1 - AULA - FUNDAMENTOS DASBIOQUIMICA

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FUNDAMENTOS DA 
BIOQUÍMICA 
Profa. Cristina Belchior, M.D. 
Bioquímica 
Descreve ao nível molecular as 
estruturas, mecanismos e processos 
químicos presentes em todos os seres 
vivos 
Fundamentos essenciais ao 
entendimento da bioquímica 
•  Celular 
•  Químico 
•  Físico 
•  Genético 
O estudo da bioquímica mostra como o conjunto 
de moléculas inanimadas, que constitui os 
organismos vivos, interage para manter e 
perpertuar a vida, exclusivamente, pelas leis 
físicas e químicas que regem o universo 
inanimado. 
Fundamentos celulares 
•  Membrana citoplasmática 
•  Citosol – metabólitos, coenzimas, íons inorgânicos, 
enzimas e genes dentro de um nucleóide (procariota) 
ou núcleo (eucariota) 
•  Organismos fototróficos X chemiotróficos 
•  Bactérias X Eucariotas 
•  Complexos supramoleculares 
Níveis celulares 
Macromoléculas 
•  Biomoléculas de alto peso molecular 
•  Estrutura quimica complexa 
•  Formadas a partir de unidades fundamentais 
Macromolecula Un. fundamental % peso celular Função 
Proteinas Aminoácidos 15 Estrutural e metabólica 
Carboidratos Monossacarídeos 3 Energ ia , es t ru tu ra l , 
reconhecimento celular 
Lipídios Ácidos graxos 2 A rmazenamen to de 
energia, estrutura de 
membranas 
Ácidos Nucleicos Nucleotídeos 7 A r m a z e n a m e n t o e 
t r a n s m i s s a o d a 
informacao genetica 
Classes de biomoléculas 
Simplicidade	no	complexo:		
ü Existem	somente	4	classe	de	macromoléculas	na	bioquímica	cada	uma	formada	por	
seu	respectivo	conjunto	de	blocos	construtivos	
Proteínas	
Polissacarídeos	
Ácidos	nucléicos	
Lipídeos	
UNIDADE CONSTITUINTE 
(TIJOLO) 
O
O-
N O
H
H OH
H
H
O
O
O
O
O
O
EXEMPLO 
insulina	
RNA	
(ácido	ribonucléico)	
celulose	
Triacil	glicerol	(banha)	
CLASSE 
Amino	ácido	
nucleotídeo	
açúcar	
Ácido	graxo	
(também	glicerol	e	
outros	componentes)	
Fundamentos Químicos 
•  Ligações carbono-carbono (C-C), grupos 
funcionais 
•  Estruturas lineares X tridimensionais X função 
•  Configuração X Conformação 
 
Formação da ligação covalente 
Ligações covalentes simples, dupla e tripla 
Moléculas, Compostos químicos. 
Molécula. Dois ou mais átomos ligados entre si através 
de ligação química covalente formam uma molécula. 
Ex.: H2O O2 , C6H12O6, 
 
Compostos químicos. Substâncias constituídas por um 
único tipo de molécula são denominadas compostos, 
como por exemplo o cloreto de sódio, que é formado por 
átomos de sódio e cloro. 
Compostos químicos 
Compostos orgânicos. são formados por moléculas que 
apresentam carbono na sua composição, normalmente, 
fazendo ligação covalente com o oxigênio, nitrogênio, 
enxofre e fósforo. Todas as biomoléculas são compostos 
orgânicos. Ex.: C6H12O6, 
Compostos inorgânicos. As moléculas que não 
apresentam carbono são denominadas compostos 
inorgânicos. Como exemplo temos: HCl, H2SO4, HNO3, etc. 
ABC da bioquímica 
Grupos funcionais presentes nas 
biomoléculas 
Hidrocarbonetos Grupamentos contendo oxigênio 
Grupamentos contendo 
nitrogênio 
Grupamentos 
contendo enxofre 
Grupamentos 
contendo fosfato 
Grupos funcionais presentes nas 
biomoléculas (cont.) 
Funcionalidade nos sistemas biológicos 
Nos	sistemas	biológicos	tudo	tem	função	desde	membros,	órgãos	e	tecidos	
Olhosàvisão	
Pernasàlocomoção	
Intestinoàdigestão	
	
Isso	também	é	verdade	ao	nível	celular	
Eritrócitos	(hemácias,	células	vermelhas	do	sangue)àtransporte	de	O2	
Neurôniosàsinalização	e	processamento	nervoso	
	
E	também	é	verdade	no	nível	molecular.	Tanto	para	moléculas	como	para	vias	
metabólicas	
Anticorpos(proteínas)	
Enzimas(proteínas)	
Glicose	
Via	glicolítica	
Via	da	biossíntese	de	glicogênio	
Compreender a função de cada sistema bioquímico é muito importante porque só assim é 
possível saber porque, afinal de contas, ele existe e como ele interage com outros sistemas 
cada um com sua função 
àResposta	imune	
àCatálise	
àCombustível	biológico	
àObtenção	de	energia	pela	oxidação	da	glicose	
àArmazenamento	de	combustível	na	forma	de	
glicogênio	
Macromoléculas biológicas 
Macromolécula Polimerização Unidade 
construtiva 
Característica 
notável 
OBS 
Proteínas Polímero linear Aminoácido Catálise Muitas funções 
Extremamente 
versátil quanto à 
forma e à função 
Ácidos nucléicos Polímero linear Nucleotídeo Auto replicação 
Polissacarídeos Polímero linear/
ramificado 
Monos- 
sacarídeos 
Usado como 
§  Reserva de energia 
§ Estruturas muito 
resistentes 
A celulose á a 
biomolécula mais 
abundante na Terra 
Lipídeos Não são polímeros Ácido graxo 
 e outros 
Forma membranas Muito variados 
quanto as unidades 
constitutivas 
Composição percentual de biomoléculas 
em uma célula bacteriana 
% do 
peso 
total 
Número de 
moléculas 
deste tipo 
Água 70 1 
Proteínas 15 3.000 
Ácidos 
nucléicos 
DNA 1 1 
RNA 6 >3.000 
Polissacarídeos 3 ~5 
Lipídeos 2 ~20 
Monômeros e 
intermediários 
2 ~500 
Íon inorgânicos 
(Ca2+, Na+, K+, 
PO42-...) 
1 ~20 
% do 
peso 
seco 
50 
3,3 
20 
10 
6,6 
6,6 
 
3,3 
Hierarquia estrutural na 
organização molecular da célula 
Célula Organelas Macromoléculas Unidades 
Monoméricas 
Nível 4 Nível 3 Nível 2 Nível 1 
Poucos dos 112 elementos são 
utilizados nos organismos vivos 
H	+	O		>	70%	
H+O+C>95%	
H+O+C+P>98%	
macroelementos	
Microelementos	
(oligoelementos)	
Bactéria que se alimenta de arsênio 
Cientistas	norte-americanos	descobrem	bactéria	que	se	alimenta	de	
arsênio,	elemento	considerado	altamente	tóxico,	em	substituição	a	
outro	que	seria	essencial	à	sua	condição	de	ser	vivo.		
Publicado	em	02/12/2010	|	Atualizado	em	08/12/2010	
ü “A	vida	como	nós	a	conhecemos	exige	
elementos	químicos	específicos	e	exclui	outros”,	
afirma	um	dos	autores	do	artigo,	Ariel	Anbar	
ü Esse	é	o	primeiro	caso	em	que	um	
microrganismo	é	capaz	de	substituir	algum	dos	
seis	elementos	essenciais	à	vida	(carbono,	
hidrogênio,	nitrogênio,	oxigênio,	enxofre	e	
fósforo).	
ü De	acordo	com	os	pesquisadores,	as	bactérias	
são	capazes	de	incorporar	esse	novo	elemento	ao	
próprio	DNA.	
	
O lago em que foi encontrada a nova bactéria é conhecido por 
ser altamente salino e ter altas concentrações de arsênio 
http://cienciahoje.uol.com.br/noticias	
99,4%	
0,6%	
Composição	percentual	elementar	do	corpo	humano	
macroelementos	
microelementos	
(oligoelementos)	
Tanto	os	macroelementos	como	os	oligoelementos	são	igualmente	essenciais	à	vida!!!	
Abundância	relativa	dos	elementos	
(%)	
Crosta	Terrestre	
	
	
Corpo	Humano	
O														47,0						 H	 63,0	
Si													28,0	 O	 25,5	
Al																7,9	 C	 		9,5	
Fe															4,5	 N	 		1,4	
Ca															3,5	 Ca	 		0,31	
Na														2,5	 P	 		0,22	
K																2,5	 Cl	 		0,08	
Mg	 		2,2	 K	 		0,06	
Ti	 		0,46	 S	 		0,05	
H																0,22	 Na	 		0,03	
C																0,19	 Mg	 		0,01	
alanina	
(aminoácido)	
glicose	
0,5nm	
89Da	
0,7nm	
180Da	
3,5nm
	
Mioglobina	(uma	proteína	pequena)	
16.900Da	
Fosfolipídeo	
750Da	
Escala de tamanho em bioquímica 
Escala de tamanho das 
estruturas biológicas 
Metro 
(m) 
100 metro 
Milímetro 
(mm) 
10-3 metro 
Micrômetro 
(µm) 
10-6 metro 
Nanômetro 
(nm) 
10-9 metro 
alanina	
(0,5nm)	
glicose	0,7nm	
	
Vírus	do	
mosaico	do	
tabaco	
300nm	
Mitocôndria	
1,5µm	
Hemácia	9µm	
Humano	
	1,7	m	
Hemoglobina	6,8nm		
Célula 
do 
fígado 
20µm	
Vírus	ΦX-174		
25nm	
Origem das biomoléculas 
Aparelho	para	demonstrar	a	abiótica	
formação	de	biomoléculas	simulando	as	
condições	da	atmosfera	primitiva		
Mistura	de	
NH3	(amônia)	
H2(hidrogênio)	
CH4	(metano)	
	e	água	80oC		
Ce
nt
el
ha
s	
Condensador	
Eletrodos	 Compostos	produzidos	neste	experimento	
ü Glicina	(aminoácido)	
ü Alanina	(aminoácido)	
ü Acido	α-aminobutírico	
ü N-metil	alanina		
ü Ác.	Aspártico	(aminoácido)	
ü Ác.	glutâmico	(aminoácido)	
ü Ác.	Acético	
ü Ác	succínico	(intermediário	do	ciclo	de	Krebs)	
ü Uréia	
	...muitos	outros	
	
Um esquema possível para a evolução molecular 
Surgimento do genoma de DNA 
Desenvolvimentode um sistema de tradução primitivo. 
Genoma de RNA e catalizadores RNA-Proteína 
Co-evolução do RNA e das proteínas 
Síntese de peptídeos catalizada por RNA 
Surgimento de moléculas de RNA com atividade 
catalítica auto-replicativa 
Produção de pequenas moléculas de RNA com 
seqüências aleatórias 
“Sopa” pré-biótica contendo diversas biomoléculas 
originadas de precursores na atmosfera primitiva 
4,5	Bilhões	de	anos	
Surgimento	da	Terra	
3,5	Bilhões	de	anos	
Primeiro	microorganismo	
fóssil	
4,0	Bilhões	de	anos	
Formação	dos	oceanos	e	
continentes	
Carbono - estrutura 
Carbono - estrutura 
Isomeria Cis-Trans 
Isomeria Cis-Trans 
Isomeria espacial 
Estereoisômeros 
Isomeria 
 
Fórmulas de projeção de Fisher 
Fórmulas de perspectiva 
Fundamentos Físicos 
•  Reação química 
•  ΔG 
•  Equilibrio 
Fundamentos Genéticos 
•  Informação genética 
•  Replicação 
•  Seqüência linear DNA X função protéica 
•  Montagem espontânea em complexos 
macromoleculares 
QUESTÕES PARA DISCUSSÃO 
1.  O que faz o átomo de carbono ser tāo especial e eleito 
majoritário nos organismos vivos 
2.  Existe diferença, quanto aos constituintes químicos, entre 
os seres humanos? 
3.  Diferencie: molécula, composto químico, compostos 
organicos e inorganicos. 
4.  Quais as classes das biomoléculas? 
5.  Qual a hierarquia estrutural na organização molecular da 
célula?