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Prof. Ms Caio Victor Coutinho de Oliveira Bioquímica: Fundamentos Básicos Objetivos Relatar brevemente como surgiu a Bioquímica Demonstrar importância da bioquímica para outras ciências, dentre elas a nutrição Definir aspectos importantes (monômeros, interações químicas, polaridade, etc) Histórico Século XIX Cientistas já buscavam o entendimento da natureza Estudo das conversões químicas em plantas e animais “Caso da Ureia”: na época, não se acreditava que um composto orgânico pudesse ser obtido em laboratório Histórico Carl Neuberg Cientista que propôs o termo “bioquímica” Estudou os processos de fermentação (produção de energia sem consumo de O2 ) Definição Estuda a química dos seres vivos Bioquímica Introdução Do que somos feitos? Funcionamento A Bioquímica ajuda a explicar Genética Biologia Celular Farmacologia Fisiologia Imunologia A Bioquímica descreve, em termos moleculares, as estruturas, mecanismos e processos químicos compartilhados por todos os organismos vivos, e propõe princípios organizatórios que são comuns a todas as distintas formas de vida... Introdução “Sistemas vivos” Organismos vivos (obrigatoriamente) apresentam: Alto grau de complexidade química e organização estrutural Sistemas para extrair e converter energia do ambiente Capacidade para auto replicação e automontagem Mecanismos para perceber e responder ao ambiente Funções definidas para cada componente e interação Genética Transmissão da informação genética... Biologia Celular AMPc Cascatas bioquímicas envolvendo lipólise Sirtuínas Biologia Celular Células: unidade funcional da vida Farmacologia Vias de sinalização Via de transdução da insulina Via de transdução de hormônios esteroides Imunologia Resumindo Essencial ter uma boa base de bioquímica!!! Quais são os componentes dos organismos Moléculas Biológicas C, H, O e N P, K, S, Cl, Mg e Na Oligoelementos e Íons Quais são os componentes dos organismos Diferenças??? Composição do Corpo Humano Carbono (C) Átomos que podem estabelecer 4 ligações simples Podem estabelecer cadeias lineares, ramificadas e estruturas cíclicas Compõem as estruturas orgânicas: esqueletos carbônicos essa versatilidade do C permitiu a evolução Carbono (C) Versatilidade do átomo de Carbono (C) em formar ligações (covalentes) simples, duplas e triplas Grupos Funcionais e Ligações Químicas Grupos Funcionais Regiões da molécula que dão as características físico- químicas da molécula Solubilidade, polaridade, etc Grupos Funcionais e Ligações Químicas Hidroxila: tendência a maior hidrofilicidade Aldeído: presentes em polidroxialdeídos (em alguns açúcares) Cetona: presentes em alguns açúcares Ácidos carboxílicos: presentes em fosfolipídeos de membrana Grupos Funcionais Grupos Funcionais e Ligações Químicas Grupos Funcionais e Ligações Químicas Variedade!!! Diversidade de grupos funcionais da Acetil-CoA (enzima relacionada ao metabolismo energético) Interações Químicas Importante lembrar que a conformação espacial das moléculas é essencial para sua função em um sistema biológico (além da composição química) Interações Químicas Isômeros geométricos Cis x Trans Funções fisiológicas diferentes!!!! Interações Químicas As interações entre substratos e enzimas são específicas... Estereoespecificidade Interações Químicas Isomeria óptica Estuda o comportamento das substancias que tem a propriedade de desviar o plano de vibração da luz, elas são, por isso, denominadas de isômeros óticos. Carbono quiral (assimétricos) 4 substituintes Interações Químicas Isomeria óptica Mesmos elementos e suas proporções de combinação... Arranjo molecular assimétrico! C7H15NO3 Interações Químicas Ocorre entre não-metais, e entre não-metal e H, e seu princípio é o compartilhamento de elétrons Ligação Covalente Esse compartilhamento forma uma ligação muito forte, de alta energia. Uma molécula é formada a partir deste tipo de ligação. Interações Químicas Conjunto estável de átomos ligados entre si apenas por ligações covalentes, ou seja, por pares eletrônicos Molécula Interações Químicas Interações iônicas de força intermediária Eletrostáticas Ligações mais fracas. Ocorrem em soluções aquosas Pontes de H Interações Químicas Pontes de H Interações Químicas Interações fracas que dependem da distância do núcleo e à sua superfície efetiva de elétrons (raio de Van der Walls) Van der Walls Principais Moléculas Aminoácidos Grupo Amino Ácido Carboxílico “R” Principais Moléculas Glicídios Aldeído Presença de OH (solubilidade em água) Principais Moléculas Nucleotídeos Principais Moléculas Lipídeos Apresentam grande variedade de formas Principal característica: lipossolúveis Organização Monômeros Pequena molécula que pode ligar-se a outros monômeros formando moléculas denominados polímeros Organização Polímero Molécula formada por unidades de monômeros. Ex: ptn, ácidos nucléicos, polissacarídeos AA AA AA Ligação Peptídica AA Organização Polímero Energia para formação de biomoléculas????? Energia e Metabolismo Serie de reações químicas ligadas que começa com uma molécula em particular e a converte a alguma outra molécula ou moléculas de um modo cuidadosamente definido (BERG) Sistema Complexo, regulado de maneira intrincada, de reações químicas que produzem e utilizam energia Energia e Metabolismo Transferência de Energia: reações redox Anabolismo Catabolismo Energia e Metabolismo Energia Livre de Gibbs Energia Livre (G) é a quantidade de energia capaz de realizar trabalho durante uma reação à Temperatura e Pressão constantes Determina a espontaneidade de uma reação Energia e Metabolismo Energia Livre de Gibbs G = Variação da Energia Livre H = Variação da Entalpia (energia total do sistema) G = Variação da Entropia (variação de desordem) T= Temperatura (Kelvin) Energia e Metabolismo Energia e Metabolismo Energia e Metabolismo Velocidade das reações metabólicas dependerá: Concentração do Substrato Afinidade enzima-substrato Regulação da atividade enzimática (intrínsecos, outras substâncias) Presença de cofatores Energia e Metabolismo Velocidade das reações metabólicas dependerá: Fatores Externos pH Temperatura Pressão Presença de inibidores Inibição da colinesterase Local onde ocorrem??? Órgãos Cérebro Apenas glicose como fonte de energia. Armazena pouquíssimo glicogênio. Fígado Mantém glicemia. Diversos processos metabólicos: gliconeogênese, glicogenólise, cetogênese, síntese de ureia Órgãos PARISE; OLIVEIRA, 2012 Órgãos Tecido Adiposo Sintetiza Ácidos Graxos (AG). Hidroliza Triacilgliceróis em Glicerol e Ácidos Graxos Músculo Usa glicose, AG, corpos cetônicos e AA como energia; realiza a glicólise e transforma ADP em ATP sem gasto de E (Creatina) Como as moléculas se comportam em meio aquoso??? Água Quantidades relativas no homem Plasma Líquido intercelular Líquido intracelular 2,5 - 3,5L 9 – 15 L 30 L OBS: cerca de 60% da massa corporal Água Importância??? Água é o solvente universal!!! Grande maioria das reações químicas ocorrem em meio aquoso (absorção de nutrientes, produção e armazenamento de energia, etc) Dipolo elétricoFluidez Água
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