Bioquímica Geral
Objetivos de Desenvolvimento Sustentável
Objetivos de Aprendizagem
A unidade curricular de Bioquímica Geral para os alunos de 1º Ciclo de Ciências do Desporto pretende dotar os alunos de um conjunto de conhecimentos básicos no âmbito da Bioquímica, necessários à interpretação de funções fisiológicas de diferentes células, tecidos e órgãos essenciais à vida humana. Em particular, que seja possível através da linguagem das interações moleculares, responder aos “como(s)” e “porquê(s)” que emergem da observação e experimentação em ciências da atividade física e desportiva.
Nesta unidade curricular, os alunos deverão ser capazes de descrever a estrutura e função das principais biomoléculas, conhecer os processos celulares de transferência de energia e as principais vias metabólicas, bem como os processos regulatórios a elas subjacentes, particularmente em diferentes situações de atividade física ou desportiva. Esta unidade será ainda importante para compreender as bases moleculares de outros ramos da ciência relacionados com o exercício físico, tais como a fisiologia do esforço ou a nutrição desportiva.
Conteúdos Programáticos
I. Introdução
- Os objetivos da bioquímica e a sua correlação com outras ciências.
- A cadeia carbonada e os principais grupos funcionais das biomoléculas.
- Principais reações que ocorrem nos sistemas biológicos.
- A célula – estrutura celular. Tecidos e órgãos. O ser humano.
II. A água e os iões inorgânicos nos biossistemas
- Principais iões inorgânicos nos seres vivos.
- Propriedades físico-químicas da água.
- Funções biológicas da água. Fenómenos de osmose e pressão osmótica.
- Alguns sistemas tampão com interesse fisiológico.
III. Biomoléculas
- Principais biomoléculas: aminoácidos, oses, ácidos gordos
- Reconhecimento dos grupos funcionais de biomoléculas
IV. Biomembranas
- Composição química. Estrutura das biomembranas. Modelo do mosaico fluído.
- Principais processos de transporte através das biomembranas: Difusão simples e facilitada. Transporte activo. Mecanismos de entrada das biomoléculas na célula: uniporte, simporte e antiporte.
V. Nucleótidos e estrutura dos ácidos nucleícos
- Pentoses, bases azotadas púricas e pirimídicas. Nucleósidos e nucleótidos.
- Estrutura e tipos de ácidos nucleicos: DNA e RNA.
- Fluxo da informação genética e características do código genético.
VI. Aminoácidos
- Estrutura e classificação dos a-aminoácidos.
- Principais propriedades: ionização em solução aquosa, reacções do grupo carboxilo e amina, reações devidas às cadeias laterais. Ponto isoeléctrico. Efeito tampão.
VII. Péptidos
- Classificação e nomenclatura.
- Exemplo de alguns péptidos com importância biológica.
VIII. Proteínas
- Classificação: quanto à forma, solubilidade, composição e função biológica.
- Ligações que participam na estrutura tridimensional das proteínas.
- Níveis de estudo da organização tridimensional de proteínas.
- Alguns exemplos.
IX. Enzimas e Catálise Enzimática
- Enzimas
- Funções metabólicas dos enzimas. Estrutura, propriedades e nomenclatura dos enzimas. Centro activo e centro catalítico.
- Especificidade da ação enzimática e mecanismos de ação.
- Cinética das reações bioquímicas
- Conceito de velocidade da reação e ordem de reação. Energia de ativação.
- Velocidade inicial das reações enzimáticas. Influência da concentração em enzima e influência da concentração em substrato. Equação de Michaelis-Menten e determinação de parâmetros cinéticos.
- Influência de alguns agentes físicos e químicos sobre a velocidade das reacções enzimáticas: influência do pH, da temperatura e de produtos químicos. Inibidores e principais tipos de inibição reversível.
X. Energia: transformações energéticas no corpo, tecidos e processos bioquímicos.
- Estudo das transformações de energia que ocorrem nos seres vivos.
- Variação da energia livre de Gibbs nos processos bioquímicos. Acoplamento energético de reacções. Reacções espontâneas.
- Compostos com elevado potencial químico: ATP e coenzima A, entre outros.
XI. Introdução ao metabolismo. As principais vias metabólicas
- Conceito e tipo de vias metabólicas. Catabolismo e anabolismo.
- Estratégias tróficas: seres autotróficos e heterotróficos. Respiração aeróbia e anaeróbia.
- Compartimentação e inter-relação das vias metabólicas.
- Descrição e caracterização geral das vias de metabolização de oses, ácidos gordos, aminoácidos e ácidos nucleicos.
- Integração e regulação metabólica.
- Papel das Hormonas e 2ºs mensageiros na regulação metabólica.
XII. Glúcidos e metabolismo de glúcidos
- As Oses
- Estrutura e classificação das oses.
- Estrutura cíclica das oses.
- Os Ósidos
- Estrutura e classificação dos ósidos: holósidos e heterósidos.
- Diósidos: lactose, sacarose, maltose e celobiose.
- Poliholósidos: amido e glicogénio, celulose e quitina.
- Glicoconjugados: glicolípidos e glicoproteínas.
- Aspectos gerais de glicólise e enzimas reguladores.
- Glicogénese e glicogenólise.
- Gluconeogénese.
- Via das pentoses de fosfato.
- Ciclo de Krebs e fosforilação oxidativa.
XIII. Lípidos e metabolismo lipídico
- Ácidos gordos; triacilgliceróis e fosfolípidos.
- Esteróides: colesterol e ácidos biliares. Hormonas esteroides e vitaminas.
- Metabolismo dos lípidos: b-oxidação e biossíntese dos ácidos gordos.
- Corpos cetónicos: Formação e utilização metabólica
XIV. Metabolismo de aminoácidos e proteínas
- Metabolismos de proteínas e aminoácidos.
- Ciclo da ureia e sua correlação com o ciclo de Krebs.
XV. Integração metabólica
- Regulação das vias em situação de jejum, pós-prândio e exercício físico.
Aulas práticas
I. Normas de segurança nos laboratórios de Bioquímica.
- As boas práticas do trabalho laboratorial. Noções sobre material de laboratório.
II. Ácidos nucleicos
- Resolução de alguns exercícios sobre o código genético.
- Trabalho nº 1 – Extração de DNA
III. Noções básicas de ácido-base e de solução tampão.
- Exemplos de alguns sistemas tampão com interesse fisiológico.
- Resolução de exercícios sobre soluções ácido-base e soluções tampão.
IV. Aminoácidos – algumas propriedades
- Aspetos quantitativos da ionização de aminoácidos.
- Análise de curvas de titulação. Efeito tampão. Ponto Isoeléctrico.
- Resolução de alguns exercícios sobre Ionização de Aminoácidos e Separação de aminoácidos por eletroforese.
- Trabalho nº 2 - Titulação potenciométrica de aminoácidos.
V. Espectrometria de absorção molecular
- Lei de Lambert-Beer. Aplicações analíticas.
- A hemoglobina – algumas propriedades.
- Trabalho nº 3- Propriedades espectrométricas da hemoglobina.
- Trabalho nº 4 - Doseamento da proteína total pelo método do Biureto.
VI. Enzimas e Cinética Enzimática
- Efeito da temperatura, da concentração de substrato e de enzima.
- Estudo dos parâmetros cinéticos de uma reação enzimática. Equação de Michaelis-Menten e linearização de Lineweaver-Burk.
- Resolução de exercícios sobre cinética enzimática.
- Trabalho nº 5- Estudo da atividade enzimática da polifenoloxidase.
VII. Glúcidos Algumas reações colorimétricas características dos glúcidos. Métodos colorimétricos. Interesse analítico.
- Principais características da glucose, frutose, maltose, sacarose e amido.
- Trabalho nº 6 - Análise de glúcidos por reações coradas
VIII. Bioenergética
- Alguns conceitos de termodinâmica. Funções de estado: Variação da Energia Interna (DUº), Variação de Entalpia (DHº) e Variação de Entropia (DSº). Variação da Energia Livre de Gibbs (DGº) e expontaneidade das reacções.
- Relação entre a constante de equilíbrio e a energia livre de Gibbs
- Resolução de alguns exercícios de aplicação
IX. Regulação do metabolismo
- ·Trabalho nº 7 – Efeito do jejum nos níveis de glicogénio de fígado e músculo.
Métodos de Ensino
Esta disciplina, tendo duas componentes de natureza diferente, apresenta metodologias distintas em cada uma delas.
A componente teóricas pressupõe que o processo de ensino/aprendizagem se baseia no trabalho individual dos alunos, apoiado em bibliografia recomendada pelos docentes, notas recolhidas pelos alunos quer durante as aulas quer na pesquisa realizada individualmente, tendo ainda o apoio de meios audiovisuais, sendo os suportes digitais das aulas fornecidos aos alunos.
A componente práticas funciona em articulação e em complementaridade com a teórica, assentando na mesma bibliografia fundamental. Tem uma vertente de trabalho individual e uma vertente de trabalho em grupo. Na componente prática serão realizados alguns trabalhos de natureza experimental, em que se pretende elucidar experimentalmente os conceitos teóricos, sendo estimulada a observação cuidadosa e o registo de dados, sendo promovido o pensamento científico, desenvolvendo-se a habilidade manipulativa e o trabalho de grupo, não só na realização do trabalho experimental mas também na discussão de resultados e na elaboração de um relatório escrito. Serão ainda realizadas aulas de resolução de problemas aplicados aos conteúdos lecionados nas aulas teóricas.
Adicionalmente, as sessões de orientação do tipo tutorial compreenderão sessões individuais ou colectivas (máximo de 20 alunos), previamente marcadas com o docente, para esclarecimento de dúvidas relativas aos conteúdos lecionados, orientação do estudo, ou outra necessidade apresentada pelo aluno. Estas sessões serão realizadas em sala previamente reservada para o efeito.
Avaliação
O sistema de avaliação da disciplina está organizado de modo a ter em conta o trabalho realizado e o aproveitamento nas componentes prática e teórica. Para que o aluno aprove na disciplina terá necessariamente que ter classificação positiva em cada uma das componentes.
A componente teórica será avaliada através de testes escritos (parciais em termos da matéria teórica neles abrangida e com peso equivalente para o cálculo da nota final) ou de exame final, podendo o aluno escolher qual a modalidade pretendida. A classificação teórica contribuirá com 70% para a classificação final da disciplina.
A componente prática terá três elementos de avaliação, cada um deles contribuindo com 10% para o cálculo da classificação final: a avaliação contínua nas aulas práticas (componente individual, que assenta na observação e registo do professor tendo em conta a pontualidade, a preparação por parte do aluno no trabalho experimental que irá realizar e na participação do aluno no decorrer da aula); a avaliação dos relatórios escritos (realizados em grupo); um teste escrito (componente individual). A componente prática contribui assim com um peso de 30% no cálculo da classificação final da disciplina.
As aulas teóricas e as aulas práticas são de frequência obrigatória para todos os alunos inscritos na disciplina. Para serem admitidos às provas de avaliação os alunos devem ter garantido 75% de presenças nas aulas práticas e aprovação na componente prática laboratorial. Os alunos trabalhadores-estudantes que, de acordo com a lei, não frequentem as aulas práticas terão de se submeter, de acordo com a mesma, a um exame laboratorial e à realização de um teste escrito, que só será realizado após aprovação na componente teórica.
Bibliografia
Mougios, V. (2006). Exercise Biochemistry, Human Kinetics, Champaign, IL.
Newsholme, E.A. & Leech, T.R. (2009). Functional Biochemistry in Health and Disease, Wiley-Blackwell, Oxford.
Devlin, T.M. (2006). Textbook of Biochemistry with clinical correlations, 4th edition. Wiley-Liss Publication, New York.
McKee, T & McKee, J. R. (2003). Biochemistry: The Molecular Basis of Life, 3rd ed., McGraw-Hill, New York.
Quintas A., Freire, A. P., Halpern, M. J. (2008). Bioquímica - Organização Molecular da Vida, Edições Lidel, Lisboa.
Voet, D., Voet, J. G & Pratt, C.W. (2005). Fundamentals of Biochemistry, 2ª ed. John Wiley & Sons, Inc., New York.
Simões, J.A.M., Castanho, M.A.B., Lampreia, I.M.S., Santos, F.J.V., Castro, Norberto, C.A. (2000). Guia do laboratório de Química e Bioquímica, Lidel, Lisboa.
