Bioquímica AULA_01a_Lógica da Vida_2011

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O que estuda a bioquímica?
A Lógica Química da Vida
Moléculas, Células, Gênese e Nível de Organização
@jricardo_vieira
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
O que é vida?
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
O que é vida?
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
Visão religiosa:
A vida é um ato divino
Não precisa de algo que a preceda
Surge do nada e atinge o máximo da complexidade
Há um sentido nítido para a organização da vida
Visão científica:
Mudou com o tempo
A abiogênese adaptava a visão religiosa e o imaginário popular
O método científico (1637-1641) estabelece a forma de elaborar e comprovar teorias
A teoria celular (1839) inicia a queda da teoria da geração espontânea
A Teoria da Evolução por Seleção Natural (1858) estabelece o rompimento com paradigmas milenares
O que é vida?
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Gás hidrogênio (H2)
Gás nitrogênio (N2)
Dióxido de Carbono (CO2)
Água (H2O)
Metano (CH4)
Amônia (NH3)
A origem das biomoléculas 
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A origem das biomoléculas 
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
A origem das biomoléculas 
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NH3
H2O
H2
CH4
PROTEÍNAS
aminoácidos
SÍNTESE RANDÔMICA
COMPONENTES ELEMENTARES DA ATMOSFERA PRIMITIVA
DNA
SÍNTESE RANDÔMICA
A origem das biomoléculas 
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NH3
H2O
H2
CH4
COMPONENTES ELEMENTARES DA ATMOSFERA PRIMITIVA
RNA sem poder catalítico
RNA com poder catalítico (ribozimas)
AUTOCATÁLISE
MANUTENÇÃO DA LINHAGEM
FIM DA LINHAGEM
SÍNTESE RANDÔMICA
SÍNTESE RANDÔMICA
PROTEÍNAS
nucleotídeos
SÍNTESE RANDÔMICA
DNA
A origem das biomoléculas 
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A origem das biomoléculas 
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Bioquímica 
Química da Vida 
A vida pela química 
Há vida pela química
O que estuda a Bioquímica?
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A
B
CNTP
O que estuda a Bioquímica?
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Energia armazenada alta
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Perda de energia
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Perda de energia
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Perda de energia
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Perda de energia
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Energia armazenada baixa
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O termo tem origem do grego metabolé (mudança, troca) + ismos (ação).
O conjunto de reações químicas de um organismo para a formação, desenvolvimento e produção da energia necessária para manter a vida.
Em suma, reações de síntese e degradação de biomoléculas no intuito de gerar energia.
O que é Metabolismo?
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Catabolismo: do grego catabolé (atirar de cima pra baixo)  descer “montanha abaixo”  degradação.
Anabolismo: do grego anabolé (demora)  retardar a morte das células  síntese
O que é Metabolismo?
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Molécula Complexa
O que é Metabolismo?
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Molécula Complexa
O que é Metabolismo?
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Molécula Complexa
O que é Metabolismo?
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Molécula Complexa
O que é Metabolismo?
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Molécula Complexa
Molécula Simples
Energia
+
CATABOLISMO
O que é Metabolismo?
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Tempo
Energia Livre
Energia de ativação
Substrato
E1
Produto
E2
O que é Metabolismo?
CATABOLISMO
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Molécula Simples
Energia
+
O que é Metabolismo?
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Molécula Simples
Energia
+
O que é Metabolismo?
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Molécula Simples
Energia
+
O que é Metabolismo?
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Molécula Simples
Energia
+
O que é Metabolismo?
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Molécula Simples
Molécula Complexa
Energia
+
O que é Metabolismo?
ANABOLISMO
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Tempo
Energia Livre
Energia de ativação
Substrato
E1
Produto
E2
ANABOLISMO
O que é Metabolismo?
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Energia de ativação:
A energia necessária para iniciar qualquer reação
O “empurrão” para a mudança de nível energético seja para a degradação ou para a síntese
O que é Metabolismo?
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A entalpia (do grego enthalpein, aquecer) ou conteúdo de calor (H) corresponde à energia acumulada na célula.
O grau de desordem de um sistema é denominado entropia (S) (do grego em, dentro de + trope, curva) e, portanto, varia de maneira inversa a entalpia.
Uma reação espontânea é aquela que possui uma variação entálpica e entrópica favorável (os produtos são menos energéticos e a desordem do meio aumenta)  CATABOLISMO
De maneira inversa, se as condições de entalpia e entropia forem desfavoráveis, a reação é não-espontânea  ANABOLISMO
O que é Metabolismo?
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Energia
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Leis da Termodinâmica
Primeira: conservação da energia
Segunda: reações espontaneamente dispersam energia
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O que é mais fácil?
Perder ou ganhar energia?
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Viver consiste na luta para perder ou ganhar energia?
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A vida, então, vai contra as leis da termodinâmica?
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1 cal
1ml H2O
1oC
1 Kcal
1000ml H2O
1oC
Algumas considerações termodinâmicas...
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2.500Kcal
1oC
2500 litros
1Kcal
1oC
1 litro
70kg  42 litros de água
2.500Kcal
100oC
25 litros
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415 kcal
843 kcal
168 kcal
465 kcal
1891 kcal
O que aconteceria se toda a energia que consumimos fosse transformada em calor?
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415 kcal
843 kcal
168 kcal
465 kcal
1891 kcal
O que aconteceria se toda a energia que consumimos fosse transformada em calor?
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
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Não-Light
Pão
Sabor doce
Amido
Sacarose
Fibras vegetais
Celulose
A anatomia de um X-tudo
CARBOIDRATOS
Queijo
Lactose
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
Gema
Bacon
Queijo
Carne
Presunto
Triglicerídeos
Colesterol
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
Clara
Queijo
Carne
Presunto
PROTEÍNAS
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
Vegetais
PROTEÍNAS
VITAMINAS*
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A anatomia de um X-tudo
Não-Light
CARBOIDRATOS
LIPÍDIOS
Gema
PROTEÍNAS
VITAMINAS*
Células
vegetais
Carne
ÁCIDOS NUCLÉICOS*
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Biomoléculas Energéticas
Glicose
Ácido Graxo
COO-
NH3+
C
R
H
Aminoácido
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Lactato
Glicose 
Ciclo de Krebs
Cadeia respiratória
O2
CO2 + H2O
O2
Piruvato
ATP
Via Metabólica Principal
Metabolismo Energético
1mol  2 ATPs
1mol  38 ATPs
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52
Glicogênio
Glicose 
ATP
1
OH
OH
OH
OH
2
3
4
5
6
HO
Glicose-6-Fosfato
O
Ribose-5-fosfato
1
2
4
O
O
3
5
OH
OH
OH
NADPH
+
Acetil-CoA
Ácidos graxos
HO
Colesterol
Corpos Cetônicos
Ciclo de Krebs
Cadeia Respiratória
E1
E2
E3
E4
E5
E6
Como a célula “escolhe” qual via seguir no metabolismo celular? Degradar ou sintetizar?
Metabolismo Energético
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Glicogênio
Glicose 
Pentoses
Ácidos Graxos
Colesterol
ATP
Corpos Cetônicos
Glicose-6-Pi
Acetil-CoA
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As enzimas diminuem a energia de ativação. 
Fica fácil “empurrar” a reação biológica.
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
A lógica química do planeta Terra não é a perfeição, mas a formação de seres mais aptos à sobrevivência.
Mais adaptados, não melhores.
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A lógica química é a degradação.
A síntese é a via oposta à espontaneidade química.
A extinção é o destino de todas as espécies.
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)
BÁSICA 
ALBERTS B, BRAY D, LEWIS J, RAFF M, ROBERTS K. & WATSON JD. Biologia Molecular da Célula. 4a Edição, Editora Artes Médicas Sul Ltda., Porto Alegre, 2004.
DEVLIN TM. Manual de Bioquímica com Correlações Clínicas. São Paulo: Edgard Blücher, 2007.
BAYNES J & DOMINICZAK MH. Bioquímica Médica. MANOLE, São Paulo, 2000.
LEHNINGER A L, NELSON KY, COX. Princípios de Bioquímica. São Paulo: Sarvier, 2006.
VOET D & VOET JG. Fundamentos de Bioquímica. 3a edição. ARTMED, 2006
COMPLEMENTAR
BERG J. Bioquímica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2004.
FERRIER DR, CHAMPE PC, HARVEY RA. Bioquímica Ilustrada. Porto Alegre: Artmed, 2006.
KAMOUN P, LAVOINNE, A & VERNEUIL H. Bioquímica e Biologia Molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2006. 
SACKHEIM GI, LEHMAN DD. Química e Bioquímica para Ciências Biomédicas. São Paulo: Manole, 2001.
TORRES BB & MARZZOCO A. Bioquímica Básica. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1999. 
Bibliografia
Prof. Dr. Ricardo Vieira (jrvieira@ufpa.br)