Biomoléculas e a Base Molecular da Vida

• Prof. Dr. Francisco Prosdocimifranciscop@ucb.brhttp://www.chicopros.com

A BIOLOGIA NO SEC. XIX

Vitalismo, élan vital: característica particular e única existente apenas em organismos vivos – pensamento místico em círculos acadêmicos

Desenvolvimento da bioquímica e da genética Tentativa de explicar a vida em bases físicas Trazer o rigor das ciências exatas para as ciências biológicas Objetivo alcançado com a biologia molecular Estudos do fim do sec. XIX e início do sec. XX mostram que

apenas as forças químicas das moléculas inanimadas é capaz de explicar a constituição dos organismos vivos

SACO DE MOLÉCULAS?

Organismos vivos são compostos de moléculas sem-vida

O que distingue, então, um organismo vivo de um saco de moléculas? Complexidade e Organização Capacidade de extrair, transformar e utilizar a energia

do ambiente Capacidade de replicação

DIVERSIDADE DOS ORGANISMOS

OLHANDO MAIS DE PERTO

Por trás da diversidade anatômica existe uma incrível similaridade em nível celular e químico

A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA

Poucas generalizações podem ser feitas para todos os organismos

ORGANISMO

Proteínas

Polissacarídeos Acidos Nucléicos

Sistemas

Órgãos

Tecidos

Células

Organelas

Moléculas

Aminoácidos

Açúcares simples A, T, C e G

ALFABETO QUÍMICO

Todos os organismos vivos são constituídos a partir das mesmas unidades monoméricas

A estrutura das macromoléculas é o que determina a sua função biológica

Cada espécie apresenta um conjunto distinto de macromoléculas

VIDA E ABUNDÂNCIA DE ÁTOMOS

A maioria dos constituintes moleculares dos seres vivos são compostos de átomos de C ligados a outros átomos de C, H, O, N, P e S

Se encontrássemos vida fora da Terra... Massa celular -- 99% CHON

UM POUCO

DE QUÍMICA

Hidrogênio

Água

Amônia

Metano

Sulfeto de Hidrogênio

Ácido Fosfórico

Átomo

Número de elétrons não

emparelhadosCamada Completa

1

8

7

6

16

15

TRÊS VIVAS

PARA O CARBONO

Corresponde a mais de 50% do peso seco das células

Versatilidade na formação de ligações químicas

Formação de cadeias lineares, cadeias ramificadas e estruturas cíclicas

Compostos orgânicos – moléculas que apresentam esqueletos de carbono covalentemente ligados

GRUPOS FUNCIONAIS EM

MOLÉCULAS VIVAS

EXEMPLOS DE BIOMOLÉCULAS

BIOMOLÉCULAS

Ácidos Nucleicos Armazenamento da

informação genética Proteínas

Enzimática Estrutural Transporte Hormônios

Polissacarídeos Armazenamento Estrutura

Lipídeos Armazenamento Estrutura Hormônios

Características em comum:

ALTO PESO MOLECULAR

ÁCIDOS

NUCLEICOS

DNA, RNA

Armazenamento da informação genética

Polímeros de nucleotídeos

DNA E RNA

Polímeros de nucleotídeos

Esqueleto de ribose-fosfato ligado às bases nitrogenadas

REPLICAÇÃO

DO DNA

O DNA é composto por uma dupla-hélice

Replicação semi-conservativa: as bases presentes em uma das fitas contém toda a informação necessária para a síntese da nova fita

A complementaridade das bases A = T, G = C

As duas fitas do DNA são antiparalelas

EVOLUÇÃO POR MUTAÇÕES

A modificação das moléculas de DNA ao longo do tempo (mutação) é um dos principais fatores evolutivos

DOGMA CENTRAL E TRADUÇÃO

PROTEÍNAS

Moléculas mais importantes?

Polímeros de aminoácidos

Apenas 20 diferentes aminoácidos estão presentes nas moléculas biológicas

Carboxil

Amino

AMINOÁCIDOS

LIGANDO AMINOÁCIDOS

Onde acontece? Quem atua como

catalisador?

ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS

Enovelamento de proteínas

HIERARQUIA ESTRUTURAL