intoducao bioquímica

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Introdução 
à 
bioquímica 
Élio Waichert Júnior 
Classes de biomoléculas 
Simplicidade no complexo: 
Existem somente 4 classe de macromoléculas na bioquímica cada uma formada por 
seu respectivo conjunto de blocos construtivos 
Proteínas 
Polissacarídeos 
Ácidos nucléicos 
Lipídeos 
UNIDADE CONSTRUTUVA 
(TIJOLO) 
O
O-
N
O
H
H OH
H
H
O
O
O
O
O
O
EXEMPLO 
insulina 
RNA 
(ácido ribonucléico) 
celulose 
Triacil glicerol (banha) 
CLASSE 
Aminoácido 
nucleotídeo 
açúcar 
Ácido graxo 
(também glicerol e 
outros componentes) 
Funcionalidade nos sistemas biológicos 
Nos sistemas biológicos tudo tem função desde membros, órgãos e tecidos 
Olhosvisão 
Pernaslocomoção 
Intestinodigestão 
 
Isso também é verdade a nível celular 
Eritrócitos (hemácias, células vermelhas do sangue)transporte de O2 
Neurôniossinalização e processamento nervoso 
 
E também é verdade no nível molecular. Tanto para moléculas como para vias 
metabólicas 
Anticorpos(proteínas) 
Enzimas(proteínas) 
Glicose 
Via glicolítica 
Via da biossíntese de glicogênio 
Compreender a função de cada sistema bioquímico é muito importante porque só 
assim é possível saber porque, afinal de contas, ele existe e como ele interage com 
outros sistemas cada um com sua função 
Resposta imune 
Catálise 
Combustível biológico 
Obtenção de energia pela oxidação da glicose 
Armazenamento de combustível na forma de 
glicogênio 
Macromoléculas biológicas 
Macromolécula Polimerização Unidade 
construtiva 
Característica 
notável 
OBS 
Proteínas Polímero linear Aminoácido Catálise Muitas funções 
Extremamente 
versátil quanto à 
forma e à função 
Ácidos nucléicos Polímero linear Nucleotídeo Auto replicação 
Polissacarídeos Polímero 
linear/ramificado 
Monos- 
sacarídeos 
Usado como 
 Reserva de energia 
Estruturas muito 
resistentes 
A celulose á a 
biomolécula mais 
abundante na Terra 
Lipídeos Não são polímeros Ácido graxo 
 e outros 
Forma membranas Muito variados 
quanto as unidades 
constitutivas 
Composição percentual de 
biomoléculas numa célula bacteriana 
% do 
peso 
total 
Número de 
moléculas 
deste tipo 
Água 70 1 
Proteínas 15 3.000 
Ácidos 
nucléicos 
DNA 1 1 
RNA 6 >3.000 
Polissacarídeos 3 ~5 
Lipídeos 2 ~20 
Monômeros e 
intermediários 
2 ~500 
Íon inorgânicos 
(Ca2+, Na+, K+, PO4
2-...) 
1 ~20 
% do 
peso 
seco 
50 
3,3 
20 
10 
6,6 
6,6 
 
3,3 
ESTRUTURA CELULAR 
CÉLULAS: UNIDADE FUNDAMENTAL DOS 
SERES VIVOS. 
BIOQUÍMICA 
As células são os menores e 
mais simples componentes 
do corpo humano. A maioria 
das células são tão pequenas, 
que é necessário juntar 
milhares para cobrir a área de 
um centímetro quadrado. As 
unidades de medida são o 
micrômetro (µm), o 
nanômetro (nm) e o angstron 
(Å). 
Foi quando estudava a cortiça que Hooke usou 
pela primeira vez na história da ciência a 
palavra célula, com o mesmo significado 
biológico adotado atualmente; descrevia as 
pequenas celas vazias encontradas no material, 
formadas pelas paredes das células mortas da 
casca do sobreiro. 
 
• As primeiras observações de células foram feitas no 
século XVII, por Robert Hooke (um dos maiores 
gênios das ciências experimentais do século), na 
Inglaterra. 
* Cortiça = súber  tecido vegetal morto 
Hierarquia estrutural na organização 
molecular da célula 
Célula Organelas Macromoléculas Unidades 
Monoméricas 
Nível 4 Nível 3 Nível 2 Nível 1 
 Radicais livres 
• Moléculas muito reativas 
• Apresentam um elétron desemparelhado no orbital externo 
• Podem iniciar reações em cadeia que levam à formação de 
novos radicais: 
• amplifica a capacidade de produzir lesões 
• Podem atuar como reguladores de atividades celulares 
• ativação de enzimas, fatores de transcrição, controle de 
receptores celulares 
• A formação de novos radicais amplifica a capacidade de 
produzir lesões 
 
Sistemas anti-oxidantes 
• A SUPERÓXIDO DISMUTASE elimina os radicais 
superóxido convertendo-os em peróxido de 
hidrogênio. 
 
• O peróxido de hidrogênio produzido por esta reação 
pode ser metabolizado por duas outras enzimas: 
– CATALASE: converte peróxido de hidrogênio em oxigênio 
molecular e água. 
– PEROXIDASE: converte peróxido de hidrogênio em água. 
A enzima SUPERÓXIDO DISMUTASE está 
presente em todos os aeróbios e ausente nos 
anaeróbios 
Consiste na explicação para a intolerância 
dos anaeróbios ao oxigênio 
As radicais livres estão envolvidos com muitas variedades de doenças humanas 
Cheeseman 1993 
ANTIOXIDANTES 
Radical THIOL 
Poucos dos 112 elementos são 
utilizados nos organismos vivos 
H + O > 70% 
H+O+C>95% 
H+O+C+P>98% 
macroelementos 
Microelementos 
(oligoelementos) 
Bactéria que se alimenta de arsênio 
Cientistas norte-americanos descobrem bactéria que se alimenta de 
arsênio, elemento considerado altamente tóxico, em substituição a 
outro que seria essencial à sua condição de ser vivo. 
Publicado em 02/12/2010 | Atualizado em 08/12/2010 
“A vida como nós a conhecemos exige 
elementos químicos específicos e exclui 
outros”, afirma um dos autores do artigo, 
Ariel Anbar 
Esse é o primeiro caso em que um 
microrganismo é capaz de substituir algum 
dos seis elementos essenciais à vida 
(carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, 
enxofre e fósforo). 
De acordo com os pesquisadores, 
as bactérias são capazes de incorporar esse 
novo elemento ao próprio DNA. 
 
O lago em que foi encontrada a nova bactéria é 
conhecido por ser altamente salino e ter altas 
concentrações de arsênio 
• Bactérias existem há mais do que 3,5 bilhões de anos. 
• Graça às estruturas simples, bactérias podem sobreviver em 
todos ambientes da terra. 
• Podem ser encontrados por exemplo no ar, no solo, na água, 
vulcão, no mar profundo, nas fontes quentes, no gelo, no sal, 
na pele dos homens, etc. 
• Em condições desfavoráveis algumas bactérias formam 
esporos, que podem sobreviver milhões de anos. 
MORFOLOGIA 
As formas não são constantes, podem variar de acordo com o meio 
e com o tipo de associação. As mudanças de forma podem ser 
consideradas como: 
 
Involução - mudança de forma devido à condições desfavoráveis, 
presença ou ausência de oxigênio, pH, ou por produtos tóxicos, 
entre outros. 
 
Pleomorfismo - a bactéria não apresenta uma morfologia única, 
mesmo que se encontre em condições favoráveis à sua 
sobrevivência. 
PRESENÇA E DISTRIBUIÇÃO DAS 
BACTÉRIAS NO ORGANISMO HUMANO 
MICROBIOTA NORMAL 
AUSENTE: 
Sangue 
SNC, 
LCR, 
Parênquima 
VARIAÇÕES: 
Inter/intra 
indivíduos, 
Sexo, 
Idade, 
Dieta, 
Higiene 
MICROBIOTA NORMAL VANTAGENS DESVANTAGENS 
Adaptação e multiplicação sem 
causar dano; 
 
Competição com as bactérias 
patogênicas; 
 
Síntese de vitaminas; 
 
Produção de anti-microbianos. 
 
 
 
 
 
Perigo de infecção 
oportunista quando há 
perda do equilíbrio; 
 
Processos inflamatórios 
locais ou disseminados; 
 
Risco de sepse e choque. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Microbiota humana 
Localização Gênero 
Colon Bacteroides, Clostridium, Escherichia, Proteus 
Orelha Corynebacterium, Mycobacterium, Staphylococcus 
Boca Actinomyces, Bacteriodes, Streptococcus 
Nariz Corynebacterium, Staphylococcus 
Nasofaringe Streptococcus, Haemophilus (e.g. H. influenzae) 
Pele 
Propionibacterium, Staphylococcus, Others 
(personal hygiene, environment)Uretra Acinetobacter, Escherichia, Staphylococcus 
Vagina (adulto) 
Acinetobacter, Corynebacterium, Lactobacillus, 
Staphylococcus 
99,4% 
0,6% 
Composição percentual elementar do corpo humano 
macroelementos 
microelementos 
(oligoelementos) 
Tanto os macroelementos como os oligoelementos são igualmente essenciais à vida!!! 
Abundância relativa dos elementos (%) 
Crosta Terrestre 
 
 
Corpo Humano 
O 47,0 H 63,0 
Si 28,0 O 25,5 
Al 7,9 C 9,5 
Fe 4,5 N 1,4 
Ca 3,5 Ca 0,31 
Na 2,5 P 0,22 
K 2,5 Cl 0,08 
Mg 2,2 K 0,06 
Ti 0,46 S 0,05 
H 0,22 Na 0,03 
C 0,19 Mg 0,01 
alanina 
(aminoácido) 
glicose 
0,5nm 
89Da 
0,7nm 
180Da 
3
,5
n
m
 
Mioglobina (uma proteína pequena) 
16.900Da 
Fosfolipídeo 
750Da 
Escala de tamanho em bioquímica 
Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 
3,5nm 
Mioglobina 
16.900Da 
6,8nm 
Hemoglobina (proteína média) 
65.000Da 
6,8nm 
Hemoglobina 
65.000Da 
miosina 
160nm 
470.000Da 
Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 
25nm 
Bacteriófago FX-174 
Um dos menores vírus conhecidos 
6.200.000Da 
16nm 
Ribossoma de E.Coli 
2.800.000Da 
miosina 
160nm 
470.000Da 
Vírus do mosaico do tabaco 
300nm 
40.000.000Da 
Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 
9.000nm 
9mm 
Hemácia 
(célula vermelha 
do sangue) 
2.000nm 
2mm 
E coli 
bactéria 
Cloroplasto de 
espinafre 
8.000nm 
8mm 
Mitocôndria 
de hepatócito 
1,5mm 
Vírus do 
mosaico 
do tabaco 
Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 
Célula 
do 
fígado 
20.000nm 
20mm 
Escala de tamanho das 
estruturas biológicas 
Metro 
(m) 
100 metro 
Milímetro 
(mm) 
10-3 metro 
Micrômetro 
(mm) 
10-6 metro 
Nanômetro 
(nm) 
10-9 metro 
alanina 
(0,5nm) 
glicose 0,7nm 
 
Vírus do 
mosaico do 
tabaco 
300nm 
Mitocôndria 
1,5mm 
Hemácia 9mm 
Humano 
 1,7 m 
Hemoglobina 6,8nm 
Célula 
do 
fígado 
20mm 
Vírus FX-174 
25nm 
Origem das biomoléculas 
Aparelho para demonstrar a abiótica 
formação de biomoléculas simulando 
as condições da atmosfera primitiva 
Mistura de 
NH3 (amônia) 
H2(hidrogênio) 
CH4 (metano) 
 e água 80oC 
C
en
te
lh
as
 
Condensador 
Eletrodos Compostos produzidos neste experimento 
Glicina (aminoácido) 
Alanina (aminoácido) 
Acido a-aminobutírico 
N-metil alanina 
Ác. Aspártico (aminoácido) 
Ác. glutâmico (aminoácido) 
Ác. Acético 
Ác succínico (intermediário do ciclo de Krebs) 
Uréia 
 ...muitos outros 
 
Um esquema possível para a evolução 
molecular 
Surgimento do genoma de DNA 
Desenvolvimento de um sistema de tradução primitivo. 
Genoma de RNA e catalizadores RNA-Proteína 
Co-evolução do RNA e das proteínas 
Síntese de peptídeos catalizada por RNA 
Surgimento de moléculas de RNA com atividade 
catalítica auto-replicativa 
Produção de pequenas moléculas de RNA com 
seqüências aleatórias 
“Sopa” pré-biótica contendo diversas biomoléculas 
originadas de precurssores na atmosfera primitiva 
4,5 Bilhões de anos 
Surgimento da Terra 
3,5 Bilhões de anos 
Primeiro 
microorganismo fóssil 
4,0 Bilhões de anos 
Formação dos oceanos e 
continentes 
Bioquímica: 
Composição dos Seres Vivos 
Substâncias Inorgânicas: 
moléculas pequenas. 
• Água 
• Sais Minerais 
Substâncias Orgânicas: 
moléculas complexas, 
formadas por cadeias 
carbônicas. 
 
• Glícídios (carboidratos) 
• Lipídios 
• Proteínas 
• Vitaminas 
• Ácidos Nucleicos 
 
Água 
• Está presente em todos os seres vivos. 
• Solvente universal. 
• Muitas reações químicas corporais dependem 
dela. 
• Possui função termorreguladora. 
• Quantidade de água no corpo varia com a idade, 
o metabolismo e a espécie. 
• Queda na quantidade de água, no corpo dos 
seres vivos, pode provocar desidratação. 
@BIO318 
Sais Minerais 
• Estão presentes em pequenas quantidades 
nas células. 
• São essenciais para o metabolismo. 
• A carência de sais minerais pode provocar o 
mal funcionamento do organismo. 
• São exemplos de sais minerais: magnésio, 
sódio, ferro, potássio, fosfato, iodo, cálcio, 
cloro, flúor, enxofre, zinco, selênio etc. 
@BIO321 
Carboidratos 
• Também chamados de açúcares ou glicídios. 
• Maioria dos carboidratos possuem função 
energética, mas podem atuar na constituição 
estrutural e genética. 
• São formados por átomos de carbono, 
hidrogênio e oxigênio. 
• Podem ser classificados em: monossacarídeos, 
oligossacarídeos e polissacarídeos. 
 
 
• Menores moléculas de carboidratos. 
 
• Fórmula geral: Cn(H2O)n – onde n= nº de C. 
 
• Exemplos: trioses, tetraoses, pentoses e 
hexoses. 
 
Carboidratos: 
Monossacarídeos 
Carboidratos: 
Monossacarídeos 
Carboidratos: 
Oligossacarídeos 
• Formados por até 10 monossacarídeos. 
 
• A união de 2 ou mais monossacarídeos 
ocorre através da reação de desidratação 
(perda de uma molécula de água). 
 
• Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais 
importantes. 
 
Carboidratos: 
Oligossacarídeos 
Exemplos de dissacarídeos: 
 
Carboidratos: 
Polissacarídeos 
• Formados por mais 
de 10 
monossacarídeos. 
Exemplos de 
polissacarídeos 
amido, celulose, 
glicogênio, quitina 
etc. 
 
 
Lipídios 
• Possuem função energética e estrutural. 
• Apresentam maior quantidade de energia que 
os carboidratos. 
• São a 2ª fonte de energia do organismo. 
• São formados por uma molécula de glicerol 
ligada a três cadeias de ácidos graxos. 
• São insolúveis em água. 
Lipídios 
Lipídios 
• Colesterol, quando em excesso o LDL pode se 
depositar nas artérias causando a aterosclerose 
ou infarto do miocárdio. (fato?) 
Lipídios 
Níveis aceitáveis de colesterol LDL de acordo com a American Heart 
Association: 
Proteínas 
• Substâncias orgânicas mais abundantes nos seres 
vivos. 
• Possuem função estrutural, enzimática, 
hormonal, imunológica etc. 
• São formadas por átomos de carbono, 
hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, às vezes, 
enxofre. 
• Os aminoácidos são as unidades proteicas. 
Proteínas 
• Cada aminoácido é composto por um carbono alfa, um 
grupamento amina e um grupamento carboxila. Junto 
ao carbono alfa temos o radical, o qual muda de 
aminoácido para aminoácido. 
• Os aminoácidos são unidos 
entre si pelas ligações 
peptídicas. 
• Podem ser classificados em 
dipeptídeo, tripeptídeo, 
 oligopeptídeo e polipeptídeo. 
Proteínas 
• Os aminoácidos são unidos 
entre si pelas ligações 
peptídicas. 
@BIO545 
Proteínas 
Classificação dos aminoácidos: 
• Os aminoácidos NATURAIS são os que um ser vivo pode 
produzir. 
• Os aminoácidos ESSENCIAIS são os que um ser vivo não 
pode produzir, portanto devem ser obtidos via 
alimentação. 
 
A lista de aminoácidos naturais e essenciais muda de 
espécie para espécie. 
Proteínas 
Estrutura das proteínas: 
Proteínas: 
enzimas 
• Aceleram as reações 
químicas. 
• Possuem alta 
especificidade 
enzima-substrato 
(modelo da chave-
fechadura) 
 
Proteínas: 
enzimas 
Proteínas: 
atuam na imunização 
• Anticorpos defendem o nosso corpo. 
• Podemos classificar o processo de imunização em: 
• Imunização ativa: organismo aprende a 
“fabricar” anticorpos, ou pegando a doença ou 
através de vacinas. 
• Imunização passiva: quando o organismo 
recebe pronto os anticorpos (amamentação, 
placenta, soro).Vitaminas 
• Necessárias em pequenas quantidades. 
• Indispensáveis para o funcionamento do corpo. 
• Atuam como reguladoras das reações químicas. 
• Podem ser classificadas em: 
• Lipossolúveis: se dissolvem em lipídios. Ex.: 
vitaminas A, D, E e K. 
• Hidrossolúveis: se dissolvem em água. Ex.: 
vitamina C e vitaminas do complexo B. 
 
 
V 
I 
T 
A 
M 
I 
N 
A 
S 
Ácidos Nucleicos 
• Comandam as atividades celulares. 
• São a base dos caracteres hereditários. 
• São conhecidos por DNA ou ADN (ácido 
desoxirribonucleico) e o RNA ou ARN (ácido 
ribonucleico). 
• São formados por unidades denominadas 
nucleotídeos. 
• Cada nucleotídeo é formado por um grupo 
fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada. 
 
Ácidos Nucleicos 
Ácidos Nucleicos 
Diferenças entre DNA e RNA: 
 
Diferenças 
 entre 
DNA 
e 
RNA