BIOQUIMICA MODULO 01

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BIOQUIMICA MODULO 01 
 * O ÁTOMOS
Para que possamos compreender os princípios químicos da Bioquímica, bem como a complexidade das biomoléculas que constituem os seres vivos, devemos lançar o olhar, em primeiro lugar, sobre a partícula microscópica responsável pela formação de toda e qualquer matéria: o átomo. Por muito tempo, acreditou-se que o átomo era indivisível, ou seja, a menor partícula existente. 
No entanto, com a ascensão da ciência moderna e os avanços tecnológicos, várias teorias atômicas foram formuladas a fim de explicar o átomo, sua estrutura e suas propriedades, tais como a teoria de Dalton, Thomson, Rutherford, Rutherford-Bohr e Schrödinger.
NÚCLEO : Abriga as partículas positivas (prótons) e as partículas sem carga (nêutrons).
ELETROFSERA : Formada por uma nuvem de partículas de carga negativa (elétrons) que circunda o núcleo e que se mantém conectada a ele por meio da força eletromagnética.
Sendo assim, o átomo não é indivisível, mas constituído por partículas ainda menores (prótons, nêutrons e elétrons) genericamente denominadas partículas subatômicas.
Dentre as propriedades exibidas pelo átomo, a mais importante é o número de prótons presentes em seu núcleo. Essa informação recebe o nome de número atômico, sendo representada pela letra Z. O número atômico é a identidade de um átomo, ou seja, é ele que diferencia o átomo de oxigênio do átomo de platina, por exemplo. É por meio dele que os elementos químicos (conjunto de um mesmo tipo de átomo) são ordenados na tabela periódica.
Outra propriedade atômica importante diz respeito ao número de massa, que é representado pela letra A. Essa propriedade expressa o somatório do número de prótons (Z) e o número de nêutrons de determinado elemento, sendo sua unidade de medida u (unidade de massa) ou g/mol. Como os elétrons apresentam massa muito pequena (cerca de 1.840 vezes menor que a massa dos prótons e nêutrons), assume-se que ela é desprezível e, por isso, não está inclusa no cálculo da soma das massas. Logo: A = Z + n.
 * AS MOLÉCULAS 
Uma molécula pode ser definida como um conjunto de átomos, iguais ou diferentes, unidos por meio de ligações do tipo covalente. É uma espécie química eletronicamente neutra, que consiste na menor unidade que representa uma substância química.
Pareceu confuso? Vamos tomar como exemplo a molécula da água (H2O).
A água é constituída por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio. Esses átomos, individualmente, não apresentam as características da água. No entanto, quando combinados, dão origem à molécula da água que representa a menor parte da substância cujas propriedades já são exibidas.
O nível de complexidade das moléculas varia muito. Existem moléculas relativamente simples, constituídas por átomos iguais, como é o caso do gás oxigênio (O2) que nós respiramos, fundamental para o pleno funcionamento das nossas células. Existem moléculas mais complexas, como o paclitaxel (C47H51NO14), produto natural obtido da casca da árvore denominada Teixo do Pacífico, que exibe propriedades antitumorais importantes, sendo indicada para o tratamento de diversos tipos de câncer.
Visando facilitar o entendimento da grande diversidade de moléculas existentes, estas foram subdivididas de acordo com as suas estruturas e propriedades químicas em dois grandes grupos: moléculas orgânicas e moléculas inorgânicas, sendo essas classes de substâncias o objeto de estudo da Química Orgânica e da Química Inorgânica, respectivamente.
 QUÍMICA ORGÂNICA X QUÍMICA INORGÂNICA
O cientista e pesquisador Antoine Lavoisier notou a relativa simplicidade química do “mundo mineral” em comparação com a complexidade da química presente nos animais e vegetais. Anos mais tarde, a química mineral passou a ser chamada de Química Inorgânica, e a química dos seres vivos passou a ser denominada de Química Orgânica.
 Química Orgânica:
Tem como principal alvo de estudo os compostos de carbono, que são centrais para a vida na Terra. Não apenas somos constituídos, em grande parte, de compostos orgânicos, mas também somos alimentados por eles e os empregamos em diversos setores da nossa vida, seja na medicina, bioengenharia ou nanotecnologia. A roupa que vestimos; o combustível que permite a geração de energia; os medicamentos que tratam processos patológicos, todos estão sob o escopo da Química Orgânica.
 Química Inorgânica:
Já a Química Inorgânica é responsável pelo estudo dos outros compostos que não apresentam cadeia carbônica. Em sua maioria, são compostos de origem mineral, sendo classificados como ácidos, bases, sais e óxidos.
Sendo assim, existe uma grande diferença quanto às propriedades físico-químicas apresentadas pelos compostos orgânicos e inorgânicos, tais como: condutividade elétrica; solubilidade; temperatura de fusão e temperatura de ebulição. Essas diferenças ocorrem porque os compostos orgânicos são, em sua maioria, compostos moleculares, enquanto os inorgânicos são iônicos.
Agora que nós já sabemos que a química dos organismos vivos se desenvolve ao redor do átomo de carbono, vamos olhar mais de perto as características desse átomo tão essencial para a vida no planeta.
 
 CARBONO
O carbono, representado pelo símbolo C, é um dos elementos químicos mais versáteis da natureza.
Você sabia
Você sabia que aproximadamente 20% da nossa massa corporal é formado por carbono e que ele é o 4º elemento mais abundante no Universo?
Um aspecto interessante a respeito do carbono é que ele apresenta alotropia, ou seja, esse elemento químico pode ser encontrado sob diferentes formas. Hoje, já se conhecem cinco formas alótropas do carbono: grafite, diamante, fulereno, nanotubo e nanoespuma. Todas essas substâncias são constituídas unicamente por carbono. Porém, a forma como os átomos de carbono se combinam gera substâncias muito distintas, como o grafite (que usamos no lápis para escrever) e o diamante (pedra preciosa de alto valor econômico).
O carbono é um não metal, de número atômico (Z) 6 e número de massa (A) 12, apresentando-se na forma sólida à temperatura ambiente. Ele tem seis elétrons em sua eletrosfera, e essas partículas negativas estão distribuídas em duas camadas (ou níveis): dois elétrons ocupam a primeira camada, que é mais próxima do núcleo, e outros quatro elétrons ocupam a segunda camada, que é a mais externa. Seguindo o Princípio de Aufbau, os elétrons do carbono têm distribuição eletrônica 1s2 2s2 2p2. Como o carbono apresenta quatro elétrons na camada de valência (camada 2), é classificado como um elemento tetravalente, ou seja, pode formar quatro ligações químicas para atingir a estabilização conferida pela presença de oito elétrons na camada de valência (Regra do Octeto) e, portanto, a estabilidade eletrônica — como um gás nobre.
Justamente por essa capacidade em formar quatro ligações, o carbono pode se conectar a outros átomos de carbono, originando, assim, as cadeias carbônicas, que podem ser curtas, médias, longas, lineares, cíclicas, ramificadas ou aromáticas. Vale ressaltar que as ligações carbono-carbono podem ser simples, duplas ou triplas. Além disso, o carbono pode, ainda, combinar-se quimicamente a outros átomos, gerando uma infinidade de compostos, sejam de natureza orgânica, sejam de natureza inorgânica.
É muito comum que as cadeias carbônicas apresentem em sua estrutura outros elementos químicos, como hidrogênio (para formação dos hidrocarbonetos), oxigênio (originando diversos grupos funcionais, como hidroxila, carbonila e carboxila) e nitrogênio (formando algumas funções,
como amina, amida e nitrila). Esses átomos combinados, juntamente a outros, como enxofre e fósforo, originam as biomoléculas, tão fundamentais para o pleno funcionamento dos organismos vivos.
 HIDROGÊNIO
O hidrogênio, representado pelo símbolo H, é o elemento mais abundante no Universo. Com número atômico 1, esse elemento apresenta apenas 1 próton e um 1 elétron. O hidrogênio é uma exceção à regra do octeto, isso porque ele se estabiliza com apenas dois elétrons em sua camada de valência, motivo pelo qual tal átomo não pertence a nenhum grupo da tabela periódica.
Já discutimos que o número de massa (A) corresponde à soma de prótons e nêutrons no núcleo de um átomo. No caso do hidrogênio, o número de massa pode ser diferente, de acordo com a espécie em questão:
Prótio (1H1)
Contém apenas um próton e nenhum nêutron. 
Deutério (2H1)
Contém um próton e um nêutron.
Trítio (3H1)
Apresenta um próton e dois nêutrons.
Esses são os principais isótopos do hidrogênio.
Na Terra, a maior parte do hidrogênio se encontra na forma de compostos químicos. Quando combinados com átomos de carbono, formam a classe dos hidrocarbonetos, e, quando conectados ao átomo de oxigênio, originam a água. Quando o hidrogênio não participa da constituição de um composto químico, é encontrado exclusivamente sob a forma molecular H2, que é um gás inflamável, incolor, inodoro e insolúvel em meio aquoso.
 NITROGÊNIO
Com número atômico 7, o nitrogênio (representado pelo símbolo N) apresenta sete elétrons (dois na primeira camada e cinco na camada de valência). Como o nitrogênio tem cinco elétrons na camada de valência, ele é trivalente, ou seja, pode formar três ligações químicas para alcançar o octeto completo. Essas ligações podem ser simples, duplas ou triplas. Já o número de massa do nitrogênio vai depender do isótopo em questão, uma vez que existe nitrogênio-14 e nitrogênio-15.
Esse elemento químico está presente em muitos compostos de interesse industrial, sendo empregado na produção de propelentes, explosivos, fertilizantes e muitos medicamentos. Quando combinado com o átomo de carbono, o nitrogênio pode originar funções químicas importantes, como as aminas e as amidas, que constituem proteínas e ácidos nucleicos — biomoléculas fundamentais dos organismos vivos.
 OXIGÊNIO
Elemento químico representado pelo símbolo O, o oxigênio tem número atômico 8, número de massa 16 e oito elétrons. Como tem seis elétrons na camada de valência, o oxigênio é divalente, ou seja, é capaz de formar duas ligações covalentes para alcançar o octeto completo.
Em condições normais de temperatura e pressão, dois átomos de oxigênio se ligam para originar o gás O2, tão essencial para a vida na Terra, uma vez que é empregado no processo de respiração celular e, consequentemente, na obtenção de energia pelos seres vivos. Contudo, vale ressaltar que esse elemento, além de formar o O2, origina também o O3, composto conhecido como ozônio, sendo a forma alotrópica do oxigênio.
O oxigênio se combina também com átomos de carbono, formando diversas funções químicas, como álcool, fenol, éter, amidas, ácidos carboxílicos, cetonas, aldeídos, dentre outras. Dessa maneira, tal elemento é um constituinte muito importante das biomoléculas, como proteínas, ácidos nucleicos, carboidratos e lipídios — assunto que veremos no próximo tópico.
 BIOMOLÉCULAS
As biomoléculas são compostos de carbono que estão presentes nas células dos seres vivos. A maior parte das biomoléculas consiste em hidrocarbonetos polifuncionalizados, ou seja, apresentam uma variedade de grupos funcionais, gerando, assim, diferentes famílias de compostos orgânicos, que, em geral, apresentam, em sua estrutura química:
CARBONO : C HIDROGÊNIO : H OXIGÊNIO : O 
Individualmente, as biomoléculas seguem todas as leis da física e da química que regem a matéria inanimada. A grande diferença é que, em meio biológico, essas biomoléculas atuam em conjunto com uma grande organização, conferindo as características tão especiais e únicas dos seres vivos.
Essas moléculas biológicas são macromoléculas, polímeros de alto peso molecular, construídas a partir de precursores menores e mais simples — “unidades monoméricas”. Sendo assim, as principais biomoléculas são classificadas da seguinte maneira: 
 PROTEINA :
 Longos polímeros de aminoácidos. Algumas proteínas apresentam atividade catalítica e, portanto, funcionam como enzimas, acelerando a velocidade das reações químicas em meio biológico. Outras servem como elementos estruturais; receptores de sinais ou, ainda, transportadores, permitindo a passagem de substâncias através da célula.
ÁCIDO NUCLEICOS (DNA E RNA) : São polímeros de nucleotídeos. Sua principal função é armazenar e transmitir a informação genética.
 POLISSACARIDEOS :
 São polímeros de açúcar simples (monossacarídeos). Dentre suas principais funções, podemos destacar o armazenamento de energia para a célula, bem como elemento extracelular estrutural, funcionando como sítio de ligação específico para determinadas proteínas.
 
 LIPÍOS :
DSão formados a partir de ácidos graxos (ácidos carboxílicos de cadeia longa). Funcionam como elementos estruturais de membranas e pigmentos, como reserva de energia e participam de sinais intracelulares.