BIOQUÍMICA - Aula 1 Introdução a bioquímica

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BIOQUÍMICA 
Aula 1 – Introdução a bioquímica 
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PARTE 1 
 Conceito 
Estudo da química dos processos biológicos que ocorrem em todos os organismos vivos 
Descreve e explica em termos moleculares todo o processo químico das células vivas 
Estuda a estrutura e função de macromoléculas como proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos. 
 
 Como estudar a bioquímica: 
Química estrutural: componentes da matéria viva e sua relação com as funções biológicas 
Reações bioquímicas e rotas metabólicas: ocorrem nos organismos para manutenção da vida 
Processos e substâncias: armazenam e transmitem informação biológica 
 
 Definição dos sistemas dos organismos vivos 
- Alto grau de complexidade química e organização estrutural 
- Sistemas para extrair, transformar e utilizar energia do ambiente 
- Capacidade para autorreplicação de automontagem 
- Mecanismos para perceber e responder a alterações do ambiente 
- Funções definidas para cada componente e interações reguladas entre eles 
- História de mudança evolutiva 
 
 As células e estrutura 
A maioria dos organismos vivos são organismos celulares, que apresentam estrutura distintas 
 
 Constituição organismos vivos 
A vida depende de reações químicas que ocorrem dentro das celular  reações bioquímicas dos metabolismos 
Constituição da matéria viva: 
- água 
- sais minerais 
- vitaminas 
- proteínas 
- carboidratos 
- lipídios 
- ácidos nucléicos 
 
 
Moléculas orgânicas são aquelas que contém Carbono 
 
 Biomoléculas 
Desempenham funções que permitam a sobrevivência, crescimento e reprodução 
 
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- Carboidratos 
- Proteínas  enzimas (catalizadores biológicos) 
- Lipídeos  formados a partir dos ácidos graxos 
- Nucleotídeos  formados pelas bases nitrogenadas 
Ações de metabolismo integrados que contribuem com a homeostase e funcionamento da célula 
 
Biomoléculas são compostas de carbono com uma grande variedade de grupo funcionais 
Possui grande versatilidade de ligação 
- Ligação simples (tetraédrico) 
- Ligação dupla (trigonal planar) 
- Ligação tripla (linear) 
 
 Interações entre biomoléculas 
- Interações de Van der Walls: atração entre moléculas polares 
- Ligações de H: interação do H a F, O e N 
- Interações hidrofóbicas: entre moléculas com grupos apolares 
- Ligações covalentes: entre átomos 
 
 Características das biomoléculas 
- A “personalidade” química de um composto é determinada pela química de seu grupo funcional e pela sua 
disposição no espaço tridimensional (configuração e conformação) 
- Essas características são essenciais para interação da macromolécula com seu receptor biológico 
 
Mesmo lado: isomeria cis 
Lados opostos: isomeria trans 
 
- Isomeria óptica 
 
 
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Carbono quiral – ligado a quatro grupos diferentes 
 
 Enantiômeros e diastereoisômeros 
Se as posições estão em forma que uma seja imagem especular uma da outra teremos um ou outro 
 
 
 
 Receptor quiral 
Pode estar em uma ordem anti-horário: S 
Ou horário: R 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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Mesma molécula, mas distribuído em anti-horário ou horário 
No caso do (R)-Carvona tem um cheiro de hortelã e o (S)-Carvona de cominho 
 
 Transformações químicas celulares 
As milhares de reações bioquímicas se encaixam dentre cinco tipos gerais: 
1. Oxidação (perda de elétrons) – redução (ganho de elétrons) 
2. Reações que formam ou quebram ligações carbono-carbono 
3. Reações que rearranjam ao redor do átomo de carbono 
4. Transferência de grupos funcionais 
5. Reações onde moléculas se condensam e eliminam água 
 
 
PARTE 2 
 Moléculas inorgânicas – Água 
- Estrutura molecular simples: formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio  H2O 
 
 
- Funções da água: 
o Transporte de substâncias 
o Facilita reações químicas 
o Termorregulação 
o Lubrificante 
o Reações de hidrólise 
 
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o Equilíbrio osmótico 
o Equilíbrio ácido-base (capacidade de fazer uma autoionização, além de ser uma substancia 
anfótera, que pode assumir caráter ácido ou básico) 
 
- Substância mais abundante na matéria viva e o teor varia entre espécies diferentes e dentro da mesma 
espécie: 
o Idade  mais jovem, mais água no corpo 
o Entre os sexos  mais músculos, mais água no corpo 
o Em função da atividade metabólica  maior metabolismo, maior teor de água 
o Importância biológica  relacionada com propriedades físicas e químicas da molécula 
 
 
 - Água e ligação de hidrogênio: o átomo de oxigênio, por ele ser um átomo mais eletronegativo, vai puxar 
todos os elétrons da ligação para ele, o que forma o delta negativo. Consequentemente, os outros polos estarão 
positivos. Portanto, numa molécula de água temos a formação de um polo positivo e de um polo negativo. 
 A interação do tipo ligação de hidrogênio vai ocorrer entre as moléculas de água, por ser uma ligação 
intramolecular, através do polo negativo de uma das moléculas de água com o polo positivo da outra. 
 A água também faz ligação de hidrogênio com os grupos funcionais das biomoléculas (F,O,N), formando a 
ponte de hidrogênio 
 
 
 
 
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- Água é polar: porque tem a formação de dois polos (positivo e negativo). Passível de se misturar com 
moléculas polares [semelhante dissolve semelhante] 
 
 
 
 
 - Molécula apolar: ausência da formação de polos  tem muita ligação C-H (hidrocarboneto) 
 - Molécula anfipáticas: um lado polar e um lado apolar 
 
 
- Água é um solvente universal 
Lipídios: fosfolipídio por exemplo  ele tem uma estrutura com um grupo fosfato ligado a uma cadeia grande 
de lipídeos, portanto uma parte polar e a outra parte maior polar, sendo anfipático. As moléculas de água vão se 
organizar de uma maneira ordenada ao redor desse lipídeo (como gaiolas), por não ter afinidade com a estrutura. À 
medida que mais moléculas se aproximam do lipídio, temos um aglomerado das moléculas lipídicas, que faz com que 
formemos estruturas de micelas, que é a organização que a água faz. Os lipídios estarão todos voltados para dentro e 
a de fora a parte hidrofílica, com afinidade com água. Então a micela pode se descolar no meio aquoso, porque agora 
há afinidade com a água. 
 
 
 
 
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- Solubilidade da água em gases: 
 Amônia: solúvel em água  excreção de ureia na urina, é um produto de catabolismo dos aminoácidos que 
liberamos com os grupos amônia 
 Co2, O2, H  são extremamente apolares, é por isso que essas moléculas não conseguem ser transportados 
livremente na corrente sanguínea. Quem os transportam é a hemoglobina (O2 oxihemoglobina Hb02, CO2 
carboxihemoglobina HbCO2) 
 
 
 
*óleo é hidrofóbico  não se mistura com água 
 
- Água e osmolaridade 
Osmolaridade  variação entre a concentração se soluto e solvente 
 
Mecanismo de fusão  solutos passam livremente, tentando o equilíbrio entre as duas partes 
Osmose  movimentação das moléculas de água. Numa célula norma, isotônica, temos a mesma “tonia”, mesma 
concentração, de íons dentro e foram da célula, porém, quando temos uma solução com muitos íons no meio 
 
extracelular, a água vai sair do meio intracelular para o extra com o intuito de diluir esses íons, deixando a célula 
hipertônica (murcha) 
 
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Quando há uma maior concentração de íons dentro da célula do que fora, essa se movimenta do meio extra 
para o intracelular (célula hipotônica – inchada) 
 
 
 
- Ionização da água: 
Tem capacidade de autoionização  quando há duas moléculas de água em uma solução, essas podem 
momentaneamente formar íons, [molécula que é considera ácida tem capacidade de doar um H+, já a base ganha o 
H+]. 
 
Portanto: 
 Ganhou hidrogênio: base 
 Perdeu hidrogênio: ácidoO equilíbrio iônico da água: moléculas autoionizam-se, formando íons hidrônio e hidróxido 
A água é anfótera: comporta-se como ácido, e, em outras, como base. 
 
 
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PARTE 3 
 Sais minerais 
- Os sais minerais: essenciais ao metabolismo, estruturação e integrando 
reações vitais (respiração celular); 
- Regulação enzimática [ativadas ou desativadas] [atuam em várias rotas metabólicas dos processos 
biológicos] 
- Formação e manutenção dos ossos [Ca – cálcio] 
- Composição de moléculas orgânicas [Hemoglobina  Fundamental para formação das hemácias, tem uma 
estrutura proteica com quatro cadeias globulinas com o ferro dentro, sendo esse um sal mineral] 
- Substâncias inorgânicas (não podem ser produzidas pelos seres vivos). 
 
 Vitaminas 
- Substâncias orgânicas necessárias ao organismo humano. 
- Não são sintetizadas pelo organismo  obtidas através da dieta. 
- Classificação quanto à solubilidade: 
– Hidrossolúveis (solúveis em água)  vitaminas do complexo B e vitamina C. 
– Lipossolúveis (solúveis em lipídios)  vitaminas A, D, E e K. 
 
 Aminoácidos 
 
- São a unidade fundamental da proteína 
- Amino  função amina + ácido 
- Por exemplo, o carbono da imagem está ligado a um ácido (ácido carboxílico) + nitrogênio (amina) + 
hidrogênio + grupo R. Portanto está ligado a quatro constituintes diferentes, sendo ele um carbono quiral. 
- A glicina é uma exceção, mesmo sendo ligado a quatro componentes não é considerado um carbono quiral, 
porque no lugar do grupo R, estará ligado o hidrogênio [grupo R + H são iguais, excluindo a possibilidade de 
ser quiral] 
- Nas estruturas dos aminoácidos há em torno de 20 grupos R, isso faz com que haja 20 aminoácidos diferentes 
 
 
 
 
 
 
 
 
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 Grupos R 
- Apolares: não tem afinidade com a água [tem afinidade com lipídios] 
 
 
- Presença do anel aromático 
 
 
 
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 Peptídeos 
- Quando há união entre aminoácido é gerado as proteínas 
 
 
 
 
 
 - Os aminoácidos vão se ligar através da ligação peptídica  formando a ligação entre o carbono de um 
grupo aminoácido com outro nitrogênio do outro grupo liberando água  formando um peptídeo 
 Ligação peptídica 
 
 
- Lembrando que, sempre que forma um peptídeo há formação de uma extremidade aminoterminal e uma 
extremidade carboxiterminal 
 
Ligação peptídica 
 
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 Estrutura proteica 
 
 
 
 
- Estrutura primaria pode sofrer alguns rearranjos, como no exemplo da imagem se formando em alfa-hélice 
ou beta-pregueada  estrutura secundária 
- Já a estrutura terciaria ocorre quando um conjunto de estrutura primaria, por exemplo alfa-hélice, interagem 
entre sim junto com as betas-pregueadas forma-se uma cadeia polipeptídicas [mioglobina] 
- A estrutura quartearia vai ser a interação de várias cadeias polipeptídicas [hemoglobina] 
 
 Carboidratos 
- São aldoses (poliidroxialdeído) [função aldeído] ou cetoses (poliidroxicetona) [função cetona ou 
poliidroxicetona] de função mista; 
- São moléculas que armazenam energia; 
- Energético, reconhecimento celular, estrutural; 
- São as biomoléculas mais abundantes; 
- Reserva alimentar e proteção. 
 
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 Monossacarídeo (uma molécula  estrutura simples) 
- Podem ser: hexoses [6 átomos de carbono], pentoses [5 átomos de carbonos], triose [3 átomos de carbono] 
 depende do número de átomos de carbono 
 
 Dissacarídeo 
- Formado por duas moléculas de um açúcar simples. 
- São formados através de 2 monossacarídeos  ligação glicosídica (ligação éter) 
 
 
 
 Polissacarídeo 
- Glicogênio: presente em maior quantidade no músculo esqueléticos e fígado [á várias moléculas de 
monossacarídeos interligadas, na qual exerce a função de reserva energética] 
 
 Lipídeos 
- Insolúveis em água 
- Funções: armazenamento de energia (gordura e óleos); estrutural (constituintes de membrana); cofatores 
enzimáticos; transporte de elétrons; sinalização e hormonal [hormônios são sintetizados a partir do colesterol 
que é um lipídeo] 
- Possuem três classes funcionais 
a. Lipídeos de armazenamento 
b. Lipídeos estruturais 
c. Lipídeos sinalizadores, cofatores e pigmentados 
 
 
 Glicerídeos 
- Formados por ácidos graxos  cabeça polar e uma cauda apolar 
- Ácidos carboxílicos com cadeias de hidrocarbonetos (4 a 36C) 
- Podem conter insaturações [duplas ligações] ou não 
- Quanto mais longo a cadeia polar e menos ligações duplas maior a solubilidade em água, porque os pontos 
de ligação duplas são de estabilidade na molécula 
 
 
 
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 Formação de triglicerídeos  mais comum [união de três ácidos graxos com gliceróis] 
 
 
 
 Fosfolipídios  fosfato ligado ao lipídio 
- Polar e apolar 
- Função estrutural  formar a membrana 
 
 
 
 Esteroides 
- Colesterol 
- Hormônios  Sexuais, sais biliares e vitaminas A, D, E, K 
 
 Ácidos nucleicos 
- Presentes em todas as células vivas; 
 
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- Responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética; 
- Tradução pela síntese de proteínas; 
- Moléculas longas e complexas de elevado peso molecular; 
- Constituído por cadeias denominadas nucleotídeo [ou bases nitrogenadas] [formados por unidade menores] 
- Conhecidos como DNA e RNA. 
 
 
 
- No RNA teremos uma ligação fosfato com o açúcas chamado de ribose  por isso chamado de RNA = Ácido 
RiboNucleico  ligados ás bases nitrogenadas [adenina, uracila, citosina, guanina] 
- No DNA temos o fosfato ligado a desoxirribose  por isso chamado de Ácido DesoxirriboNucleico  ligados 
a bases nitrogenadas [adenina, timina, citosina, guanina] 
- A diferença entre ambos é vista pelo tipo de açucas e pela base nitrogenada 
 
 
 Ligação  formação das fitas de DNA ou RNA 
 
 
- As bases nitrogenadas que forma o nucleotídeo vão ser unidas por ligação de ponte de hidrogênio, formando 
um emparelhamento das duplas fitas, o DNA 
- Além disso as moléculas se ligam entre si (fosfato, açúcar, base nitrogenada) 
- Se ligam no sentido 5 linha – 3 linha ou vice versa 
 
 Ácidos nucleicos 
- Replicação: duplicação de uma molécula de DNA de dupla cadeia 
-Transcrição: formação do RNA a partir de DNA. Função de “informar” ao RNAt a ordem correta dos 
aminoácidos para tradução 
- Tradução: leitura da mensagem contida na molécula de RNAm pelos ribossomos, produzindo proteínas 
 
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