Bioquímica

Profª. Ana Elisa Matias

Fundamentos da Bioquímica

As Biomoléculas

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O Big Bang é o momento da explosão

que deu origem ao Universo, entre 12 e 15

bilhões de anos atrás.

A evolução do Universo teve início logo

após a explosão de uma bola de matéria

compacta, densa e instável, com um volume

aproximadamente igual ao volume do nosso

sistema solar.

Esta evolução é consequência das

reações nucleares entre as partículas

fundamentais do meio cósmico, cujo efeito mais

importante foi a formação dos elementos

químicos.http://www.merck.com.br/tpie/bb_fr.htm

A origem da vida – o Big Bang

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Origem dos elementos químicos Os elementos

químicos mais leves foram

formados logo nos

primeiros segundos após

o Big Bang. Já os mais

pesados, foram

sintetizados com a

explosão das estrelas

(supernovas).

Durante os últimos

estágios da evolução

estelar, muitas das

estrelas compactas

queimaram e formaram o

carbono (C), o oxigênio

(O), o silício (Si), o

enxofre (S) e o ferro (Fe).

http://www.ime.unicamp.br/~samuel/blog/uploaded_images/SuperNova-727859.jpg

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• Há quatro bilhões de anos surge a vida a partir de

microorganismos capazes de extrair energia de

compostos orgânicos ou da luz do sol.

• Tal energia foi utilizada para a construção de

biomoléculas – base do estudo da Bioquímica.

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O que distingue os organismos vivos

dos objetos inanimados?

a) Alto grau de complexidade química e organização

microscópica.

Ex.: célula

eucarionte.

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b) Os organismos

vivos são capazes

de extrair,

transformar e usar

a energia que

encontram no

meio ambiente

(energia radiante

da luz solar ou de

nutrientes

químicos).

O que distingue os organismos

vivos dos objetos inanimados?

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c) Capacidade de auto-replicação e auto-montagem.

O que distingue os organismos

vivos dos objetos inanimados?

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• Cada componente de um organismo vivo temuma função específica:

- Estruturas macroscópicas:

Folhas;

Caules;

Coração;

Pulmão.

- Estruturas microscópicas:

Núcleos;

Cloroplastos.

Relação dinâmica Alterações em um componenteprovocam mudanças em outro.

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Como as moléculas inanimadas, que constituem os

organismos vivos, interagem entre si para manter e

perpetuar a vida animada?

1º) Séc. XVII: Barthez (1734-1806) Teoria

da força vital (vitalismo);

- Em 1807, a partir dos experimentos do

cientista alemão Friedrich Wöhler, foi

descoberto que a Teoria do Vitalismo não era

aplicável.

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• Friedrich Wöhler mostrou que a teoria estava errada ao

obter uréia (um composto orgânico) a partir de um

composto inorgânico (cianato de amônio).

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• Atualmente sabe-se que os organismos vivos são

formados de moléculas orgânicas, cujos níveis celulares

e químicos são semelhantes.

• Portanto, a Bioquímica descreve em termos

moleculares:

- Estruturas;

- Mecanismos;

- Processos químicos compartilhados pelos

organismo vivos.

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Construção básica das

macromoléculas

• Átomos principais: C, H, O e N.

• Ligação principal: Covalente

• Moléculas com peso molecular < 500g/mol, como

aminoácidos, nucleotídeos e monossacarídeos servem

como monômeros para proteínas, ácidos nucléicos e

polissacarídeos, respectivamente.

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Compostos químicos sintetizados por seres vivos, e que participam da

estrutura e do funcionamento da matéria viva. São, na sua maioria,

compostos orgânicos, cujas massas são formadas em 97% de C, H, O e N

(Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio).

As Biomoléculas

Níveis de Organização Molecular

Célula, unidade morfológica e fisiológica de todos os organismos vivos

Biomoléculas, constituintes fundamentais da célula

Os alimentos que ingerimos servem para dois propósitos:

Suprir as nossas necessidades energéticas;

Fornecer as matérias primas para a obtenção dos compostos e que o

nosso organismo precisa;

• Aminoácidos

As proteínas são formadas por 20 tipos de aminoácidos, idênticos em

todos os organismos vivos.17

• Síntese Protéica

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• DNA e RNA

Nucleotídeo de DNA Nucleotídeo de RNA

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- Todos os organismos vivos constroem moléculas a partir

do mesmo tipo de subunidades monoméricas;

- A estrutura de uma macromolécula determina sua função

biológica específica;

- Cada gênero e espécie são definidos por seu conjunto

distinto de macromoléculas.

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Energia e Metabolismo

• A evolução celular criou mecanismos que permitiram

que as células fossem capazes de captar energia do

Sol, ou extraí-la de alimentos oxidáveis, para ser

utilizada nos diferentes processos metabólicos.

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Células: a unidade básica da vida

• As células são as unidades estruturais e funcionais de

todos os organismos vivos. Elas diferem em suas

estruturas e funções, mas são circundadas por uma

membrana que controla a troca de substâncias para o

interior e para o exterior da célula.

.

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Paramecium

E. coli

Células: a unidade básica da vida

• As células são classificadas de acordo com seu

tamanho e complexidade em uma das duas categorias:

– Procarióticas, nas quais, não possuem núcleo ou estruturas

internas delimitadas por membrana. A sua estrutura é mantida

pela parede celular.

– Eucarióticas contém o material genético organizado em

cromossomos dentro de um envelope nuclear. São organismos

complexos e podem ser unicelulares ou multicelulares. As

células eucarióticas possuem várias organelas limitadas por

membranas.

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Célula Procariótica

• A maioria dos procarióticos vivem como organismo unicelular;

• São as células mais diversas, habitat diversos e extremos;

• Não contem organelas e nem mesmo núcleo, contém parede celular;

• São os organismos mais abundantes;

• Bactérias e algas azuis;

E. coli

Anabena cylindrica

Beggiatoa

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Evolução da Células Procarióticas

Os procarióticos têm sido classificados juntos

Os domínios do mundo procariótico

Eubactérias x Arqueobactérias

Anabena smithiArqueobactéria produtora de metano

• A maioria dos procariotos familiares da vida do dia a dia são

eubactérias;

• Arquobactérias além do habitat das eubactérias, habitam

ambientes hostis;

• Arqueobactérias mais próximas os eucariotos;

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A Célula Eucariótica

• Remota a 1,5 bilhão de anos;

• Evoluíram das células procarióticas;

• Presença de núcleo e organelas limitadas

por membranas;

• Eucarióticos unicelulares e pluricelulares;

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• Primeiro desenvolvimento celular Membrana lipídica.

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• Principal importância da membrana lipídica:

encapsulamento e acumulação de moléculas

hidrossolúveis em uma região limitada.

• Um dos exemplos claros da evolução com dependência

da membrana está no desenvolvimento da célula

eucariota, de acordo com a Teoria Endossimbiótica ou

Teoria Sequencial mais aceita.

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Equilíbrio químico e o meio

ambiente• Todos os organismos mantêm suas atividades

biológicas a partir de reações químicas em equilíbriodentro e fora das células.

• Contudo, eles não estão em equilíbrio com o meioambiente.

• Muitos íons inorgânicos, proteínas, ácidos nucleicos,açúcares e lipídios podem ou não estar presentes nomeio e diferem em suas concentrações.

• A morte e a decomposição estabelecem o equilíbrio.

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Os organismos transformam energia e

matéria do meio ambiente

• Trabalho deve ser realizado para manter vivos células eorganismos, além de propiciar a reprodução.

- Trabalho Químico.

♥ Síntese química.

- Trabalho Osmótico.

● Acúmulo e retenção de sais contra umgradiente de concentração.

- Trabalho Mecânico.

● Contração do músculo;

● Movimento de flagelos.

Bioenergética!!!

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• O organismo vivo é um sistema aberto: troca matéria e

energia com o meio ambiente.

Obtendo combustíveis químicos da

vizinhança e extraindo a energia, oxidando-os;

Absorvendo energia da luz solar.

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Enzimas• As enzimas são proteínas de importância fundamental

no estudo da Bioquímica. Elas diminuem as barreiras de

ativação seletivamente, regulando os processos

celulares.

• Cada enzima é específica para a catálise de uma

determinada reação, e cada reação no interior da célula

é catalisada por uma enzima diferente (princípio da

seletividade).

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• As enzimas são capazes de degradar nutrientesorgânicos em produtos finais simples, extraindo energiaquímica de forma utilizável para a célula.

• Processo conhecido por CATABOLISMO:

• Existem também vias enzimáticas capazes de atuar emmoléculas base pequenas convertendo-as em moléculasmaiores e mais complexas. Essas vias necessitam daadição de energia no sistema.

• Processo conhecido por ANABOLISMO:Anabolismo (do grego: ana = para cima; ballein =lançar) é a parte do metabolismo que conduz à síntesede moléculas complexa

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• O mais importante elo

de conexão entre os

componentes

catabólicos e anabólicos

é o ATP.

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Fim da Aula 2