Bioquímica ilustrada de Harper [recurso eletrônico]

826 Pages·2014·17.728 MB·Portuguese

by  Robert K. Murray

Robert K. Murray
David A. Bender
Kathleen M. Botham
Peter J. Kennelly
Victor W. Rodwell
P. Anthony Weil
B I O Q U Í M I C A
I L U S T R A D A
H A R P E R
D E
29ª Edição
48454 Bioquimica Ilustrada de Harper 29ed ok.indd 1 10/07/2013 08:55:51
Equipe de tradução
José Eduardo Ferreira de Figueiredo
Patricia Lydie Voeux
Luís Fernando Marques Dorvillé
Revisão técnica desta edição
Guilhian Leipnitz
Professor adjunto do Departamento de Bioquímica, Instituto de Ciências Básicas da Saúde,
Universidade Federal do Rio Grande do Sul (UFRGS).
Doutor em Ciências Biológicas: Bioquímica, pela UFRGS.
B615 Bioquímica ilustrada de Harper [recurso eletrônico] / Robert K.
Murray ... [et al.] ; [tradução: José Eduardo Ferreira de
Figueiredo, Patricia Lydie Voeux, Luís Fernando Marques
Dorvillé ; revisão técnica: Guilhian Leipnitz]. – 29. ed. –
Dados eletrônicos. – Porto Alegre : AMGH, 2014.
Editado também como livro impresso em 2014.
ISBN 978-85-8055-281-2
1. Bioquímica. 2. Murray, Robert K.
CDU 577.1
Catalogação na publicação: Ana Paula M. Magnus – CRB 10/2052
Robert K. Murray, M.D., Ph.D. Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. Victor W. Rodwell, Ph.D.
Emeritus Professor of Biochemistry Professor of Biochemistry Professor (Emeritus) of Biochemistry
University of Toronto Department of Veterinary Basic Sciences Purdue University
Toronto, Ontario Royal Veterinary College West Lafayette, Indiana
University of London
London, United Kingdom
David A. Bender, Ph.D. Peter J. Kennelly, Ph.D. P. Anthony Weil, Ph.D.
Professor (Emeritus) of Nutritional Biochemistry Professor and Head Professor of Molecular Physiology and Biophysics
University College London Department of Biochemistry Vanderbilt University School of Medicine
London, United Kingdom Virginia Polytechnic Institute and State University Nashville, Tennessee
Blacksburg, Virginia
Versão impressa
desta obra: 2014
2014
Obra originalmente publicada sob o título Harper’s illustrated biochemistry, 29th edition
ISBN 007176576X / 9780071765763
Original edition copyright ©2012, The McGraw-Hill Global Education Holdings, LLC., New York, New York 10020. All rights reserved.
Portuguese language translation copyright ©2014, AMGH Editora Ltda., a Grupo A Educação S.A. company. All rights reserved.
Gerente editorial: Letícia Bispo de Lima
Colaboraram nesta edição:
Editora: Simone de Fraga
Arte sobre capa original: VS Digital Ltda.
Preparação de originais: Carine Garcia Prates
Leitura final: Henrique de Oliveira Guerra
Editoração: Techbooks
Nota
A medicina é uma ciência em constante evolução. À medida que novas pesquisas e a experiência clínica ampliam o nosso conhec imento,
são necessárias modificações no tratamento e na farmacoterapia. Os organizadores desta obra consultaram as fontes consider adas confiá-
veis, num esforço para oferecer informações completas e, geralmente, de acordo com os padrões aceitos à época da publicação. Entretanto,
tendo em vista a possibilidade de falha humana ou de alterações nas ciências médicas, os leitores devem confirmar estas informações com
outras fontes. Por exemplo, e em particular, os leitores são aconselhados a conferir a bula de qualquer medicamento que pretendam admi-
nistrar, para se certificar de que a informação contida neste livro está correta e de que não houve alteração na dose recomendada nem nas
contraindicações para o seu uso. Esta recomendação é particularmente importante em relação a medicamentos novos ou raramente usados.
Reservados todos os direitos de publicação, em língua portuguesa, à
AMGH EDITORA LTDA., uma parceria entre GRUPO A EDUCAÇÃO S.A. e McGRAW-HILL EDUCATION
Av. Jerônimo de Ornelas, 670 – Santana
90040-340 – Porto Alegre – RS
Fone: (51) 3027-7000 Fax: [phone]
É proibida a duplicação ou reprodução deste volume, no todo ou em parte, sob quaisquer
formas ou por quaisquer meios (eletrônico, mecânico, gravação, fotocópia, distribuição na Web
e outros), sem permissão expressa da Editora.
Unidade São Paulo
Av. Embaixador Macedo Soares, 10.735 – Pavilhão 5 – Cond. Espace Center
Vila Anastácio – 05095-035 – São Paulo – SP
Fone: (11) 3665-1100 Fax: [phone]
SAC 0800 703-3444 – www.grupoa.com.br
Coautores
Daryl K. Granner, M.D. Molly Jacob, M.B. B.S., M.D., Ph.D.
Professor (Emeritus) of Molecular Physiology Professor and Chair
and Biophysics and Medicine Department of Biochemistry
Vanderbilt University Christian Medical College
Nashville, Tennessee Vellore, Tamil Nadu
Frederick W. Keeley, Ph.D. Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
Associate Director and Senior Scientist Emeritus Professor of Veterinary Biochemistry
Research Institute, Hospital for Sick Children, Royal Veterinary College
Toronto, and Professor of Biochemistry University of London
Department of Biochemistry London, United Kingdom
University of Toronto
Toronto, Ontario Peter L. Gross, M.D., M.Sc., FRCP(C)
Associate Professor
Joe Varghese, M.B. B.S., M.D.
Department of Medicine
Assistant Professor McMaster University
Department of Biochemistry Hamilton, Ontario
Christian Medical College
Vellore, Tamil Nadu
Margaret L. Rand, Ph.D.
Associate Senior Scientist
Hospital for Sick Children,
Toronto, and Professor,
Departments of Laboratory
Medicine & Pathobiology and Biochemistry
University of Toronto
Toronto, Ontario
Prefácio
Temos o prazer de apresentar a 29a edição do Bioquímica ilustra- química. Foram adicionadas mais de 250 questões de múltipla
da de Harper. A 1a edição deste livro, intitulada Bioquímica de escolha com banco de respostas.
Harper, foi publicada em 1939 sob a autoria única do Dr. Harold
Harper, da Universidade da Califórnia, em São Francisco. À me- Inclusão de três capítulos inteiramente novos:
dida que novas edições foram publicadas, vários autores trouxe-
“A Bioquímica do Envelhecimento”
ram sua contribuição.
“Câncer: Considerações Gerais”
“Bioquímica Clínica”
A ilustração da capa desta edição
A ilustração da capa desta edição celebra Elizabeth H. Blackburn, Mudanças adicionais importantes:
Carol W. Greider e Jack W. Szostak, que dividiram o Prêmio No-
bel de 2009 em Fisiologia ou Medicina por seu trabalho inspira- ■ Inclusão de aspectos de epidemiologia no capítulo sobre
dor sobre telômeros e a enzima telomerase. Os telômeros com- “Bioinformática e Biologia Computacional”.
preendem até 200 cópias de uma sequência de DNA repetitiva ■ Novas figuras que ilustram abordagens essenciais para iden-
chamada de G-quadrúplice, estrutura nomeada a partir do seu tificar possíveis sítios ativos, locais de ligação de ligantes e
arranjo cíclico único de quatro conjuntos de quatro bases guani- outros sítios de interação (Seção I) e vários aspectos do me-
na ligadas por pontes de hidrogênio em um arranjo cabeça-cauda tabolismo (Seção II).
que estabiliza essa estrutura. Na ilustração, o esqueleto de fosfo- ■ Novas tabelas que resumem aspectos das doenças metabóli-
diéster do DNA é representado por uma fita, e as bases guanina,
cas, incluindo aquelas do metabolismo das purinas, das piri-
pelos hexágonos preenchidos fusionados aos pentágonos preen-
midinas e dos aminoácidos (Seção III).
chidos. A gradação de cores do espectro de roxo a vermelho fa-
■ Discussão ampliada sobre RNAs não codificadores, reparo
cilita o acompanhamento da progressão da cadeia de polinucle-
de danos de DNA e doenças humanas, fatores epigenéticos
otídeos. Os quatro conjuntos de unidades tetra-guanina cíclicas
que controlam a expressão gênica de eucariotos, atividades
podem ser vistos no centro, empilhados de cima para abaixo e
de miRNAs e novos ensaios poderosos para monitorar e ca-
inclinados em aproximadamente 45º da esquerda para a direita.
(Adaptada do Banco de Dados de Proteínas ID no 2KKA.) racterizar a transcrição pangenômica (Seção IV).
Como consequência da natureza unidirecional da replicação ■ Novas tabelas que abordam as necessidades de vitaminas e
do DNA, cada vez que um cromossomo é replicado, o número sais minerais e uma ampla discussão do metabolismo do fer-
de unidades G-quadrúplice diminui. Quando o suprimento de ro na saúde e na doença (Seção VI).
unidades de telômeros é completamente exaurido, a replicação
cessa e a célula entra em transição para um estado senescente. Organização do livro
Os cientistas especulam que o telômero serve como um relógio
Após dois capítulos introdutórios, o livro foi dividido em seis se-
de contagem regressiva que limita o número de vezes que uma
ções principais. Todas as seções e todos os capítulos enfatizam a
célula somática pode se dividir e, assim, seu tempo de vida.
relevância médica da bioquímica.
A Seção I aborda as estruturas e as funções das proteínas
Mudanças nesta edição
e enzimas. Esta seção também contém um capítulo sobre Bio-
Coerentes com nosso objetivo de oferecer aos estudantes um li- informática e Biologia Computacional, refletindo a crescente
vro que descreva e ilustre a bioquímica de uma maneira medi- importância desses tópicos na bioquímica moderna, biologia e
camente relevante, atualizada, abrangente e ainda assim relativa- medicina.
mente concisa, além de atualizar cada capítulo, novos conteúdos A Seção II explica como várias reações celulares consomem
importantes aparecem nesta edição. ou liberam energia e acompanha as vias pelas quais os carboidra-
Cada capítulo inicia com uma breve descrição de seus ob- tos e lipídeos são sintetizados e degradados. São também descri-
jetivos, seguida de um registro sucinto da sua importância bio- tas as várias funções dessas moléculas.
viii Prefácio
A Seção III discorre sobre os aminoácidos, seus destinos Agradecimentos
metabólicos, certas características do catabolismo de proteínas e
Agradecemos a Michael Weitz pelo planejamento desta edição e a
a bioquímica das porfirinas e dos pigmentos da bile.
Brian Kearns por deixá-la pronta para publicação. Também agra-
A Seção IV descreve a estrutura e a função dos nucleotídeos
decemos à Mala Arora e a seus colaboradores da Thomson Digi-
e ácidos nucleicos, a replicação e o reparo de DNA, a síntese de
tal por seus esforços nas etapas de projeto gráfico e editoração, e
RNA e modificação, a síntese proteica, os princípios da tecno-
a Calvin “Nic” Steussy, da Purdue University, por seu auxílio na
logia do DNA recombinante e a nova compreensão de como a
produção da ilustração da capa.
expressão gênica é regulada.
Sugestões de estudantes e colegas em todo o mundo foram
A Seção V aborda os aspectos da comunicação extracelular e
muito úteis na formulação desta edição. Esperamos receber estí-
intracelular. Tópicos incluem a estrutura e a função da membra-
mulos semelhantes no futuro.
na, as bases moleculares das ações dos hormônios e o campo da
Rob Murray reconhece, com gratidão, Joe Varghese e Molly
transdução de sinais.
Jacob como coautores dos Capítulos 50, 55 e 56; Fred Keeley, por
A Seção VI inclui quinze tópicos especiais: nutrição, diges-
suas contribuições ao Capítulo 48; Peter Gross pela coautoria dos
tão e absorção; micronutrientes vitaminas e minerais; radicais
Capítulos 51 e 57 e Margaret Rand pela coautoria do Capítulo 51.
livres e nutrientes antioxidantes; tráfego intracelular e seleção
Agradecimentos especiais a Reinhart Reithmeier, Alan Volchuk e
das proteínas; glicoproteínas; a matriz extracelular; o músculo e o
David Williams por revisarem e terem feito sugestões inestimá-
citoesqueleto; proteínas plasmáticas e imunoglobulinas; hemos-
veis para os Capítulos 40 e 46.
tasia e trombose; eritrócitos e leucócitos; metabolismo dos xeno-
bióticos; a bioquímica do envelhecimento; câncer: considerações
gerais; bioquímica clínica e 16 estudos de caso orientados bioqui-
micamente. O último capítulo conclui com um breve epílogo in- Robert K. Murray
dicando alguns dos principais desafios da medicina para os quais David A. Bender
a bioquímica e as disciplinas relacionadas desempenharão papéis Kathleen M. Botham
importantes na busca de soluções. Peter J. Kennelly
O Apêndice lista sites importantes na internet e periódicos Victor W. Rodwell
de bioquímica e outros com conteúdo de bioquímica significativo. P. Anthony Weil
Sumário
1 Bioquímica e Medicina 1
S E Ç Ã O Bioenergética e Metabolismo
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
II dos Carboidratos e
Lipídeos 109
2 Água e pH 7
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D.
11 Bioenergética: A Função do ATP 109
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e Peter A. Mayes,
Ph.D., D.Sc.
S E Ç Ã O
Estruturas e Funções de
I
Proteínas e Enzimas 17 12 Oxidação Biológica 115
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
3 Aminoácidos e Peptídeos 17
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. 13 A Cadeia Respiratória e a Fosforilação
Oxidativa 121
4 Proteínas: Determinação da Estrutura
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
Primária 25 Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D.
14 Carboidratos com Importância
5 Proteínas: Ordens de Estrutura Fisiológica 132
Superiores 35 David A. Bender, Ph.D. e
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
6 Proteínas: Mioglobina e Hemoglobina 48 15 Lipídeos com Importância
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. Fisiológica 140
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
7 Enzimas: Mecanismo de Ação 57 Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D.
16 Visão Geral do Metabolismo e Suprimento
8 Enzimas: Cinética 70 de Combustíveis Metabólicos 151
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
9 Enzimas: Regulação das Atividades 84 17 O Ciclo do Ácido Cítrico: O Catabolismo da
Peter J. Kennelly, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. Acetil-CoA 163
David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
10 Bioinformática e Biologia
Computacional 94 18 Glicólise e Oxidação do Piruvato 170
Peter J. Kennely, Ph.D. e Victor W. Rodwell, Ph.D. David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
x Sumário
19 Metabolismo do Glicogênio 178 29 Catabolismo dos Esqueletos Carbônicos
David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc. dos Aminoácidos 281
Victor W. Rodwell, Ph.D.
20 Gliconeogênese e o Controle da
Glicemia 187 30 Conversão dos Aminoácidos em Produtos
David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc. Especializados 297
Victor W. Rodwell, Ph.D.
21 A Via das Pentoses-Fosfato e Outras Vias do
Metabolismo das Hexoses 197 31 Porfirinas e Pigmentos Biliares 307
David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc. Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
22 Oxidação dos Ácidos Graxos:
Cetogênese 207 S E Ç Ã O Estrutura, Função e Replicação
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e IV das Macromoléculas
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
Informativas 323
23 Biossíntese dos Ácidos Graxos e
32 Nucleotídeos 323
Eicosanoides 216
Victor W. Rodwell, Ph.D.
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
33 Metabolismo dos Nucleotídeos das
Purinas e Pirimidinas 331
24 Metabolismo dos Acilgliceróis e
Victor W. Rodwell, Ph.D.
Esfingolipídeos 229
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
34 Estrutura e Função do Ácido
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
Nucleico 343
25 Transporte e Armazenamento de P. Anthony Weil, Ph.D.
Lipídeos 237
35 Organização, Replicação e Reparo do
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc. DNA 354
P. Anthony Weil, Ph.D.
26 Síntese, Transporte e Excreção do
Colesterol 250 36 Síntese, Processamento e Modificação do
Kathleen M. Botham, Ph.D., D.Sc. e RNA 377
Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc. P. Anthony Weil, Ph.D.
37 A Síntese de Proteínas e o Código
S E Ç Ã O Genético 395
Metabolismo das Proteínas e
III P. Anthony Weil, Ph.D.
dos Aminoácidos 265
38 Regulação da Expressão Gênica 411
P. Anthony Weil, Ph.D.
27 Biossíntese dos Aminoácidos
Nutricionalmente Não Essenciais 265
39 Genética Molecular, DNA Recombinante e
Victor W. Rodwell, Ph.D.
Tecnologia Genômica 434
P. Anthony Weil, Ph.D.
28 Catabolismo das Proteínas e do Nitrogênio
dos Aminoácidos 271
Victor W. Rodwell, Ph.D.
Sumário xi
49 O Músculo e o Citoesqueleto 608
S E Ç Ã O Bioquímica da
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
V Comunicação Extracelular
e Intracelular 459
50 Proteínas Plasmáticas e
Imunoglobulinas 629
40 Membranas: Estrutura e Função 459 Robert K. Murray, M.D., Ph.D.,
Robert K. Murray, M.D., Ph.D. e Daryl K. Granner, M.D. Molly Jacob, M.B. B.S., M.D., Ph.D., e
Joe Varghese, M.B. B.S., M.D.
41 A Diversidade do Sistema Endócrino 478
P. Anthony Weil, Ph.D. 51 Hemostasia e Trombose 650
Peter L. Gross, M.D., M.Sc., FRCP (C),
42 Ação dos Hormônios e Transdução de Robert K. Murray, M.D., Ph.D. e
Margaret L. Rand, Ph.D.
Sinais 498
P. Anthony Weil, Ph.D.
52 Eritrócitos e Leucócitos 660
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
S E Ç Ã O
53 Metabolismo dos Xenobióticos 676
VI Tópicos Especiais 517
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
54 A Bioquímica do Envelhecimento 684
43 Nutrição, Digestão e Absorção 517
Peter J. Kennelly, Ph.D.
David A. Bender, Ph.D. e Peter A. Mayes, Ph.D., D.Sc.
55 Câncer: Considerações Gerais 697
44 Micronutrientes: Vitaminas e Minerais 525
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.,
David A. Bender, Ph.D. Molly Jacob, M.B. B.S., M.D., Ph.D., e
Joe Varghese, M.B. B.S., M.D.
45 Radicais Livres e Nutrientes
Antioxidantes 543 56 Bioquímica Clínica 719
David A. Bender, Ph.D. Joe Varghese, M.B. B.S., M.D.,
Molly Jacob, M.B. B.S., M.D., Ph.D., e
46 Tráfego Intracelular e Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
Seleção das Proteínas 548
57 Estudos de Caso Bioquímicos 729
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
Robert K. Murray, M.D., Ph.D. e
Peter L. Gross, M.D., M.Sc., FRCP(C)
47 Glicoproteínas 568
Robert K. Murray, M.D., Ph.D.
Apêndice 769
48 A Matriz Extracelular 589 Banco de Respostas 773
Robert K. Murray, M.D., Ph.D. e Frederick W. Keeley, Ph.D. Índice 777