Aula 1 Bases Moleculares

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Biomoléculas e a Base 
Molecular da Vida
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE 
CARATINGA
Engenharia Ambiental e Sanitária
Profª. D.Sc. Adriana B. Sales de Magalhães
Introdução à Bioquímica
O que é bioquímica?
É o estudo da vida ao nível químico.
A bioquímica procura entender como a vida 
existe a
partir de moléculas intrinsecamente 
inanimadas (sem
vida)
A bioquímica procura explicar a vida em termos 
químicos
Características que definem a vida:
w
w
w
.cen
au
sp
.b
r
PESQUISAR!
A BIOLOGIA NO SEC. XIX
 Vitalismo, élan vital: característica particular e única
existente apenas em organismos vivos – pensamento 
místico em círculos acadêmicos
 Desenvolvimento da bioquímica e da genética
 Tentativa de explicar a vida em bases físicas
 Trazer o rigor das ciências exatas para as ciências biológicas
 Objetivo alcançado com a biologia molecular
 Estudos do fim do sec. XIX e início do sec. XX mostram que 
apenas as forças químicas das moléculas inanimadas é capaz 
de explicar a constituição dos organismos vivos
SACO DE MOLÉCULAS?
 Organismos vivos são compostos de moléculas 
sem-vida
 O que distingue, então, um organismo vivo de 
um saco de moléculas?
 Complexidade e Organização
 Capacidade de extrair, transformar e utilizar a energia 
do ambiente
 Capacidade de replicação
DIVERSIDADE DOS ORGANISMOS
OLHANDO MAIS DE PERTO
 Por trás da 
diversidade anatômica 
existe uma incrível 
similaridade em nível 
celular e químico
A LÓGICA MOLECULAR 
DA VIDA
 Poucas generalizações
podem ser feitas para 
todos os organismos
ORGANISMO
Proteínas
Polissacarídeos Acidos Nucléicos
Sistemas
Órgãos
Tecidos
Células
Organelas
Moléculas
Aminoácidos
Açúcares simples A, T, C e G
ALFABETO QUÍMICO
 Todos os organismos vivos
são constituídos a partir das 
mesmas unidades 
monoméricas
 A estrutura das 
macromoléculas é o que 
determina a sua função 
biológica
 Cada espécie apresenta um 
conjunto distinto de 
macromoléculas
VIDA E ABUNDÂNCIA DE ÁTOMOS
 A maioria dos constituintes moleculares dos 
seres vivos são compostos de átomos de C
ligados a outros átomos de C, H, O, N, P e S
 Massa celular - 99% CHON
UM POUCO 
DE QUÍMICA
Hidrogênio
Água
Amônia
Metano
Sulfeto de 
Hidrogênio
Ácido Fosfórico
Átomo
Número de 
elétrons não 
emparelhados
Camada 
Completa
1
8
7
6
16
15
TRÊS VIVAS 
PARA O CARBONO
 Corresponde a mais de 
50% do peso seco das 
células
 Versatilidade na formação 
de ligações químicas
 Formação de cadeias 
lineares, cadeias 
ramificadas e estruturas 
cíclicas
 Compostos orgânicos –
moléculas que apresentam 
esqueletos de carbono 
covalentemente ligados
GRUPOS FUNCIONAIS EM 
MOLÉCULAS VIVAS 
EXEMPLOS DE BIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULAS
 Ácidos Nucleicos
 Armazenamento da 
informação genética
 Proteínas
 Enzimática
 Estrutural
 Transporte
 Hormônios
 Polissacarídeos
 Armazenamento
 Estrutura
 Lipídeos
 Armazenamento
 Estrutura
 Hormônios
Características em comum: 
ALTO PESO MOLECULAR
ÁCIDOS 
NUCLEICOS
 DNA, RNA
 Armazenamento 
da informação 
genética
 Polímeros de 
nucleotídeos
DNA E RNA
 Polímeros de 
nucleotídeos
 Esqueleto de 
ribose-fosfato ligado 
às bases nitrogenadas
REPLICAÇÃO 
DO DNA
 O DNA é composto por uma 
dupla-hélice
 Replicação semi-
conservativa: as bases 
presentes em uma das fitas 
contém toda a informação
necessária para a síntese da 
nova fita
 A complementaridade das 
bases A = T, G = C
 As duas fitas do DNA são 
antiparalelas
EVOLUÇÃO POR MUTAÇÕES
 A modificação 
das moléculas de 
DNA ao longo do 
tempo (mutação) 
é um dos 
principais fatores 
evolutivos
DOGMA CENTRAL E TRADUÇÃO
PROTEÍNAS
 Moléculas mais 
importantes?
 Polímeros de 
aminoácidos
 Apenas 20
diferentes 
aminoácidos 
estão presentes 
nas moléculas 
biológicas
Carboxil
Amino
AMINOÁCIDOS
LIGANDO AMINOÁCIDOS
 Onde acontece?
 Quem atua como 
catalisador?
ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS
 Enovelamento de 
proteínas
HIERARQUIA ESTRUTURAL
BIOQUÍMICA CELULAR
 Apresenta constituintes inorgânicos e
orgânicos
 A água é o constituinte mais abundante
 Existem reservas de carboidratos e lipídios,
mas não de proteínas
 Todos os constituintes bioquímicos são
importantes, pois realizam funções vitais
 Os ácidos nucléicos coordenam direta ou
indiretamente todo o metabolismo celular
CÉLULA
Características
 Unidades de vida compartimentalizadas 
 Complexo de moléculas agrupadas por funções
 Características estruturais comuns: Arquitetura
 Processos metabólicos: 
 Replicação de DNA 
 Síntese protéica
 Produção de energia
Estruturas das células
• Basicamente uma célula é formada por três
partes básicas:
– Membrana: “capa” que envolve a célula;
– Citoplasma: região que fica entre a membrana e o 
núcleo;
– Núcleo: estrutura que controla as atividades celulares.
CÉLULA DO EPITÉLIO BUCAL 
MEMBRANA PLASMÁTICA
As células podem ser categorizadas
por tamanho:
– Microscópicas (< 0,1 mm).
– Macroscópicas (> 0,1 mm): podem ser vistas a olho nú.
ORGANIZAÇÃO 
CÉLULAS QUANTO A 
ESTRUTURA NUCLEAR
Célula Procariótica: Bactéria
Fímbrias
Cápsula
Parede celular
Plasmídeos
DNA associado
ao mesossomo
Nucleóide
Flagelo
Enzimas relacionadas
com a respiração,
ligadas à face
interna da membrana
plasmática
Mesossomo
Citoplasma
Ribossomos
Membrana plasmática
CÉLULA EUCARIÓTICA: Animal
CÉLULA EUCARIÓTICA: Vegetal
CONSTITUINTES
INORGÂNICOS
COMPOSIÇÃO QUÍMICA COMPLEXA E VARIADA
- Principais elementos químicos da matéria viva: C, H, O, N,
P, S, Ca, Fe, Na, K, Cl.
- Características do “C”: pequeno raio atômico, capacidade
de fazer duplas ligações, versatilidade para formar uma, duas,
três ou quatro ligações.
CONSTITUINTES
ORGÂNICOS
COMPOSTOS
INORGÂNICOS
ÁGUA 
65%
SAIS 
MINERAIS
5%
COMPOSIÇÃO QUÍMICA COMPLEXA E VARIADA
COMPOSTOS
ORGÂNICOS
CARBOIDRATOS – 5%
LIPÍDIOS – 7%
PROTEÍNAS-14%
ÁCIDOS NUCLÉICOS 3%
VITAMINAS 1%
COMPOSIÇÃO QUÍMICA COMPLEXA E VARIADA
ÁGUA
Características
 Encontrada em maior quantidade nas células
 Solvente natural de íons, minerais e outras substâncias
 Indispensável para o metabolismo
 Variação do conteúdo de água:
90 a 95%
Idade
Atividade Metabólica
Fatores Relação existente
Proporcionalidade 
entre as relações
Atividade 
Funcional 
do Tecido 
ou Órgão
Maior atividade funcional ↔
maior teor de água
(músculo 83%)
Menor atividade funcional ↔
menor teor de água 
(ossos 48%)
Diretamente 
proporcionais
Faixa 
Etária 
do organismo
(idade)
Geralmente:
Organismo juvenil ↔ maior 
teor de água
Organismo adulto ↔ menor 
teor de água
Inversamente 
proporcionais
Estudo 
da 
Espécie
Homem → a água representa 
65% do peso do corpo; 
Medusas → 98% do peso é 
água; Sementes e esporos 
vegetais → 15% de água 
(vida latente).
Varia conforme 
a espécie 
e o estágio 
de vida
ÁGUA
Principais Funções:
- solvente universal, veículo de transporte de
substâncias, reações de hidrólise, manutenção
da temperatura, estabilização de colóides
celulares, etc.
- desidratação da ordem de 10% em mamíferos
pode ser fatal.
- moléculas polares são hidrófilas e moléculas
apolares são hidrófobas.
- Origem: ingestão e produto final do
metabolismo.
SAIS MINERAIS
Características
 Manutenção da pressão osmótica Manutenção do equilíbrio ácido-básico
 Co-fatores enzimáticos  Mg
 Formação de ATP  Pi
 Função reguladora e formação de ossos  Ca
 Oligoelementos: Fe, I e outros
Cl-
Na+ e K+
Patologias:
 Anemia
 Hiper ou hipotireoidismo
 Doença óssea ou Osteoporose
Origem: 
absorção 
ou ingestão de 
alimentos.
DISFUNÇOES DA TIREÓIDE
HIPO E HIPERTIREOIDISMO
Doença óssea ou Osteoporose
SAIS MINERAIS
- Formas encontradas na matéria viva:
a) Forma iônica: dissociados na água formando
soluções intra e extracelulares. Principais
cátions: Na, K, Ca e Mg; Principais ânions: Cl,
HCO3
-, PO4
-3, NO3
-3. Exemplo: líquidos
intracelulares.
b) Forma cristalina: constituindo estruturas
esqueléticas (ossos, casca de ovos, conchas,
carapaças, espículas, etc.), unhas e chifres;
c) Componentes de substâncias orgânicas:
hemoglobina, clorofila, nucleotídeos, etc.
-Algumas funções específicas:
a) Cálcio: catalisador de reações – contração muscular,
regeneração de membranas celulares, coagulação
sanguínea, componente importante de ossos e dentes.
b) Fósforo: formação de nucleotídeos, formação do
ATP.
c) Enxofre: radical prostético de muitas proteínas
celulares.
d) Potássio: principal cátion do interior da célula;
contração muscular e atividade dos nervos.
e) Cloro: principal ânion do líquido extracelular,
manutenção do pH no balanço de líquidos do corpo.
f) Sódio: principal cátion do líquido extracelular,
condução do impulso nervoso.
SAIS MINERAIS
- Algumas funções específicas:
g) Cobre: componente de enzimas, essencial para a
síntese de hemoglobina.
h) Iodo: hormônios da tireóide
i) Cobalto: vitamina B12, produção de hemácias.
j) Manganês: ativador enzimático.
k) Magnésio: ativador enzimático, funcionamento de
nervos e músculos, presente na clorofila.
l) Ferro: hemoglobina, enzimas respiratórias, respiração
celular.
m) Flúor: ossos e dentes, protege contra cáries.
n) Zinco: formação de enzimas.
SAIS MINERAIS
SAIS MINERAIS
LIPÍDEOS
Características
 Duas regiões: Hidrofílica (Polar) e Hidrofóbica (Apolar)
 Relativamente insolúveis em água
 Solúveis em solventes orgânicos 
 Bicamadas: Membrana Plasmática
 Principais Lipídeos Celulares: 
Cabeça 
Polar
Cauda
Apolar
Grupo
Fosfato
Glicerol
Molécula
Fosfolipídio
Fosfolipídios
Colesterol
Patologias:
Doenças Cardiovasculares
Obesidade Patológica
http://drisaacwalker.site.med.br/index.asp?PageName=A-20Obesidade
Legenda recomendada pela
Organização Mundial de 
Saúde
IMC (Kg / M2) Definição
Risco de 
Comorbidade
< 18.5 Baixo peso
18.6 a 24.9 Normal
25 a 29 Pré-obeso Aumentado
30 a 34.9
Obesidade Classe 
1
Moderado
35 a 39.9 Obesidade Classe 2 Grave
> 40 Obesidade Classe 3 Muito Grave
COLESTEROL:
- BOM: HDL (High Density Lipopretein
português: lipoproteína de alta densidade);
- RUIM: LDL (Low Density Lipoprotein
português: lipoproteína de baixa densidade).
http://gordurastrans-ufrj.blogspot.com/
Quando o produto diz 
ser 0% ou 0g de gordura 
trans ele é realmente 
livre desta gordura? 
De acordo com a legislação, o limite para que um alimento
seja considerado 0% de gordura trans tem que ser menor
ou igual a 0,2g por porção, porém, a ANVISA não determina
a quantidade que está presente em uma porção, e os
fabricantes ficam livres para colocar os valores necessários para
que seja declarado ZERO de gordura trans.
Limite máximo aconselhado pela OMS 
de ingestão dessa gordura é de 2,0g.
http://www.bial.com/pt/a_sua_saude.1
0/areas_terapeuticas_bial.13/doencas
_cardiovasculares.21/colesterol.36.ht
ml
ALIMENTOS 
COLESTEROL 
BOM 
E 
RUIM
POLÍMEROS ORGÂNICOS
Características
Monômeros ligados covalentemente
Importantes Polímeros Celulares
 Ácidos Nucléicos
Ex: D.N.A. e R.N.A.
 Polissacarídeos 
 Ex: Carboidratos:amido, 
celulose e o glicogênio 
 Polipeptídeos
Ex: proteínas
CARBOIDRATOS
Características
 Principal fonte de energia celular
 Importantes constituintes estruturais
 Sinais de reconhecimento: Função informacional
Patologias
Diabetes mellitus
 Obesidade Patológica
DIABETES
Doenças dos 3 P’s:
Polidipsia - sede
Polifagia - fome
Poliúria - urina
http://saude.hsw.uol.com.br/diabete1.htm
PROTEÍNAS
Características
 Polímeros de aminoácidos
 Classificadas: Fibrosas e Globulares
 Fibrosas: Função Estrutural
 Globulares: Função Metabólica
 Interação com outras moléculas
Patologias
Anemia Falciforme
Desnutrição
ANEMIA FALCIFORME
PROTEÍNAS/Organização estrutural
Estrutura Primária
Estrutura Secundária
Estrutura Terciária
Estrutura 
Quaternária
PROTEÍNAS/Funções
Morfologia celular
Catalisadores das reações químicas
Controle da permeabilidade celular
Regulação a concentração de metabólitos
Ligam a outras biomoléculas: Transporte
Controle da expressão gênica
ÁCIDOS NUCLÉICOS
Características
Grandes biomoléculas: Nucleotídeos
Tipos DNA e RNA
DNA: Cromossomos contendo genes
RNA: Síntese de proteínas 
ÁCIDOS NUCLÉICOS
Patologias
 Alterações Numéricas: Aneuploidias 
 Alterações Estruturais: Síndromes e Cânceres
Mutações: Desordens Genéticas 
COORDENAM DIRETA OU INDIRETAMENTE 
TODO O METABOLISMO CELULAR
ÁCIDOS NUCLÉICOS – DNA 
COORDENAM DIRETA OU INDIRETAMENTE 
TODO O METABOLISMO CELULAR
ÁCIDOS NUCLÉICOS - RNA