A Bioquímica é uma disciplina fundamental para profissionais de enfermagem, pois fornece as bases científicas para compreender processos fisiológicos, mecanismos patológicos e princípios farmacológicos. Esta área estuda as estruturas, funções e interações das biomoléculas que constituem os organismos vivos, estabelecendo conexões entre a química e a biologia celular.
Os carboidratos, também conhecidos como glicídios, são compostos orgânicos formados principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio. Funcionam primariamente como fonte energética celular, com a glicose representando o principal substrato energético para o cérebro. Estruturalmente, podem ser classificados em monossacarídeos (como glicose, frutose e galactose), dissacarídeos (como sacarose, lactose e maltose) e polissacarídeos (como glicogênio, amido e celulose).
Os lipídios constituem um grupo heterogêneo de biomoléculas hidrofóbicas essenciais para estruturas celulares, sinalização e armazenamento energético. Incluem ácidos graxos, triacilgliceróis, fosfolipídios, esfingolipídios, ceras e esteroides. Os fosfolipídios são componentes fundamentais das membranas celulares, enquanto os triacilgliceróis representam a principal forma de armazenamento energético de longo prazo.
As proteínas são macromoléculas formadas por sequências de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. Desempenham funções estruturais, enzimáticas, transportadoras, defensivas, regulatórias e hormonais no organismo. Sua estrutura pode ser analisada em quatro níveis: primária (sequência de aminoácidos), secundária (conformações locais como α-hélices e folhas-β), terciária (arranjo tridimensional) e quaternária (associação de múltiplas cadeias polipeptídicas).
Os ácidos nucleicos (DNA e RNA) são responsáveis pelo armazenamento, transmissão e expressão da informação genética. O DNA apresenta estrutura de dupla-hélice, utilizando as bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina e timina. O RNA, geralmente de fita simples, substitui a timina por uracila e participa ativamente da síntese proteica através de suas variantes: RNA mensageiro (mRNA), RNA transportador (tRNA) e RNA ribossômico (rRNA).
As enzimas são catalisadores biológicos que aumentam a velocidade das reações metabólicas sem serem consumidas no processo. Atuam diminuindo a energia de ativação necessária para iniciar reações bioquímicas. São caracterizadas por alta especificidade para seus substratos, sensibilidade às condições do meio (pH, temperatura) e possibilidade de regulação por ativadores e inibidores.
A cinética enzimática estuda a velocidade das reações catalisadas por enzimas, utilizando parâmetros como Velocidade Máxima (Vmáx) e Constante de Michaelis-Menten (Km). O modelo de Michaelis-Menten descreve matematicamente o comportamento enzimático, enquanto representações gráficas como o plot de Lineweaver-Burk facilitam a determinação destes parâmetros cinéticos e a identificação de inibidores competitivos e não-competitivos.
O metabolismo energético compreende as vias de obtenção e utilização de energia pelo organismo. A glicólise representa a via inicial do catabolismo da glicose, convertendo uma molécula de glicose em duas de piruvato com ganho líquido de 2 ATP e 2 NADH. Em condições aeróbicas, o piruvato é direcionado ao ciclo de Krebs (ou ciclo do ácido cítrico) após conversão em acetil-CoA.
O ciclo de Krebs ocorre na matriz mitocondrial e representa uma série de reações que oxidam completamente o acetil-CoA, gerando CO₂, NADH, FADH₂ e GTP. Os equivalentes redutores (NADH e FADH₂) produzidos na glicólise e no ciclo de Krebs transferem elétrons para a cadeia transportadora de elétrons, estabelecendo um gradiente eletroquímico que impulsiona a síntese de ATP através da fosforilação oxidativa, processo descrito pela teoria quimiosmótica.
O metabolismo lipídico inclui processos como a β-oxidação de ácidos graxos, que degrada sequencialmente estas moléculas produzindo acetil-CoA, NADH e FADH₂. A cetogênese, relevante em estados de jejum prolongado ou diabetes descompensado, converte acetil-CoA em corpos cetônicos (acetoacetato, β-hidroxibutirato e acetona), que servem como combustível alternativo para o cérebro.
O metabolismo proteico envolve a degradação de aminoácidos, cujos esqueletos carbônicos podem ser convertidos em intermediários do ciclo de Krebs (aminoácidos glicogênicos) ou em acetil-CoA/acetoacetil-CoA (aminoácidos cetogênicos). O nitrogênio proveniente dos aminoácidos é eliminado principalmente como ureia, sintetizada no fígado através do ciclo da ureia.
A regulação metabólica ocorre em múltiplos níveis, desde controle alostérico de enzimas-chave até modulação hormonal e expressão gênica. Hormônios como insulina, glucagon, adrenalina e cortisol coordenam o metabolismo energético em resposta às condições fisiológicas. A insulina promove anabolismo e estoque energético, enquanto o glucagon e a adrenalina estimulam o catabolismo para mobilização de energia.
Estados patológicos frequentemente envolvem desregulação metabólica. No diabetes mellitus, a deficiência de insulina ou resistência à sua ação compromete a captação celular de glicose, resultando em hiperglicemia e alterações no metabolismo de lipídios e proteínas. Distúrbios enzimáticos hereditários, como fenilcetonúria, galactosemia e glicogenoses, exemplificam como defeitos específicos em vias metabólicas podem ocasionar manifestações clínicas significativas.