Bioquímica Médica

aminoácidos e ligações · quatro níveis de estrutura · enovelamento (Anfinsen) · mioglobina × hemoglobina · derivados da Hb · doenças de enovelamento

1. Aminoácidos: o alfabeto e as regras

Todos os 20 aminoácidos proteogênicos são L-alfa-aminoácidos e diferem pela cadeia lateral (grupo R), que define carga, polaridade e papel metabólico. No pH fisiológico, funcionam como zwitteríons; no ponto isoelétrico (pI) a carga líquida é zero — base da separação por eletroforese. Nove são essenciais (não sintetizados): His, Ile, Leu, Lys, Met, Phe, Thr, Trp e Val; Arg, Gln e Tyr são condicionais (necessários em situações de alta demanda).

2. Quatro níveis de estrutura — e o que a banca cobra em cada um

3. Mioglobina × hemoglobina: o modelo de alosterismo que cai

A mioglobina é monômero de curva hiperbólica (armazém de O2 no músculo); a hemoglobina é tetrâmero alfa2 beta2 de curva SIGMOIDE, porque a ligação de cada O2 aumenta a afinidade das demais subunidades (transição do estado T, de baixa afinidade, para o R, de alta). Três moduladores fisiológicos agem estabilizando o estado T, ou seja, DIMINUINDO a afinidade para entregar O2 nos tecidos: H+ e CO2 (efeito Bohr), o 2,3-BPG (liga a Hb desoxigenada) e a temperatura. A HbF (alfa2 gama2) liga fracamente o 2,3-BPG e por isso tem afinidade maior por O2 — a adaptação que puxa O2 da mãe.

4. Doenças de enovelamento: quando a proteína erra o caminho

• HbS (Pauling, 1949 — a primeira “doença molecular” descrita): troca polar→hidrofóbico na superfície cria vala que aceita a Phe85/Leu88 de outra Hb desoxigenada; polimeriza, distorce a hemácia e vira o quadro clínico da anemia falciforme.
• Amiloidoses: proteínas parcialmente desdobradas formam folhas beta cruzadas insolúveis — cadeias leves (AL, mieloma), TTR (senil e familiar), beta2-microglobulina (diálise).
• Príons: PrPc se converte em PrSc (resistente a proteinase, autorreplicante) — Creutzfeldt-Jakob, kuru.
• Fibrose cística: deltaF508 no CFTR trava o enovelamento no retículo endoplasmático; a proteína é degradada e nunca chega à membrana.
• Deficiência de alfa1-antitripsina (variante Z): a antitripsina mal dobrada se agrega no hepatócito (cirrose) e não sai para o plasma (enfisema, piorado pelo cigarro).

Prognóstico e raciocínio final: em todas essas doenças o defeito primário é o mesmo — informação errada na sequência ou falha do ambiente de enovelamento — e a consequência muda conforme a função da proteína (transporte, sinalização, protease ou barreira). É a lógica que conecta este módulo a todos os outros: enzimas, receptores, canais e fatores de coagulação são proteínas.

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catálise e energia de ativação · Michaelis-Menten · tipos de inibição (tabela) · regulação alostérica, covalente e zimogênios · isoenzimas no diagnóstico · enzimas como alvo de fármacos

1. Cinética de Michaelis-Menten

Para muitas enzimas, v = Vmax[S] / (Km + [S]): a velocidade cresce com o substrato até aproximar-se de Vmax (saturação), e Km é a concentração de substrato que metade saturada — logo, quanto MENOR a Km, MAIOR a afinidade pelo substrato. A glicoquinase hepática (Km alto, ~10 mM, sem inibição por glicose-6-P) e a hexoquinase da maioria dos tecidos (Km baixo, ~0,1 mM, inibida por glicose-6-P) mostram como a mesma química vira fisiologia diferente: o fígado só captura glicose quando ela está abundante, depois da refeição.

2. Regulação da atividade enzimática

• Alostérica: moduladores mudam conformação e Vmax/afinidade (AMP ativa a PFK-1; ATP e citrato inibem).
• Modificação covalente: fosforilação/desfosforilação por quinases e fosfatases — a PKA fosforila a glicogênio fosforilase (ativa) em segundos, no rastro do glucagon/adrenalina.
• Zimogênios: sintetizados inativos e clivados onde agem — pepsinogênio, tripsinogênio, quimotripsinogênio, protrombina; protegem a célula que os produz.
• Indução/repressão de síntese: mais lenta (horas a dias) — o etanol crônico induz a GGT; a insulina induz glicoquinase e enzimas lipogênicas.
• Isoenzimas: mesma reação, isoformas tecido-específicas com genes distintos — a base diagnóstica a seguir.

3. Isoenzimas e enzimas séricas: o laboratório lendo o tecido

4. Enzimas como alvo de fármacos — a farmacologia mora aqui

• Estatinas: inibem competitivamente a HMG-CoA redutase, passo limitante da síntese de colesterol.
• Metotrexato: análogo do folato que inibe competitivamente a diidrofolato redutase (DHFR), travando a síntese de timidilato em células em proliferação.
• AINEs: inibem a COX (aspirina de modo irreversível por acetilação); o paracetamol age centralmente.
• Alopurinol: análogo da hipoxantina; inibe a xantina oxidase e baixa o urato.
• Inibidores da protease do HIV e IECA (cininase/metaloproteases do sistema RAA) completam a lista que mais cai.

Complicações do conceito na prática: a medida de enzima sérica só faz sentido porque a enzima escapando do tecido lesado é proporcional à necrose — e a cinética (janela de subida e queda) informa O MOMENTO do evento. É por isso que o protocolo moderno de IAM combina troponina de alta sensibilidade em algoritmos 0 h/1 h: a cinética substituiu a espera.

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as 10 reações e o balanço · as 3 enzimas reguladas · destinos do piruvato e shuttles · NADPH e glicose-6-fosfato desidrogenase · efeito Warburg

1. As três reações irreversíveis (e sua regulação)

Destinos do piruvato: à piruvato desidrogenase (PDH), o piruvato vira acetil-CoA de forma IRREVERSÍVEL, com 5 cofatores — tiamina (B1), lipoato, CoA (ác. pantotênico/B5), FAD (B2) e NAD (B3). O arsênico inativa o lipoato e o beribéri (carência de B1) trava a PDH: piruvato e lactato se acumulam. O NADH citosólico da glicólise entra na mitocôndria pelos shuttles: o malato-aspartato rende ~2,5 ATP por NADH e o glicerol-3-fosfato (músculo/cérebro), ~1,5 — é a razão do intervalo 30–32 ATP para a glicose completa.

2. Via das pentoses fosfato (PPP): NADPH + ribose

• Fase oxidativa (irreversível): glicose-6-P desidrogenase (G6PD, passo limitante) e 6-fosfogluconato desidrogenase produzem 2 NADPH, CO2 e ribulose-5-P.
• Fase não oxidativa (reversível): transquetolases e transaldolases trocam carbonos e podem devolver F6P e gliceraldeído-3-P à glicólise — a via se ajusta à demanda de NADPH × ribose.
• Usos do NADPH: síntese redutora (ácidos graxos, colesterol, hormônios esteroides), manutenção da glutationa reduzida, explosão respiratória do fagócito (NADPH oxidase — sua falha é a doença granulomatosa crônica) e monoxigenases do citocromo P450.
• Transquetolase é a enzima dependente de tiamina (B1) da PPP — cobrada como marcador funcional do B1.

Complicações e correlações que fecham o módulo: deficiência de piruvato quinase é a segunda enzimopatia eritrocitária mais comum e causa anemia hemolítica crônica (a glicólise falha e o ATP da bomba Na+/K+ cai); a deficiência de G6PD se manifesta em episódios agudos com corpúsculos de Heinz; e a regulação da PFK-1 pelo F2,6-BP conecta este módulo à insulina e ao glucagon, no módulo 7.

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balanço do ciclo · reações reguladas · caráter anfibólico e anaplerose · complexos I–IV e ATP sintase · inibidores e desacopladores · doenças mitocondriais

1. As oito reações — marco as três reguladas

2. Cadeia respiratória: onde o O2 realmente entra

Os complexos I (NADH desidrogenase) e II (succinato desidrogenase — a única enzima do Krebs ancorada na membrana) entregam elétrons à UBIQUINONA (CoQ); o complexo III os passa ao citocromo c e o complexo IV os entrega ao O2, que se reduz a H2O — o único aceptor final. Complexos I, III e IV bombeiam H+ para o espaço intermembranas; o gradiente eletroquímico resultante move H+ pela ATP sintase (F0 canal + F1 motor), condensando ADP + Pi em ATP — a hipótese quimiosmótica. NADH rende ~2,5 ATP e FADH2 ~1,5, porque o complexo II não bombeia H+.

3. Doenças mitocondriais: herança materna e heteroplasmia

• Herança exclusivamente MATERNA: todas as células têm mitocôndrias da mãe; o pai não transmite (o espermatozoide contribui quase só com o núcleo).
• Heteroplasmia: cada célula tem uma mistura de mtDNA normal e mutado; a doença aparece quando a carga mutante supera um limiar tecido-específico — dois irmãos podem ter gravidade diferente.
• MELAS (m.3243, tRNA-Leu): encefalomiopatia com episódios stroke-like, acidose láctica e mitocôndrias anormais (fibra vermelha rasgada na biópsia).
• MERRF (m.8344, tRNA-Lys): mioclonus, epilepsia, fibras vermelhas rasgadas.
• LHON (ND4, com frequência homoplástico): neuropatia óptica bilateral aguda em adultos jovens, predominante em homens, com penetrância incompleta.
• Tecidos mais afetados: os de maior demanda energética — cérebro, músculo, retina, coração e rim.

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digestão e quilomícrons · β-oxidação e sua regulação · corpos cetônicos · lipoproteínas e apolipoproteínas · hipercolesterolemia familiar

1. Digestão, absorção e a rodovia dos quilomícrons

Sais biliares emulsificam; a lipase pancreática (com colipase) hidrolisa os TAG da dieta em 2-monoacilglicerol e ácidos graxos; os produtos viajam em MICELAS até o enterócito, são re-ésterificados e embalados em QUILOMICRONS com apoB-48, lançados na LINFA (não na veia porta). Na circulação, a lipoproteína lipase (LPL) do endotélio — ativada pela apoC-II — hidrolisa os TAG para os tecidos; o remanescente volta ao fígado pela apoE. É o caminho exógeno dos lipídeos.

2. β-oxidação: ativação, transporte (carnitina) e a espiral

• Ativação: acil-CoA sintetase consome ATP → AMP (2 equivalentes de alta energia).
• Transporte: a CPT-1 (face externa da membrana mitocondrial) troca acil-CoA por carnitina — e é AQUI que a via é regulada: o MALONIL-CoA (sinal do estado alimentado, produzido pela acetil-CoA carboxilase insulino-estimulada) INIBE a CPT-1 e trava a oxidação quando se está sintetizando ácido graxo.
• Espiral: 4 reações por volta (oxidação FAD → hidratação → oxidação NAD+ → tiólise) cortam 2 carbonos e liberam 1 acetil-CoA; C16 palmitato = 7 voltas → 8 acetil-CoA + 7 FADH2 + 7 NADH − 2 da ativação ≈ 106 ATP.
• Cadeias muito longas entram pelo sistema da carnitina ou são primeiro peroxissomais (Zellweger, X-ALD).

3. Corpos cetônicos: o combustível do jejum que o fígado produz mas não usa

No jejum prolongado, o glucagon hepático induz a HMG-CoA sintase MITOCONDRIAL e o acetil-CoA da β-oxidação vira acetoacetato e beta-hidroxibutirato (o acetona se perde pela respiração e dá o hálito característico). O fígado produz mas NÃO CONSOME cetonas: lhe falta a tiophorase (succinil-CoA:3-cetoácido CoA transferase). Músculo, coração e rim usam-nas desde o início; o cérebro, após alguns dias de adaptação, passa a cobrir a maior parte de sua energia delas — poupando proteína muscular. Na carência absoluta de insulina (CAD), a cetogênese é descontrolada e cetonas acidificam: acidose metabólica com anion gap elevado e beta-hidroxibutirato dominante.

4. Lipoproteínas: o mapa que organiza a dislipidemia

A hipercolesterolemia familiar heterozigótica (~1:250, a monogenia mais comum) dá LDL ≥ 190 mg/dL, xantomas TENDÍNEOS e arco corneano antes dos 45 anos, com história familiar de doença coronariana precoce; o homozigoto ultrapassa 500 mg/dL com xantomas cutâneos na infância e doença aterosclerótica acelerada. O tratamento explora a bioquímica: estatinas inibem a HMG-CoA redutase e aumentam a expressão do receptor LDL; ezetimiba trava a absorção (NPC1L1); inibidores da PCSK9 preservam os receptores. Nas formas homozigotas somam-se aférese de LDL e, mais recentemente, inibição da ANGPTL3 (evinacumabe).

Complicações que fecham o raciocínio: o excesso crônico de lipídeos na célula (fígado, músculo) gera lipotoxicidade — intermediários como diacilglicerol ativam quinases C e iniciam a resistência à insulina, tema do módulo 7; e a cetogênese descontrolada da CAD é a complicação aguda do defeito hormonal.

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transaminação e transporte do nitrogênio · as 5 enzimas do ciclo · hiperamonemia e defeitos do ciclo · aminoacidopatias clássicas (tabela diferencial)

1. Como o nitrogênio viaja (e não envenena)

A amônia é tóxica, sobretudo ao SNC, e viaja bloqueada: TRANSAMINAÇÃO (ALT: alanina + alfa-cetoglutararato ↔ piruvato + glutamato; AST: aspartato + alfa-cetoglutararato ↔ oxaloacetato + glutamato — ambas com piridoxal fosfato, B6) move o amino entre aminoácidos e alfa-cetoácidos; a DESAMINAÇÃO OXIDATIVA do glutamato (glutamato desidrogenase) libera NH4+ no fígado. No cérebro e músculo, o excesso é fixado em GLUTAMINA (glutamina sintetase) — e o músculo exporta nitrogênio ao fígado como ALANINA, no ciclo glicose-alanina, que ao mesmo tempo leva carbono para a gliconeogênese.

2. O ciclo da ureia: cinco enzimas, uma lógica

• MITOCÔNDRIA: CPS1 fixa NH4+ + CO2 em carbamoil-fosfato (2 ATP) — ativada alostericamente pelo N-acetilglutamato (NAG), produzido quando há acetil-CoA + glutamato em excesso (o sinal “aminoácidos sobrando”).
• MITOCÔNDRIA: OTC une carbamoil-fosfato + ornitina → citrulina, que sai para o citosol.
• CITOSOL: argininosuccinato sintetase (ASS) soma o ASPARTATO (segundo nitrogênio da ureia) com gasto de 1 ATP → argininosuccinato.
• CITOSOL: argininosuccinato liase (ASL) divide em fumarato (que vai ao Krebs — a conexão dos dois ciclos) e arginina.
• CITOSOL: ARGINASE hidrolisa a arginina → ureia (2 N) + ornitina, que reentra na mitocôndria.

3. Aminoacidopatias: a tabela diferencial que decide a questão

Prognóstico: o desfecho neurológico dos defeitos do ciclo depende da rapidez do diagnóstico e do controle crônico da amônia (dieta, arginina/phenilbutirato, transplante hepático nas graves); a fenilcetonúria diagnosticada na triagem neonatal e tratada na primeira semana permite desenvolvimento normal — é o argumento bioquímico do teste do pezinho.

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estados alimentado × jejum × inanição (Cahill) · papéis dos órgãos · síntese e sinalização da insulina · glucagon e incretinas · cetoacidose diabética

1. Insulina: síntese, secreção e sinalização

• Síntese: pré-pró-insulina → pró-insulina no ER → peptídeo C clivado + insulina (cadeias A e B ligadas por 2 pontes dissulfeto) nos grânulos da célula beta. Insulina e peptídeo C são secretados EQUIMOLECULARMENTE — o peptídeo C marcador de secreção endógena no paciente em uso de insulina exógena.
• Gatilho da secreção: glicose entra pelo GLUT2 (Km alta) → metabolizada → ATP fecha o canal KATP (Kir6.2 poro + SUR1 regulatório) → despolarização → influxo de Ca2+ → exocitose. Sulfonilureias FECHAM o KATP diretamente (tratamento); diazóxido o abre (hipoglicemia).
• Sinalização: receptor tirosina quinase → autofosforilação → IRS-1 → PI3K → Akt → translocação do GLUT4 (músculo e adiposo) e síntese proteica/glicogênio; a via MAP-quinase cobre crescimento.
• Resistência insulínica: o acúmulo ectópico de lipídio (diacilglicerol → PKC) no músculo e fígado, junto da inflamação adiposa, desacopla receptor-Akt — a célula fica com o receptor ocupado e o GLUT4 fora da membrana (Petersen e Shulman, Physiol Rev 2018).

2. Glucagon e incretinas

Glucagon (29 aminoácidos, célula alfa) age por receptor acoplado a Gs → cAMP → PKA: fosforila e ATIVA a glicogênio fosforilase, INDUZ enzimas gliconeogênicas (PEP carboxiquinase, glicose-6-fosfatase) e da cetogênese (HMG-CoA sintase mitocondrial), e desfosforila/inativa as lipogênicas. As INCRETINAS amplificam a resposta à ingestão: o GIP (células K duodenais) e o GLP-1 (células L ileais/colônicas) aumentam a insulina glucose-dependentemente, e o GLP-1 ainda freia o glucagon e retarda o esvaziamento gástrico — a base dos agonistas de GLP-1 e dos inibidores da DPP-4 que os degradam.

3. Cetoacidose diabética: a falha hormonal que vira acidose

Na deficiência absoluta de insulina (DM1, ou DM2 descompensado por estresse), o glucagon domina: lipólise máxima → acetil-CoA hepático em excesso → cetogênese descontrolada. A tríade é hiperglicemia (> 250 mg/dL), cetonas (beta-hidroxibutirato dominante) e acidose metabólica com anion gap elevado (pH < 7,30, HCO3 < 18). O potássio SERICO pode estar alto com DEPLEÇÃO corporal total (acidose troca H+ por K+ intracelular) — repor K com insulinização é passo que salva; fluidos, insulina IV contínua e correção do gatilho (infecção, adesão) são os pilares (Kitabchi, Diabetes Care 2009). O mesmo motor explica o hálito cetônico (acetona) e a respiração de Kussmaul.

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classificação (intoxicação × energia) · bandeiras vermelhas neonatais · triagem neonatal (pézinho) · hemostasia primária e cascata · TP/TTPa e alvos de fármacos

1. Bandeiras vermelhas que abrem a investigação

• RN ou lactente antes saudável que piora com o leite/jejum: vômitos incoercíveis, letargia, convulsões, icterícia, hepatoesplenomegalia.
• Sépsis-like sem foco e sem resposta a antibiótico; neutropenia inexplicada.
• Acidose metabólica com ANION GAP elevado e cetonas atípicas; ou hipoglicemia SEM cetose.
• Hiperamonemia (confundida com sepse); odor peculiar (xarope de bordo, pés suados, peixe, repolho).
• Odores familiares: mortes neonatais inexplicadas, consanguinidade — maioria autossômica recessiva.

2. Intoxicação clássica: galactosemia, frutose e tirosinemia

Triagem neonatal: o teste do pezinho (sangue em papel-filtro, idealmente 48–72 h de vida) universaliza no Brasil, pela Lei 14.154/2021, seis doenças: fenilcetonúria, hipotireoidismo congênito, fibrose cística, hemoglobinopatias (inclusive falciforme), hiperplasia adrenal congênita e deficiência de biotinidase — o “pézinho ampliado”; o “expandido/completo” adiciona dezenas (por ex.: galactosemia, MCAD pela acilcarnitina C8, imunodeficiências) conforme o serviço. O princípio é o deste resumo inteiro: cada doença tem janela em que o tratamento dietético ou de reposição muda o desfecho neurológico definitivamente.

3. Hemostasia: do tampão plaquetário à lise

Hemostasia PRIMÁRIA: lesão expõe colágeno → o fator de von Willebrand (vWF) liga o colágeno e o receptor plaquetário GPIb (adesão) → ativação (TXA2 da COX-1, ADP) → agregação pelo GPIIb/IIIa com fibrinogênio — o tampão, frágil e revertível pela prostaciclina endotelial. Hemostasia SECUNDÁRIA: o modelo celular em três tempos (Hoffman e Monroe, 2001) substituiu a cascata rígida — INICIAÇÃO pelo complexo fator tecidual + VIIa na célula portadora de FT (pequenas quantidades de trombina), AMPLIFICAÇÃO pela ativação de plaquetas, XI, VIII e V pela trombina gerada, e PROPAGAÇÃO na superfície plaquetária com IXa-VIIIa e Xa-Va até o BURST de trombina que converte fibrinogênio em fibrina e ativa o XIII (reticulação). O fator XII inicia a via de CONTATO in vitro (TTPa) mas não sangra quando falta — por isso o TTPa alto sem sangramento sugere anticoagulante lúpico.

Complicações e prognóstico: nas IEM, o desfecho depende do grupo (intoxicação responde a dieta/desintoxicação; energia é mais difícil e pode exigir suporte de órgão e transplante); na hemostasia, o padrão do painel + contagem plaquetária + D-dímero antecipa desde a hemofilia (hemartrose, TTPa alto) até a CIVD da sepse (consumo global) — e é a ponte para as matérias clínicas do ciclo posterior.

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