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Complexo Educacional FMU 
Escola de Ciências da Saúde 
Medicina Veterinária 
 
 
 
 
 
 
PROCESSOS BIOLÓGICOS 
 
 
 
 
 
 
Profa. Dra. Camilla de Lima Patti Hissamura 
 
 
 
 
 
 
1º Semestre – 2017 
Escola da Saúde – Medicina Veterinária 
Processos Biológicos 
 
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1. ÁTOMOS ...................................................................................................... 3 
2. LIGAÇÕES QUÍMICAS ................................................................................ 4 
2.1 LIGAÇÕES IÔNICAS E COVALENTES .............................................................. 4 
2.2 LIGAÇÕES INTERMOLECULARES .................................................................. 5 
3. ÁGUA ........................................................................................................... 6 
3.1 COMPARTIMENTOS LÍQUIDOS DO ORGANISMO .............................................. 7 
3.2 TRANSPORTE ATRAVÉS DA MEMBRANA PLASMÁTICA ..................................... 8 
3.2.1 Transporte sem gasto de energia .................................................. 10 
3.2.2 Transporte com gasto de energia .................................................. 11 
4. A QUÍMICA DA ÁGUA, pH E SISTEMA TAMPÃO ................................... 12 
4.1 A QUÍMICA DA ÁGUA ................................................................................ 12 
4.2 CONCEITOS DE ÁCIDOS E BASES ............................................................... 13 
4.3 SISTEMAS TAMPÃO .................................................................................. 14 
4.3.1 Escala de pH .................................................................................. 14 
4.3.2 Tampões fisiológicos ..................................................................... 15 
5. MECANISMOS REGULATÓRIOS DO pH SANGUÍNEO .......................... 18 
5.1 TAMPÃO BICARBONATO ............................................................................ 18 
5.1.1 Papel dos pulmões no equilíbrio ácido-base ................................. 20 
5.1.2 Papel dos rins no equilíbrio ácido-básico ...................................... 20 
6. DESVIOS DO PH ....................................................................................... 21 
6.1 ACIDOSE E ALCALOSE .............................................................................. 21 
7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS .......................................................... 22 
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1. ÁTOMOS 
 
Átomo é uma unidade básica de matéria que consiste num núcleo 
central de carga elétrica positiva envolto 
por uma nuvem de elétrons de carga 
negativa (eletrosfera). O núcleo atômico é 
composto por prótons e nêutrons. Os 
elétrons de um átomo estão ligados ao 
núcleo por força eletromagnética. Da mesma forma, um grupo de átomos 
pode estar ligado entre si através de ligações químicas baseadas na mesma 
força, formando uma molécula. 
Um átomo que tenha o mesmo número de prótons e elétrons é 
eletricamente neutro, enquanto que um com número diferente pode ter carga 
positiva ou negativa, sendo desta forma denominado íons. Caso o íon tenha 
carga positiva, ele é chamado de cátion. Por outro lado, um íon com carga 
negativa é um ânion. 
 
 
 
 
 
Para identificar um átomo – representante de um elemento químico – 
utiliza-se o número de massa. O número de massa é simbolizado pela letra 
A e é a soma do número de prótons e nêutrons contidos no núcleo de um 
átomo. 
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Pode-se também analisar o número atômico. Esse número é usado 
ara designar o número de prótons encontrados no núcleo de um átomo. Em 
um átomo com carga neutra, o número de elétrons é idêntico ao número 
atômico. No caso dos íons, o número de prótons permanece o mesmo (já que 
compõe o núcleo do átomo), mas ele pode perder ou ganhar elétrons, 
tornando-se eletricamente carregado. 
 
 
 
 
 
 
2. LIGAÇÕES QUÍMICAS 
 
Na natureza, todos os sistemas tendem a adquirir a maior estabilidade 
possível. Os átomos ligam-se uns aos outros para aumentar a sua 
estabilidade. Os gases nobres são as únicas substâncias formadas por 
átomos isolados. 
 
2.1 Ligações iônicas e covalentes 
 
Ligação iônica ou eletrovalente é a atração eletrostática entre íons de 
cargas opostas num retículo cristalino. Esses íons formam-se pela 
transferência de elétrons dos átomos de um elemento para os átomos de 
outro elemento. Para se formar uma ligação iônica, é necessário que os 
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átomos de um dos elementos tenham tendência a ceder elétrons e os átomos 
do outro elemento tenham tendência a receber elétrons. Ligação covalente é 
um par de elétrons compartilhado por dois átomos, sendo um elétron de cada 
átomo participante da ligação. 
A ligação covalente pode ser polar ou apolar. A ligação covalente polar 
é aquela que constitui um dipolo elétrico. Forma-se quando as 
eletronegatividades dos elementos ligados são diferentes. 
Ligação covalente apolar é aquela que não constitui dipolo elétrico. 
Nesse caso, as eletronegatividades dos átomos ligados são iguais. 
 
2.2 Ligações intermoleculares 
 
As forças intermoleculares são aquelas responsáveis por manter 
moléculas unidas na formação dos diferentes compostos. Existem três tipos 
de interações intermoleculares. Elas servem somente para as substâncias 
que possuem ligações covalentes. São elas: 
- Pontes de hidrogênio (ou ligações de hidrogênio): É realizada sempre entre 
o hidrogênio e um átomo mais eletronegativo, como 
flúor (F), oxigênio (O) e nitrogênio (N). É a ligação mais 
forte de todas, devida à alta eletropositividade do 
hidrogênio e à alta eletronegatividade do flúor, oxigênio 
e nitrogênio. De um lado, um átomo muito positivo e do 
outro, um átomo muito negativo. Isso faz com que a atração entre estes 
átomos seja muito forte. 
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- Forças de London ou Forças de Van der Waals: Essa interação 
intermolecular pode ser chamada também de dipolo-induzido. É a interação 
mais fraca de todas e ocorre em moléculas apolares. 
Nesse caso, não há atração elétrica entre essas 
moléculas. Deveriam permanecer sempre isolados e 
é o que realmente acontece porque, em temperatura 
ambiente, estão no estado gasoso. São cerca de dez 
vezes mais fracas que as ligações dipolo-dipolo. 
 
3. ÁGUA 
 
A água é uma substância química cujas moléculas são formadas por 
dois átomos de hidrogênio covalentemente ligados a um átomo de oxigênio, 
sendo sua fórmula química dada por H2O. A geometria de equilíbrio para uma 
molécula isolada possui ligações O-H e um ângulo H-O-H de 104,5°. Essas 
moléculas interagem entre si sobretudo através da formação de pontes ou 
ligações de hidrogênio. 
 
 
 
A água manifesta-se em seu estado líquido sob temperaturas entre 
0°C e 100°C e pressão de uma atmosfera (1 atm). Como características 
importantes, a água apresenta altos pontos de fusão e ebulição. Destacam-
se ainda seu alto calor latente de vaporização, sua elevada capacidade 
térmica, além de uma alta tensão superficial. 
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Pelo fato de a molécula de água não ser linear e a eletronegatividade 
do oxigênio ser maior do que a do hidrogênio, ocorre o aparecimento de 
regiões positivas e negativas na própria molécula sendo, portanto, uma 
molécula polar (dipolo). Por esse motivo, a água é um ótimosolvente para 
substâncias iônicas, como sais, ácidos e bases. As ligações de hidrogênio 
contribuem para solubilidade de outros compostos que possuem hidrogênio 
ou oxigênio em sua composição. Pelo mesmo motivo, proteínas e partículas 
minúsculas podem ser mantidas em suspensão na água, formando um 
coloide. Entretanto, lipídeos (gorduras) não se dissolvem em água. 
 
3.1 Compartimentos líquidos do organismo 
 
O corpo de um mamífero é constituído em média 60-70% em massa 
de água, cuja distribuição varia conforme o tecido, a espécie e a idade do 
animal. Dessa forma, a água está distribuída em diferentes compartimentos 
no organismo. 
Pode-se constatar que o todo líquido (60%) no corpo ocupa vários 
locais ou espaços (compartimentos). Todo o líquido que ocupa o interior das 
células do corpo é o líquido intracelular (LIC, 40%). Já o líquido que se 
encontra fora das células é chamado de líquido extracelular (LEC, 20%). O 
LEC, por sua vez, pode ser divido entre vascular plasmático (VP, 4%), 
intersticial linfático (IL) e líquidos transcelulares (como líquido sinovial e 
placentário, por exemplo). 
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3.2 Transporte através da membrana plasmática 
 
A membrana plasmática ou membrana celular é a estrutura que 
delimita todas as células vivas, tanto as procarióticas como as eucarióticas. 
Ela estabelece a fronteira entre o meio intracelular, o citoplasma, e o 
ambiente extracelular, que pode ser a matriz dos diversos tecidos. 
A arquitetura da membrana plasmática segue um modelo postulado 
por Singer e Nicholson em 1972, denominado modelo de mosaico fluído. 
Nesse modelo, a membrana é composta por uma bicamada de fosfolipídios 
(moléculas anfipáticas, que possuem uma porção hidrofílica e uma porção 
hidrofóbica) mantidos coesos por moléculas de colesterol e com proteínas e 
glicídios interpostos. Esse conjunto reflete em uma estrutura flexível, 
existindo movimentos das moléculas que a constituem, dotando-a, assim, de 
grande fluidez. 
 
 
 
 
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A membrana celular não é estanque, mas uma “porta” seletiva que a 
célula utiliza para captar os elementos do meio exterior que lhe são 
necessários para o seu metabolismo e para libertar as substâncias que a 
célula produz e que devem ser enviadas para o exterior. Para tanto, uma 
característica importante para a membrana plasmática é a permeabilidade. 
Nesse sentido, ela pode permitir ou não a passagem do soluto (partícula 
dissolvida) ou do solvente (meio líquido dispersante). 
Dependendo das propriedades da membrana e dos solutos, o 
transporte através das membranas classifica-se em: 
v Transporte passivo: quando não envolve o consumo de energia do 
sistema, sendo utilizada apenas a energia cinética das moléculas; a 
movimentação dá-se a favor do gradiente de concentração (do meio mais 
concentrado em direção ao meio menos concentrado). 
v Transporte ativo: quando o transporte das moléculas envolve a 
utilização de energia pelo sistema; no caso da célula viva, a energia utilizada 
é na forma de adenosina trifosfato (ATP); a movimentação das substâncias 
dá-se contra o gradiente de concentração. 
 
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3.2.1 Transporte sem gasto de energia 
 
3.2.1.1 Difusão 
 
A difusão se dá quando a concentração interna do soluto é menor 
que a externa e as partículas tendem a entrar na célula. Quando a 
concentração interna é maior, as substâncias tendem a sair. 
Quando a membrana é permeável ao 
soluto, ou seja ele tem natureza lipossolúvel 
(apolar), ele atravessa a membrana plasmática. 
Essa é a difusão simples. 
A difusão também pode ser auxiliada por 
proteínas permeáveis sendo classificada difusão 
facilitada. Nesse caso, o soluto não é lipossolúvel, 
como a água, íons ou a glicose. 
 
3.2.1.2 Osmose 
 
No que se refere à osmose, quando a concentração externa de 
substâncias é maior que a interna, parte do líquido citoplasmático tende a sair 
fazendo com que a célula murche (plasmólise). Quando a concentração 
interna é maior, o líquido do meio externo tende a entrar na célula, dilatando-
a (turgência). No caso da osmose, a membrana plasmática é impermeável ao 
soluto, fazendo com o solvente se mova através da membrana. 
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3.2.2 Transporte com gasto de energia 
 
O transporte ativo é o nome dado ao tráfego de moléculas através da 
membrana plasmática, contra o gradiente de concentração, mediado por 
proteínas específicas transportadores e com a mobilização de energia celular 
geralmente resultante da hidrólise de ATP. 
 A membrana pode expulsar ou absorver alguma substância que esteja 
em excesso ou em falta, bombeando-a para dentro ou para fora da célula. 
Um importante exemplo desse tipo de transporte é bomba sódio-potássio, 
que tem a função de manter o potencial eletroquímico das células. 
 
 
 
 
 
 
 
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4. A QUÍMICA DA ÁGUA, pH e SISTEMA TAMPÃO 
 
4.1 A Química da Água 
 
A molécula de água, H2O, se ioniza através de uma reação ácido-
base: 
 
 
A reação ácido-base se caracteriza pela troca de prótons entre pares 
conjugados de ácidos e bases. A água pode se comportar como ácido e 
como base: 
 
 
Estas são reações de equilíbrio, às quais correspondem constantes de 
equilíbrio definidas. Por exemplo: 
 
 
a) K mede a afinidade relativa das bases, de cada par ácido-base 
conjugados (AH/A- e H3O+/H2O), por prótons. Fala-se comumente em 
constante de dissociação de um ácido (Ka), significando: 
 
 
 
 
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b) [H+] é a concentração hidrogeniônica e os valores de [H+] para a 
maioria das soluções são muito baixos e difíceis de serem comparados. Um 
valor mais prático é conhecido como pH: pH = - log [H+] e pH = pK + log [A-
]/[AH] 
Conclui-se que pK é numericamente igual a pH da solução na qual as 
concentrações molares do ácido e sua base conjugada são iguais. 
 
4.2 Conceitos de ácidos e bases 
 
Existem, atualmente, três conceitos para os ácidos e para as bases. 
São eles: conceitos de Arrhenius, conceitos de Brönsted-Lowry e os 
conceitos de Lewis. 
 
Conceitos de Arrhenius 
Ácido: Toda substância que em solução aquosa, sofre ionização, produzindo 
como cátion, apenas o íon H+. 
 
 
Na realidade, o íon H+, quando em solução aquosa, liga-se a uma molécula 
de água, formando o íon H3O+, chamado de hidrônio ou hidroxônio. 
Base ou hidróxido: Toda substância que em solução aquosa, sofre 
dissociação iônica, libertando como ânion, apenas o íon OH–, chamado 
oxidrila ou hidroxila. 
 
 
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Conceitos de Brönsted-Lowry 
Ácido: Toda espécie química, molécula ou íon, capaz de ceder prótons (H+). 
 
 
 
 
 
Base: Toda espécie química, molécula ou íon, capaz de receber prótons 
(H+). 
 
 
 
 
 
4.3 Sistemas Tampão 
 
4.3.1 Escala de pH 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Tampões são sistemas aquosos que tendem a resistir a variações no 
seu pH quando pequenas quantidades de ácido (H+) ou base (OH-) são 
adicionadas. Um sistema tampão consiste deum ácido fraco (o doador de 
prótons) e sua base conjugada (o aceptor de prótons). 
A adição de ácido forte (H+) ou base forte (OH-) a uma solução aquosa 
de um ácido fraco, por exemplo, ácido acético (pKa=4,76), causa pequenas 
variações de pH, se a solução estiver a um pH próximo do pK do ácido. Esse 
comportamento define um tampão ácido-base. 
A regulação do pH nos fluidos intracelulares e extracelulares é 
atividade essencial dos organismos vivos. Mesmo pequenas mudanças na 
concentração do íon hidrogênio podem afetar grandemente as estruturas e as 
funções biológicas. A concentração do íon H+ é mantida relativamente 
constante por meio de soluções-tampões que resistem a alterações bruscas 
de pH quando adicionadas quantidades relativamente pequenas de ácido ou 
base. São formados ácidos fracos e suas bases conjugadas. 
A resistência a mudanças de pH de um tampão depende de dois 
fatores: (a) concentração molar do ácido fraco e sua base conjugada e (b) a 
relação entre suas concentrações. Quanto maior a quantidade de tampão 
presente, mais íons H+ e OH- podem ser absorvidos sem grandes mudanças 
do pH. 
 
4.3.2 Tampões fisiológicos 
 
Os três tampões mais importantes para os mamíferos são: tampão 
bicarbonato, tampão fosfato e o tampão proteico 
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(hemoglobina/oxihemoglobina). Cada um está adaptado para solucionar 
problemas fisiológicos específicos do organismo. 
ü Tampão bicarbonato/ácido carbônico: é o mais importante para 
evitar variações de pH produzidas por ácidos não-voláteis. Composto por 
ácido carbônico e bicarbonato de sódio e está presente no plasma. 
ü Tampão proteína: mais abundante no organismo e tampona tanto no 
meio intra quanto extracelular. As proteínas são formadas por aminoácidos, 
os quais possuem um caráter anfótero (ácido ou base). 
ü Tampão hemoglobina/oxiemoglobina: sistema tampão 
extremamente importante para os ácidos voláteis. Pode tamponar através de 
dois mecanismos: proteína ou grupo imidazol. 
1ª etapa (plasma): produção de dióxido de carbono (CO2) decorrente do 
metabolismo podendo causar uma acidose intensa. A hemoglobina evita essa 
acidose sequestrando um próton do meio e diminuindo com isso a formação 
de ácido carbônico. O sinal para que a hemoglobina sequestre o próton do 
meio é a liberação de gás oxigênio (O2). 
2ª etapa (pulmão): a saída de grande quantidade de CO2 pela respiração 
poderia causar uma grande alcalose (perda de acidez). Isso é compensado 
pela hemoglobina que, no momento que libera CO2, capta o O2 e libera o 
próton, num mecanismo que ocorre a nível plasmático. Dessa forma, evita-se 
a alcalose. 
 
 
 
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ü Tampão fosfato: é o tampão que atua principalmente a nível celular e 
que apresenta grande importância no sistema renal. É formado por dois sais: 
monohidrogeno fosfato de sódio (fosfato de sódio dibásico) e dihidrogeno 
fosfato de sódio (fosfato de sódio monobásico). Esse último funciona como 
ácido e tampona as bases. 
A manutenção do pH dos líquidos orgânicos dos tecidos, dentro da 
faixa compatível com o funcionamento celular ótimo, exige a regulação da 
quantidade de ácidos e das bases livres nos compartimentos intra- e 
extracelular. Essa regulação depende da participação de um conjunto de 
pares de substâncias chamadas sistemas tampão, que existem nos líquido 
intracelular e extracelular, principalmente no sangue. Depende também dos 
pulmões, que eliminam o ácido carbônico produzido pelo metabolismo celular 
e dos rins que promovem a eliminação de íons hidrogênio e bicarbonato. O 
mecanismo de neutralização química no líquido extracelular é imediato; a 
neutralização através da eliminação respiratória é rápida, sendo eficaz em 1 
a 15 minutos, enquanto o mecanismo de regulação renal, apesar de bastante 
eficiente, é mais lento, tardando horas ou dias, para ser completamente 
eficaz. 
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5. MECANISMOS REGULATÓRIOS DO pH SANGUÍNEO 
 
 
 
 
 
O pH normal do sangue dos mamíferos varia dentro da pequena faixa 
de 7,35 a 7,45. Em comparação com a água, portanto, o sangue normal tem 
o pH levemente alcalino. Essa alcalinidade do sangue representa a atividade 
iônica de numerosas substâncias incluindo-se os sistemas tampão. O sangue 
arterial é o padrão habitual para avaliação do pH; seu valor se situa na 
porção mais alcalina da faixa normal, entre 7,4 e 7,45. O sangue venoso tem 
maior concentração de hidrogênio livre, recebido do líquido intersticial pelos 
capilares venosos. Em consequência, o pH do sangue venoso se situa na 
faixa menos alcalina do pH normal, geralmente entre 7,35 e 7,40. 
 
 
 
 
 
 
5.1 Tampão bicarbonato 
 
É considerado o mais importante sistema tampão. É conhecido como 
sistema tampão bicarbonato/ácido carbônico. Nesse sistema, o CO2 reage 
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com a água para formar o ácido carbônico (H2CO3). O ácido carbônico por 
sua vez dissocia-se para formar os íons H+ e HCO3-. 
Dos três, apenas o bicarbonato tem a característica de ser 
continuamente produzido e retirado do sangue, o que tem consequências 
importantes. Assim, a variação da concentração de seus componentes 
confere ao sistema do bicarbonato uma influência mais dinâmica sobre o pH 
(e a capacidade de tamponamento) do que a das proteínas e do fosfato, 
sistemas cuja composição é mais estática. 
O sistema tampão constituído pelo bicarbonato e pelo ácido carbônico 
tem características especiais nos líquidos do organismo. O ácido carbônico é 
um ácido bastante fraco e a sua dissociação em íons hidrogênio (H+) e íons 
bicarbonato (HCO3-) é mínima, em comparação com outros ácidos. Em cada 
1.000 moléculas de ácido carbônico, cerca de 999 estão em equilíbrio sob a 
forma de CO2 e H2O, do que resulta uma alta concentração de dióxido de 
carbono dissolvido e uma baixa concentração de ácido. O sistema tampão do 
bicarbonato/ácido carbônico é muito poderoso porque os seus componentes 
podem ser facilmente regulados. A concentração do dióxido de carbono é 
regulada pela eliminação respiratória e a concentração do bicarbonato é 
regulada pela eliminação renal. 
 
 
 
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5.1.1 Papel dos pulmões no equilíbrio ácido-base 
 
O sistema respiratório é muito importante na manutenção do estado 
ácido-base, pois ele controla a excreção de CO2 (principal ácido volátil). É 
importante no equilíbrio entre a produção metabólica de CO2 e sua 
eliminação pelos pulmões para a manutenção da concentração de CO2 nos 
líquidos extracelulares. A ventilação é controlada pelos centros respiratórios 
localizados no sistema nervoso central que são sensíveis à mudanças da 
pressão parcial de gás carbônico (pCO2), pressão parcial de oxigênio (pO2), 
pH. 
 
5.1.2 Papel dos rins no equilíbrio ácido-básico 
 
O sistema renal é muito importante na manutenção do equilíbrio ácido-
básico, pois é responsável pela manutenção dos níveis plasmáticos de HCO3- 
e pela excreção de ácidos não-voláteis. Esses são tamponados pelo sistema 
bicarbonato e expelido pelos rins. O bicarbonato é reabsorvido com finalidade 
de dar continuidade ao sistema. 
aumento da pCO2 e diminuição do pH è estimula a ventilação 
diminuição da pCO2, aumento pH è inibe a ventilação 
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6. DESVIOS DO pH 
 
 
 
 
 
 
 
 
6.1 Acidose e AlcaloseA produção de CO2 pelo metabolismo é normalmente equivalente à 
quantidade de CO2 expirada nos pulmões, sem resultar, portanto, em 
produção líquida de H2CO3 (ácido carbônico). Entretanto, algumas 
circunstâncias podem interferir nessa equação, criando situações de 
relevância médica. 
 
 
 
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7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 
 
GALANTE, F.; ARAÚJO, M.V.F. Fundamentos de bioquímica: para 
universitários, técnicos e demais profissionais da área de saúde, 2.ed., 
São Paulo: Rideel, 2014. 
MARZOCCO, A.; TORRES, B.B. Bioquímica Básica, 4.ed., Rio de Janeiro: 
Guanabara Koogan, 2015. 
UCKO, D.A. Química para as Ciências da Saúde: Uma Introdução à Química 
Geral, Orgânica e Biológica, 2.ed., São Paulo: Manole, 1992.