Hierarquia da Vida e Átomos

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BIOQUÍMICA
- CONSIDERAÇÕES INICIAIS -
Profa. Marcela Aldrovani 
Universidade de Franca
HIERARQUIA DA VIDA
Organismo:
um organismo é um ser vivo completo,
como uma planta, um animal ou um ser humano.
Sistema:
um sistema é um conjunto de órgãos ou
estruturas que trabalham juntos para realizar uma
função específica no organismo, como o sistema
circulatório ou o sistema nervoso.
Órgão:
um órgão é uma estrutura que desempenha
uma função específica no corpo, como o coração
ou o fígado.
Tecido:
um tecido é um grupo de
células que desempenham uma
função específica, como o tecido
muscular ou o tecido nervoso.
Célula:
uma célula é a menor
unidade funcional da vida, e é
composta por organelas que
desempenham funções específicas.
Molécula: 
uma molécula é um grupo 
de átomos unidos por ligações 
químicas, como a molécula de 
água ou a molécula de DNA.
Átomo: 
um átomo é a menor 
unidade básica de um elemento 
químico, composto de prótons, 
nêutrons e elétrons.
Atenção
A hierarquia da vida é 
geralmente organizada em 
ordem crescente de 
complexidade, da menor 
unidade fundamental da 
matéria, o átomo, até o 
organismo completo
O que é um átomo?
• Menor unidade da vida
• Mantém todas as propriedades
de um elemento químico
• Podem se combinar formando
moléculas
Qual a relação dos 
átomos com os 
elementos químicos?
• Cada elemento químico é definido pelo
número de prótons (número atômico)
• O número de prótons define quem é o
elemento químico
Átomos essenciais para a vida (organismo)
Carbono (C): O carbono é o átomo central das moléculas
orgânicas, como os carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos
nucleicos, que são fundamentais para a vida.
Hidrogênio (H): O hidrogênio é um componente essencial de
muitas biomoléculas e é um dos principais elementos
constituintes da água, que é fundamental para a vida.
Oxigênio (O): O oxigênio é um componente essencial de
muitas biomoléculas, mas também é necessário para a
respiração celular e a produção de energia.
Nitrogênio (N): O nitrogênio é um componente essencial das
proteínas e ácidos nucleicos, que são fundamentais para a
vida
Outros átomos
importantes em seres
vivos incluem fósforo
(P), cálcio (Ca), sódio
(Na), potássio (K), cloro
(Cl), ferro (Fe), zinco
(Zn) e muitos outros
Como os átomos 
podem ser encontrados 
no organismo?
• Íons / sais minerais
• Moléculas
• Se formam por meio de ligações químicas 
átomo compartilha elétrons ou ganham ou perdem 
elétrons
Ligações químicas
Os átomos perdem ou ganham elétrons
para formar íons, que são átomos
carregados eletricamente.
Os íons opostamente carregados se
atraem e formam uma ligação iônica.
Por exemplo, o sódio (Na) e o cloro (Cl)
formam uma ligação iônica para formar
o cloreto de sódio (NaCl)
Tipos de íons
Cátions: são íons com carga positiva, que se
formam quando um átomo perde um ou mais
elétrons.
Ânions: são íons com carga negativa, que se
formam quando um átomo ganha um ou mais
elétrons.
Principais cátions e ânions do organismo
Cátions:
• Sódio (Na+): importante para o equilíbrio 
hídrico e a função nervosa;
• Potássio (K+): importante para a função 
muscular e nervosa;
• Cálcio (Ca2+): importante para a formação 
dos ossos, a contração muscular e a 
transmissão nervosa;
• Magnésio (Mg2+): importante para a 
atividade enzimática e a função muscular.
Ânions:
• Cloreto (Cl-): importante para o equilíbrio 
hídrico, a função nervosa e a digestão;
• Bicarbonato (HCO3-): importante para o 
controle do pH sanguíneo e a regulação da 
respiração;
• Fosfato (HPO42-): importante para a 
formação dos ossos e dentes e a regulação 
do pH intracelular;
• Sulfato (SO42-): importante para a 
formação de proteínas e a regulação do pH 
intracelular.
Vixe... 
pH, mas o que é isso?
• É uma medida da acidez ou alcalinidade de 
uma solução
• indica a concentração de íons hidrogênio 
(H+) presentes na solução
Por que o 
pH é 
importante?
pH é importante para a manutenção da homeostase, ou seja, o equilíbrio
interno do organismo.
Muitas reações químicas no corpo humano dependem de um pH específico
para ocorrerem adequadamente. Por exemplo, as enzimas são proteínas
que catalisam reações químicas no corpo e muitas delas são sensíveis ao
pH
O pH do sangue humano é mantido em um intervalo estreito entre 7,35 e
7,45, ligeiramente alcalino. Se o pH sanguíneo sair desse intervalo, pode
ocorrer uma condição chamada acidose ou alcalose, que pode ter
consequências graves para a saúde. Por exemplo, uma acidose grave pode
levar à perda de consciência e até mesmo à morte
o pH também é importante para a regulação do equilíbrio hídrico e
eletrolítico do corpo
Íons formam sais 
minerais
• Sais minerais são compostos 
químicos que têm íons na 
composição
• São formados por íons unidos 
por ligações iônicas
• Os sais minerais são nutrientes 
essenciais que desempenham 
uma variedade de funções 
importantes no corpo humano
Funções dos sais minerais no organismo
1. Formação dos ossos e dentes: cálcio, fósforo, magnésio e flúor são necessários para a formação e 
manutenção de ossos e dentes fortes e saudáveis.
2. Regulação do equilíbrio hídrico e eletrolítico: sódio, potássio, cloro e bicarbonato são eletrólitos 
que desempenham papéis críticos na regulação do equilíbrio hídrico e eletrolítico do organismo.
3. Contração muscular: cálcio, magnésio, sódio e potássio são importantes para a contração 
muscular adequada.
4. Transmissão nervosa: sódio, potássio, cálcio e magnésio são importantes para a transmissão 
nervosa adequada.
5. Atividade enzimática: muitos sais minerais, incluindo ferro, zinco, cobre e selênio, são necessários 
para a atividade enzimática adequada, que é importante para muitas funções do corpo, incluindo 
a digestão, o metabolismo e a síntese de proteínas.
6. Regulação do pH: bicarbonato, fosfato e outros sais minerais ajudam a regular o pH do sangue e 
dos fluidos corporais.
7. Transporte de oxigênio: o ferro é necessário para a produção de hemoglobina, a proteína que 
transporta oxigênio no sangue.
8. Proteção celular: o selênio e outros antioxidantes ajudam a proteger as células dos danos 
causados pelos radicais livres.
Ligações químicas
Tipos de ligações 
covalentes • Covalência simples: ocorre quando dois átomos 
compartilham apenas um par de elétrons, 
formando uma ligação simples. 
• Covalência múltipla: ocorre quando dois 
átomos compartilham dois ou mais pares de 
elétrons, formando uma ligação dupla ou tripla. 
Ligações covalentes formam moléculas e 
os grupos funcionais das moléculas
A molécula é uma entidade química composta por dois ou
mais átomos unidos por ligações químicas
Um grupo funcional é a região específica da molécula que
determina as propriedades químicas e reativas de uma
molécula orgânica.
Por exemplo, a molécula do etanol é composta por dois
átomos de carbono, um átomo de oxigênio e seis átomos de
hidrogênio unidos por ligações covalentes.
O grupo funcional presente no etanol é a hidroxila (-
OH) determina as propriedades solúveis em água
Principais grupos 
funcionais
1. Hidroxila (-OH): é formada por um átomo de oxigênio e um átomo de hidrogênio. É um grupo 
funcional polar e solúvel em água. 
2. Amina (-NH2): é formada por um átomo de nitrogênio e dois átomos de hidrogênio. É um grupo 
funcional básico e pode formar ligações de hidrogênio. 
3. Carbonila (-C=O): é formada por um átomo de carbono e um átomo de oxigênio ligados por uma 
ligação dupla. É um grupo funcional polar e está presente em compostos como o formaldeído.
4. Carboxila (-COOH): é formada por um átomo de carbono, um átomo de oxigênio e um grupo 
hidroxila (-OH). É um grupo funcional ácido e está presente em compostos como o ácido acético.
5. Éster (-COO-): é formado por um átomo de carbono ligado a um átomo de oxigênio por uma ligação 
dupla e a um grupo alquila por uma ligação simples. 
Moléculas das células dos mamíferos
Grupos funcionais 
das moléculas
• Proteínas: 
compostas por aminoácidos, e seus gruposfuncionais incluem o grupo amina (-NH2) e o grupo 
carboxila (-COOH) presentes em cada aminoácido
Grupos funcionais 
das moléculas
• Lipídios: 
seus grupos funcionais incluem o 
grupo carboxila (-COOH) presente 
nos ácidos graxos e o grupo hidroxila 
(-OH) presente no glicerol.
Grupos funcionais 
das moléculas
• Carboidratos:
compostos por açúcares, e seus grupos funcionais
incluem o grupo hidroxila (-OH) presente em cada
açúcar, bem como os grupos aldeído (-CHO) e
cetona (-CO) presentes em alguns açúcares.
Grupos funcionais 
das moléculas
• Ácidos nucleicos
incluem o grupo fosfato (-PO4)
presente em cada nucleotídeo, o
grupo hidroxila (-OH) presente no
açúcar e as bases nitrogenadas que
contêm vários grupos funcionais,
incluindo amina (-NH2), cetona (-CO),
imidazol e grupos hidroxila (-OH)
Ácidos nucleicos
O que são 
ácidos nucleicos
• contêm informações genéticas
e são responsáveis pela
transmissão das informações
hereditárias de uma geração
para outra.
Fale mais 
do DNA
O DNA é encontrado principalmente
no núcleo das células e é responsável
por armazenar informações genéticas.
As informações genéticas são
armazenadas na sequência das bases
nitrogenadas ao longo da cadeia de
DNA.
Fale mais 
do RNA
• é encontrado principalmente
no citoplasma das células e é
responsável por transmitir e
traduzir as informações
genéticas armazenadas no
DNA.
Do que são 
formados 
os ácidos 
nucleicos?
Nucleotídeos
unidades monoméricas que compõem essas moléculas.
Cada nucleotídeo é composto por três componentes: uma
base nitrogenada, um açúcar pentose e um grupo fosfato.
Bases 
nitrogenadas
compostos orgânicos que contêm átomos de nitrogênio e 
que são responsáveis por carregar a informação genética 
Pentose
A pentose presente nos nucleotídeos do DNA é a desoxirribose,
enquanto que no RNA é a ribose.
Esse açúcar é importante para a estrutura da molécula e para a
estabilidade das ligações entre os nucleotídeos
Grupo fosfato
Ácido que contém fósforo e que é responsável
por estabilizar a molécula de ácido nucleico,
além de permitir a formação de ligações
covalentes entre os nucleotídeos adjacentes
Como os 
nucleotídeos 
formam o DNA?
• O DNA é uma dupla hélice
• Por meio de ligações
covalentes entre o açúcar de
um nucleotídeo e o grupo
fosfato de outro nucleotídeo,
formando assim uma ligação
fosfodiéster.
• Essa ligação ocorre entre o
carbono 3' de um nucleotídeo e
o carbono 5' do próximo
nucleotídeo
Como os 
nucleotídeos 
formam o DNA?
As bases nitrogenadas
(que estão ligadas ao
açúcar de cada
nucleotídeo projetam-se
para o interior da hélice,
formando pares de
bases complementares
que estabilizam a
estrutura da molécula.
Como os 
nucleotídeos 
formam o DNA?
A dupla hélice é estabilizada por
forças de interação entre as
bases complementares, que
formam ligações de hidrogênio
específicas:
a adenina forma duas
ligações de hidrogênio
com a timina,
a citosina forma três
ligações de hidrogênio
com a guanina
Como os 
nucleotídeos 
formam o RNA?
Como os nucleotídeos formam o RNA?
O RNA é formado a partir de uma das cadeias de DNA, em um processo conhecido como transcrição.
Há vários tipos de RNA
Há vários tipos de 
RNA
• RNA ribossômico (rRNA):
é o tipo de RNA que faz parte da
estrutura dos ribossomos, as
organelas celulares responsáveis pela
síntese de proteínas. O rRNA é
sintetizado no nucleólo da célula, a
partir de uma sequência de DNA que
contém os genes para esse RNA
Há vários tipos de 
RNA
• RNA transportador (tRNA):
é o tipo de RNA que transporta os
aminoácidos para os ribossomos,
onde são incorporados na cadeia
polipeptídica em formação. Cada
tRNA é específico para um
aminoácido e contém uma sequência
de três nucleotídeos (chamada
anticódon)
Os nucleotídeos têm 
outras funções, além de 
formar ácidos nucleicos
• Transferência de energia: Os 
nucleotídeos também são 
usados como fonte de energia 
na célula. 
O ATP (adenosina trifosfato) é um 
nucleotídeo que fornece energia 
para as reações químicas que 
ocorrem na célula.
ATP
• abreviação de Adenosina Trifosfato, que é um nucleotídeo composto por uma base
nitrogenada (adenina), um açúcar (ribose) e três grupos fosfato
• O ATP é produzido durante a respiração celular
• é considerado a principal fonte de energia para as reações químicas que ocorrem nas
células
• frequentemente referido como "a moeda energética da célula"
Os nucleotídeos 
têm outras 
funções, além de 
formar ácidos 
nucleicos
Mensageiros químicos:
Os nucleotídeos também podem funcionar como mensageiros
químicos no corpo, sinalizando células para realizar uma
determinada função. Por exemplo, o AMP cíclico
AMP cíclico
• ativa outras proteínas intracelulares, como a
proteína quinase, que pode levar a uma
cascata de eventos intracelulares que
culminam em uma resposta fisiológica
• atua como mensageiro intracelular em muitos
processos fisiológicos (incluindo contração
muscular, secreção de hormônios e
neurotransmissores, regulação da glicose no
sangue, controle da pressão arterial)
Os nucleotídeos têm 
outras funções, além de 
formar ácidos nucleicos
Coenzimas: 
Alguns nucleotídeos, como o NAD+
(nicotinamida adenina dinucleotídeo),
funcionam como coenzimas em reações
metabólicas. Eles ajudam a catalisar
reações químicas no corpo, permitindo
que as reações ocorram mais
rapidamente