sumário - Grupo A

SUMÁRIO
PARTE I INTRODUÇÃO
1 Introdução à Química da Vida
1 A origem da vida 2
PARTE II BIOMOLÉCULAS
3 Nucleotídeos, Ácidos Nucleicos e
Informação Genética 40
A As moléculas biológicas surgiram de materiais
inorgânicos 2
B Complexos sistemas autorreplicantes evoluíram de
moléculas simples 3
1 Nucleotídeos 41
2 Introdução à estrutura dos ácidos
nucleicos 44
2 Arquitetura celular
A Os ácidos nucleicos são polímeros de nucleotídeos 44
B O DNA forma a dupla-hélice 45
C O RNA é um ácido nucleico de fita simples 48
A
B
C
D
1
5
As células executam reações metabólicas 6
Há dois tipos de células: procarióticas e eucarióticas 7
Dados moleculares revelam três domínios evolutivos de
organismos 9
Os organismos continuam a evoluir 10
3 Termodinâmica 11
3 Visão geral da função dos ácidos
nucleicos 48
A O DNA carrega as informações genéticas 49
B Os genes direcionam a síntese de proteínas 49
A A primeira lei da termodinâmica: estados em que a
energia é conservada 11
B A segunda lei da termodinâmica: estados em que a
entropia tende a aumentar 13
C A variação da energia livre determina a espontaneidade
de um processo 13
D As variações da energia livre podem ser calculadas a
partir das concentrações de equilíbrio 15
E A vida obedece às leis da termodinâmica 18
4 Sequenciamento de ácidos nucleicos 51
Quadro 1-1 Caminhos do descobrimento: Lynn
Margulis e a teoria da endossimbiose 10
5 Manipulação do DNA 62
Quadro 1-2 Perspectivas em bioquímica: Convenções
bioquímicas 12
2 Água
22
1 Propriedades físicas da água 23
A A água é uma molécula polar 23
B Substâncias hidrofílicas se dissolvem na água 25
C O efeito hidrofóbico provoca a agregação de substâncias
apolares na água 26
D A água se move por osmose e os solutos se movem por
difusão 28
2 Propriedades químicas da água 30
A A água se ioniza para formar H1 e OH2 30
B Ácidos e bases alteram o pH 32
C Tampões resistem a alterações do pH 34
Quadro 2-1 Perspectivas em bioquímica: As
consequências da acidificação do oceano 32
Quadro 2-2 Bioquímica na saúde e na doença: O
sistema tampão do sangue 37
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxi
A As endonucleases de restrição clivam o DNA em
sequências específicas 52
B A eletroforese separa os ácidos nucleicos de acordo
com o tamanho 54
C O sequenciamento tradicional de DNA utiliza o método
de terminação de cadeia 55
D Genomas inteiros foram sequenciados 58
E A evolução resulta das mutações de sequências 60
A O DNA clonado é uma cópia amplificada 62
B Bibliotecas de DNA são coleções de DNA clonado 66
C O DNA é amplificado pela reação em cadeia da
polimerase 67
D A tecnologia do DNA recombinante tem numerosas
aplicações práticas 68
Quadro 3-1 Caminhos do descobrimento: Francis
Collins e o gene da fibrose cística 58
Quadro 3-2 Perspectivas em bioquímica: Impressões
digitais do DNA 69
Quadro 3-3 Perspectivas em bioquímica: Aspectos
éticos da tecnologia de DNA recombinante 71
4 Aminoácidos
76
1 Estrutura dos aminoácidos 77
A Aminoácidos são íons dipolares 80
B Ligações peptídicas ligam os aminoácidos 80
C As cadeias laterais dos aminoácidos são apolares,
polares ou carregadas 80
D Os valores de pK de grupos ionizáveis dependem dos
grupamentos vizinhos 82
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xxii
Sumário
E Os nomes dos aminoácidos são abreviados 83
2 Estereoquímica 84
3 Derivados de aminoácidos 87
A As cadeias laterais das proteínas podem ser
modificadas 88
B Alguns aminoácidos são biologicamente ativos 88
Quadro 4-1 Caminhos do descobrimento: William C.
Rose e a descoberta da treonina 77
Quadro 4-2 Perspectivas em bioquímica: O sistema
86
RS
Quadro 4-3 Perspectivas em bioquímica: Proteína
fluorescente verde 89
5 Proteínas: Estrutura Primária
93
1 Diversidade polipeptídica 94
2 Purificação e análise de proteínas 95
A A purificação de proteínas requer uma estratégia 96
B O salting out separa proteínas pela solubilidade 98
C A cromatografia envolve interação com a fase móvel e a
fase estacionária 99
D A eletroforese separa moléculas de acordo com a carga
e o tamanho 102
E A ultracentrifugação separa macromoléculas pela
massa 104
3 Sequenciamento de proteínas 106
A O primeiro passo é separar as subunidades 106
B As cadeias polipeptídicas são clivadas 110
C A degradação de Edman remove o primeiro resíduo de
aminoácido do peptídeo 110
D A espectrometria de massa determina as massas
moleculares dos peptídeos 113
E Sequências de proteínas reconstruídas são armazenadas
em bancos de dados 114
4 Evolução das proteínas 116
A A sequência das proteínas revela as relações
evolutivas 117
B As proteínas evoluem pela duplicação de genes ou de
segmentos gênicos 119
Quadro 5-1 Caminhos do descobrimento: Frederick
Sanger e o sequenciamento de proteínas 108
6 Proteínas: Estrutura
Tridimensional 127
1 Estrutura secundária
128
A O grupo peptídico planar limita a conformação
polipeptídica 128
B As estruturas secundárias regulares mais comuns são a
a-hélice e a folha b 131
C Proteínas fibrosas têm estruturas secundárias
repetidas 136
D A maioria das proteínas inclui estruturas não
repetitivas 140
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxii
2 Estrutura terciária
142
A A maioria das estruturas das
proteínas é determinada por
cristalografia por raios X ou
ressonância magnética 142
B A localização das cadeias laterais
varia com a polaridade 146
C Estruturas terciárias contêm
combinações de estruturas
secundárias 148
D A estrutura é mais conservada do que
a sequência 151
E A bioinformática estrutural provê
ferramentas para armazenamento, visualização e
comparação da informação estrutural das proteínas 152
3 Estrutura quaternária e simetria 155
4 A estabilidade das proteínas 156
A Proteínas são estabilizadas por várias forças 157
B Proteínas estão sujeitas à desnaturação e à
renaturação 159
C Proteínas são dinâmicas 161
5 Enovelamento das proteínas 162
A Proteínas seguem rotas de enovelamento 162
B Chaperonas moleculares ajudam no enovelamento das
proteínas 166
C Algumas doenças são causadas por enovelamento
incorreto das proteínas 169
Quadro 6-1 Caminhos do descobrimento: Linus
Pauling e a bioquímica estrutural 132
Quadro 6-2 Bioquímica na saúde e na doença: Doenças
do colágeno 139
Quadro 6-3 Perspectivas em bioquímica: Proteínas
termoestáveis 159
Quadro 6-4 Perspectivas em bioquímica: Predição
da estrutura de proteínas e engenharia de
proteínas 165
7 Função das Proteínas: Mioglobina e
Hemoglobina, Contração Muscular e
Anticorpos 176
1 Ligação do oxigênio
à mioglobina e
hemoglobina 177
A A mioglobina é uma proteína
monomérica ligante de
oxigênio 177
B A hemoglobina é um tetrâmero
com duas conformações 181
C O oxigênio liga-se cooperativamente à
hemoglobina 184
D As duas conformações da hemoglobina exibem
diferentes afinidades pelo oxigênio 186
E Mutações podem alterar a estrutura e a função da
hemoglobina 193
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Sumário
2 Contração muscular 196
A O músculo consiste em filamentos grossos e finos
intercalados 197
B A contração muscular ocorre quando a cabeça da
miosina caminha sobre os filamentos finos 204
C A actina forma microfilamentos nas células não
musculares 206
3 Anticorpos 208
A Anticorpos têm regiões constantes e variáveis 209
B Anticorpos reconhecem uma grande variedade de
antígenos 210
Quadro 7-1 Perspectivas em bioquímica: Outras
proteínas transportadoras de oxigênio 181
Quadro 7-2 Caminhos do descobrimento: Max Perutz e
a estrutura e a função da hemoglobina 182
Quadro 7-3 Bioquímica na saúde e na doença:
Adaptação a grandes altitudes 191
Quadro 7-4 Caminhos do descobrimento: Hugh Huxley
e o modelo dos filamentos deslizantes 199
Quadro 7-5 Perspectivas em bioquímica: Anticorpos
monoclonais 212
8 Carboidratos
217
A Monossacarídeos são aldoses ou
cetoses 218
B Monossacarídeos variam em
configuração e conformação 219
C Açúcares podem ser modificados e
ligados covalentemente 221
2 Polissacarídeos 224
Lactose e sacarose são dissacarídeos 224
Celulose e quitina são polissacarídeos estruturais 226
Amido e glicogênio são polissacarídeos de reserva 227
Glicosaminoglicanos formam géis altamente
hidratados 228
3 Glicoproteínas 230
A Proteoglicanos contêm glicosaminoglicanos 231
B Paredes celulares de bactérias são constituídas por
peptidoglicanos 231
C Muitas proteínas eucarióticas são glicosiladas 234
D Oligossacarídeos podem determinar a estrutura, a
função e o reconhecimento das glicoproteínas 236
Quadro 8-1 Bioquímica na saúde e na doença:
Intolerância à lactose 224
Quadro 8-2 Perspectivas em bioquímica: Adoçantes
artificiais 225
Quadro 8-3 Bioquímica na saúde e na
doença: Antibióticos específicos contra
peptidoglicanos 234
9 Lipídeos e Membranas Biológicas
1 Classificação dos lipídeos 242
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxiii
A As propriedades dos ácidos graxos dependem de suas
cadeias de hidrocarbonetos 242
B Triacilgliceróis contêm três ácidos graxos
esterificados 244
C Glicerofosfolipídeos são anfifílicos 245
D Esfingolipídeos são derivados de aminoálcool 248
E Esteroides contêm quatro anéis fusionados 249
F Outros lipídeos participam de várias funções
metabólicas 252
2 Bicamadas lipídicas 255
A A formação das bicamadas é guiada pelo efeito
hidrofóbico 255
B Bicamadas lipídicas têm propriedades de fluidos 256
3 Proteínas de membrana 258
A Proteínas integrais de membrana interagem com
lipídeos hidrofóbicos 258
B Proteínas ligadas a lipídeos são ancoradas à
bicamada 263
C Proteínas periféricas associam-se fracamente a
membranas 264
4 Estrutura e montagem da membrana 265
A O modelo do mosaico fluido explica a difusão
lateral 265
B O esqueleto da membrana ajuda a definir a forma
celular 267
C Os lipídeos de membrana são distribuídos
assimetricamente 270
D A rota de secreção origina proteínas transmembrana e
secretadas 272
E Proteínas de transporte de vesículas intracelulares 276
F Proteínas são responsáveis por mediar a fusão de
vesículas 280
1 Monossacarídeos 218
A
B
C
D
xxiii
241
Quadro 9-1 Bioquímica na saúde e na doença:
Surfactante pulmonar 246
Quadro 9-2 Caminhos do descobrimento: Richard
Henderson e a estrutura da bacteriorrodopsina 261
Quadro 9-3 Bioquímica na saúde e na doença: As
toxinas do tétano e do botulismo clivam as SNAREs
especificamente 282
10 Transporte Através de
Membranas 288
1 Termodinâmica do
transporte 288
2 Transporte mediado
passivo 290
A Ionóforos transportam íons
através de membranas 290
B Porinas contêm barris b 291
C Canais iônicos são altamente
seletivos 292
D Aquaporinas controlam o
movimento de água através de membranas 299
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xxiv
Sumário
E Proteínas de transporte alternam entre duas
conformações 300
Quadro 11-1 Perspectivas em bioquímica: Desenhando
mecanismos de reação 324
3 Transporte ativo 304
Quadro 11-2 Perspectivas em bioquímica: Efeito do pH
na atividade enzimática 325
1
1
A A (Na –K )–ATPase transporta íons em direções
opostas 304
B A Ca21–ATPase bombeia Ca21 para fora do citosol 306
C Transportadores ABC são responsáveis pela resistência a
fármacos 308
D O transporte ativo pode ser impulsionado por gradiente
iônico 309
Quadro 11-3 Bioquímica na saúde e na doença:
Venenos para o sistema nervoso 340
Quadro 11-4 Bioquímica na saúde e na doença: A
cascata de coagulação sanguínea 350
Quadro 10-1 Perspectivas em bioquímica: Junções
comunicantes 301
12 Cinética, Inibição e Controle de
Enzimas 355
Quadro 10-2 Perspectivas em bioquímica:
1 Cinética de reação 355
Diferenciação entre transporte mediado e não
mediado 303
A A cinética química é descrita pelas equações de
velocidade de reação 356
B A cinética enzimática frequentemente segue a equação
de Michaelis-Menten 358
C Dados cinéticos podem fornecer os valores de Vmáx e
KM 363
D Reações bissubstrato seguem uma de diversas
equações de velocidade de reação 366
Quadro 10-3 Bioquímica na saúde e na doença: A ação
dos glicosídeos cardíacos 306
PARTE III ENZIMAS
11 Catálise Enzimática
315
1 Propriedades gerais das enzimas 316
2 Inibição enzimática 368
A As enzimas são classificadas pelos tipos de reações que
catalisam 317
B As enzimas atuam em substratos específicos 317
C Algumas enzimas requerem cofatores 319
A A inibição competitiva envolve a ligação do inibidor no
sítio de ligação do substrato na enzima 368
B A inibição incompetitiva envolve a ligação do inibidor ao
complexo enzima-substrato 374
C A inibição mista envolve a ligação do inibidor tanto para a
enzima livre como para o complexo enzima-substrato 375
2 Energia de ativação e coordenada de
reação 320
3 Mecanismos
catalíticos 323
3 Controle da atividade enzimática 376
C
A A catálise ácido-base ocorre por
transferência de prótons 323
B A catálise covalente geralmente
requer um nucleófilo 327
C Cofatores íons metálicos atuam
como catalisadores 328
D A catálise pode ocorrer por efeitos
de proximidade e orientação 329
E As enzimas catalisam reações por ligação preferencial do
estado de transição 331
Bolsão de
especificidade
N
L2
L1
4 Lisozima 332
A O controle alostérico envolve a ligação em um sítio
distinto do sítio ativo 377
B O controle por modificação covalente geralmente
envolve a fosforilação da proteína 381
4 Desenvolvimento de fármacos 385
A A descoberta de fármacos emprega uma variedade de
técnicas 386
B A biodisponibilidade de um fármaco depende de como
ele é absorvido e transportado no corpo 387
C Testes clínicos avaliam a eficácia e a segurança 387
D Os citocromos P450 estão muitas vezes implicados em
reações adversas 389
A O sítio catalítico da lisozima foi identificado por
modelagem molecular 333
B A reação da lisozima ocorre via um intermediário
covalente 335
Quadro 12-1 Caminhos do descobrimento: J. B. S.
Haldane e a ação enzimática 360
5 Serino-proteases 339
Quadro 12-3 Bioquímica na saúde e na doença:
Inibidores de enzimas do HIV 370
A Os resíduos do sítio ativo foram identificados por
marcação química 339
B Estruturas por raios X fornecem informações sobre
catálise, especificidade de substrato e evolução 340
C As serino-proteases utilizam diversos mecanismos
catalíticos 345
D Zimogênios são precursores inativos de enzimas 349
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxiv
Quadro 12-2 Perspectivas em bioquímica: Cinética e
teoria do estado de transição 363
13 Sinalização Bioquímica
396
1 Hormônios 397
A Os hormônios das ilhotas pancreáticas controlam o
metabolismo de combustíveis 398
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Sumário
2 Receptores tirosina-cinase 402
A Os receptores tirosina-cinase
transmitem sinais através da
membrana celular 403
B Cascatas de cinases transmitem
sinais para o núcleo 406
C Alguns receptores são associados
a tirosinas-cinases não
receptoras 411
D As proteínas fosfatases, por si só, são proteínas
sinalizadoras 414
A O ATP tem grande potencial
para a transferência de grupos
fosfato 448
B Reações acopladas conduzem
processos endergônicos 449
C Outros compostos fosforilados
têm grande potencial para
a transferência de grupos
fosfato 452
D Tioésteres são compostos ricos em energia 455
Fosfoenolpiruvato
–60
1,3-bifosfoglicerato
–50
Fosfocreatina
–40
Compostos
fosfatados de
“alta energia”
–30
ATP
–20
Compostos
fosfatados de
“baixa energia”
Glicose-6-fosfato
Glicerol-3-fosfato
A Os receptores acoplados à proteína G têm sete hélices
transmembrana 418
B As proteínas G heterotriméricas dissociam-se mediante
ativação 420
C A adenilato-ciclase sintetiza AMPc para ativar a proteína-cinase A 422
D As fosfodiesterases limitam a atividade dos segundos
mensageiros 424
4 A rota do fosfoinositídeo 426
A A ligação do ligante resulta na liberação dos segundos
mensageiros IP3 e Ca21 no citoplasma 427
B A calmodulina é um comutador ativado por Ca21 428
C O DAG é um segundo mensageiro lipossolúvel que ativa
a proteína-cinase C 430
D Epílogo: sistemas complexos têm propriedades
emergentes 431
Quadro 13-1 Caminhos do descobrimento: Rosalyn
Yalow e o radioimunoensaio (RIA) 399
Quadro 13-2 Perspectivas em bioquímica: A ligação
receptor-ligante pode ser quantificada 404
Quadro 13-3 Bioquímica na saúde e na doença:
Oncogenes e câncer 410
Quadro 13-4 Bioquímica na saúde e na doença:
Fármacos e toxinas que afetam a sinalização
celular 425
436
1 Visão geral do metabolismo 437
A A nutrição envolve o consumo e o uso dos
alimentos 437
B Vitaminas e minerais auxiliam reações metabólicas 438
C As vias metabólicas consistem em uma série de
reações enzimáticas 439
D A termodinâmica define a direção e a capacidade de
regulação das rotas metabólicas 443
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxv
2 Compostos de “alta energia” 446
–10
P
3 Proteínas G heterotriméricas 417
PARTE IV METABOLISMO
14 Introdução ao Metabolismo
E O fluxo metabólico deve ser regulado 444
ΔG⬚⬘ de hidrólise (kJ • mol–1)
B A epinefrina e a norepinefrina preparam o corpo para a
ação 398
C Os hormônios esteroides regulam uma ampla variedade
de processos metabólicos e sexuais 400
D O hormônio do crescimento liga-se a receptores nos
músculos, ossos e cartilagem 401
xxv
0
3 Reações de oxidação-redução 456
A NAD1 e FAD são transportadores de elétrons 456
B A equação de Nernst descreve as reações de oxidaçãoredução 457
C A espontaneidade de uma reação pode ser determinada
pela medição das diferenças do potencial de
redução 459
4 Abordagens experimentais para o estudo
do metabolismo 462
A Metabólitos marcados podem ser seguidos 462
B O estudo de vias metabólicas pode envolver
interferências nos sistemas 464
C A biologia de sistemas entrou no estudo do
metabolismo 464
Quadro 14-1 Perspectivas em bioquímica: Estados de
oxidação do carbono 441
Quadro 14-2 Caminhos do descobrimento: Fritz
Lipmann e os compostos de “alta energia” 447
Quadro 14-3 Perspectivas em bioquímica: ATP e DG 449
15 Catabolismo da Glicose
472
1 Visão geral da
glicólise 473
2 As reações da
glicólise 475
A A hexocinase utiliza o primeiro
ATP 475
B A fosfoglicose-isomerase
converte glicose-6-fosfato em
frutose-6-fosfato 476
C A fosfofrutocinase utiliza o segundo ATP 478
D A aldolase converte um composto de 6 carbonos em
dois compostos de 3 carbonos 478
E A triose-fosfato-isomerase interconverte dihidroxiacetona-fosfato e gliceraldeído-3-fosfato 479
F A gliceraldeído-3-fosfato-desidrogenase forma o primeiro
intermediário de “alta energia” 483
G A fosfoglicerato-cinase gera o primeiro ATP 485
H A fosfoglicerato-mutase interconverte 3-fosfoglicerato e
2-fosfoglicerato 486
I A enolase forma o segundo intermediário de “alta
energia” 487
13/12/13 17:09
xxvi
J
Sumário
A piruvato-cinase gera o segundo ATP
488
3 Fermentação: o destino anaeróbio do
piruvato 491
3 Controle do metabolismo do
glicogênio 530
A A fermentação homoláctica converte piruvato
em lactato 492
B A fermentação alcoólica converte piruvato em etanol e
CO2 492
C A fermentação é energeticamente favorável 495
A A glicogênio-fosforilase e a glicogênio-sintase sofrem
controle alostérico 530
B A glicogênio-fosforilase e a glicogênio-sintase são
controladas por modificações covalentes 530
C O metabolismo do glicogênio está sujeito à regulação
hormonal 536
4 Regulação da glicólise 496
4 Gliconeogênese 538
A A fosfofrutocinase é a principal enzima controladora do
fluxo da glicólise nos músculos 497
B O ciclo de substratos ajusta o controle de fluxo 500
5 Metabolismo de outras hexoses 502
A A frutose é convertida em frutose-6-fosfato ou
gliceraldeído-3-fosfato 502
B A galactose é convertida em glicose-6-fosfato 504
C A manose é convertida em frutose-6-fosfato 506
6 A via das pentoses-fosfato 506
A Reações oxidativas produzem NADPH no estágio 1 508
B A isomerização e a epimerização da ribulose-5-fosfato
ocorrem no estágio 2 509
C O estágio 3 envolve reações de clivagem e de formação
de ligações carbono-carbono 509
D A via das pentoses-fosfato deve ser regulada 512
Quadro 15-1 Caminhos do descobrimento: Otto
Warburg e os estudos do metabolismo 473
A O piruvato é convertido em fosfoenolpiruvato em duas
etapas 539
B As reações hidrolíticas desviam as reações glicolíticas
irreversíveis 543
C A gliconeogênese e a glicólise são reguladas
independentemente 543
5 Outras vias biossintéticas dos
carboidratos 545
Quadro 16-1 Caminhos do descobrimento: Carl e Gerty
Cori e o metabolismo da glicose 520
Quadro 16-2 Bioquímica na saúde e na doença:
Doenças de armazenamento de glicogênio 524
Quadro 16-3 Perspectivas em bioquímica:
Aperfeiçoamento da estrutura do glicogênio 531
Quadro 16-4 Perspectivas em bioquímica: Síntese da
lactose 545
Quadro 15-2 Perspectivas em bioquímica: A síntese
17 Ciclo do Ácido Cítrico
de 2,3-bifosfoglicerato em eritrócitos e seu efeito
na capacidade de transporte de oxigênio no
sangue 488
1 Visão geral do ciclo do ácido cítrico 552
2 Síntese da acetilcoenzima A 555
Quadro 15-3 Perspectivas em bioquímica: Produção
glicolítica de ATP nos músculos 496
A A piruvato-desidrogenase é um complexo
multienzimático 555
B O complexo da piruvato-desidrogenase catalisa cinco
reações 557
Quadro 15-4 Bioquímica na saúde e na doença:
Deficiência de glicose-6-fosfato-desidrogenase 512
551
3 Enzimas do ciclo do ácido cítrico 561
16 Metabolismo do Glicogênio e
Gliconeogênese 517
1 Degradação do
glicogênio 518
A A glicogênio-fosforilase degrada o
glicogênio em glicose-1-fosfato 519
B A enzima de desramificação
do glicogênio atua como
glicosiltransferase 522
C A fosfoglicomutase interconverte glicose-1-fosfato e
glicose-6-fosfato 523
2 Síntese do glicogênio 526
A A UDP-glicose-pirofosforilase ativa unidades
glicosila 526
B A glicogênio-sintase estende as cadeias de
glicogênio 527
C A enzima de ramificação do glicogênio transfere
segmentos de glicogênio com sete resíduos 529
Voet-Fundamentos_Iniciais.indd xxvi
A A citrato-sintase une um grupo acetila ao
oxaloacetato 561
B A aconitase interconverte citrato e isocitrato 563
C A isocitrato-desidrogenase dependente de NAD1 libera
CO2 564
D A a-cetoglutarato-desidrogenase assemelha-se à
piruvato-desidrogenase 564
E A succinil-CoA-sintase produz GTP 565
F A succinato-desidrogenase gera FADH2 566
G A fumarase produz malato 567
H A malato-desidrogenase regenera oxaloacetato 567
4 Regulação do ciclo do ácido cítrico 568
A A piruvato-desidrogenase é regulada por inibição pelo
produto e modificação covalente 569
B Três enzimas controlam a velocidade do ciclo do ácido
cítrico 570
5 Reações relacionadas ao ciclo do ácido
cítrico 572
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Sumário
A Outras rotas utilizam intermediários do ciclo do ácido
cítrico 572
B Algumas reações reabastecem os intermediários do
ciclo do ácido cítrico 574
C O ciclo do glioxilato compartilha algumas etapas com o
ciclo do ácido cítrico 574
xxvii
Quadro 18-4 Perspectivas em bioquímica: O
desacoplamento no tecido adiposo marrom gera
calor 615
Quadro 18-5 Bioquímica na saúde e na doença:
Privação de oxigênio no ataque cardíaco e no
AVC 619
Quadro 17-1 Caminhos do descobrimento: Hans Krebs
e o ciclo do ácido cítrico 554
19 Fotossíntese
Quadro 17-2 Bioquímica na saúde e na doença:
Envenenamento por arsênico 561
1 Cloroplastos 624
Quadro 17-3 Perspectivas em bioquímica: A evolução
do ciclo do ácido cítrico 576
18 Transporte de Elétrons e Fosforilação
Oxidativa 581
1 A mitocôndria 583
A A mitocôndria contém uma membrana interna com
diversas dobras 583
B Íons e metabólitos entram na mitocôndria por meio de
transportadores 584
2 Transporte de elétrons 587
A O transporte de elétrons é um processo exergônico 587
B Os transportadores de elétrons atuam em
sequência 588
C O complexo I recebe elétrons do NADH 590
D O complexo II transfere elétrons para a coenzima
Q 595
E O complexo III transloca prótons pelo ciclo Q 596
F O complexo IV reduz o oxigênio em água 600
3 Fosforilação oxidativa 603
A A teoria quimiosmótica liga o
transporte de elétrons com a
síntese de ATP 604
B A ATP-sintase é impulsionada pelo
fluxo de prótons 607
C A proporção P/O relaciona a
quantidade de ATP sintetizado
com a quantidade de oxigênio
reduzido 612
D A fosforilação oxidativa pode ser
desacoplada do transporte de elétrons 613
4 Controle do metabolismo oxidativo 614
A A velocidade da fosforilação oxidativa depende das
concentrações de ATP e NADH 616
B O metabolismo aeróbio tem algumas
desvantagens 617
Quadro 18-1 Perspectivas em bioquímica: Os
citocromos são heme-proteínas de transporte de
elétrons 596
Quadro 18-2 Caminhos do descobrimento: Peter
Mitchell e a teoria quimiosmótica 605
Quadro 18-3 Perspectivas em bioquímica: Transporte
de elétrons bacteriano e fosforilação oxidativa 606
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623
A As reações luminosas ocorrem na membrana do
tilacoide 624
B Moléculas de pigmentos absorvem a luz 625
2 As reações luminosas 628
A A energia da luz é transformada em energia
química 628
B O transporte de elétrons em bactérias fotossintetizantes
segue uma via circular 630
C O transporte de elétrons com dois centros é uma via
linear que produz O2 e NADPH 632
D O gradiente de prótons impulsiona a síntese de ATP pela
fotofosforilação 642
3 As reações escuras 644
A O ciclo de Calvin fixa CO2 644
B Os produtos do ciclo de Calvin
são convertidos em amido,
sacarose e celulose 648
C O ciclo de Calvin é controlado
indiretamente pela luz 649
D A fotorrespiração compete com a
fotossíntese 651
Quadro 19-1 Perspectivas em bioquímica: Segregação
do PSI e do PSII 642
20 Metabolismo dos Lipídeos
657
1 Digestão, absorção e transporte de
lipídeos 657
A Os triacilgliceróis são digeridos antes de serem
absorvidos 658
B Os lipídeos são transportados como lipoproteínas 660
2 Oxidação dos ácidos graxos 664
A Os ácidos graxos são ativados pela sua ligação à
coenzima A 665
B A carnitina faz grupos acila atravessarem a membrana
mitocondrial 665
C A b-oxidação degrada ácidos graxos até acetil-CoA 667
D A oxidação de ácidos graxos insaturados requer enzimas
adicionais 669
E A oxidação de ácidos graxos de cadeia ímpar produz
propionil-CoA 670
F A b-oxidação no peroxissomo difere da b-oxidação
mitocondrial 677
3 Corpos cetônicos 678
4 Biossíntese de ácidos graxos 680
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xxviii
Sumário
A A acetil-CoA mitocondrial deve ser transportada para o
citosol 681
B A acetil-CoA-carboxilase produz malonil-CoA 682
C A ácido graxo-sintase catalisa sete reações 683
D Os ácidos graxos podem ser alongados e
dessaturados 689
E Os ácidos graxos são esterificados para formar
triacilgliceróis 690
5 Regulação do metabolismo de ácidos
graxos 691
6 Síntese de outros lipídeos 694
A Os glicerofosfolipídeos são sintetizados a partir de
intermediários da síntese de triacilglicerol 694
B Os esfingolipídeos são sintetizados a partir de palmitoilCoA e serina 697
C Ácidos graxos C20 são os precursores das
prostaglandinas 698
Quadro 20-1 Bioquímica na saúde e na doença:
Deficiência de vitamina B12 672
Quadro 20-2 Caminhos do descobrimento: Dorothy
Crowfoot Hodgkin e a estrutura da vitamina
B12 674
Quadro 20-3 Perspectivas em bioquímica: Síntese de
policetídeos 688
Quadro 20-4 Bioquímica na saúde e na doença:
Doenças da degradação de esfingolipídeos e do
armazenamento de lipídeos 700
7 Metabolismo do colesterol 700
B A asparagina e o aspartato são degradados a
oxaloacetato 730
C A arginina, o glutamato, a glutamina, a histidina e a
prolina são degradados a a-cetoglutarato 731
D A metionina, a treonina, a isoleucina e a valina são
degradadas a succinil-CoA 732
E A leucina e a lisina são degradadas apenas a acetil-CoA
e/ou a acetoacetato 737
F O triptofano é degradado a alanina e a
acetoacetato 738
G A fenilalanina e a tirosina são degradadas a fumarato e a
acetoacetato 739
5 Biossíntese de aminoácidos 740
A Os aminoácidos não essenciais são sintetizados a partir
de metabólitos comuns 742
B Plantas e microrganismos sintetizam os aminoácidos
essenciais 746
6 Outros produtos do metabolismo de
aminoácidos 752
A O grupo heme é sintetizado a partir da glicina e do
succinil-CoA 752
B Os aminoácidos são precursores de aminas
fisiologicamente ativas 756
C O óxido nítrico é produzido a partir da arginina 757
7 Fixação de
nitrogênio 758
A A nitrogenase reduz N2 em
NH3 758
B O nitrogênio fixado é
assimilado nas moléculas
biológicas 762
A O colesterol é sintetizado a partir de acetil-CoA 701
B A HMG-CoA-redutase controla a taxa de síntese do
colesterol 704
C O transporte anormal do colesterol leva à
aterosclerose 707
Homocisteína, um marcador de doenças 732
21 Metabolismo de Aminoácidos
Quadro 21-2 Bioquímica na saúde e na doença: A
fenilcetonúria e a alcaptonúria resultam de defeitos
na degradação de fenilalanina 740
712
Quadro 21-1 Bioquímica na saúde e na doença:
1 Degradação de proteínas 713
Quadro 21-3 Bioquímica na saúde e na doença: As
A Os lisossomos degradam diversas proteínas 713
B A ubiquitina marca proteínas para a degradação 714
C O proteassomo desdobra e hidrolisa polipeptídeos
ubiquitinados 715
porfirias 754
2 Desaminação de aminoácidos 718
A Transaminases usam PLP para transferir grupos
amina 719
B O glutamato pode ser oxidativamente desaminado 722
3 O ciclo da ureia 722
A Cinco enzimas realizam o ciclo da ureia 723
B O ciclo da ureia é regulado pela disponibilidade de
substratos 726
4 Degradação de aminoácidos 727
A A alanina, a cisteína, a glicina, a serina e a treonina são
degradadas a piruvato 728
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22 Metabolismo Energético dos
Mamíferos: Integração e Regulação
767
1 Especialização dos órgãos 768
A O cérebro precisa de um suprimento contínuo de
glicose 769
B Os músculos utilizam glicose, ácidos graxos e corpos
cetônicos 770
C O tecido adiposo armazena e libera ácidos graxos e
hormônios 772
D O fígado é o principal processador metabólico do
corpo 772
E Os rins filtram resíduos e mantêm o pH sanguíneo 774
F O sangue transporta metabólitos das vias metabólicas
interórgãos 774
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Sumário
2 Controle hormonal do metabolismo
energético 775
A A liberação de insulina é desencadeada pela
glicose 776
B O glucagon e as catecolaminas têm efeitos opostos ao
da insulina 777
3 Homeostase metabólica: a regulação do
metabolismo energético, do apetite e do
peso corporal 780
A A proteína-cinase AMP dependente é o indicador
energético da célula 780
B Os adipócitos e outros tecidos ajudam a regular o
metabolismo energético e o apetite 782
C O gasto energético pode ser controlado pela
termogênese adaptativa 783
4 Distúrbios no metabolismo energético 784
A O jejum prolongado leva a ajustes metabólicos 784
B O diabetes melito é caracterizado por altos níveis
sanguíneos de glicose 786
C A obesidade é causada, em geral, pelo consumo
excessivo de alimentos 789
Quadro 22-1 Bioquímica na saúde e na doença: O
microbioma intestinal 771
Quadro 22-2 Caminhos do descobrimento: Frederick
Banting e Charles Best e a descoberta da
insulina 788
PARTE V REPLICAÇÃO E
EXPRESSÃO GÊNICA
23 Metabolismo de Nucleotídeos
xxix
B Alguns animais degradam ácido úrico 816
C As pirimidinas são degradadas em malonil-CoA e
metilmalonil-CoA 818
Quadro 23-1 Bioquímica na saúde e na doença:
Inibição da síntese de timidilato na terapia contra o
câncer 813
Quadro 23-2 Caminhos do descobrimento: Gertrude
Elion e os derivados de purina 817
24 Estrutura dos Ácidos Nucleicos
821
1 A hélice de DNA 822
A O DNA adota diferentes
conformações 822
B O DNA tem flexibilidade
limitada 828
C O DNA pode ser
supertorcido 830
D As topoisomerases alteram a
supertorção do DNA 832
2 Forças estabilizadoras
da estrutura dos
ácidos nucleicos 838
A Os ácidos nucleicos são estabilizados por pareamento
de bases, empilhamento e interações iônicas 839
B O DNA pode sofrer desnaturação e renaturação 840
C As estruturas de RNA são altamente variáveis 842
3 Fracionamento de ácidos nucleicos 846
793
A Os ácidos nucleicos podem ser purificados por
cromatografia 846
B A eletroforese separa os ácidos nucleicos por
tamanho 847
1 Síntese de ribonucleotídeos de purina 794
4 Interações DNA-proteína 849
A A síntese de purinas produz monofosfato de
inosina 794
B O IMP é convertido em ribonucleotídeos de adenina e de
guanina 797
C A biossíntese dos nucleotídeos de purina é regulada em
várias etapas 798
D As purinas podem ser recuperadas 799
A As endonucleases de restrição distorcem o DNA quando
se ligam a ele 850
B Os repressores procarióticos frequentemente possuem
uma hélice de ligação a DNA 851
C Os fatores de transcrição eucarióticos podem conter
dedos de zinco ou zíperes de leucina 854
2 Síntese de ribonucleotídeos de
pirimidina 800
A O UMP é sintetizado em seis etapas 800
B O UMP é convertido em UTP e CTP 802
C A biossíntese dos nucleotídeos de pirimidina
é regulada em nível da ATCase ou da carbamoil-fosfato-sintase II 802
3 Formação de desoxirribonucleotídeos 803
A A ribonucleotídeo-redutase converte ribonucleotídeos
em desoxirribonucleotídeos 804
B O dUMP é metilado para formar timina 808
4 Degradação de nucleotídeos 812
5 Estrutura dos cromossomos
eucarióticos 858
A O DNA enrola-se ao redor das histonas para formar os
nucleossomos 858
B A cromatina forma estruturas em um nível superior de
organização 861
Quadro 24-1 Caminhos do descobrimento: Rosalind
Franklin e a estrutura do DNA 823
Quadro 24-2 Bioquímica na saúde e na doença:
Inibidores de topoisomerases como antibióticos e
agentes quimioterápicos anticâncer 838
Quadro 24-3 Perspectivas em bioquímica: O mundo
do RNA 844
A O catabolismo das purinas produz ácido úrico 814
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Sumário
25 Replicação, Reparo e Recombinação
do DNA 867
26 Transcrição e Processamento
de RNA 919
1 Aspectos gerais da
replicação do DNA 868
2 Replicação do DNA
procariótico 870
1 Transcrição
do RNA
procariótico 920
Dedos
Polegar
39
DNA transcrito
(a montante)
A A RNA-polimerase se
assemelha a outras
polimerases 920
B A transcrição é iniciada
Mg
a-amanitina
em um promotor 923
C A cadeia de RNA cresce
NTP
da extremidade 59 para a
39 924
D A transcrição termina em sítios específicos 927
Grampo
Palma
59
A As DNA-polimerases adicionam
o nucleotídeo pareado
39, 59-Exonuclease
corretamente 870
B O início da replicação requer uma
helicase e uma primase 876
C As fitas contínua e descontínua
são sintetizadas simultaneamente 879
D A replicação termina em sítios específicos 882
E O DNA é replicado com alta fidelidade 883
3 Replicação do DNA eucariótico 884
A Os eucariotos usam várias DNA-polimerases 884
B O DNA eucariótico é replicado a partir de múltiplas
origens 888
C A telomerase estende as extremidades do
cromossomo 889
4 Dano no DNA 891
A Agentes ambientais e químicos geram mutações 891
B Muitos mutagênicos são cancerígenos 893
5 Reparo do DNA 895
A Algum dano pode ser revertido diretamente 895
B O reparo por excisão de base requer uma
glicosilase 897
C O reparo por excisão de nucleotídeo remove um
segmento de uma fita de DNA 898
D O reparo de malpareamento corrige erros de
replicação 899
E Alguns mecanismos de reparo de DNA introduzem
erros 900
6 Recombinação 902
A A recombinação homóloga envolve vários complexos
proteicos 902
B O DNA pode ser reparado por recombinação 908
C A transposição rearranja os segmentos de DNA 911
Quadro 25-1 Caminhos do descobrimento: Arthur
Kornberg e a DNA-polimerase I 871
Quadro 25-2 Perspectivas em bioquímica:
Transcriptase reversa 886
Saída
Guia
Parede
2+
Poro
DNA a ser
transcrito
(a jusante)
Ponte
Funil
Transcrição
2 Transcrição em eucariotos 929
A Eucariotos têm várias RNA-polimerases 930
B Cada polimerase reconhece um tipo diferente de
promotor 935
C Fatores de transcrição são necessários para iniciar a
transcrição 937
3 Processamento pós-transcricional 942
A Os RNA mensageiros recebem um capuz em 59
e uma cauda em 39 942
B O processamento remove íntrons dos genes
eucarióticos 944
C Precursores do RNA ribossômico podem ser clivados,
modificados e processados 954
D Os tRNA são processados pela remoção, adição e
modificação de nucleotídeos 957
Quadro 26-1 Perspectivas em bioquímica: Colisões
entre a DNA-polimerase e a RNA-polimerase 926
Quadro 26-2 Bioquímica na saúde e na doença:
Inibidores da transcrição 930
Quadro 26-3 Caminhos do descobrimento: Richard
Roberts e Philip Sharp e a descoberta dos
íntrons 945
27 Síntese de Proteínas
962
1 O código genético 963
A Códons são trincas lidas sequencialmente 963
B O código genético foi decifrado de forma
sistemática 964
C O código genético é degenerado e não randômico 966
Quadro 25-3 Bioquímica na saúde e na doença:
Telomerase, envelhecimento e câncer 891
2 RNA transportador e sua
aminoacilação 968
Quadro 25-4 Perspectivas em bioquímica: Metilação
A Todos os tRNA têm estrutura semelhante 968
B Aminoacil-tRNA-sintases ligam aminoácidos aos
tRNA 970
C Um tRNA pode reconhecer mais do que um códon 974
do DNA 894
Quadro 25-5 Perspectivas em bioquímica: Por que o
DNA não contém uracila? 897
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Sumário
3 Ribossomos 976
A O ribossomo procariótico
é constituído por duas
subunidades 977
B O ribossomo eucariótico
é maior e mais
complexo 982
Sítio A do tRNA
Sítio P do tRNA
50S
B Os óperons reprimidos por catabólitos podem ser
ativados 1026
C A atenuação regula o término da transcrição 1028
D Os riboswitches são RNA sensíveis a metabólitos 1030
3 Regulação da expressão gênica em
eucariotos 1032
mRNA
4 Tradução 984
xxxi
30S
A O início da cadeia requer
um tRNA iniciador e
fatores
de iniciação 986
B O ribossomo decodifica o mRNA, catalisa a formação
da ligação peptídica e, então, se move ao próximo
códon 991
C Fatores de liberação terminam a tradução 1003
Sítio E do tRNA
Túnel polipeptídico
5 Processamento pós-traducional 1004
A Chaperonas associadas a ribossomos auxiliam no
dobramento de proteínas 1005
B Proteínas recém-sintetizadas podem ser modificadas
covalentemente 1006
Quadro 27-1 Perspectivas em bioquímica: Evolução do
código genético 966
Quadro 27-2 Perspectivas em bioquímica: Expandindo
o código genético 976
Quadro 27-3 Bioquímica na saúde e na doença: Efeitos
dos antibióticos na síntese proteica 1000
28 Regulação da Expressão Gênica
1013
1 Organização dos genomas 1014
A O número de genes varia entre os organismos 1014
B Alguns genes ocorrem em grupos (clusters) 1017
C Os genomas eucarióticos contêm sequências de DNA
repetitivo 1019
2 Regulação da expressão gênica em
procariotos 1023
A A estrutura da cromatina influencia a expressão
gênica 1032
B Os eucariotos contêm múltiplos ativadores de
transcrição 1043
C Os mecanismos de controle pós-transcricional incluem
degradação de RNA 1049
D A diversidade de anticorpos é consequência de
recombinação somática e de hipermutação 1056
4 Ciclo celular,
câncer, apoptose e
desenvolvimento 1059
A O progresso do ciclo celular é
extremamente regulado 1059
B Supressores de tumor previnem
o câncer 1061
C A apoptose é um processo
ordenado 1064
D O desenvolvimento tem base molecular 1068
Quadro 28-1 Bioquímica na saúde e na doença:
Doenças de repetições trinucleotídicas 1020
Quadro 28-2 Perspectivas em bioquímica: Inativação
do cromossomo X 1033
Quadro 28-3 Perspectivas em bioquímica: Degradação
mediada por códon sem sentido 1050
Soluções dos problemas ímpares
1079
1101
1125
Glossário
Índice
Índice de aplicação
1168
A O óperon lac é controlado por um repressor 1023
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