2016.08.09 Fundamentos da Bioquímica Parte 1

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Fundamentos da Bioquímica
Parte 1
09/08/2016
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Fundamentos
Celulares
Químicos
Físicos
Genéticos
Evolutivos
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Características dos organismos vivos
Um alto grau de complexidade química e organização microscópica.
Sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia ambiente.
Funções definidas para cada um dos componentes de um organismo e interações reguladas entre eles.
Mecanismos para sentir e responder às alterações no seu ambiente.
Capacidade de autorreplicação e automontagem precisas.
Capacidade de se alterar ao longo do tempo por evolução gradual.
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1. Fundamentos celulares
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1 g corresponde à aceleração da gravidade da superfície da Terra.
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Força Centrífuga
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Centrífugas
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Centrifuga de bancada
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Centrífuga de bancada refrigerada
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Centrífuga de alta velocidade refrigerada
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Ultracentrífugação
http://www.unifesp.br/dmed/reumato/imagens/Aula%20centrifugacao%20e%20armazenamento%20de%20amostras%20-Modo%20de%20Compatibilidade.pdf/at_download/file. 
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Microcentrífuga
Velocidade 6000 rpm / 1,290 – 2,910 x g
Capacidade para 8 tubos de 1,5 / 0,2 mL e 2 barras com 8 posições cada para microtubos de 0,2 mL
http://www.analiticaweb.com.br/images/produtos/p474ef6fb1fb32/microcentrifuga_para_laboratorio_gmclab.jpg
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Citocentrífuga
A citocentrífuga foi desenvolvida para o, preparo de lâminas a partir de células em suspensão por meio da força centrífuga, as células são depositadas em duas regiões convenientemente pequena  da lâmina de microscópio diâmetro de 5 mm) enquanto que o meio de suspensão é absorvido por um cartão absorvente. 
Rotação Mínima: 500 RPM
Rotação Máxima: 2000 RPM
http://www.equipolab.com.br/produto.php?cod_produto=2002191
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Fontes de energia e o carbono
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Estrutura da célula eucariótica
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Célula Animal
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Legenda
RE : Retículo endoplasmático
REL : Retículo endoplasmático liso
RNA : Ribonucleic acid	
ARN : Ácido ribonucléico
ATP : Trifosfato de adenosina
		 Adenosina trifosfato 
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Célula Vegetal
As células vegetais geralmente têm um diâmetro de 10 a 100 micrometros – maiores do que as células animais, que variam entre 5 e 30 micrometros. Micrometro é definido como 1 milionésimo de metro (1 × 10-6 m). 
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Os compostos orgânicos a partir dos quais é formada a maior parte dos materiais celulares:
o ABC da bioquímica
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Seis do 20 aminoácidos que formam todas as proteínas
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As cinco bases nitrogenadas, os dois açucares de cinco carbonos e os íons fosfato que formam os ácidos nucléicos
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Os componentes dos lipídeos de membrana
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D-glicose, o açúcar simples que origina a maioria dos carboidratos
A molécula de glicose pode existir em uma forma de cadeia aberta (acíclica) e anel (cíclica) (em equilíbrio), a última sendo o resultado de uma reação intramolecular entre o átomo C do aldeído e a grupo hidroxil C-5 para formar um hemiacetal intramolecular. Em solução aquosa as duas formas estão em equilíbrio, e em pH 7 a forma cíclica é predominante.
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Formas da Glicose - C6H12O6 
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Hierarquia estrutural na organização molecular das células
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Resumo 1
Todas as células são delimitadas por uma membrana plasmática, tendo um citosol contendo metabólitos, co-enzimas, íons inorgânicos e enzimas, possuindo um conjunto de genes contidos dentro de um nucleoide (bactérias e arquibactérias) ou de um núcleo (eucariotos).
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Resumo 2
Os fototróficos usam a luz do sol para realizar trabalho; os quimiotróficos oxidam combustíveis, transferindo elétrons para bons aceptores: compostos inorgânicos, compostos orgânicos ou oxigênio molecular.
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Resumo 3
Complexos supramoleculares são mantidos unidos por interações não moleculares e formam uma hierarquia de estruturas, algumas delas visíveis ao microscópio óptico. Quando moléculas individuais são removidas destes complexos para serem estudadas in vitro, algumas interações, importantes na célula viva, podem ser perdidas.
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2. Fundamentos químicos
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Elementos essenciais para a vida e a saúde animal
Algumas miligramas por dia são suficientes de Fe, Cu e Zn.
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Função de alguns elementos
http://www.clubedaquimica.com/index.php?option=com_content&view=article&id=108:elementos-importantes-para-a-saude&catid=45:quimica-e-a-vida&Itemid=66
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Iodo - I
	Metal do grupo 7 e número atômico 53, cuja função fisiológica é a de garantir o funcionamento da tireóide, a glândula vital do corpo humano. A deficiência leva ao hipotireoidismo. Mas o uso excessivo também é prejudicial especialmente para grávidas, pois o feto pode apresentar retardo mental. Em contato com a pele, prejudica o funcionamento da tireóide. O iodo é encontrado em quantidades variáveis nos alimentos e na água de beber. Os frutos do mar, tais como moluscos, lagostas, ostras, sardinhas e outros peixes de água salgada são ricos em iodo. A quantidade ideal para um adulto é o consumo de 5g de sal por dia. Hipertensos precisam de orientação médica para colocá-lo no cardápio. 
http://www.agracadaquimica.com.br/index.php?&ds=1&acao=quimica/ms2&i=20&id=623
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Sódio - Na
	Elemento químico de número atômico 11, do grupo 1, tem um papel fundamental no metabolismo celular como, por exemplo, na transmissão do impulso nervoso. Participa também nos processos de contrações musculares e na absorção de nutrientes pelas células. A carência - extremamente rara - causa anorexia, náuseas, depressão, tonturas, dores de cabeça, dificuldade de memorização, fraqueza muscular e perda de peso. O excesso é bem mais prejudicial. Uma maior incidência da hipertensão na atualidade é atribuída ao consumo exagerado de sal na alimentação, em especial no mercado de fast food e alimentos industrializados. Para se ter uma noção, um tablete de caldo de carne já supre a necessidade diária de uma adulto, de apenas 1,5g. 
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Magnésio - Mg
	De número atômico 12, este metal pertence ao grupo 2. Pesquisas revelam que o mineral apresenta um papel importante na performance em esportes de resistência. Ele está presente principalmente nos músculos e ossos, para ajudar na contração muscular e metabolismo energético. Também combate o estresse e os sintomas da tensão pré-menstrual. Na alimentação, é encontrado na banana, cereais integrais, semente de girassol, maçã, lentilha, tofu, limão, mel e atum. A deficiência é rara, mas é preciso prestar atenção em distúrbios que aumentam o risco de deficiência de magnésio, como a doença celíaca e a de Crohn, má absorção alimentar e alcoolismo crônico. Quem tem deficiência de magnésio deve consumir diariamente uma xícara e meia de chá com sementes de abóbora. 
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Manganês - Mn
	Quando está em falta no organismo, esse elemento pode provocar baixo crescimento, anormalidades do esqueleto, disfunções reprodutivas, menor tolerância à glicose e alteração no metabolismo dos carboidratos e das gorduras. O metal é do grupo 7 e tem número atômico 25. Também é um excelente antioxidante, presente em cereais integrais, nozes, leguminosas, abacaxi e chás. Homens com mais de 19 anos devem ingerir 2,3mg do mineral diariamente. Já mulheres precisam consumir 1,6mg por
dia. Uma colher de sopa de gérmen de trigo contém 2mg. 
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Zinco - Zn
	Atua no controle cerebral dos músculos, ajuda na respiração dos tecidos, participa no metabolismo das proteínas e carboidratos. Sua falta provoca a diminuição dos hormônios masculinos e favorece o diabetes. Como atletas perdem zinco pelo suor, eles podem se tornar deficientes desse mineral mais rapidamente. Um dos sinais de deficiência de zinco é o aumento de resfriados. As principais fontes do metal de número atômico 30 do grupo 12 são alimentos ricos em proteínas, como carnes, frango e peixe. Um bife grande de carne bovina supre as necessidades diárias de um adulto. 
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Cromo - Cr
	Um santo remédio na prevenção e tratamento de diabetes, o cromo é um metal cinza e quebradiço, pertencente ao grupo 6. Está relacionado ao metabolismo da glicose, pois age aumentando os efeitos da insulina, ou seja, melhorando a captação da glicose pelas células. A sua falta provoca a resistência à ação da insulina, um agravante para o surgimento de diabetes. O mineral está disponível nos cereais integrais, carnes, feijão e no brócolis. Na tabela periódica, recebe o número 24. A dosagem ideal diária está contida em dois bifes médios de carne bovina. 
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Selênio - Se
	Bem cotado entre os adeptos da medicina ortomolecular, o selênio faz parte do grupo 16. A castanha-do-pará é a principal fonte dessa substância, presente também nos ovos, arroz integral, peixes e carne de frango. Na tabela periódica, é o número 34. Entre as funções desempenhadas pelo selênio, destacam-se a participação na síntese de hormônios tireoidianos, a ação antioxidante, combatendo o envelhecimento das células. Coma uma castanha-do-pará ao dia e mantenha a dose ideal de selênio. 
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Cálcio - Ca
	É o mais abundante no organismo. Constitui cerca de 1,5% a 2% do peso do corpo humano - 99% está nos ossos e dentes e o 1% restante está no sangue e células. Não é um sal mineral, como alardeiam os rótulos de suplementos alimentares e vitamínicos. É um metal do grupo 2 da tabela periódica (metais alcalino-terrosos). O número atômico é o 20. No quesito alimentação, é encontrado nos derivados do leite de vaca e da soja. Outra fonte são as folhas verde-escuras, como espinafre, brócolis e agrião. Previne raquitismo, osteoporose, unhas fracas e queda de cabelo; reduz o colesterol; melhora a hipertensão arterial e é usado no tratamento contra a obesidade. O excesso provoca a calcificação excessiva dos ossos e tecidos moles, o surgimento de cálculos nos rins e interfere na absorção de ferro pelo organismo. A necessidade diária de uma pessoa adulta é de 1000mg, o equivalente ao consumo diário de um prato de repolho, brócolis e couve manteiga; dois copos de leite integral com três colheres de sopa de amaranto e uma fatia média de tofu.
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Fósforo - P
	No corpo humano, 85% da quantidade total de fósforo estão nos ossos, mas esse metal do grupo 15 e número 15 também é necessário para o bom desempenho das células. Combinado ao cálcio, ele forma o maior componente dos ossos e dentes. Nos alimentos, está disponível nas carnes vermelhas, tâmara, salsa, brócolis, miúdos, gema de ovo, espinafre e no brasileiríssimo caldo de cana. Um copo de leite supre a necessidade diária de fósforo. O total médio de potássio recomendado a um adulto pode ser conseguido com a ingestão de uma batata média cozida, quatro colheres de sopa de feijão e três bananas, divididas entre as refeições diárias. 
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Potássio - K
	Todos se lembram do tenista Gustavo Kuerten saboreando uma banana nos intervalos dos jogos de tênis. O atleta estava simplesmente repondo os índices de potássio eliminados pelo esforço físico dispendido durante a partida. A banana é um dos alimentos mais ricos desse mineral/metal, de número atômico 19, pertencente ao grupo 1. O potássio é um nutriente vital e representa uma importante função no corpo reduzindo os níveis de sódio e ajudando a manter o equilíbrio. Além da banana, ele está disponível nas folhas verde-escuras, água de coco, cenoura, leite, carne, sementes de girassol, tomate e batatas. 
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Molibdênio
	Pouco conhecido, é o mineral número 42 e está incluso no grupo 6. Está presente em pequena quantidade no organismo e é rapidamente absorvido no estômago e intestino delgado. As principais fontes dele são ervilha, feijão e lentilha. É importante para a estabilização do ácido úrico no organismo. Três colheres de sopa de feijão preto contêm a quantidade ideal a ser consumida por dia. 
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Cobre - Cu
	A deficiência de cobre é rara, mas traz complicações sérias: anemia crônica, baixa pigmentação, deficiência no crescimento e queda no sistema imunológico, deixando o organismo propenso a infecções. Na quantidade certa, melhora o metabolismo da glândula tireóide. O metal pertence ao grupo 11, com número atômico 29. Em uma reação química, uma das ações desse mineral consiste em dar elétrons com maior facilidade. Ou seja: é um ótimo antioxidante (substância que combate os radicais livres, responsáveis pela formação das placas de gordura nas artérias). Para garantir uma boa nutrição, basta consumir fígado, frutos do mar, nozes, grãos integrais, ervilha e ameixa. A dose diária, de 900mcg, equivale, por exemplo, a quatro colheres de sopa de feijão roxo. 
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Ferro - Fe
	Quando se pensa em uma alimentação saudável, todos se lembram da importância do ferro, essencial para o combate de anemias e desnutrição infantil. Tão vital que o Ministério da Saúde incluiu o mineral no preparo das farinhas industrializadas. Além de ser um antioxidante, o ferro está envolvido em tarefas como o transporte de oxigênio para todas as células e de elétrons para a produção de energia e síntese de DNA. Na tabela periódica, ele faz parte do grupo 8, com número atômico 26. Na alimentação, as carnes vermelhas destacam-se por conter ferro heme, um tipo melhor absorvido pelo organismo. Para homens e mulheres, de 19 a 50 anos, o consumo diário de ferro deve ser de 12mg, em média. Para quem é vegetariano, uma boa dica é o consumo de produtos ricos em vitamina C durante as refeições. Três colheres de sopa de feijão e um bife médio de carne bovina contém a quantidade diária ideal. 
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Versatilidade do carbono em formar ligações
Ligações triplas são raras em biomoléculas
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Geometria da ligação do carbono
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Alguns grupos funcionais comuns de biomoléculas
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Alguns grupos funcionais comuns de biomoléculas
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Alguns grupos funcionais comuns de biomoléculas
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Vários grupos funcionais comuns em uma única biomolécula
N  Azul
C  Preto
P  Laranja
O  Vermelho
H  Branco
S  Amarelo
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Representação da molécula
a  Fórmula estrutural em perspectiva
b  Modelo de esfera e vareta
c  Modelo de volume atômico
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Isômeros geométricos
Ácidos dicarboxílicos
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Comparação
Ácido maleico
Ácido fumárico
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Isômeros geométricos
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Assimetria molecular: 
moléculas quirais e não quirais
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Dois tipos de estereoisômeros
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Louis Pasteur e atividade óptica
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Nomenclatura
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Estereisômeros têm diferentes efeitos em humanos
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Carvona
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Aspartame
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Citalopram
Medicamentos eficazes no tratamento da depressão 
Celexa
Lexapro
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Resumo 1
Devido sua versatilidade de ligação, o carbono pode produzir uma grande variedade de grupos funcionais; estes grupos conferem às biomoléculas as suas propriedades químicas e biológicas.
Um conjunto universal de aproximadamente algumas centenas de pequenas moléculas é encontrado em células vivas; a interconversão destas moléculas na rotas metabólicas centrais se conservou ao longo da evolução.
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Resumo 2
Proteínas e ácidos nucléicos são polímeros lineares feitos de subunidades monométricas simples; suas sequências contêm as informações que fornece, a cada molécula sua estrutura tridimensional e suas funções biológicas.
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Resumo 3
A configuração molecular pode ser alterada somente mediante quebra
de ligações covalentes. Para um átomo de carbono com quatro substituintes diferentes (um carbono quiral), os grupos substituintes podem ser arranjados em duas diferença formas, gerando estereoisômeros é biologicamente ativo. 
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Fim