Aula 1: Introdução à Bioquímica. A Água

Aula 1:

Introdução à Bioquímica

A Água

A Célula

Composição de uma célula

PROTEÍNAS 15%

LIPÍDIOS 2%

CARBOIDRATOS 3%

Sais Minerais 1%

Água 70%

ÁC. NUCLEICOS 7%

DISTRIBUIÇÃO CORPORAL DA ÁGUA EM ADULTOS

Tecido adiposo 15 Dentina 3

20-25 Osso (sem medula)

Tec. Conjuntivo 60

70-75 Fígado

Pele 72

75-80 Músculo

Medula 75

Tec. Nervoso (substância branca) 70 Tec. Nervoso (substância cinza) 85

60-65 Sangue (glóbulo vermelho)

91-93 Sangue (plasma)

Líq. cefaloraquidiano 99

% Água Tecido

DISTRIBUIÇÃO CORPORAL DA ÁGUA EM ADULTOS

20-25 Osso (sem medula)

Tec. Conjuntivo 60

70-75 Fígado

Pele 72

75-80 Músculo

Medula 75

Tec. Nervoso (substância branca) 70 Tec. Nervoso (substância cinza) 85

60-65 Sangue (glóbulo vermelho)

91-93 Sangue (plasma)

Líq. cefaloraquidiano 99

% Água Tecido

Composição da Saliva:

• 99,5% = água!!

• 0,5% distribuídos entre:

– Íons

• K⁺, Na⁺, Ca²⁺, Mg²⁺, H⁺

• Cl^-, HCO₃^-, I^-, F^-, HPO₄^2-

– Moléculas orgânicas pequenas

• Uréia, hormônios, lipídios, DNA, RNA

– Um proteoma complexo

• Glicoproteínas grandes (10⁶D) a peptidios (1000 D)

• pI de 3,0 a 11,5

• Secretadas por glândulas salivares

• Produtos de células B, PMNs (polymorphonuclear leukocytes), células epiteliais e bactérias

Major salivary components

Mucin 1 (MG1) Mucin 1 (MG1) sIgA sIgA Mucin 2 (MG2) Mucin 2 (MG2) Lactoferrin Lactoferrin Peroxidases Peroxidases Amylases Amylases Carbonic anhydrases Carbonic anhydrases

Proline

Proline--rich proteinsrich proteins Lysozyme Lysozyme Statherins Statherins Histatins Histatins

1

1 1010 100100 10001000 1000010000

Salivary Salivary Families Families Anti

Anti-- Bacterial

Bacterial BufferingBuffering

Digestion Digestion

Mineralization Mineralization

Lubrication Lubrication

&

&ViscoelasticityViscoelasticity Tissue

Tissue Coating Coating Anti

Anti-- Fungal Fungal Anti Anti-- Viral Viral

Carbonic anhydrases, Carbonic anhydrases,

Histatins Histatins

Amylases, Amylases, Mucins, Lipase Mucins, Lipase

Cystatins, Cystatins, Histatins, Proline Histatins, Proline-- rich proteins, rich proteins, Statherins Statherins

Mucins, Statherins Mucins, Statherins Amylases,

Amylases,

Cystatins, Mucins, Cystatins, Mucins, Proline

Proline--rich proteins, Statherinsrich proteins, Statherins Histatins

Histatins Cystatins, Cystatins, Mucins Mucins Amylases,

Amylases, CystatinsCystatins, , HistatinsHistatins, , Mucins

Mucins, , PeroxidasesPeroxidases

adapted from M.J. Levine, 1993 adapted from M.J. Levine, 1993

Multifunctionality

• Compreender os mecanismos salivares a um nível molecular é um pré-requisito para:

– tratamento efetivo de disfunções das glândulas salivares;

– modulação da colonização por bactérias;

– desenvolvimento de saliva artificial e outros produtos para disfunções ou doenças salivares.

Importância Clínica da Saliva

• Boca seca

• Baixa salivação

• Pacientes respiradores bucais

• Disgeusia - sensação de gosto ruim na boca

• Pacientes entubados ou não no CTI

• Pacientes imunodeprimidos (hospitalizados, transplantados, oncológicos e outros)

• Pacientes que usam prótese removível

• Pacientes com infecções orais, língua e lábios fissurados, alto risco de ocorrência de úlceras aftosas, mucosite e candidíase oral

• Manutenção do sistema enzimático

Saliva Artificial:

Lactoperoxidase, Glicose oxidase, Lactoferrina e Lisozima

Homeostase e Equilíbrio Hídrico

Ingestão diária: 2,5 litros

Perde-se em: Urina (1,5 L) Fezes (0,15 L) Suor (0,5 L)

Ar expirado (0,35 L)

Estrutura da Água

Interações entre Água e Macromoléculas

Estrutura das Macromoléculas

A água tem uma Estrutura Dipolar

Interações entre as Moléculas

de Água

Interações entre as Moléculas de Água e Moléculas

Pequenas

As interações não-covalentes mantêm a estrutura de macromoléculas e agregados macromoleculares

• Ligações de Hidrogênio

• Interações Hidrofóbicas

• Interação Eletrostática ou Iônica

• Interações do Tipo Dipolar (dipolos permanente ou dipolos induzidos)

Estrutura da Água

H

O × H

S

H

O H

S ponto de fusão: 0,0 °C -82,0 °C ponto de ebulição: 100,0 °C -60,3 °C

Eletronegatividade H = 2,10

S = 2,58 O = 3,50

Estrutura da Água

O

H H H S H

H

O × H

S

A água tem uma Estrutura Dipolar

LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO

H O

H δ-

H O

H δ+ δ-

δ+

δ+ δ+

LIGAÇÕES DE HIDROGÊNIO

Orientação das ligações de hidrogênio

Átomos receptores e aceptores de hidrogênio

Interação com Moléculas Polares (HIDROFÍLICAS)

Íons hidratados:

Interação com Moléculas Anfifílicas

parte polar

parte apolar

“Gosta”

de água

“Não gosta”

de água

Interação com Moléculas Anfifílicas

Forma Ligações com Doadores e Receptores de Hidrogênio

A Água Sofre Ionização

• Apenas uma em cada 10⁷ moléculas está ionizada!

H

O H

+ OH

*10⁷ = 10.000.000

A Água Sofre Ionização

pH = -log[H⁺] pOH = -log[OH^-]

Água Pura: pH = 7,0

ácido base

neutro

Na água pura (pH = 7), temos:

[H⁺] = 10^-7 M e [OH-] = 10^-7 M

Importância do Equilíbrio Ácido-Base

• Manutenção da Conformação de Macromoléculas ESTRUTURA FUNÇÃO

• Mecanismos de Ação e Toxicidade de Fármacos

• Distúrbios do Equilíbrio Ácido-Base são relacionados a Patologias

Distúrbios Ácido-Base

Acidose Alcalose

Metabólica Respiratória

Acidose Respiratória: Hipoventilação dos alvéolos Acúmulo de CO²

Aguda

Obstrução das vias respiratórias Desordens neuromusculares Doenças do SNC

Inalação de [CO₂]

Crônica

Obstrução Alveolar (Enfisema Pulmonar)

CO2 + H2O H2CO3 H⁺ + HCO3-

Alcalose Respiratória: Hiperventilação dos alvéolos

Ansiedade SNC

Envenenamento Febre

Ventilação Artificial

altitude = Pressão Atmosférica = P_alveolar

Acidose Metabólica

• ingestão de ácidos orgânicos não-voláteis

• eliminação excessiva de bases (diarréia severa)

• produção de ácidos metabólicos em excesso

Alcalose Metabólica

• ingestão de excesso de bases (mais comum: bicarbonato de sódio)

• eliminação excessiva de ácidos (vômito prolongado; lavagem

Importância do Equilíbrio Ácido-Base: Fármacos

Anestésicos Locais usados em Odontologia

• Lidocaína (Xilocaína)

pKa = 7,9 • Prilocaína

pKa = 8,7

• Mepivacaína

• Bupivacaína

• Septocaína/

Articaína pKa = 7,8

COCAÍNA: primeiro anestésico local utilizado na clínica, em 1864;

composto isolado das folhas de coca por Albert Niemann.

Éster

de ácido benzóico amina terciária (protonável)

Os anestésicos locais derivados da cocaína são ésteres de ácido benzóico, contendo uma amina terciária.

Anestésicos Locais do Tipo Amina Terciária

A amina terciária apresenta um equilíbrio entre as formas neutra (A:) e protonada (AH⁺)

---CH₂-CH₂-N CH₃ CH₃

+ H⁺ ---CH₂-CH₂-N CH₃ CH₃ H +

A: AH

Mecanismo de Ação