Aula 01 Bioq I 2013-02 Introdução parte 1 d e 2

Prévia do material em texto

UENF, CBB, LQFPP
Prof. Gustavo Rezende (LQFPP, P5, sala 222)
Nota: P1, P2 e P3 e Estudos Dirigidos.
Bioquímica Geral – Estrutura e função de biomoléculas (Turma B)
Bacharelado em Medicina Veterinária
Horário: 3ª feira, 08 as 12Hs
e-mail da disciplina: bioqui_gusrez@yahoo.com.br
senha: Ribossomos13
Cronograma tentativo:
P122
Outubro
Dezembro
21
Janeiro
28
Novembro
Setembro
Mês
14
07
31
24
17
10
03
26
19
12
05
29
15
08
01
24
17
Dia
Prova Final
Segundas chamadas
Recesso
Recesso
P3
Lipoproteínas e Vitaminas
Lipídios I
P2
Carboidratos II
Carboidratos I
Semana Acadêmica
Enzimas 
Revisão e Estudo dirigido
Proteínas
pH, pKa e Aminoácidos
Introdução – 2ª parte
Introdução – 1º parte
Tópicos
O que é a Bioquímica?
É o estudo dos diferentes tipos de biomoléculas e como estas 
interagem entre si e com o meio para conferir as propriedades que 
permitem a existência dos seres vivos.
A bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, 
mecanismos e processos químicos compartilhados pelos organismos e 
provê os princípios organizacionais unificadores que estão por trás da 
vida em todas as suas formas diversas 
A bioquímica estuda a lógica molecular da vida.
Em 1828, o químico alemão Freidrich Wöhler sintetizou acidentalmente uma 
substância orgânica, a uréia – o principal componente da urina – a partir de 
precursores inorgânicos. 
Em 1885, Eduard Büchner descobriu que poderia haver fermentação sem a 
presença de célula íntegra – primeiro prêmio Nobel de Química, em 1907, pela 
obra Der Einfluss des Sauerstoffs auf Gärungen (A influência do oxigênio na 
fermentação) publicado em 1885.
Quando a bioquímica começou?
Uréia
As propriedades das biomoléculas são regidas pelas leis da 
química
“As coisas vivas são compostas de moléculas sem vida.”
(Albert Lehninger)
“Na Química está a lógica do fenômeno biológico.”
(Garrett & Grisham)
“E pra que serve a Bioquímica pra mim que quer trabalhar com Veterinária?”
1) Sem Bioquímica (Geral e II), você não se forma.
2) Conhecendo Bioquímica você terá uma formação melhor. Será importante 
para outras disciplinas (Fisiologia, Farmacologia) e para o seu futuro 
profissional.
3) Conhecendo Bioquímica você entenderá melhor várias coisas do mundo que 
o cerca...
Introdução à Bioquímica clínica veterinária, 2006
O que são as calorias? E o colesterol? 
E a gordura trans?
Vamos começar essa história do início...
Como os elementos químicos são formados? Pela fusão de núcleos 
atômicos nas estrelas!
Estrela gigante vermelha
Exemplo de reações 
nucleares que criam isótopos 
ricos em nêutrons
Queima nuclear ocorre nos 
limites entre zonas
Estrela massiva próxima ao 
fim de sua vida tem uma 
estrutura semelhante à
cebola logo antes de 
explodir como uma 
supernova
Quais são os elementos mais abundantes no universo? E no 
corpo humano?
Elementos químicos mais 
abundantes no corpo humano
H, O, C e N perfazem 96% de átomos do corpo humano
Dez elementos mais comuns na Via Láctea, 
estimados por espectroscopia
Elemento Fração de massa em partes por milhão
71 x massa do oxigênio (barra vermelha)
23 x massa do oxigênio (barra vermelha)
Hidrogênio
Hélio
Oxigênio
Carbono
Neônio
Ferro
Nitrogênio
Silício
Magnésio
Enxofre
Hidrogênio
Oxigênio
Carbono
Nitrogênio
Elemento Proporção (por massa)
Que propriedades unificam H, C, O, e N e fazem destes, 
átomos tão apropriados para a química da vida? 
R: A sua habilidade de formar ligações covalentes 
com pares de elétrons compartilhados.
Ligações covalentes entre átomos:
. ..
..
. .
..
. .
.
..
.
Ligações covalentes entre átomos:
Biomoléculas são formadas a partir do carbono
A versatilidade dos tipos de ligação que 
o carbono pode fazer são essenciais 
para o seu papel em sistemas vivos.
Ligações covalentes carbono-carbono
As quatro ligações simples do carbono 
possuem um arranjo tetraédrico.
Ligações covalentes carbono-carbono
Ligações simples entre carbonos 
possuem liberdade de rotação.
As quatro ligações simples do carbono 
possuem um arranjo tetraédrico.
Ligações covalentes carbono-carbono
Ligações simples entre carbonos 
possuem liberdade de rotação.
Ligações duplas entre carbonos 
são menores e não possuem 
liberdade de rotação.
As quatro ligações simples do carbono 
possuem um arranjo tetraédrico.
Diferentes grupos funcionais com diferentes características químicas compõem as biomoléculas:
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Ácidos nucléicos
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídios
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Ácidos nucléicos: DNA e RNA, são polímeros de nucleotídeos. 
Eles, em geral, armazenam e transmitem informação genética.
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Proteínas: São longos polímeros de aminoácidos, constituindo a 
maior parte (em peso seco) das células. Algumas proteínas 
possuem atividade catalítica (enzimas), outras atuam como 
elementos estruturais, receptores de sinal ou 
transportadores; proteínas são as biomoléculas mais versáteis.
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Polissacarídeos: São polímeros de açúcares simples que podem 
servir como reserva de energia e elementos estruturais 
extracelulares.
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Lipídios: derivados oleosos dos hidrocarbonetos, atuam como 
componentes estruturais das membranas biológicas, reservas 
de energia, pigmentos e sinalizadores intracelulares.
4 classes fundamentais de macromoléculas biológicas:
Ácidos nucléicos
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídios
Essas 4 classes são todas formadas a partir de subunidades monoméricas 
simples, a partir de reações de condensação.
As três primeiras moléculas são consideradas macromoléculas e os lipídios 
compõem as membranas, complexos supramoleculares.
As macromoléculas são os principais constituintes da célula:
Com exceção da água, a célula é basicamente formada de proteínas, ácidos nucléicos, 
polissacarídeos e lipídios.
Das biomoléculas para as células:
A célula ancestral deve se assemelhar a um procarioto
Os três domínios da vida
Como as outras células surgiram?
Eventos principais na evolução da vida na Terra:
Os três domínios da vida
Suposto ancestral comum a 
todos os organismos existentes
Suposto ancestral comum a Archaea
e Eucariotos
Os três domínios da vida
Os processo bioquímicos são muito similares em quase todas as formas de vida!
Isso se dá devido a origem comum de todos os seres!
“Nada faz sentido na biologia, exceto sob a luz da evolução”
Theodosius Dobzhansky, 1973
A evolução estuda a história da vida e os processos que 
levaram à unidade e à diversidade.
Ancestral (unicelular)
Protista
Evolução dos eucariotos e origem dos seres multicelulares:
Ancestral (unicelular)
Protista
organização 
multicelular
Evolução dos eucariotos e origem dos seres multicelulares:
A célula mais simples: procarioto
Procariotos e eucariotos :
As organelas de eucariotos têm funções específicas
Célula animal
Ribosomos sintetizam 
proteínas
Citoesqueleto suportam a célula e auxilia no 
movimento das organelas e produz movimento
Vesículas de transporte transferem 
lipídios e proteínas entre RE, Golgi
e membrana plasmática
Complexo de Golgi processa, 
empacota e direciona proteínas para 
outras organelas ou para exportar
Retículo endoplasmático liso (REL) é o 
local de síntese de lipídios e 
metabolização de drogas.
Retículo endoplasmático rugoso (RER) é
o local da síntesede muitas proteínas e 
lipídios
Mitocôndria oxida combustíveis 
para produzir ATP. São as “usinas 
de energia” da célula.
Membrana plasmática separa 
a célula do ambiente, regula o 
movimento de substância 
para dentro e para fora da 
célula
Nucléolo é o sítio 
de síntese do RNA 
ribossomal
Núcleo contém os 
genes (cromatinas)
Envelope nuclear separa 
a chromatina (DNA + 
proteínas) do citoplasma
Lisossomos degradam restos 
celulares
Peroxissomos
oxidam ácidos graxos
As organelas de eucariotos têm funções específicas
Complexo de Golgi
Retículo 
endoplasmático 
liso (REL)
Ribosomos Citoesqueleto
Núcleo
Mitocôndria
Membrana plasmática
Retículo 
endoplasmático 
rugoso (RER)
Nucléolo
Célula vegetal
Parede celular de 
célula adjacente
Glioxissomos contém enzimas 
do ciclo do glioxilato
Plasmodesma permite 
passagem entre duas 
células vegetais
Vacúolo degrada e recicla 
macromoléculas, estoca metabólitos
Parede celular dá forma e rigidez; 
protege a células de inchamento 
osmótico
Tilacóides são o local da 
sintese de ATP através da luz
Granulos de amido armazenam 
temporariamente carboidratos 
produtos da fotossíntese
Cloroplastos captam luz solar e 
produzem ATP e carboidratos
Organismos podem ser classificados de acordo com a fonte de energia (luz solar 
ou compostos químicos oxidáveis) e a fonte de carbono usada para a síntese de 
material celular.
Os organismos vivos são capazes de extrair energia livre do 
ambiente e utilizá-la para manter suas estruturas sofisticadas sem 
desrespeitar nenhuma lei da termodinâmica.
• Obter energia química pela degradação de nutrientes
• Converter os nutrientes em precursores de macromoléculas
• Organizar as pequenas moléculas em polímeros ou em moléculas complexas
• Formar e degradar moléculas necessárias a funções especializadas das células
O conjunto de reações químicas que ocorrem dentro das células é
chamado de metabolismo e visa:
Os seres vivos, energia e a entropia:
Organismos vivos estão em 
equilíbrio com o meio?
Não. Apenas a morte 
restabelece esse equilíbrio.
E qual é a fonte de energia que 
nos mantém vivos (longe do 
equilíbrio com o meio)?
O sol é a fonte primária de energia para a vida!
O sol é a fonte primária de energia para a vida!
NADH
NADPH
FADH2
NAD+
NADP+
FAD
Proteínas
Polissacarídeos
Lipídios
Ácidos Nucléicos
A energia do sol é canalizada para a molécula de ATP que é o “transportador 
universal” da energia metabólica, que mantém os seres vivos.
Célula: unidade microscópica estrutural e funcional dos seres vivos, 
constituída fundamentalmente de material genético, citoplasma e 
membrana plasmática.
Células têm capacidade de: crescer, reproduzir, processar informação, 
responder a estímulos e realizar diversas reações químicas 
Sem as células não há vida! 
O que é um ser vivo?
Quais são as características que distinguem os organismos vivos dos 
objetos inanimados?
1) Alto grau de complexidade e organização.
2) Possuem sistemas para extrair, transformar e usar energia do meio.
3) Mecanismos para sentir e responder às alterações no meio.
4) Capacidade de auto-replicação e auto-organização.
5) Capacidade de evoluir.
6) Reações biológicas ocorrem a temperatura, pressão e pH constantes, 
em um ambiente aquoso
Nível químico: molécula na 
membrana que envolve a células
Nível celular: células no 
revestimento do estômago
Nível tecidual: camadas de 
tecido na parede do estômago
Nível dos órgãos: o 
estômago
Nível de sistema corporal: o 
sistema digestório
Nível do organismo: o corpo todo
Níveis de organização biológica:
Biosfera
Ecosistema
Comunidade
População
Organismo
Níveis de organização biológica:
Entidade viva 
individual
Grupo de 
organismos de 
um mesmo tipo 
vivendo na 
mesma área
Populações 
que vivem 
juntas em uma 
área definida
Comunidade e 
seus arredores 
não-vivos
A parte da Terra 
que contêm 
todos os 
ecossistemas
Uso da energia do sol: ecologia e bioquímica.
Paradigma biológico central:
O fluxo de informação é unidirecional!
Proteína
RNA
DNA
Bioquímica num contexto mais amplo:
Biologia
Química
Física
Matemática
1. Quais são as estruturas químicas e espaciais das biomoléculas?
2. Como as moléculas biológicas interagem?
3. Como as células sintetizam e degradam as moléculas biológicas?
4. Como a energia é conservada e usada pelas células?
5. Quais os mecanismos para organizar as biomoléculas e para coordenar suas 
atividades?
6. Como a informação genética é armazenada, transmitida e expressa?
Apesar da superposição com muitas outras disciplinas, a bioquímica procura 
responder, principalmente, às seguintes perguntas:
Quem são as principais biomoléculas que compõem os seres vivos ?
Que características estruturais elas apresentam?
Onde elas estão presentes?
Quais as funções que elas desempenham? 
Bibliografia: Lehninger - Princípios de Bioquímica (3ª edição)
Disciplina Bioquímica Geral:
Aminoácidos e Peptídeos
Proteínas
Carboidratos
Lipídeos 
Lipoproteínas
Vitaminas e cofatores
Estrutura e funções de:
Disciplina Bioquímica Geral:
Bibliografia: Lehninger - Princípios de Bioquímica (3ª edição)
A lógica molecular da vida,
Como as biomoléculas interagem constituindo as vias 
metabólicas e qual o propósito fisiológico destas vias?
Metabolismo
Disciplina Bioquímica II:
Bibliografia: Lehninger - Princípios de Bioquímica (3ª edição)