadas na

identificao individual tal como uma "impres-so digital de DNA").

Dentro das seqncias codificadoras dosgenes (os xons) existem outras que no codifi-cam absolutamente nada (os ntrons), mas que

podem possuir funes de regulao da expres-

so do gene bem como informaes que soutilizadas no estudo da evoluo molecular quepermite relacionar a caracterizao de espcies,gneros e grupos filogenticos bem definidos,estabelecendo os caminhos evolutivos que asespcies atuais devem ter percorrido, o que fazde seu estudo uma poderosa ferramenta da pa-leontologia, antropologia ou qualquer ramo da

biologia evolutiva.A tecnologia da manipulao da mol-

cula de DNA (p.ex.: sntese in vitro , reaes de

hibridizao) tem sido utilizada com grandesvantagens no diagnstico de doenas metabli-cas de cunho gentico e doenas infecciosas(pela identificao de DNA de microorganis-mos em amostras biolgicas). Entretanto, oscustos e da mo-de-obra altamente qualificada

para sua execuo, ainda restringem a maioriadas tcnicas laboratrios de pesquisa. Contu-do, h um futuro bastante promissor para esta

prxima dcada na popularizao dos mtodosdiagnsticos por biologia molecular.

Vitaminas

Fazem parte de um grupo de biomolcu-las no sintetizadas pelo ser humano e que pre-cisam estar presentes em pequenssimas con-centraes na clula para que ocorram vriasreaes celulares indispensveis para a vida, (amaioria funcionando como co-fatores enzimti-cos), o que garante o elo indispensvel entre os

animais e vegetais na cadeia alimentar, uma vezque so produzidas por vegetais, bactrias, fun-gos e animais, tornando-se indispensveis naalimentao.

Quimicamente, as vitaminas so difceisde serem classificadas, uma vez que pertencems mais variadas classes qumicas (p.ex.: a vi-tamina A um terpeno, a B1 uma amina, a Cum cido carboxlico). De uma maneira geral,classificamos as vitaminas, quanto s caracte-rsticas de solubilidade, como hidrossolveis(B1, B2, B6, B12, C, biotina, cido flico, ci-do pantotnico) e lipossolveis(A, D, E, e K).

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So requeridas na dieta em quantida-des mnimas, sendo chamadas de oligoele-mentos (do grego oligos= pouco) juntamentecom alguns minerais. A maioria delas possui

baixa resistncia ao calor o que faz com sejanecessrio ingerir os alimentos que as contm

crus, pois a coco destruiria as vitaminas (asvitaminas lipossolveis so as menos termo-lbeis).

Entretanto, apesar do conceito geral deque vitaminas so indispensveis na dieta,nem sempre isso verdade. Algumas no sonecessrias na dieta de todos os animais, emvirtude de serem sintetizadas no organismo(p.ex.: somente os primatas, alguns roedores e

pssaros no sintetizam a vitamina C). Outrasso sintetizadas por microrganismos da flora

intestinal normal, sendo absorvidas indepen-dente da ingesto de fontes alimentcias (Vi-tamina B12 e K). A vitamina K pode ser obti-da pela converso de um derivado do coleste-rol aps a ao da radiao ultravioleta solar e considerada por alguns autores mais umhormnio do que uma vitamina.

Outra caracterstica marcante das vi-taminas o fato de que a sua ausncia espec-fica na alimentao causa uma doena caren-cial prpria (p.ex.: o escorbuto na carncia devitamina C; o bri-bri na carncia de B1).Contudo, esta propriedade no evidenciadamuito facilmente, pois em um estado de des-nutrio, h a culminncia de vrias carnciasvitamnicas levando a um quadro sintomato-lgico complexo e no apenas o aparecimentode uma doena carencial especfica.

A maioria das vitaminas so cofatoresde reaes enzimticas (o que justifica em sisua necessidade em pequena quantidade, j

que as reaes enzimticas so reciclveis) e asua inexistncia na clula torna invivel oprocesso de vida. Interessantemente, a admi-nistrao de vitaminas em dosagens acima dasnecessidades dirias so utilizadas na terapu-tica para corrigir sintomas que nem sempretem correlao direta com sua ao biolgica(p. ex.: a vitamina B6 utilizada no tratamen-to de enjos). Esta conduta teraputica s

pode ser realizada sob prescrio mdica, umavez que altas dosagens de vitaminas podem

ser txicas e s so possveis com a adminis-trao de vitaminas na forma de medicamen-

tos (somente a vitamina C pode atingir nveisde hipervitaminose por ingesto das fontes ali-mentares).

O uso indiscriminado de vitaminas co-mo medicamento por pessoas leigas que acredi-tam serem "elementos milagrosos e energti-

cas" uma preocupao constante dos profis-sionais de sade, atualmente, uma vez que tra-ta-se de molculas altamente especializadas esua ao txica pode trazer a leses graves parao sistema biolgico se no for administradacom percia e precauo.

Minerais

So compostos de origem inorgnicanecessrios para uma srie de funes bioqu-micas importantes como, por exemplo, co-fatores de reaes enzimticas (Mg++, K+), fato-res da coagulao (Ca++), regulao do equil-

brio hidro-eletroltico e cido bsico (Na+, K+,Cl-), elementos estruturais (Ca++, P-3, F-), trans-

porte (Fe++) e muitas outras funes.As necessidades de minerais para as

funes fisiolgicas podem ser divididas, arbi-trariamente, em dois grupos: os macromine-raisnecessrios em quantidades acima de 100

mg/dia (clcio, fsforo, sdio, potssio, clore-tos, magnsio) e microminerais necessriosem quantidades abaixo de 100 mg/dia (cobalto,iodo, ferro, flor, crmio).

De maneira diferente aos demais nutri-entes, os minerais possuem um processo deabsoro intestinal incompleto, ou seja enquan-to todos os carboidratos, lipdios e protenasingeridos devem ser absorvidos (seno haver

proliferao bacteriana e, consequentemente,distrbios digestivos) os minerais possuem um

limiar prprio para cada um deles (p.ex.: o Na+ de cerca de 180 mEq/l) acima do qual no ha passagem do mineral para a veia porta-heptica (que comunica o intestino e o fgado) eo excesso excretado pelas fezes.

Desta maneira, h um controle digestivoimportante da concetrao plasmtica dos mi-nerais. Contudo, quaisquer distrbios digestivos(p.ex.: parasitrios, inflamatrios, medicamen-tos) podem alterar a absoro dos minerais le-vando a sua depleo e tambm de gua, umavez que haver distrbio no balana hidro-

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eletroltico, levando a diarrias e a conseqen-te desidratao, que muitas vezes fatal.

A clula: o tubo de ensaio da vida

a unidade morfo-fisiolgica dos se-

res vivos, possuindo estruturas como as mito-cndrias (em todos os seres vivos, com exce-o dos procariotas) e glioxiomas(vegetais euns poucos protistas) que so a sede da pro-duo de energia da clula (Figura 1-8).

Nas clulas das folhas dos vegetaisexistem os cloroplastos, estruturas semelhan-tes s mitocndrias responsveis pela fotos-sntese (Figura 1-9). Existe uma semelhanaestrutural muito grande entre mitocdrias ecloroplastos, apesar das funes diametral-mente opostas (produo de energia a partirde biomolculas e captao de energia para a

produo de biomolculas, respectivamente).Acredita-se que tais organelas eram organis-mos independentes, em um passado evoluti-vo muito distante, mas que criaram uma rela-o simbitica com algumas clulas primiti-vas gerando as atuais clulas vegetais e ani-mais atuais.

De fato, a existncia de DNA comple-

tamente diferente do ncleo, qualifica essasorganelas como candidatas s primeiras estru-turas vivas auto-suficientes, no sentido ener-gtico, a surgirem na histria da vida na Ter-ra.

Figura 1-8: A mitocndria a sede das reaes ener-gticas em eucariotas.

Os ribossomos so formados porRNAr e so a sede da sntese protica, libe-rando-as para o retculo endoplasmtico e,

posteriormente, aparelho de Golgi onde asprotenas podero ser liberadas para o uso

celular ou extracelular. Os peroxiomas soimportantes para desdobrar os radicais livresformados pelo oxignio evitando assim o enve-lhecimento e a morte celular. Os lisossomas,

por sua vez, contm enzimas hidrolticas quedegradam alimentos ou a prpria clula (apop-

tose = morte celular programada) sendoimportante para determinar o tempo de vida tilde uma clula.

As clulas eucariotaspossuem um n-cleo organizado que regula as atividades dereproduo e sntese proticas (atravs doDNA). A maioria das reaes bioqumicas o-correm no citosol,que mantm relao com omeio externo e com as organelas atravs de umsistema de membranaslipdico-protico, idn-tico membrana plasmtica.

Os procariotasno possuem sistema demembrana intracelular organizado, no possu-indo as organelas que apresentam esta estrutura(p.ex.: ncleo, mitocndrias). Possuem (assimcomo os vegetais) uma parede celular extre-mamente resistente formada de polissacrides.

Compreender os mecanismos que levam interao das biomolculas com o sistemacelular, seja na sntese, metabolismo ou degra-dao, funo da Bioqumica. Utilizando-sede conceitos interdisciplinares (Biologia, Histo-logia, Fisiologia etc.), a Bioqumica procuraexplicar o funcionamento da clula a partir deum ngulo molecular, possibilitando, inclusive,a manipulao in vitrode condies exclusivasdas clulas vivas, podendo recriar o processo daqumica da vidacom o advento da engenharia

gentica. Estamos vivendo tempos de mudan-as extremamente importantes no pensar cient-fico acerca de questes vitais para a perpetua-o de nossa espcie - ameaada de extino

pela superpopulao e destruio desgovernadado ecossistema. A compreenso dos mecanis-mos bsicos de manuteno da vida no ambien-te celular, indispensvel para o profissional darea de sade e cincias biolgicas para que

possa se posicionar em assuntos vitais e, inclu-sive, ticos dentro do exerccio de sua profis-so.

Na Figura 1-9 representa as principaisorganelas de uma clula eucariota.

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Figura 1-9 - Representao esquemtica de uma clulaeucariota.

Curiosidades

O estudo da bioqumica j rendeu 63ganhadores do Prmio Nobel de Qumica eMedicina, a mais importante premiao cien-tfica, instituda desde 1901. Dentre eles, estum dos nicos cientistas que ganhou duasvezes o prmio Nobel: Frederick Sanger queem 1958 descobriu a estrutura da insulina eem 1980 desenvolveu tcnicas de seqencia-mento de DNA. Linus Pauling tambm ga-nhou dois prmios: em 1954 por seus estudoscom ligaes qumicas de biomolculas e em1962 o prmio Nobel da Paz. Neste seletoclube de ganhadores de mais de um prmio

Nobel consta, ainda, Marie S. Curie em 1911ganhou o Nobel de Qumica e em 1903 o deFsica.

A seguir, a listagem completa dos ga-

nhadores do Prmio Nobel de Qumica e Me-dicina com estudos bioqumicos.

2000 - MEDICINA: Arvid Carlsson, Paul Greengard e Eric RKandel pelos estudos na transduo de sinais no sistema nervo-so.

1999 - MEDICINA: Gnter Blobel por descobrir que protenaspossuem sinais que regem sua localizao e transporte celular.

1998 - MEDICINA: Robert F. Furchgott, Louis J. Ignarro eFerid Umrad pela descoberta da sntese de cido ntrico no or-ganismo e sua funo no sistema cardiovascular.

1997 - MEDICINA: Stanley B. Prusiner pela descoberta dosprons, novo modelo biolgico de infeco de origem protica.

1997 - QUMICA: Paul B. Boyer e Jonh E. Walker pela eluci-dao do mecanismo enzimtico da sntese do ATP e Jens C.Skou pela descoberta da enzima responsvel pela sntese doATP.

1994 - MEDICINA: Alfred G. Gilman e Martin Rodbell peladescoberta das protenas-G.

1993 - Richard J. Roberts e Phylip A. Sharp pela descoberta desplit-genes.

1993 - QUMICA: Kary B. Mullins pela inveno do mtodo daPCR (Polymerase Chain Reaction- Reao em Cadeia da Polime-rase) para a sntese in vitrode DNA e Michael Smith pelo estudoem protenas mutagnicas.

1992 - MEDICINA: Edmond H. Fisher e Edwin G. Krebs peladescoberta da fosforilao reversvel de protenas.

1991 - MEDICINA: Erwin Neher e Bert Sakmann pela descoberta

das protenas canais de ons celulares. 1989 - QUMICA: Sidney Altman e Thomas Cech pela descober-

ta de RNA com propriedade cataltica. 1988 - QUMICA: Johann Deisenhofer, Robert Huber e Harmut

Chel pela determinao da estrutura tri-dimensional do centro dareao fotossinttica.

1985- MEDICINA: Michael S. Brown e Joseph L. Goldstein peladescoberta da regulao do metabolismo do colesterol.

1984 - MEDICINA: Niels K. Jerne, Georges J. F. Khler e CsarMilstein pela descoberta do controle do sistema imune.

1982 - MEDICINA: Sune K. Bergstrm, Bengt I. Samueksson eJonh R. Vane pela descoberta das prostaglandinas.

1982 - QUMICA: Aaron Klug pelo dewsenvolvimento de tcni-cas de microscopia eletrnica por cristalografia para elucidar inte-raes protenas/cidos nuclicos.

1980 - QUMICA: Paul Berg pelos estudos de DNA recombinate

e Walter Gilbert e Frederik Sanger por seus estudos de sequenci-amento de DNA.

1978 - MEDICINA: Werner Arber, Daniel Nathans e Hamilton O.Smith pela descoberta das enzimas de restrio.

1978 - QUMICA: Peter D. Mitchel pela formulao da teoriaquimiosmtica para a sntese do ATP.

1977 - Roger Guillemin, Andrew V. Schally e Rosalyn Yalowpela descoberta da produo de hormnios peptdeos cerebrais.

1975 - QUMICA: Jonh Warcup Conforth e Vladimir Prelog peloestudo da estereoqumica de reaes enzimticas.

1972 - MEDICINA: Gerald M. Edelman e Rodney R. Porter peladescoberta da estrutura protica dos anticorpos.

1972 - QUMICA: Christian B. Anfinsen, Stanford Moore eWilliam H. Stein pelos estudos na enzima ribonuclease.

1971 - MEDICINA: Earl W. Jr. Sutherland pela descorberta domecanismo de ao dos hormnios.

1971 - QUMICA: Gerhard Herzberg pelo estudo da estruturaeletrnica e geomtrica dos radicais livres.

1970 - QUMICA: Luis F. Leloir por estudos na biossntese decarboidratos

1968 - MEDICINA: Robert W. Holley, Har Gobind Khorana eMarshall W. Nirenberg pela interpretao do cdigo gentico e asntese protica.

1964 - QUMICA: Dorothy Crowfoot Hodgkin pela criao detcnicas de Raios-X para estabelecer a estrutura de compostos bi-oqumicos.

1964 - MEDICINA: Konrad Bloch e Feodor Lynen peladescoberta do mecanismo e regulao do metabolismo docolesterol e cidos graxos.

1962 - MEDICINA: Francis Harry Compton Crick, James DeweyWatson e Maurice Hugh Frederick Wilks pela descoberta da es-

trutura do DNA. 1962 - QUMICA: Max Ferdinand Perutz e John Cowdery Ken-drew pelo estudo da estrutura de protenas globulares.

1961 - QUMICA: Melvin Calvin pelo esclarecimento da fotos-sntese.

1958 - QUMICA: Frederick Sanger pela determinao da estru-tura da insulina

1959 - MEDICINA: Severo Ochoa e Arthur Kornberg pela des-coberta da biosntese de DNA e RNA.

1957 - QUMICA: Alexander R. Todd pelo trabalho com nucleo-tdeos e co-enzimas.

1955 - MEDICINA: Axel Hugo Theodor Theorell pela descobertada natureza oxidativa de enzimas.

1955 - QUMICA: Vincent Du Vigneaud pela sntese de horm-nios polipetdeos.

1953 - MEDICINA: Hans Adolf Krebs e Fritz Albert Lipmann

pela descoberta do ciclo do cido ctico e do papel da coenzima-A.

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1954 - QUMICA: Linus Carl Pauling pelo estudo nas ligaesqumicas de biomolculas.

1950 - MEDICINA: Edward Calvin Kendal, Tadeus Reichsteine Philip Showalter pela descoberta dos hormnios da crtex a-drenal.

1943 - MEDICINA: Henrik Carl Dam e Edward AdelbertDoisy pela descoberta da Vitamina K.

1948 - QUMICA: Arne Wilhelm Kaurin Tiselius pela pesquisaem eletroforese de protenas plasmticas.

1947 - QUMICA: Robert Robinson pelo estudo de bioqumicavegetal. 1947 - MEDICINA: Carls Ferdinand Cori, Gerty Theresa Cori

e Bernardo Alberto Houssay pela pesquisa no metabolismo doglicognio e da glicose.

1946 - QUMICA: James Batcheller Sumner, Jonh HowardNorthrop e Wendell Meredith Stanley pelos estudos em enzi-mas.

1939 - QUMICA: Adolf Friedrich Johann Buternandt peloestudo dos hormnios sexuais e Leopold Ruzicka pelo estudode terpenos e polimetilenos.

1938 - QUMICA: Richard Khun pela pesquisa com caroteni-des e vitaminas.

1937 - MEDICINA: Albert Szent-Gyrgyi Von Nagyrapoltpela descoberta do metabolismo energtico celular.

1936 - MEDICINA: Hallert Dale e Otto Loewi pela descobertada trasnmisso qumica do impulso nervoso.

1937 - QUMICA: Walter Norman Haworth e Paul Karrernpelo trabalho com carboidratos, carotenides, vitaminas A, B2e C.

1931 - MEDICINA: Otto Heinrich Warburg pela descoberta danatureza da ao das enzimas respiratrias.

1930 - QUMICA: Hans Fisher pela pesquisa dos grupamentosmetlicos da hemoglobina e clorofila.

1929 - QUMICA: Arthur Harden, Hans Karl August VonEuler-Chelpin pelo estudo das enzimas fermentadoras de a-car.

1929 - MEDICINA: Christiaan Eijkman e Frederick GowlansHopkins pelo estudo com vitaminas.

1928 - QUMICA: Adolf Otto Reinhold Windaus pelo estudode vitaminas.

1927 QUMICA: Heinrich Otto Wieland pelo estudo daconstituio dos cidos biliares. 1923 - MEDICINA: Frederick Grant e John James Richard

Macleod pela descoberta da insulina.

1922 - MEDICINA: Archibald Vivian Hilll e Otto Fritz Meye-rhof por estudos do metabolismo muscular

1915 - QUMICA: Richard Martin Willsttter pela pesquisacom clorofila.

1910 - MEDICINA: Albrecht Kossel por seu trabalho embioqumica celular com protenas e substncias nuclicas.

1907 QUMICA: Eduard Buchner pela descoberta da fermenta-o celular.

1902 - QUMICA: Hermann Emil Fisher pela pesquisa emsntese de carboidratos e purinas.

1901 - QUMICA: Jacobus Henricus Van't Hoff pela lei depresso osmtica.

Para testar seus conhecimentos1. O que estuda a Bioqumica?2. Qual a composio qumica dos seres vivos? Que

so biomolculas?3. Quais as funes das biomolculas?4. Quantos aminocidos so verdadeiramente essenci-

aise no-essenciais? Justifique sua resposta.

5. Qual o destino dos aminocidos no metabolismoheptico?6. Organize um quadro com as formas de excreo do

nitrognio protico nas diversas classes de animais.7. Comente sobre a importncia da lactose como fonte

de energia em mamferos?8. O que hiper e hipoglicemia?9. Porque h reduo do peso corpreo quando restrin-

ge-se o consumo de carboidrato?10. Porque um paciente diabtico assemelha-se a um

paciente em jejum prolongado, no que diz respeitoao metabolismo energtico?

11. Quais dos ganhadores (ou seus trabalhos) do Prmio

Nobel de Qumica e Medicina que trabalharam commodelos bioqumicos, voc j tinha ouvido falar?Qual a molcula que mais prmios deu a seus pes-quisadores?

Para navegar na InternetHomePage do Prof. Ricardo Vieira:http://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br

The World Wide Web Virtual Library: Biosciences:http://golgi.harvard.edu/biopages/all.html

Revista Brasileira de Anlises Clnicas:http://www.terravista.pt/aguaalto/1207/boyle.html

AllChemy Web- Qumica e Cincias afins:http://allchemy.iq.usp.br/

The Nobel Prize Oficial Site:http://www.nobel.se/

A Brief History of Biochemistry:http://www.wwc.edu/academics/departments/chemistry/courses/chem431/lectures/introlect.html

Biomania:http://www.biomania.com.br/mapasite/map.htm

Biochemistry On-Line:http://www.biochemist.com/home.htm

Bioqumica y Biologa Molecular en la Red:http://www.yi.com/home/PerdigueroEusebio/bioquimica.html

Science: http://intl.sciencemag.org/

Nature: http://www.nature.com/

Ricardo Vieira
http://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br/http://golgi.harvard.edu/biopages/all.htmlhttp://www.terravista.pt/aguaalto/1207/boyle.htmlhttp://allchemy.iq.usp.br/http://www.nobel.se/http://www.biomania.com.br/mapasite/map.htmhttp://www.biochemist.com/home.htmhttp://www.yi.com/home/PerdigueroEusebio/bioquimica.htmlhttp://intl.sciencemag.org/http://www.nature.com/http://www.nature.com/http://intl.sciencemag.org/http://www.yi.com/home/PerdigueroEusebio/bioquimica.htmlhttp://www.biochemist.com/home.htmhttp://www.biomania.com.br/mapasite/map.htmhttp://www.nobel.se/http://allchemy.iq.usp.br/http://www.terravista.pt/aguaalto/1207/boyle.htmlhttp://golgi.harvard.edu/biopages/all.htmlhttp://www.fundamentosdebioquimica.hpg.com.br/


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Captulo 2Bioqumica dos Alimentos

A evoluo das espcies sempre seapoiou em novas maneiras de se obter energiadas mais variadas fontes para assim melhoraproveitar as matrias primas que a naturezaoferece aos seres vivos. Seres mais sofistica-dos na forma de obter energia, tm-se mostra-do superiores nesta escala evolutiva e seusdescendentes impem-se na pirmide evoluti-va.

Um grupo numeroso de seres vivos

especializou-se em captar a energia luminosa econvert-la em energia qumica para sintetizaralgumas molculas energticas: so os aut-trofos. As matrias-primas bases para essasntese de alimentos eram compostos abundan-tes na atmosfera primitiva, como o gs carb-nico (CO2), amnia (NH3), gua (H2O). Com aajuda de energia proveniente das radiaesluminosas do sol, por fotossntese, comeou-se a acumular um composto at ento escasso

na atmosfera: o oxignio(O2) que era expelidopelos organismos fotossintticos como dejetometablico.

Acontece que os compostos alimenta-res so sintetizados em tamanha quantidadeque esses seres se viram obrigados a armaze-nar parte de dele e excretar o excesso juntocom oxignio (sem dvida, um lixo de luxodeste processo metablico). Entretanto, o apa-recimento de oxignio livre na atmosfera de-morou cerca de um bilho de anos desde oaparecimento dos primeiros organismos fotos-sintticos, as cianobactrias, como pode ob-

servar nos registros geolgicos.Somente aps esse longo perodo outro

grupo de seres vivos, especializou-se em obtera energia necessria para suas reaes orgni-cas alimentando-se dos nutrientes produzidos

pelos organismos auttrofos e o O2da atmos-fera: so os hetertrofos. As formas primitivaseram, entretanto, unicelulares, sendo necess-rio mais um bilho de anos para a organizaoem seres multicelulares mais complexos (Figu-

ra 2-1).

Figura 2-1 - A idade da terra estimada em cerca de 4,5 bilhes de anos, sendo proposto que por volta do primeiro bi-lho tenha surgido as primeiras clulas fotossintticas auttrofas. No entanto, o O2atmosfrico necessrio para o surgi-mento dos auttrofos s torna-se disponvel cerca de 2 bilhes de anos depois, devido absoro do oxignio produzido

pelo ferro da superfcie da terra, fato comprovado pela existncia de enormes depsitos de xido de ferro nos sedimen-tos mais antigos do planeta. Os seres muticelulares demoraram cerca de 3 bilhes para surgirem, o que mostra a dificul-dade da organizao celular parcialmente possibilitada pelo metabolismo aerbio. (Adaptado deBiologia Molecular daClula - Albert B. et al., p.16, 1997.)


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Fundamentos de Bioqumica - Captulo 2 - Alimentos 14

Desta forma, comea-se a desenhar acomplexa rede de relacionamento ecolgicoentre produtores e consumidores, havendototal harmonia entre eles, uma vez que oscompostos nitrogenados produtos da degrada-o dos hetertrofos eliminados para o meio

(amnia, uria, nitritos, nitratos) juntamentecom o CO2produto das oxidaes biolgicas,passam a ser a principal fonte de matria-prima para a fotossntese.

Uma srie de organismos especializou-se em reciclar os dejetos metablicos dessesorganismos (p.ex.: fezes e urina), assim comoos seus corpos aps a sua morte: os decompo-sitores)

Forma-se, ento, um elo importanteentre os seres vivos, construindo a complexateia alimentar que faz com que a Terra funcio-ne como um gigantesco ser vivo e prossiga,lentamente, seus passos evolutivos.

O relacionamento entre consumidores e

produtores est ligado disponibilizao decarbono o oxignio para os processos metab-licos, enquanto que os decompositores forne-cem, principalmente, o nitrognio recicladodos tecidos mortos e dejetos, apesar de o ciclodos nitrognio, carbono e oxignio ser comum

para todos os seres vivos, de certa forma (Fi-gura 2-2).

Figura 2-2: O ciclo do carbono entre produtores (vegetal), consumidores (animal) e decompositores (fungos e bactrias).Consumidores e produtores trocam entre si, principalmente, carbono e oxignio enquanto que os decompositores reciclam onitrognio.

Ricardo Vieira


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O ser humano, objeto de nosso estudo,posiciona-se no topo desta teia alimentar, che-gando a mudar o ecossistema em prol de suasobrevivncia, na procura da matria-prima

para suas reaes metablicas. A despeito dadiscusso ecolgica, o conhecimento da estru-

tura e funcionamento do corpo humano ne-cessrio para poder adaptar-se melhor s ad-versidades impostas pela evoluo e, comotem feito, impor sua soberania entre as esp-cies, sob o preo, infelizmente, da devastaodo ambiente e a extino de vrias espcies.

Desta forma, o ato de obter substratospara as reaes orgnicas bsicas que ocorremno interior das clulas do organismo, em suma,constitui o ato da alimentao. Basicamente,os nutrientes de origem alimentar so forneci-

dos pelos carboidratos (acares), lipdios(gorduras) e protenase possuem funo pri-mordial a produo de energia celular. Entre-tanto, essa concepo, puramente energtica,

pode cometer alguns equvocos uma vez quemuitas outras molculas so requeridas para ofuncionamento celular ou mesmo para propor-cionar a absoro adequada dos nutrientes eno esto envolvidas diretamente no processode produo de energia.

Assim sendo gua, eletrlitos e vita-minas, que no possuem uma funo energti-ca direta, so alimentos indispensveis para oser humano; precisam estar presentes na dieta

para suprir as necessidades dirias do orga-nismo nas reaes orgnicas uma vez que noso sintetizados pelo organismo (a gua pro-duzida nas reaes orgnicas supre apenascerca de 5% das necessidades dirias do serhumano).

De maneira semelhante, as fibras vege-

tais, que no possuem digesto intestinal nosendo absorvidas, so indispensveis na ali-mentao por manter a forma do bolo fecal,facilitando a absoro dos demais alimentos.Somente algumas bactrias e protozorios,

presentes no sistema digestivo de ruminantes ecupins, conseguem digerir as fibras vegetais(feitas, principalmente, de celulose) sendo,nestes animais, a principal fonte energtica.

O conceito clssico de alimento variade acordo com o ponto de vista, como, por

exemplo: A matria prima para a fabricaodos materiais de renovao do organismo

(Vioult & Juliet); Substncias, em geral natu-rais e complexas, que associadas s de outros

alimentos em propores convenientes, so

capazes de assegurar o ciclo regular da vida

de um indivduo e persistncia da espcie a

qual ele pertence (Randon & Simonnet); As

matrias, qualquer que seja a natureza, queservem habitualmente ou podem servir nu-

trio (Littr); Substncias necessrias manuteno dos fenmenos do organismo sa-

dio e reparao de partes que se faz cons-

tantemente (Claude Bernard); Substnciaque, incorporada ou no ao organismo, nele

exerce funo de nutrio(Escudero).Entretanto, o termo alimento possui

significado bastante complexo que ultrapassaos limites da bioqumica devendo ser estudado

com um carter multidisciplinar, uma vez queenvolve a qumica, biologia, agronomia, vete-rinria, nutrio, alm das cincias da sade.Desta forma, a abordagem a ser realizada nestecaptulo, diz respeito ao estudo da composioqumica dos alimentos e da forma como a-

presentado para o metabolismo humano. Den-tro deste ponto de vista, a digesto dos ali-mentos ser abordada neste captulo por setratar de uma fase fisiolgica adaptada s pro-

priedades dos alimentos. Nos captulos corres-pondentes aos estudos de cada biomolcula,sero abordadas peculiaridades de cada pro-cesso digestivo de interesse para o metabolis-mo da biomolcula em questo.

Classificao dos alimentos

Do ponto de vista biolgico, os alimen-tos se agrupam em trs classes:a) Energticos: so os que fornecem substra-

tos para a manuteno da temperatura cor-prea, liberando energia trmica necessriapara as reaes bioqumicas. So os carboi-dratos, lipdios e protenas. Os carboidratosso os alimentos energticos por excelncia,

pois so diretamente produzidos na fotos-sntese dos auttrofos e degradados em to-dos os organismos vivos, sem exceo, a

partir de enzimas especficas. Os lipdios eas protenas, apesar de possurem poder e-nergtico superior ou igual aos carboidratos(Tabela 2-1), tm funes outras no orga-nismo, possuindo digesto e absoro len-

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tas, sendo utilizados secundariamente comoprodutores de energia.

Tabela 2-1: Calor de combusto e energia disponveisnas fontes de alimentos mais importantes.

Calor de Combus-to in vitro

(bomba calorim-trica) em kcal/g

Oxidaohumana (in

vivo) emkcal/g

Protenas 5,4 4,1 (*)Lipdios 9,3 9,3Carboidratos 4,1 4,1Etanol 7,1 7,1

(*) Oxidao das protenas corrigidas pela perda dosaminocidos excretados na urina.Fonte:Harper, 1994, p. 608.

A capacidade energtica dos alimentos d-se devido ao alto calor de combusto das li-gaes C-C (cerca de 54 kcal). No captulo3 sobre Bioenergtica, sero abordados te-mas relativos ao poder calrico das biomo-lculas.

b)Plsticos ou estruturais: atuam no cresci-mento, desenvolvimento e reparao de te-cidos lesados, mantendo a forma ou prote-gendo o corpo. Novamente, protenas, lip-dios e carboidratos so os principais repre-

sentantes, estando presentes na membranacelular e regio intersticial. Em vegetais, ocarboidrato celulose(um polmero de glico-se) representa o principal composto da pa-rede celular que garante a forma da clulavegetal, mesmo em perodos de excesso ouescassez de gua. O depsito cumulativo decelulose em algumas rvores apresenta re-sistncia comparada aos metais resistentescomo o ferro. A quitina um polmeromuitssimo parecido com a celulose (a ex-

ceo de um grupamento -OH substitudopor um NH2no C2) e que confere extremaresistncia ao exoesqueleto dos artrpodes.A gua e os sais minerais representam oscomponentes da alimentao que no soexclusivos de organismos vivos, mais pos-suem funes estruturais importantssimas.

c) Reguladores: aceleram os processos org-nicos, sendo indispensveis ao ser humano.So as vitaminas, gua, sais minerais e fi-

bras vegetais.Favorecem a dinmica celularcomo catalisadores (vitaminas) ou propor-

cionando a concentrao exata dos substra-tos (gua), bem como agentes estabilizado-res de vrias enzimas ou mesmo regulandoa quantidade de gua intracelular ou a exci-tabilidade da membrana (minerais). Apesarde no serem digeridas ou absorvidas, as fi-

bras vegetais desempenham funo impor-tante no processo digestivo, como ser vistoainda neste captulo.

Necessidade de alimentos

O organismo requer nutrientes suficien-tes para proporcionar energia livre correspon-dente s necessidades dirias. A manutenodo peso corporal constante o melhor indica-dor de que existe energia suficiente na dieta ecada grupo alimentar fornece energia prpria sua composio qumica, com as necessidadesindividuais de energia dependendo de vriosfatores prprios do alimento e outros fatoresinerentes de quem se alimenta.

A ingesto dos nutrientes deve ser feitade forma balanceada de modo a permitir a ab-soro sem carncias ou excessos, pois casoisso no seja observado, sobrevm a desnutri-o e a obesidade, respectivamente, que so

distrbios patolgicos oriundos da alimentaoinadequada seja qualitativa ou quantitativa-mente.

A desnutrio constitui-se um gravedistrbio alimentcio inerente a ingesto dequantidades insuficientes para manter o meta-

bolismo basal. As substncias de reserva sorapidamente esgotadas e os subprodutos meta-

blicos acarretam vrios distrbios que podemdeixar seqelas graves, apesar de, na maioriados casos, o restabelecimento da dieta normal,

promove a volta s condies de normalidademetablica do indivduo.

So comuns doenas nutricionais emcrianas (principalmente por um fator social,tpico de pases do terceiro mundo) e em adul-tos em processo de emagrecimento espontneorealizado por meio de dietas que levam emconsiderao simplesmente a privao da ali-mentao calrica.

Na ocorrncia de desnutrio calricaassociada a carncia de protenas, estabele-cem-se as sndromes de m-nutrio conheci-das como kwashiakore marasmo.

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O kwashiakor caracterizado por e-dema (devido a baixa quantidade de protenasno sangue o que leva reteno de gua nostecidos), leses na pele, despigmentao docabelo, anorexia, hepatomegalia. conse-qncia ingesto inadequada de protenas,

mesmo com quantidade suficiente de calorias.O marasmo caracteriza-se pela ausncia deedema, para no crescimento e perda muscularextrema e resultante de uma deficincia cal-rica prolongada com uma alimentao proticaadequada. Freqentemente, uma sndromedesnutricional resultante da combinao dessasduas doenas leva o indivduo morte.

A obesidade, por outro lado, corres-ponde a uma doena dos maus hbitos alimen-tares, onde o excesso de lipdios e carboidratos

(que se convertem em lipdios no fgado, comoveremos em captulos posteriores) leva a umacmulo de lipdios nos adipcitos acima dosnveis normais de massa corprea para o indi-vduo. Este acmulo promove a duplicao donmero de adipcitos favorecendo o aumentoda massa corprea alm nos limites normais

para o indivduo. Isso se d devido ao tipo detecido adiposo existente nas primeiras fases davida, o tecido adiposo multilocularou verme-lho, que desaparece rapidamente podendo

permanecer, entretanto, at a adolescncia.J no incio da maturao sexual, entre-

tanto, h somente o tecido adiposo do tipounilocularou amarelo, que no mais se dupli-ca, mas aumenta de tamanho at 100 vezeslevando a um aumento no volume do tecidoadiposo sem, no entanto, o aumento no nme-ro de clulas.

Um fato interessante observadoquando um pr-adolescente obeso submetido

a dieta hipocalrica e perde uma quantidadesignificativa de massa corporal em um curtoperodo. Nestes casos, observado o esvazia-mento progressivo das reservas de lipdios dosadipcitos, sendo este estmulo desencadeantedo processo de diviso celular o que faz comque haja um nmero maior de adipcitos apso trmino da dieta, apesar de conterem menoslipdios do que anteriormente. Entretanto, essenmero duplicado de adipcitos permite umamaior absoro de lipdios quando o indivduo

retorna s condies alimentcias normais an-terior dieta, fazendo com que aumente a

massa corporal mais rapidamente do que otempo que levou para perd-la, e em quantida-de, freqentemente, superior quela observadaantes da dieta.

Em adultos, o aumento da massa gor-durosa se d pelo aumento do volume dos adi-

pcitos, o que torna o esvaziamento brusco, nocaso das dietas exageradas, um fator de flaci-dez para o tecido adiposo que fica propcio aser reposto em seu volume quando termina adieta.

Desta forma, para o controle da obesi-dade (exceto para as formas geneticamentedeterminadas) o controle da massa corporal s possvel por um programa de reeducaoalimentar aliado a incorporao de hbitos deatividades fsicas para queimar o excesso de

alimentos calricos ingeridos diariamente.Na figura 3-1 est apresentada a frmu-

la de clculo do ndice de massa corporal(IMC) e as faixas de limite inferior e superiordo peso ideal para um indivduo, levando emconsiderao sua altura e peso.

IMC =2(m)][altura

(kg)peso

18,5 = subpeso 18,5 24,9 = normal25 29,9 = sobrepeso >30,0 39,9 = obeso40 = obeso grave (obesidade mrbida)

Limite inferior de peso: 20 x [altura (m)]2

Limite superior de peso:25 x [altura (m)]2

Figura 2-3 - Frmula de clculo de ndice de massacorprea (IMC) e limites de peso a partir do peso ealtura de um indivduo.(Fonte: software Biobrs para consultas mdicas -http://www.biobras.com.br

)

Alguns tipos de cncer esto intima-mente relacionados com o tipo de dieta, comoo cncer de esfago, estmago, intestino gros-so, mama, pulmo e prstata. Aparecem, ge-ralmente, entre os 70 e 80 anos sendo que 15%tm sobrevida de 5 anos.

Outros fatores ambientais e genticosinfluenciam na gnese desses tipos de cncer,

porm observado que em pases onde a inci-dncia de um tipo de cncer baixa observa-se

que os imigrantes para pases onde a incidn-cia do cncer alta, passam a ter um aumentona incidncia da doena, o que sugere a rela-

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o do surgimento da doena com fatores cul-turais do pas, como o caso dos tipos de ali-mentao.

A crie dentria um exemplo tpicode doena causada pelo acmulo de alimentosna cavidade bucal, nos espaos interdentrios,

que possibilita s bactrias e fungos da floraoral e quelas presente na alimentao, prolife-rem e produzir produtos abrasivos (p.ex.: cidolctico, etanol, aminas) que destroem progres-sivamente a dentina dando origem crie. As

protenas so utilizadas pelas bactrias paraproduzir uma matriz viscosa que se fixa aosdentes (placa bacteriana) que permite a prolife-rao de microorganismos para a produo dos

produtos abrasivos.Muitasoutras doenas esto relaciona-

das a distrbios alimentares, dentre elas desta-cam-se: lceras:relacionada com fatores alimenta-

res, genticos e psicolgicos. Obstruo pilrica:por contrao de uma

lcera, processo tumoral ou anomalia con-gnita e caracterizada por vmitos, dis-tenso abdominal e acidose metablica por

perda de cido clordrico; Sndrome de Zollinger-Ellison: lcera

pptica causada por um tumor pancretico; Anorexia: distrbio nervoso que induz a

fobia de ganhar peso. Bulimia: relacionada com compulso para

comer forando o paciente a estimular ovmito para poder comer mais.

Anemia perniciosa: acloridria e atrofiagstrica promovem a incapacidade de se-cretar o fator intrnseco de absoro da vi-tamina B12, fato comum em indivduosanorexgenos.

Sndromes de m-absoro: devido a le-ses na mucosa gastrointestinal que podeser causada por microorganismos presentesnos alimentos;

Esteatorria: falha na digesto ou absor-o dos lipdios;

Diarria:produo excessiva de matriafecal por excesso de gua nas fezes.

Balanceamento de alimentos

Para manter o equilbrio do peso corp-reo, uma dieta balanceada deve conter alimen-tos de origem animal e vegetal composta dosvrios tipos de biomolculas, disposto de for-ma balanceada para suprir as necessidadesenergticas do indivduo.

Os carboidratos e lipdios so primari-amente calricos, devendo ser distribudo com

parcimnia na alimentao. As protenas pos-suem alto valor biolgico quando possuemgrande variedade de aminocidos. As vitami-nas e minerais so requisitadas em pequenasquantidades dirias. A gua tem um volumedirio de acordo com a perda por evaporao,

urina e fezes. Os alimentos disponveis para oser humano so agrupados, de forma didtica,em cinco grupos: Grupo I - Leite e derivados: ricos em

protenas de alto valor biolgico, grandequantidade de clcio, vitaminas A, D, E edo complexo B.

Grupo II - Carnes, ovos, peixes e maris-cos - ricos em protenas de alto valor bio-lgico, ferro, vitamina A e do complexo B.

Grupo III- Gorduras e leos.

Grupo IV - Cereais e derivados, legumessecos e produtos aucarados : ricos emcarboidratos de carbono, protenas de ori-gem vegetal (baixo valor biolgico), ferro,vitamina B1 e fibras.

Grupo V - Hortalias e frutos: ricos emvitaminas, minerais e fibras, com quanti-dades variveis de carboidratos.

Para distribuir os vrios grupos de ali-mentos dentre as refeies dirias, pode-se

estabelecer pores correspondentes a umaxcara de ch (cerca de 200 ml). Grupo I: 2 a 3 pores Grupo II: 1 a 2 pores Grupo III: 2 a 3 pores Grupo IV: 5 a 7 pores Grupo V: 5 a 7 pores

A orientao nutricional, entretanto,depende de avaliao clnica de doenas que

podem ter complicaes com a alimentao decertos grupos de alimentos (p.ex.: hipercoles-terolemia, diabetes mellitus).

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Necessidades calricas

A energia gasta por um indivduo de-pende, principalmente dos seguintes fatores:

a)Taxa basal metablica: a quantidade deenergia necessria para a manuteno dasfunes fisiolgicas bsicas sob condies

padronizadas. Para se estabelecer os valoresbasais, o indivduo deve estar em repouso,acordado, num ambiente de temperatura a-dequada e as medidas devem ser feitas pelomenos 12 horas aps a ltima refeio. Estataxa proporcional ao peso corpreo e -rea corporal (quanto maior a rea corporal,maior a perda de calor); nos homens e nos

jovens maior que nas mulheres e idososem virtude de suas atividades metablicasserem diferentes (h uma diminuio mdiade 2% na taxa basal metablica por cada 10anos de vida, com o tecido muscular substi-tudo por gordura e gua). Outras atividadesmetablicas indicam gasto de energia au-mentado, como o caso de atividade mental edoenas (principalmente com febre).

b) Efeito termognico: os alimentos possuem

uma taxa de, aproximadamente, 5 a 10% deenergia total fornecida que gasta para serdigerida, o que vai variar de alimento paraalimento, dependendo de sua digestibilida-de. Desta forma, uma determinada quanti-dade de um alimento pode ter um rendi-mento energtico final menor do que amesma quantidade de um outro alimentoque possua uma digestibilidade melhor. Ou-tro fator que influencia neste poder termo-gnico o metabolismo da biomolcula, o

que faz com que uma alimentao superca-lrica seja convertida em massa gordurosaque se deposita nos adipcitos e no , ver-dadeiramente, convertida em energia, a me-nos que o indivduo realize exerccios fsi-cos alm de sua quantidade normal.

c) Atividade fsica: a maior varivel, quantomaior a atividade fsica, maior ser a ener-gia gasta pelo indivduo.

d) Temperatura ambiente:quanto a tempera-tura est abaixo da temperatura corporal,

aumenta-se o gasto energtico para que oorganismo mantenha-se em temperatura es-tvel (35 - 37oC) o mesmo acontecendoquando a temperatura ambiente est acimada temperatura corporal, sendo que o serhumano resiste bem mais a variaes de

temperatura para menos do que para mais,uma vez que o calor passa a ser quase insu-portvel a partir de 35oC em virtude de astrocas calricas com o meio ambiente setornarem mais difceis. Entretanto, h regis-tro de seres humanos que resistem a inver-nos com temperaturas de at 50oC, o que compreensvel pela existncia de molculasenergticas disponveis para mant-lo aque-cido, alm de aparatos de proteo, claro.

As atividades metablicas dirias vari-am de acordo com a atividade fsica exercida

pelo indivduo e seu IMC, tendo, portanto,cada indivduo uma necessidade calrica dife-rente. Na Tabela 2-2 podem ser observadosvalores gerais propostos pela Sociedade Euro-

pia de Cardiologia de acordo com o tipo deatividade fsica diria.

Tabela 2-2: Necessidades calricas dirias, de acordocom o tipo de atividade fsica.

ATIVIDADEFSICA

NECESSIDADESCALRICAS DIRIAS

Sedentria/Repouso 30 kcal /Kg de peso desejvel (*)Ligeira/moderada 35 kcal /Kg de peso desejvelIntensa 45-55 kcal /Kg de peso desejvel

(*) Peso desejvel de acordo com o ndice de massacorprea (IMC).Fonte: Sociedade Europia de Cardiologia.

As necessidades de atletas ou de pesso-as que praticam atividade fsica intensa variamgrandemente de acordo com o tipo de ativida-de fsica (Tabela 2-3). Caso no se observe onvel de energia gasta, o indivduo corre o ris-co de perder peso ou ter hipotrofia muscular.Tais atividades fsicas, contudo, so ampla-mente utilizadas em programa de perda de

peso associados dieta correspondente ao pesoideal do indivduo. Deve-se ter o cuidado deobservar o progresso da perda de peso e dosaros exerccios e dieta quando atingido o pesoideal.

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Tabela 2-3: Consumoaproximado de energia (em kilo-calorias) em cerca de uma hora de atividade esportiva.

Atividade Esportiva Energia Gasta(kcal/hora)

Bicicleta ergomtrica 250Passeio de bicicleta 290Caminhada 300

Tnis de mesa 300Ginstica aerbica 350Ciclismo 490Tnis 500Voleibol 500Halterofilismo 500Handebol 520Bal 550Basquetebol 600Remo 600Futebol 650Natao 650

Jud 800Boxe 800Corrida de 12 km 900

Fonte: Sociedade Europia de Cardiologia.

Na Tabela 2-4, pode-se observar que asnecessidades energticas variam dentre os se-xos. Assim como as mulheres grvidas, ascrianas lactentes possuem uma necessidadecalrica maiores que os adultos levando-se emconsiderao as relaes de IMC, bem como

as necessidades dirias de protenas variam decerca de 0,8g/kg de peso corporal/dia em adul-tos e 2,0g em crianas.

Tabela 2-4: Necessidades calricas dirias recomenda-das para homens e mulheres.

Categoria Idade(anos)

Peso(Kg)

Energia neces-sria (kcal)

Homens 23 - 50 70 2.300 - 3.100Mulheres 23 - 50 55 1.600 - 2.400Grvidas - - + 300Lactentes - - + 500

Fonte: Harper, 1994, p.608

Observe que a quantidade de energia deum homem adulto de peso e alturas mdias,

pode atingir cerca de 3.100 kcal, o que corres-ponde a um aporte energtico enorme. Paraefeito de comparao, a queima de um gramade gasolina produz 11,5 kcal, o que significaque teramos que gastar cerca de 269g (cercade 300 ml) de gasolina diariamente para gerareste calor, o que mostra a "economia" de nossa

alimentao diria e quo caro manter umautomvel para substituir nossas atividades

fsicas de deslocamento. Para maiores conside-raes acerca do poder energtico dos alimen-tos, veja o captulo 9 sobre Bionergtica.

Necessidades de fibras

Um dado importante na alimentao apresena defibras vegetaismesmo que, classi-camente, no sejam consideradas alimento, jque no so absorvidas no trato gastrintestinalno possuindo, portanto, funo na bioqumicaintracelular. Entende-se por fibras todos osconstituintes das paredes celulares dos vege-tais que no podem ser digeridos pelas enzi-mas animais (p.ex.: celulose, hemicelulose,lignina, gomas, pectinas e pentosanos). Nosherbvoros, tais como os ruminantes, as fibras(significativamente a celulose) so as princi-

pais fontes de energia, aps serem digeridaspor microrganismos (bactrias e protozorios)existentes no trato digestivo desses animais.

No homem, dietas com alto contedode fibras exercem efeitos benficos por auxili-ar na reteno de gua durante a passagem doalimento atravs do intestino e ainda produ-zindo maiores quantidades de fezes macias,facilitando o trnsito intestinal e o processo

digestivo como um todo. Uma alta quantidadede fibras na dieta est associada com incidn-cias reduzidas de diverticuloses, cncer declon, doenas cardiovasculares e diabetes

mellitus.As fibras mais insolveis, tais como a

celulose e a lignina, encontradas no gro detrigo, so benficas com respeito funo doclon, enquanto as fibras mais solveis encon-tradas nos legumes e frutas (p.ex.: gomas e

pectinas) diminuem o colesterol plasmtico,

possivelmente pela ligao com o colesterol esais biliares da dieta. As fibras solveis tam-

bm esvaziam o estmago lentamente e destemodo atenuam o aumento da glicose e, conse-quentemente, a secreo de insulina, sendoeste esse efeito benfico aos diabticos e s

pessoas que esto de regime alimentar porquediminui o efeito da queda brusca no nvel deglicose sangnea, que estimula o apetite. as

principais fontes de fibras so os cereais (prin-cipalmente o trigo, a aveia e o arroz integral),amndoa, coco, castanha-do-par, feijo, espi-

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nafre, amora, uva, banana, bagao de laranjaetc.

Um excesso de fibras, entretanto, deveser evitado pois se ligam com micronutrientes(Zn++e vitaminas lipossolveis, por exemplo)evitando sua absoro. Desta forma, a ingesta

diria est restrita a cerca de 25 30g, modifi-cando-se para mais, de acordo com a sua utili-zao como terapia, devendo-se, sempre, serobservado a reposio vitamnica necessria

para evitar doenas carenciais.

Alimentos industrializados

Uma caracterstica da alimentao hu-mana que h imensa manipulao antes doconsumo, com o uso de agrotxicos, conser-vantes qumicos, extrao de gorduras, adiode nutrientes etc.

O processo de industrializao visa, ba-sicamente, conservar as propriedades nutricio-nais e organolpticas dos alimentos por um

perodo bastante prolongado, o que, freqen-temente, promove a perda de vrios nutrientes.As vitaminas, por exemplo, so quase que to-talmente destrudas pelo calor, outras so foto-lbeis e muitas no resistem ao congelamento,

o que faz com que seja necessrio adicion-lasaps durante a industrializao dos alimentos.Os aditivos alimentares so, portanto,

substncias naturais ou sintticas, adicionadasaos alimentos com o fim de os conservar, pro-cessar, intensificar o sabor ou melhorar o as-

pecto, largamente utilizado pela indstria ali-mentar e uma constante na dieta humana. Os

principais so os conservantes, antioxidantes,corantes, intensificadores de sabor, edulcoran-tes, reguladores de acidez, emulsionantes, es-

tabilizadores e espessantes. Na Tabela 2-5encontram-se relacionados as classes de aditi-vos e seus respectivos conceitos e na Tabela 2-6 os principais aditivos alimentares.

Durante o processo tecnolgico, so u-tilizados compostos qumicos que devem sertotalmente eliminados do produto final, ou

permanecer como traos. So denominados decoadjuvantes de tecnologia de fabricao ecorrespondem a clarificantes, coagulantes,antimicrobianos, floculantes, inibidores enzi-mticos, catalisadores, detergentes, resinas etc.

Tabela 2-5: Relao dos aditivos alimentares e seusrespectivos conceitos.

Funo Aditivo Conceito

Agentes defirmeza

mantm firmes ou cro-cantes frutas e hortaliasou fortalecem gis.

Agentes de

corpo

aumentam do volume

sem modificar o valorenergtico.

Antiespuman-tes

evitam a formao deespuma.

Antiumectan-tes

diminuem as proprieda-des de absoro de gua.

Emulsifican-tes

permitem a mistura defases insolveis entre si.

Espessantes aumentam a viscosidade.Espumantes favorecem a formao ou

manuteno de fase ga-sosa.

Estabilizantes mantm estveis emul-ses.

Gelificantes conferem a textura degel.

Seqestrantes formam complexos qu-micos com ons metli-cos, inativando-os.

Fermentosqumicos

aumentam o volume coma liberam gs.

Glaceantes do aparncia brilhante.

Tecnologiadefabricao

Melhoradoresde farinha

melhoram o processotcnico de produo defarinhas.

Antioxidantes retardam a oxidao dosalimentos.Conservado-res

retardam a ao de mi-croorganismos

Umectantes protegem contra a desi-dratao.

Conservante

Reguladoresde acidez

controlam a variao depH.

Acidulantes aumentam a acidez e/ouconferem sabor cido.

Edulcorantes conferem sabor adocica-do.

Estabilizantes

de cor

mantm a colorao.

Corantes conferem, intensificamou restauram a coloraonatural.

Aromatizan-tes

conferem ou reforamaromas e/ou sabor.

Modificaodas caracte-rsticas sen-soriais

Realadoresde aroma

ressaltam o sabor e/ouaroma.

Fonte: Resolues do MERCOSUL.

Em todos os pases, existe uma legisla-o extremamente exigente que limita a quan-tidade de aditivos no alimento industrializado

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devido existncia de efeitos txicos severosdevido ao consumo exagerado.

Os edulcorantes sacarina (400x maisdoce que a sacarose) e o ciclamato(30x maisdoce que a sacarose) chegaram a ser proibidosem 1970 nos EUA devido a estudos que indi-

cavam propriedades carcinognicas, sendoreadmitidos na dcada seguinte em nveis se-guros de ingesto diria aceitvel (IDA). Oaspartame (180x mais doce que a sacarose),apesar de no apresentar efeitos txicos oumutagnicos, seus metablitos (cido asprti-co, fenilalanina e metanol) podem apresentarefeitos colaterais quando consumido em ex-cesso. A fenilalanina produzida contra-indica ouso desse adoante em pacientes com o erroinato do metabolismo conhecido como fenilce-

tonria, uma vez que no podem metabolizaresse aminocido tendo complicaes neurol-gicas severas. Em indivduos normais, entre-tanto, a observao da IDA DE 40mg/kg no

possui quaisquer efeitos colaterais.Os antioxidantes, em particular, pos-

suem uma funo intracelular importante de-vido a muitos compostos que possuem poderoxidante podem promover alteraes irrevers-veis em biomolculas (p.ex.: cidos graxos,DNA, enzimas) de funo essencial vida oque possibilita o aparecimento de doenas co-mo o cncer, aterosclerose etc. Para tal, asclulas tm a capacidade de produzir compos-tos antioxidantes que neutralizam a ao dano-sa desses produtos txicos

Freqentemente, entretanto, h a neces-sidade obt-los de fontes alimentcias paragarantir um estado de saturao plasmtica queimpea ou retarde o desenvolvimento de certasdoenas (no confundir este alimentos, com os

antioxidantes utilizados como conservantes dealimentos).As principais biomolculas presentes

nos alimentos com esta propriedade so: Vitamina C: frutas e legumes (citrinos,

morangos, pimentos etc.). Beta-caroteno (precursor da Vitamina

A): frutas e vegetais de cores fortes (ce-nouras, abbora, alperces, legumes de fo-lha verde etc.).

Vitamina E: leos vegetais, oleaginosas,

grmen de trigo, sementes. Selnio:peixe e mariscos.

Bioflavonides: frutas, vinho tinto, ch,caf.

Alguns antioxidantes sintticos como oBHA (OH-anisol-butilado), o BHT (OH-tolueno butilado), o TBHQ (OH-quinona buti-

lada) e os derivados do cido glicoapresen-tam efeitos txicos e mutagnicos quando emdoses altas em estudos em in vivo, sendo re-comendado baixos valores para a IDA.

Conservantes como o cido benzicoe sulfitospossuem largo uso na industrializa-o de alimentos e somente em altas concen-traes podem induzir a reaes alrgicas oudestruio celular da mucosa intestinal. Damesma forma, os aromatizantes naturais so

preferveis aos sintticos.

O benefcio trazido para a sociedadecom o advento da industrializao dos alimen-tos inegvel, porm o cuidado com o usoindiscriminado de produtos txicos, mesmoem baixas quantidades, pode trazer problemasem longo prazo por efeito cumulativo, o quefavorece a idia de manter-se na dieta diriauma grande quantidade de produtos frescos oude confeco caseira.

Tabela 2-6: Principais funes de aditivos em alimen-

tosFuno Aditivos Alimentos

Conservao cido propinico,benzoatos, BHA,BHT, nitrito desdio, cido ctri-co.

po, queijos, mar-garinas, leos, ge-lias, picles, carnesprocessadas.

Tecnologiade fabricao

alginatos, lecitina,pectina, metil-celulose, goma-guar, citrato desdio, polissorba-

tos, polifosfatos.

misturas para bolo,balas, molhos parasaladas, maionese,leite de coco, sorve-tes, queijos proces-

sados.Modificaodas caracte-rsticas senso-riais

aspartame, sacari-na, baunilha, -caroteno,glutamato desdio, eritrosina.

sorvetes, iogurtes,balas, ps paragelatinas, refrige-rantes, sopas.

Fonte: Toledo, MCF., 1999 In: Fundamentos de Toxi-cologia, pg.409.

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Digesto e absoro

A forma de introduzir o alimento noorganismo por via oral, sendo admitido, emdeterminadas situaes patolgicas, a alimen-tao parenteral, por via endovenosa. Este

padro reservado aos animais de organizaocelular complexa onde a existncia de um tubodigestivo com entrada (boca) e sada (nus)

bastante freqente tanto em invertebradosquanto nos vertebrados. Bactrias, fungos e

protozorios obtm os alimentos do meio pordifuso direta atravs de processo seletivo e-xercido pela membrana celular que possui pa-

pel decisivo tambm na excreo dos produtosinservveis clula (p.ex.: CO2, NH3etc.).

No obstante, os seres unicelularestambm possuem certa semelhana a este mo-delo, uma vez que vrios protozorios possu-em uma entrada diferenciada. Os processos defagocitose e pinocitose e os vaclos digestivosso formas primitivas desses organismos uni-celulares realizarem a degradao de alimentosem molculas mais simples adequadas ao me-tabolismo intracelular. O fato de os organis-mos unicelulares liberarem seus catablitosdiretamente para o meio extracelular leva a

uma saturao do meio ambiente em que cres-cem modificando as pr

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