Aula 2 Biomoléculas

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Química da Vida
Biomoléculas
Estrutura Molecular
Estrutura Molecular
• Ligação 
iônica é uma 
atração entre 
íons de carga 
oposta que 
mantém os 
dois unidos 
para formar 
uma molécula 
estável.
Estrutura Molecular
• É uma ligação química formada por dois átomos que compartilham 
um ou mais pares de elétrons
Estrutura Molecular
• Um átomo de H que está ligado covalentemente a um O ou N 
é atraído por outro átomo de O ou N.
• H – FON
• São consideradas mais fracas. 
Estrutura Molecular
• As reações químicas envolvem a construção e a quebra de 
ligações entre os átomos;
• Aparecem novas moléculas com novas propriedades, pois os 
átomos foram rearranjados.
• Energia química: energia necessária ou liberada 
durante uma reação química. 
Reações químicas
• Reação endergônica (endo = dentro) – uma reação química que 
absorve mais energia do que libera 
• Reação exergônica (exo = fora) - Uma reação química que libera 
mais energia do que absorve 
Reações químicas
• São formadas novas ligações
• A e B, são chamadas de reagentes;
• AB, é o produto
As vias das reações de síntese são chamadas de reações anabólicas
Reações químicas
• Decompor significa quebrar em partes menores;
• Assim, as ligações são quebradas...
• Transformam grandes moléculas em moléculas menores,
íons ou átomos.
Reações químicas
• São de fato parte síntese e parte decomposição.
1°) ligações entre A e B e entre C e D são quebradas em um processo de 
decomposição;
2°) novas ligações são então formadas entre A e D e entre B e C em um processo 
de síntese.
hidróxido de 
sódio
ácido 
clorídrico
Sal de cozinha
Reações químicas
• Podem ocorrer em qualquer direção;
• Todas as reações químicas são, em teoria, reversíveis;
• Na prática, porém, algumas reações ocorrem com mais facilidade 
do que outras.
Reações químicas
Reações químicas
Compostos
• Compostos inorgânicos
-moléculas, geralmente pequenas e de estrutura simples;
-tipicamente não contêm carbono;
-quais ligações iônicas podem desempenhar um papel importante;
Compostos
• Compostos orgânicos
-sua estrutura típica é complexa;
-sempre contêm carbono e hidrogênio;
• Carbono
-possui quatro elétrons em sua 
camada externa
-quatro espaços não 
preenchidos
Pode combinar-se com uma 
grande variedade de átomos
Compostos
• Anéis e Cadeias de carbono  BASE das moléculas orgânicas da 
célula -Açúcares - Vitaminas
-Aminoácidos - etc
• Compostos orgânicos são unidos essencial ou totalmente por 
ligações covalentes
Moléculas orgânicas 
(POLISSACARÍDIOS, PROTEÍNAS, 
ÁCIDOS NUCLÉICOS) são muito 
grandes e em geral contêm milhares 
de átomos.
Macromoléculas
Compostos
Compostos
• MACROMOLÉCULAS
• Água (~ 70%)
• Íons inorgânicos (~ 1%)
• Moléculas orgânicas
Açucares
Ácidos graxos Aminoácidos
Nucleotídeos
Composição química das células
Unidades constitutivas das 
células
Grandes unidades das células
POLISSACARÍDEOS
GORDURA. LIPÍDIOS, MEMBRANA
PROTEÍNAS
ÁCIDOS NUCLÉICOS
AÇÚCARES
ÁCIDOS GRAXOS
AMINOÁCIDOS
NUCLEOTÍDEOS
Moléculas Inorgânicas
• Água, o oxigênio molecular, o dióxido de carbono e muitos sais, 
ácidos e bases.
• ÁGUA
É um dos mais importantes, assim como um dos mais abundantes;
Dentro da célula, a água é o meio para a maioria das reações químicas;
Constitui pelo menos 5 a 95% de todas as células, com uma média de 65 a 75%.
Molécula polar: quatro características:
1) Forma quatro ligações de hidrogênio com as moléculas de água mais próximas;
forte atração entre as moléculas de água  grande quantidade de calor é 
requerida para separar as moléculas  P. Ebulição alto (100°C)  estado 
líquido.
OBS.: densidade do gelo menor (cristais) que o estado líquido. 
Moléculas Inorgânicas
• ÁGUA
2) Solvente - polaridade da água torna-a um excelente meio de dissolução,
3) A água como reagente ou produto em muitas
reações químicas.
Sua polaridade facilita a separação e a
recombinação dos íons hidrogênio (H+) e íons
hidróxido (OH–).
-reações de catabolismo e anabolismo
4) Tampão de temperatura - muito mais calor deve ser aplicado para elevar a
temperatura da água que para elevar a temperatura de um líquido sem ligação de
hidrogênio.
-mantém uma temperatura constante com mais facilidade do que outros solventes e
tende a proteger a célula de flutuações nas temperaturas ambientais.
Moléculas Inorgânicas
• Ácidos, Sais e Bases
 Ácido - substância que se dissocia em um ou mais íons hidrogênio (H+) e um ou 
mais íons negativos (ânions).
 Sal - se dissocia na água em cátions e ânions (nenhum dos dois sendo H+ ou OH–).
 Base - se dissocia em um ou mais íons positivos (cátions) um ou mais íons hidróxido 
carregados negativamente (OH–).
Moléculas Inorgânicas
• Ácidos, Sais e Bases
Manter um equilíbrio constante entre ácidos 
e bases para permanecer saudável
 enzimas mudam de forma!!!
 No ambiente aquoso dentro dos 
organismos:
 os ácidos se dissociam em H+ e ânions
 as bases se dissociam em OH– e cátions
 Quanto mais íons hidrogênio livres na 
solução, mais ácida ela é. 
 Quanto mais íons hidróxido estão livres na 
solução, mais básica ou alcalina ela é.
O termo pH significa potencial de hidrogênio
Moléculas Inorgânicas
• Ácidos, Sais e Bases
 Tenha em mente que o pH de uma solução pode ser alterado.
PORÉM, os organismos possuem tampões naturais de Ph
 compostos que ajudam a impedir o pH de se alterar drasticamente.
Diferentes micróbios atuam em diferentes faixas de pH, mas 
a maioria dos micro-organismos cresce melhor em 
ambientes com valor de pH entre 6,5 e 8,5.
 Fungos – ambientes ácidos
 Cianobactérias – ambientes alcalinos
Compostos Orgânicos
• Esqueleto de carbono - cadeia de átomos de carbono em uma molécula orgânica;
• Grupos funcionais - ligação com outros elementos ao carbono e ao hidrogênio 
forma;
 responsáveis pela maioria das propriedades químicas
 propriedades físicas típicas de um composto orgânico
• Moléculas pequenas se juntam para formar
macromoléculas, as quais podem se organizar em
grandes complexos macromoleculares.
Compostos Orgânicos
Carboidrato
• Grupo grande e diverso de compostos orgânicos
• Realizam uma série de importantes funções nos sistemas vivos:
 desoxirribose é um bloco construtivo do ácido desoxirribonucléico (DNA);
 outros açúcares - formação das paredes celulares;
 carboidratos simples são utilizados na síntese de aminoácidos e gorduras 
(membrana celular)
 Carboidratos macromoleculares funcionam como reservas alimentares; etc.
• Pequenos oligossacarídeos podem ser
ligados a proteínas ou lipídeos:
Carboidrato
Carboidrato
• Relação entre os átomos de hidrogênio e oxigênio é sempre 2:1
(carboidratos simples) 
• Fórmula geral: (CH2O)n
• Classificados em três grupos principais (tamanho):
- monossacarídeos,
- dissacarídeos
- polissacarídeos.
Monossacarídeos
Carboidrato
http://www.fcfar.unesp.br/alimentos/bioquimica/introducao_carboidratos/introducao_ch_cont.htm
Carboidrato
Carboidratos compostos por 2 a 20 monossacarídeos são denominados 
oligossacarídeos (oligo = alguns).
síntese por 
desidratação
amido
• Segundo maior grupo de compostos orgânicos 
encontrados na matéria viva. 
• Como os carboidratos, eles são constituídos de 
átomos de C,H e O
• Porém os lipídeos não apresentam a relação 2:1 
entre os átomos de hidrogênio e oxigênio.
Lipídios
Característica comum: eles 
são moléculas apolares.
a maioria dos
lipídeos é insolúvel em 
água
• 3 funções principais na célula:
 Armazenamento de energia
 Componente das membranas celulares e algumas paredescelulares
 Sinalização celular
Lipídeo mais simples – Ácidos graxos
Natureza 
hidrofóbica
Lipídios
• Gorduras ou triglicerídeos
• Contém um álcool (glicerol) e um grupo de 
compostos conhecidos como ácidos graxos
Lipídios Simples
Saturado -
quando não tem 
ligações duplas
As ligações duplas
das cadeias insaturadas criam 
dobraduras na cadeia
São os blocos 
construtivos das 
gorduras !!!
• Os ácidos graxos são armazenados na forma
de triacilgliceróis (3 ácidos graxos + glicerol).
Insolúvel em água
Armazenado 
gotículas de 
gordura
Lipídios
• Contêm elementos como o fósforo, o nitrogênio
e o enxofre
Lipídios Complexos
• Principal componente das membranas celulares, formada por 2 ácidos
graxos e uma cabeça polar.
Fosfolipídios
Fosfolipídios
• Diferentes estruturalmente dos lipídeos;
• Abrange várias substâncias: colesterol, sais biliares e 
alguns hormônios
Esteroides
• Colesterol - quatro anéis de carbono interconectados;
 São constituintes importantes das MPs de animais e de 
grupo de bactérias (micoplasma)
Esteroides
LDL – baixa densidade
HDL – Alta densidade:
Transporta o excesso de 
colesterol para o fígado, 
onde é destruído.
Esteroides
• Sais biliares 
 Emulsifica gorduras, transformado-as em gotículas menores.
• Hormônios sexuais
 estradiol, testosterona, progesterona
Responsáveis pelas características sexuais
• Moléculas orgânicas que contêm carbono, 
hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. 
• Algumas também contêm enxofre;
• 50% ou mais do peso seco de uma célula.
Proteínas
• As proteínas executam as “tarefas” indicadas pelos
ácidos nucléicos. Dentre as diversas funções:
 Componentes estruturais das células;
 Proteínas transportadoras - Transporte e armazenamento
de pequenas moléculas;
 Transmitir informações entre as células;
 Defesa contra infecções (anticorpos);
 As enzimas são as proteínas que aceleram as reações químicas
 Contração das células musculares animais
 Bacteriocinas e Exotoxinas – toxinas produzidas por microrganismos
 Hormônios de certos organismos, têm funções reguladoras
Proteínas
• Aminoácidos são os blocos construtivos das proteínas
• Estrutura:
- grupo carboxila (—COOH) 
- um grupo amino (—NH2)
- carbono central “alfa”
Proteínas - Aminoácidos
• A ligação covalente entre 2 aminoácidos adjacentes
na cadeia protéica, denomina-se ligação peptídica.
Proteínas
Dipeptídeo – 2 aa
Tripeptídeo – 3 aa
Adições subsequentes –
molécula longa em cadeia:
Peptídeo (de 4 a 9 aa) ou
Polipeptídio (10 a 2.000 aa).
Proteínas
• A variabilidade
química dos 
aminoácidos, 
formará proteínas 
com estrutura 
tridimensional 
única.
Proteínas
Proteínas - Níveis estruturais
• Estrutura primária - sequência única na qual os aminoácidos 
são unidos para formar a cadeia polipeptídica
-determinada geneticamente
• Estrutura secundária - dobramento localizado e repetitivo da 
cadeia polipeptídica
-unidas por pontes de hidrogênio
-hélices e dobras pregueadas
Proteínas - Níveis estruturais
• Estrutura terciária - estrutura tridimensional geral da cadeia 
polipeptídica 
- O dobramento não é repetitivo ou previsível
- Envolve diversas interações entre vários grupos laterais de aminoácidos 
(ex.: laterais apolares - hidrofóbicos)
- Pontes dissulfeto (aminoácidos cisteína)
Proteínas - Níveis estruturais
• Estrutura quaternária - agregação de duas ou mais cadeias 
polipeptídicas (subunidades)
-Operam como uma unidade funcional única. 
• Normalmente as proteínas têm dois ou mais tipos de subunidades 
polipeptídicas
Desnaturação – ambiente hostil (temperatura, pH ou 
concentrações de sal)  desenrola-se e perde a sua forma 
característica  PERDA DE FUNCIONAMENTO!!!!!!!!!
• Substância que compõe a informação hereditária!
• Há dois tipos:
1) ácido desoxirribonucléico (DNA) – dos quais os genes
são feitos;
2) ácido ribonucléico (RNA)
Ácidos nucléicos
Os nucleotídeos são as
unidades estruturais dos ácidos 
nucléicos.
• Principal papel dos ácidos nucléicos é o armazenamento
e disponibilização da informação biológica.
• Cada nucleotídeo tem três partes:
Ácidos nucléicos
Pentose (açúcar de 5 C) 
- DESOXIRRIBOSE ou
RIBOSE 
Compostos cíclicos 
feitos de átomos de 
C, O,H, N.
Ácidos nucléicos
• Os são ligados 
por ligação fosfodiéster 5’  3’ “esqueleto” açúcar-
fosfato.
Grupo hidroxila C 5’
“esqueleto” açúcar-fosfato
• Os nucleotídeos são ligados por ligações
fosfodiéster, formando as cadeias de ácidos
nucléicos.
Ácidos nucléicos
Ácidos nucléicos
• Dessa maneira é formada 
de 
polinucleotídios;
• RNA  1 fita
Ácidos nucléicos
• Características do DNA
 As 2 cadeias são mantidas juntas por
Pontes de Hidrogênio entre as bases
 As bases estão situadas no lado
interno
 Pareamento de bases complementar
(AT e GC)
– arranjo permite distância igual do
“esqueleto” açúcar-fosfato
− se a fita tem uma polaridade 5’3’, essa
complementaridade só será possível se a
outra fita estiver numa disposição
antiparalela (3’5’)
 2 “esqueletos” enrolam-se
conjuntamente ao redor um do outro
 DUPLA HÉLICE
Ácidos nucléicos
Ácidos nucléicos
• RNA
-RNA normalmente é uma fita simples,
-açúcar de cinco carbonos do nucleotídeo RNA é a 
ribose,
- uma das bases do RNA é a uracila (U) em vez da 
timina.
-RNA mensageiro (mRNA),
-RNA ribossômico (rRNA) ,
-RNA transportador (tRNA).
Ácidos nucléicos
• Trifosfato de adenosina (ATP) – nct que atua como carreador
•Principal molécula transportadora de energia de todas as 
células e é indispensável para a vida celular.
Armazena a energia química liberada por 
algumas reações químicas e fornece energia 
para reações que requerem energia...
Libera uma grande quantidade de 
energia utilizável quando o terceiro 
grupo fosfato é hidrolisado para se 
tornar difosfato de adenosina (ADP)
Enzimas
Enzimas
• São proteínas catalisadoras...
• Função específica de acelerar reações químicas, 
aumentando assim, a velocidade das reações.
Alguns RNA, denominados
ribozimas, também executam essa 
função catalítica.
Enzimas
• Sítios ativos – região específica que forma uma fenda ou “bolso”. 
Se ligam formando um complexo enzima-substrato (ES)
• Substrato – molécula sobre a qual a enzima atuará, transformando-a. 
Complexo ES é transformado em 
complexo enzima-produto (EP).
Se dissocia em produto e 
enzima.
Enzimas
• Especificidade: dada pelo sítio ativo
- Interagem com um ou poucos substratos;
- Catalisam apenas um tipo de reação química.
Enzimas
Prevê um sítio de 
ligação não 
completamente 
pré-formado
Enzimas
Enzimas
• Sítios alostéricos
- Uma região (além do sítio ativo) onde moléculas pequenas 
específicas se ligam;
- Tais moléculas causam uma alteração na conformação protéica, 
afetando o sítio ativo.
• Co-fatores:
- Íons metálicos: Fe2+ e Zn2+
• Coenzimas:
- Moléculas orgânicas: derivado de 
vitaminas
Na ausência do co-fator, a 
apoenzima NÃO possui 
atividade.
Enzimas
Energia livre de ativação
Quantidade de energia que permite às 
moléculas formarem o complexo
ativado (estado de transição).
Redução da energia 
livre 
Aumenta a 
velocidade das 
reações.
Enzimas
• Fatores que influenciam a atividade enzimática
1) 
> T > velocidade de reação
Temperatura Ótima - máxima eficiência
40 e 45 °C
Enzimas
2) 
-A maioria é ativa somente em intervalos muitos estreitos;
-Por essa razão, os organismos vivos empregam tampões que 
regulam o ph.
pH ótimo - valor do pH no qual a 
atividade da enzima é máxima
O pH ótimodas enzimas varia
consideravelmente!!!
ENZIMAS pH
Pepsina 1,5
Tripsina 7,7
Catalase 7,6
Arginase 9,7
Enzimas
3) 
- A velocidade máxima da reação é uma função da quantidade de
enzima disponível
Velocidade inicial da reação 
enzimática é diretamente 
proporcional à concentração 
de enzima.
4) 
-A velocidade de uma reação é expressa em termos de :
a) formação de produto ou 
b) pelo consumo do reagente por unidade de tempo
A velocidade da reação é diretamente proporcional a
concentração do reagente....
Enzimas
4) 
-A velocidade de uma reação é expressa em termos de :
a) formação de produto ou 
b) pelo consumo do reagente por unidade de tempo
A velocidade da reação é diretamente 
proporcional a concentração do reagente....
Adição de mais reagente não aumenta a 
velocidade!
Enzimas
• INIBIDORES ENZIMÁTICOS - são substâncias que reduzem a 
atividade das enzimas:
- fármacos, antibióticos, preservativos de alimentos e venenos
Os inibidores enzimáticos
atuam como reguladores das vias metabólicas
Segundo a estabilidade da ligação entre o inibidor e a molécula de 
enzima...
1) Reversível - interações não-covalentes;
 a enzima retoma sua atividade após dissociação do inibidor.
2) Irreversível – envolve modificações químicas da molécula enzimática, 
inativando a enzima.
Enzimas
A) REVERSÍVEL- Inibidores competitivos
Competem diretamente com o substrato normal pelo sítio ativo das enzimas;
São estruturalmente semelhantes ao substrato
O inibidor (I) competitivo reage reversivelmente com a enzima para formar um
complexo enzima−inibidor (EI)
Enzimas
B) REVERSÍVEL - Inibidores não-competitivos
Se liga tanto à enzima como ao complexo ES em um sítio diferente do sítio de 
ligação do substrato;
inibidor não bloqueia a ligação do substrato;
mas provoca uma modificação da conformação da enzima que evita a formação de 
produto;
não apresenta semelhança estrutural com o substrato
não reverte pelo aumento na concentração do 
substrato
Ex.: metais pesados, Hg2+ e Pb2+
Enzimas
C) REVERSÍVEL - Inibidores incompetitivos
Liga-se apenas ao complexo ES da enzima originando um complexo inativo (ESI);
O inibidor não se combina com a enzima livre.
Não é revertida pelo aumento na concentração do substrato
Enzimas
IRREVERSÍVEL
Envolve modificação covalente e permanente do grupo funcional necessário 
para a catálise
Inativação da enzima.
 Denominação de INATIVADOR
acetilcolina−esterase
hidrólise
da acetilcolina na sinapse
Paralisia dos músculos 
respiratórios e edema 
pulmonar.
Enzimas
Vitaminas
Vitaminas
• São micronutrientes (juntamente com os sais minerais).
• São moléculas orgânicas utilizadas em vários processos 
metabólicos.
• Muitas atuam como facilitadores da ação enzimática
(coenzimas)
1) Hidrossolúveis: Vitamina C e complexo B
2) Lipossolúveis: A, D, E e K
Avitaminoses – doenças provocadas pela falta de doenças.
Hipervitaminoses – Ingestão excessiva de vitaminas. 
Vitaminas