Bioquímica

Laboratório de bioquímica.

Esquema relacionando bioquímica, genética e biologia molecular.

Bioquímica é a ciência e tecnologia que estuda e aplica a química da vida e os processos químicos que ocorrem nos organismos vivos. De maneira geral, ela consiste no estudo da estrutura molecular e função metabólica de biomoléculas, biopolímeros e componentes celulares e virais, como proteínas (proteômica), enzimas (enzimologia), carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos (biologia molecular) entre outros. Suas aplicações englobam setores como alimentos, fármacos e biofármacos, análises clínicas, biocombustíveis, pesquisa básica dentre outros. É uma ciência e tecnologia essencial para todas as profissões relacionadas a ciências da vida e uma das fronteiras de desenvolvimento das ciências químicas.

Bioquímico é o profissional que estuda e aplica as leis da bioquímica para o entendimento e aplicação tecnológica de biomoléculas e dos organismos vivos (bioquímica industrial, biotecnologia e bioprocessos, bioquímica médica e clínica, bioquímica de alimentos, bioquímica agrícola e ambiental) para benefícios comerciais e industriais, e/ou benefícios a saúde humana e animal, a agropecuária e ao meio ambiente.Os bioquímicos utilizam ferramentas e conceitos da química e da biologia, particularmente da química orgânica, físico-química, fermentações e metabolismo, biologia celular, biologia molecular e genética, para a elucidação dos sistemas vivos e para sua aplicação tecnológica e industrial. A Bioquímica não deve ser confundida, no Brasil, com as análises clínicas, apenas uma de suas inúmeras aplicações e nem tampouco as análises clínicas devem ser reduzidas a apenas a bioquímica clínica. Em função disso, a graduação (licenciatura em Portugal) em Bioquímica é uma das mais tradicionais na Europa e EUA, e no Brasil, existe nas Universidades Federais de Viçosa e de São João del Rey (UFV e UFSJ) e nas Universidades Estaduais de Maringá e de São Paulo (UEM e USP, nesta última, como química ênfase bioquímica). No Brasil, não se deve confundir farmacêutico com o bioquímico, visto que um é profissional de saúde e outro é profissional da química da vida e da biotecnologia. Por bastante tempo, os cursos de graduação em farmácia no Brasil denominaram-se Farmácia-Bioquímica, em errônea alusão à habilitação em análises clínicas. Isto gerou na sociedade, e mesmo nos meios acadêmicos, a falsa noção de que bioquímica seria sinônimo de análises clínicas e farmácia, algo totalmente errado.^[19][1]

História

Anselme Payen: o químico francês isolou pela primeira vez em 1833 uma enzima, a diastase, sendo este um importante marco na consolidação da bioquímica como ciência.

A história da bioquímica moderna é relativamente jovem, datando do século XIX quando começaram as abordagens contemplando aspectos da biologia e da química, para criar uma disciplina, integrando conhecimento destas duas ciências. No entanto, a aplicação dos conhecimentos bioquímicos se iniciou há cerca de 5.000 anos com a produção de pão utilizando leveduras. Assim como a química orgânica, é citado também como um importante marco da bioquímica moderna a descoberta da síntese de ureia por Friedrich Wöhler em 1828, provando que os compostos orgânicos poderiam ser obtidos artificialmente, em contraste com a crença largamente aceita por um longo período de tempo: compostos orgânicos seriam gerados apenas por organismos vivos. Outro marco importante ocorreu em 1833, quando Anselme Payen isolou pela primeira vez uma enzima, a diastase. Esta descoberta também é considerada como a primeira vez que foi descrito um composto orgânico que apresentava as propriedades de um catalisador. O sufixo "ase" de diastase passou a ser usado na nomenclatura das enzimas.

Em meados do século XIX, Louis Pasteur estudou o fenômeno da fermentação e descobriu que certas leveduras estavam envolvidas neste processo, e portanto, não se tratava de um fenômeno somente químico como muitos haviam defendido até aquele momento (incluindo ele próprio e Justus von Liebig). Pasteur escreveu: "a fermentação alcoólica é um ato relacionado com a vida e organização das células de levedura, não com a morte e putrefação destas células". Pasteur desenvolveu também métodos de esterilização de vinho, leite e cerveja (pasteurização) e contribuiu muito para refutar a ideia de geração espontânea de seres vivos. Em 1896, Eduard Buchner demonstrou pela primeira vez que um processo bioquímico complexo poderia ocorrer fora de uma célula, tendo como base a fermentação alcoólica usando extrato celular de levedura.

Embora o termo "bioquímica" pareça ter sido usado pela primeira vez em 1882, é geralmente aceito que a cunhagem formal do termo ocorreu em 1903 por Carl Neuberg, um químico alemão. No entanto grandes pesquisadores como Wöhler, Liebig, Pasteur e Claude Bernard já usavam outras denominações.

Durante o período de 1885-1901, Albrecht Kossel isolou e nomeou cinco constituintes dos ácidos nucleicos: adenina, citosina, guanina, timina e uracila. Estes compostos são conhecidos coletivamente como bases nitrogenadas e integram a estrutura molecular do DNA e do RNA. Os ácidos nucléicos foram descobertos por Friedrich Miescher, em 1869. Em 1878, o fisiologista Wilhelm Kühne cunhou o termo enzima para se referir aos componentes biológicos desconhecidos que participavam do processo de fermentação.

A elucidação da estrutura do DNA é considerada uma das descobertas mais importantes na área de bioquímica no século XX.

A partir da década de 1920, a bioquímica experimentou considerável avanço, especialmente pelo desenvolvimento de novas técnicas, como a cromatografia, a difração de raios X, a espectroscopia de RMN, a marcação isotópica, a microscopia eletrônica e simulações de dinâmica molecular. Estas técnicas permitiram a descoberta e análise detalhada de muitas biomoléculas e de vias metabólicas em uma célula, tal como a glicólise e o ciclo de Krebs.

Outro importante evento histórico em bioquímica foi a descoberta do gene e do seu papel na transferência de informação na célula. Esta parte da bioquímica é muitas vezes chamada de biologia molecular. Na década de 1950, James D. Watson, Francis Crick, Rosalind Franklin e Maurice Wilkins resolverem a estrutura do DNA e sugeriram a sua relação com a transferência da informação genética. Em 1958, George Beadle e Edward Tatum receberam o Prêmio Nobel pelo trabalho com fungos, onde demostram que um gene gerava como produto uma enzima. Este conceito, hoje ampliado, ficou conhecido como o Dogma central da biologia molecular. Em 1975 foi a vez de destacar as pesquisas sobre o sequenciamento de DNA, sendo Allan Maxam, Walter Gilbert e Frederick Sanger os principais cientista envolvidos nestas pesquisas. Logo em seguida surge a primeira empresa de biotecnologia industrial, a Genentech. Logo tornou-se possível a fabricação de princípio ativo, hormônios e vacinas por meios biotecnológicos.

Em 1988, Colin Pitchfork foi a primeira pessoa condenada por assassinato usando como provas exames de DNA, ocasionando uma revolução nas ciências forenses. Mais recentemente, Andrew Fire e Craig Mello receberam o Prêmio Nobel em 2006 pela descoberta da interferência do RNA (RNAi) no silenciamento da expressão gênica.

Aplicação

O conhecimento bioquímico é muito importante para empresas e indústrias de diversas áreas: farmacêutica (síntese de fármacos, excipientes), médica (novos tratamentos e curas para doenças, como na nutrição alimentar), agrícola (melhora da fixação de nitrogênio em plantas como a soja), alimentícia (fermentação de bebidas alcoólicas, leite e derivados, produção de chocolates), cosmética (novos produtos de beleza e higiene) e até tecnológica (produção de compósitos sustentáveis de origem renovável).

Outra aplicabilidade é em ciências básicas, em sinergia com outras ciências químicas, biológicas e farmacêuticas. Neste caso, estuda-se o sistema biológico com um olhar químico, principalmente fisiologia e patologia moleculares, ciências ômicas, processos metabólicos e fermentativos e propriedades químicas, físico-químicas, biofísicas e tecnológicas das biomoléculas. Como exemplo, na teoria evolucionista, teoria que afirma que todas as formas de vida existentes no planeta Terra descendem de um ancestral em comum. Essa teoria é baseada na semelhança de diversas características compartilhadas entre os organismos, inclusive as de nível bioquímico. Por exemplo, de maneira geral, todos os organismos, desde um simples vírus até um chimpanzé, possuem o material genético (DNA) formado por combinações das mesmas quatro bases nitrogenadas (Adenina, Guanina, Citosina e Timina)

Biomoléculas

A química da vida engloba o estudo de proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos (DNA, RNA), lipídeos, vitaminas, íons bioinorgânicos (Cálcio, Magnésio,Potássio, Cloreto por exemplo), metabolismo, enzimas, fermentações, compostos de metabolismo secundário, tais como os da fitoquímica.

Para tanto, se utilizam de instrumentos e técnicas químicas, bioquímicas e biofísicas, tais como eletroforese, cromatografia (em especial HPLC/CLAE e gasosa), espectrofotometria, reação em cadeia da polimerase (PCR), plasmídeos e tecnologia do dna recombinante (engenharia genética),ensaios enzimáticos, espectrometria de massas, ressonância magnética nuclear, ensaios de fluorescência (espectroscopia de fluorescência por exemplo), calorimetria de titulação isotérmica (ITC), biorreatores, ensaios de ligação de biomoléculas (Western Blot, ELISA), dicroísmo circular, PCR quantitativo, bioinformática, Sohxlet, destilação, centrifugação, Kjeldalhl, Demanda química de oxigênio (DQO), meios de cultura, entre outros que podem ser vistas nesta listagem: técnicas de laboratório.

Dentre os diversos tipos de biomoléculas, muitas são moléculas grandes (macromoléculas) e complexas, formadas pela união de unidades fundamentais (monômeros) repetidamente, que dão origem a longas cadeias denominadas biopolímeros.^[1][2][6] Cada tipo de biopolímero apresenta unidades fundamentais diferentes. Por exemplo, as proteínas são biopolímeros cujas unidades monoméricas são os aminoácidos, enquanto que os ácidos nucléicos (como o DNA) são biopolímeros compostos por cadeias de nucleotídeos.

Bacharelado e licenciaturas em bioquímica

Ver artigo principal: Bioquímica

Ver artigo Bioquímico

O primeiro instituto de pesquisa estruturado e voltado unicamente para a química da vida surgiu em 1872, como Instituto de Química Fisiológica da Universidade de Strasbourg, enquanto que, em 1880, a universidade norte-americana de Yale estruturou os primeiros cursos regulares de química fisiológica. Por volta de 1899, quando a universidade inglesa de Cambridge criou o laboratório de química dentro do departamento de fisiologia, chefiado por Frederick Gowland Hopkins, primeiro professor de bioquímica da Universidade de Cambridge, e também fundador da bioquímica inglesa., a química da vida já estava estabelecida como ciência, sob diferentes denominações. O processo de maturação desta ciência estabeleceu cursos de bacharelado (em Portugal, equivalente a Licenciatura) em diversos países. É preciso ressaltar que os cursos de graduação (licenciaturas) em bioquímica e portanto, os bioquímicos são tradicionais em países da Europa (Reino Unido, Alemanha, Espanha, Portugal, Franca e Italia),na America Latina (Argentina, Paraguai, Uruguai,Chile,Colombia, Mexico e Guatemala) no Canadá, na Austrália e nos Estados Unidos. Neste último país, os cursos de bacharelado em bioquímica existem desde a década de 50. Segundo a ASBMB (American Society for Biochemistry and Molecular Biology) existem cerca de 600 Instituições nos Estados Unidos que oferecem os cursos de bioquímica/biologia molecular e estima-se que cerca de 2000 bacharéis foram graduados nos anos de 2001-2002. No Reino Unido existem mais de 100 cursos de graduação em bioquímica.

O Bioquímico, portanto,é o profissional que estuda a bioquímica de um ponto de vista de ciência básica e aplicada tecnologicamente e industrialmente. Os bioquímicos utilizam ferramentas e conceitos da química e da biologia, particularmente da química orgânica, físico-química, biologia celular, biologia molecular e genética, para a elucidação dos sistemas vivos e para sua aplicação tecnológica e industrial.Desta forma o bioquímico possui conhecimentos científicos, capacitação técnica e habilidades para atuar em ensino superior, pesquisa, desenvolvimento e inovação, controle e garantia de qualidade, produção industrial,laboratórios, comércio de produtos científicos, laboratoriais e industriais, bioeconomia, além de aprender sobre os princípios éticos e legais relativos à profissão no âmbito do seu exercício profissional.

Em Portugal

A licenciatura em bioquímica, em Portugal, foi criada em 1979, na Universidade de Coimbra, sendo prontamente seguido de diversas outras universidades.

No Brasil

O bacharelado em bioquímica, no Brasil, foi criado em 2001, na Universidade Federal de Viçosa, visando a suprir a necessidade crescente de profissionais qualificados para atuar nas áreas de pesquisa e desenvolvimento tecnológico das diversas áreas relacionadas com o curso.

Em moldes semelhantes, foi criado em 2008, o segundo curso de graduação em bioquímica do Brasil; a Universidade Federal de São João del Rei , implantou o curso em seu campus de expansão Centro-Oeste . Em 2011, foi criado o terceiro curso de graduação em Bioquímica, da Universidade Estadual de Maringá. Existe também na USP a graduação em química com ênfase em bioquímica.

No Brasil, não se deve confundir farmacêutico com o bioquímico, visto que um é profissional de saúde e outro é profissional da química da vida e da biotecnologia. Por bastante tempo, os cursos de graduação em farmácia no Brasil denominaram-se Farmácia-Bioquímica, em errônea alusão à habilitação em análises clínicas . Isto gerou na sociedade, e mesmo nos meios acadêmicos, a falsa noção de que bioquímica seria análises clínicas somente e seria sinônimo de farmácia, o que de fato não é verdadeiro.^[19][1]

Em 2014 foi criado o Movimento BioquímicaBrasil, com site, página de facebook e vídeo de divulgação no youtube dedicados a divulgar o Bacharel em Bioquímica e a divulgar a ciência Bioquímica.. Entre 2015 e 2016, o movimento conseguiu definir a identidade do bioquímico brasileiro e algumas simbologias, como o dia do bioquímico brasileiro (8 de Maio) e um símbolo único da profissão,disponibilizado gratuitamente no site do Movimento BioquímicaBrasil.

Ver também

• Biologia
• Biomedicina
• Farmácia
• Química
• Célula
• Bioquímico

Ligações externas

• Commons
• Wikilivros

• Mestrado Bioquímica em Saúde - Instituto Politécnico do Porto (ESTSP-IPP)
• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Federal de Viçosa (UFV)
• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ)
• Bacharelado em Bioquímica - Universidade Estadual de Maringá (UEM)
• Sociedade Brasileira de Bioquímica e Biologia Molecular (SBBQ)
• Sociedade Portuguesa de Bioquímica (SPB) (em inglês)
• Sociedade Brasileira de Biotecnologia
• Associação de Bioquímicos de Portugal
• Federação Europeia de Sociedades Bioquímicas (FEBS) (em inglês)
• Mapeando a educação em bioquímica no Brasil