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Biomolécula e células

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Biomoléculas 
Disciplina Bioquímica Geral
Biomoléculas 
e células
Professora Jamile Fabbrin Gonçalves
CONTEÚDO PROGRAMÁTICO – Bioquímica Geral
UNIDADE 1 - CÉLULAS E BIOMOLÉCULAS
UNIDADE 2 - QUÍMICA DE PROTEÍNA
Durante este semestre estudaremos:
UNIDADE 3 – ENZIMAS
UNIDADE 4 - OXIDAÇÕES BIOLÓGICAS
UNIDADE 5 - METABOLISMO DOS GLICÍDIOS
UNIDADE 6 - METABOLISMO DOS LIPÍDIOS
UNIDADE 7 – CATABOLISMO DOS AMINOÁCIDOS
1º) O que estuda a Bioquímica;
2º) Características dos organismos vivos;
3º) Fundamentos celulares;
4º) Fundamentos químicos;
5º) Fundamentos físicos.
Bioquímica é o estudo que mostra como as coleções das moléculas inanimadas 
que constituem os organismos vivos interagem p/ manter e perpetuar a vida 
apenas pelas leis físicas e químicas que governam o universo.
1º) Um alto grau de complexidade química e organização microscópica;
2º) Sistema p/extração, transformação e o uso da energia do ambiente;
Características distinguidoras dos organismos vivos:
2º) Sistema p/extração, transformação e o uso da energia do ambiente;
3º) Capacidade p/ auto-replicação e automontagem precisas;
4º) Mecanismo p/ sensoriar e responder as alterações em seu meio ambiente;
5º) Funções definidas p/ cada um dos seus componentes e interações
reguladas entre eles.
As células são as unidades estruturais e funcionais de 
todos organismos vivos
As células de todas as espécies 
possuem certas características 
Fundamentos CELULARES
possuem certas características 
estruturais em comum:
1) Membrana plasmática;
2) Citoplasma – solução citosol;
3) Núcleo ou nucleóide.
Ambientes podem ser:
1) Aeróbicos: com amplo
suprimento de oxigênio, os
organismos obtêm energia
pela transferência de elétrons
das moléculas combustíveis
para o oxigênio (H2O);
2) Anaeróbicos: virtualmente
desprovidos de oxigênio, os
organismos obtêm energia
pela transferência de elétrons
das moléculas combustíveis
para o nitrato (formando N2),
o sulfato (formando H2S) ou o
CO2 (formando CH4).
Os organismos podem ser:
1) Unicelulares: constituído de
apenas uma célula – bactérias;
2) Pluricelulares: constituído de
várias células.
Os organismos podem ser:
1) Procariotos: sem carioteca e
organelas citoplasmáticas –
bactérias;
2) Eucariotos: com carioteca e
organelas citoplasmáticas.
Células 
eucarióticas
Características 
principais de uma 
célula eucariótica:
1) Núcleo verdadeiro;
2) Organelas celulares.
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Hierarquia estrutural na organização 
molecular das células
• As subunidades monoméricas nas proteínas, ácidos nucléicos e
polissacarídeos são unidas por ligações covalentes.
• Em complexos supramoleculares as moléculas mantêm-se juntas por
interações não-covalentes – muito mais fracas individualmente que as ligações
covalentes.
• Interações NÃO-covalentes:
- Pontes de hidrogênio (entre grupos polares);
- Interações iônicas (entre grupos carregados);
- Interações hidrofóbicas (entre grupos apolares em solução aquosa);
- Interações de Van deer Walls.
Fundamentos QUÍMICOS
• Os elementos mais abundantes (sombreados em laranja) são componentes
estruturais das células e tecidos e requeridos na dieta em quantidades de
gramas;
• Para os microelementos (sombreados em amarelo) os requerimentos são
muito menores.
99% da massa 
da maior parte 
das células
As biomoléculas são compostos de carbono 
com uma variedade de grupos funcionais
• A química dos organismos vivos é
organizada em volta do carbono ->
representa mais da metade do peso
seco das células;
• O C pode formar ligações simples com
átomos de hidrogênio, e tanto ligaçõesátomos de hidrogênio, e tanto ligações
duplas ou triplas com átomos de
oxigênio e nitrogênio;
• Cada átomo de C pode formar ligações
simples com até 4 outros átomos de C;
• Dois átomos de C podem formar entre
si ligações duplas ou triplas.
• As 4 ligações simples que podem ser
formadas por um átomo de C são
arranjadas de maneira tetraédrica;
• Há rotação livre em volta de cada
ligação simples;ligação simples;
• Uma ligação dupla é mais curta e rígida
e permite pouca rotação sobre o seu
eixo.
• Os átomos de C ligados de maneira
covalente nas biomoléculas podem
formar cadeias lineares, cadeias
ramificadas e estruturas cíclicas;
• Grupos funcionais: grupos de átomos
que são adicionados ao esqueleto
carbônico e que conferem propriedades
químicas específicas a molécula;
• Nenhum outro elemento químico pode• Nenhum outro elemento químico pode
formar moléculas de tamanhos e formas
tão diferentes ou com tal variedade de
grupos funcionais -> seleção durante
evolução.
A maior parte das biomoléculas pode ser 
considerada como derivada dos 
HIDROCARBONETOS, com átomos de H 
substituídos por uma variedade de 
grupos funcionais !!!
• Muitas biomoléculas são consideradas polifuncionais, contendo duas ou mais
espécies diferentes de grupos funcionais, cada um com suas próprias
características;
• A “personalidade” química de um composto é determinada pela química dos
seus grupos funcionais e sua disposição no espaço tridimensional.
As macromoléculas são os principais 
constituintes das células
• Macromoléculas: proteínas, ácidos nucléicos e polissacarídeos.
• Ácidos nucléicos (DNA e RNA): polímeros de nucleotídeos;
•Proteínas: longos polímeros de aminoácidos;
• Polissacarídeos: polímeros de açúcares simples. Ex.: glicose.
Estereoquímica
Um composto contendo carbono usualmente existe como
ESTEREOISÔMERO -> moléculas com as mesmas ligações químicas, mas
diferentes estereoquímicas, ou seja, diferentes CONFIGURAÇÕES, o
arranjo dos átomos fixados no espaço.
A estrutura tridimensional é descrita pela 
configuração e pela conformação
Interações entre biomoléculas são 
invariavelmente 
estereoespecíficas!!!
Estrutura do aminoácido ALANINA
Três diferentes maneiras para ilustrar as 
estruturas estereoquímicas
a) Fórmula estrutural 
em perspectiva
b) Modelo bola-e-bastão c) Modelo tipo 
espaço cheio
Configuração é conferida pela presença de:
1. Duplas ligações (em torno da qual não há liberdade de rotação);
2. Centros quirais (os grupos substituintes são arranjados em uma
seqüência específica).
A característica identificadora dos isômeros de configuração é que 
eles NÃO podem ser interconvertidos sem a quebra temporária de 
uma ou mais ligações covalentes!!!uma ou mais ligações covalentes!!!
Isômeros 
geométricos ou 
cis-trans
• Segundo tipo de isômero de configuração -> Um átomo de C com 4
substituintes diferentes é dito assimétrico e carbonos assimétricos são
chamados centros quirais;
• Uma molécula com 1 carbono pode ter apenas 2 estereoisômeros,
mas quando 2 ou mais (n) carbonos quirais estão presentes, podem
existir 2n estereoisômeros.
• Enantiômeros (esteroisômeros que são imagens especulares do outro)
≠
• Diasterômeros (esteroisômeros que NÃO são imagens especulares do outro)
Distinta da configuração é a conformação molecular, o arranjo espacial
dos grupos substituintes que, SEM quebrar nenhuma ligação, são livres
para assumir posições diferentes no espaço devido à liberdade de
rotação em volta das ligações simples. Ex.: Etano (C-C).
Forma 
elipsada
Forma 
escalonada
A interconversão das duas formas 
de etano ocorre milhões de vezes 
por segundo!
As moléculas quirais nos organismos estão geralmente 
presentes em apenas UMA de sua formas quirais.
Glicose --- isômero D 
Aminoácidos --- isômeros L
Fundamentos FÍSICOS
• As células vivas e os organismos precisam realizar trabalho para
permanecerem vivos e para se reproduzirem;
• As reações sintetizantes que ocorrem dentro das células, da mesma forma
que os processos que sintetizantes que ocorrem numa fábrica, requerem a
adição de ENERGIA!
• Um organismo vivo é um sistema ABERTO uma vez que ele troca tanto
ENERGIA quanto MATÉRIA com seu ambiente;ENERGIA quanto MATÉRIA com seu ambiente;
• Os organismos vivos derivam a energia do seu ambiente de duas maneiras: