aula 1 bioquimica biomoléculas e grupos funcionais

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Ciência que estuda a química da vida 
 (características dos seres vivos) 
1 – Complexidade química e organização estrutural 
2 - Extração, transformação e uso da energia do meio 
3 – Replicar e viver em grupo 
4 - Perceber e responder a alterações do meio 
5 - Definir funções para seus componentes e regular a 
interação entre eles 
Características dos seres vivos 
1 - Complexidade química e organização microscópica 
Elementos químicos comuns C, O, N, H e P 
 
Grande diversidade das biomoléculas/ poucas unidades 
fundamentais (monômeros) 
Cada biomolécula apresenta características estruturais 
específicas relacionadas à sua composição em subunidades e 
arranjo nas células – determinar a função e diversidade nas 
células 
Hierarquia estrutural das células 
As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural são 
compartilhadas por todas as células vivas 
Células são unidades fundamentais dos seres vivos altamente organizadas 
Unidades 
monoméricas 
Macromoléculas Complexos 
supramoleculares 
Células Tecidos e 
Organismos 
Como se explica bioquimicamente tanta 
variação/diversidade nos seres vivos 
“The garden of eden” 
 Jan van Kessel 
(Belgica sec 17) 
Unidades monoméricas agrupadas em sequência 
diferentes podem originar várias moléculas 
Dois tipos de monômeros para serem agrupados. 
Quantas moléculas diferentes podem ser obtidas? 
Molécula de 2 monômero 
Molécula de 3 monômero 
Unidades monoméricas agrupadas em sequência 
diferentes podem originar várias moléculas 
S=NL onde: 
S = número de seqüências possíveis 
N = número de unidades existentes 
L = comprimento linear da seqüência 
Para L = 8 e N=4 ou 20 
DNA → S=48 = 65.536 
Proteínas → S = 208 = 2,65x1010 
A diversidade vem da variação no arranjo 
das unidades monoméricas e consequente 
alteração dos constituintes das células vivas 
2 - Possuem sistemas para a extração, transformação e uso 
da energia do meio em que vive 
Seres vivos obtêm energia do meio em que vivem para 
construir e manter suas unidades estruturais e para 
realização de trabalho (mecânico, químico, osmótico e 
elétrico) 
Células se comportam 
como transdutores de 
energia – convertem 
energia química em 
outro tipo necessário 
Autotróficos – obtém 
energia a partir da luz solar 
e CO2 da atmosfera. 
Heterotróficos – obtém 
energia a partir da 
degradação de produtos mais 
complexos proveniente de 
outros organismos 
Os organismos podem ser divididos em autotróficos 
e heterotróficos 
3 - Capacidade de se replicar e viver em grupo 
A reprodução dos seres vivos é perto da completa fidelidade 
Essa capacidade está 
relacionada com as 
informações codificadas 
no material genético de 
cada organismo 
DNA DNA 
RNA 
Proteína 
replicação 
transcrição 
tradução 
4 - Possuem mecanismos de perceber e responder a 
alterações do meio 
Adaptação por alterações bioquímicas internas 
5 - Possuem capacidade de definir funções para seus 
componentes e regular a interação entre eles. 
As interações entre os 
componentes de um 
organismo vivo são 
dinâmicas, portanto 
mudanças em um deles induz 
alterações coordenadas ou 
compensatórias em outros 
componentes 
Soja com cultivo normal (folhas 
senescentes e sementes) e sem 
deixar florescer – forma vegetativa 
Bioquímica área da ciência que 
estuda a estrutura das biomoléculas, 
suas propriedades e como elas 
interagem para conferir as 
características dos seres vivos 
Biomoléculas 
Moléculas orgânicas que constituem os seres vivos 
Biomoléculas quando observadas 
individualmente, seguem todas as leis da física e 
química descritas para a matéria inanimada 
Conferem as características especiais dos 
seres vivos quando elas passam a agir em 
conjunto com uma grande organização 
87% 
Maior massa 
é de carbono 
Existe a participação 
de vários outros 
elementos em 
pequena quantidade 
 C = 1/2 do peso seco das células 
 As biomoléculas são organizadas ao 
redor de um esqueleto de átomos de C 
 C é um átomo muito versátil em relação às 
ligações covalentes que pode formar 
A que se refere essa versatilidade ? 
Tipos de ligação e átomos que reagem 
Forma ligações covalentes simples com o H 
Forma ligações covalentes simples e duplas com o O 
Forma ligações covalentes simples e duplas com o N 
Além disso....... 
Grande significado para a Biologia - conformação 
Ligações entre átomos de C 
(tripla é rara nas biomoléculas) 
Conformação 
arranjo tridimensional específico dos 
átomos que formam uma molécula 
A estrutura tridimensional 
(conformação) das biomoléculas é 
importante para suas características e 
funcionalidade 
Átomos de Carbono - Geometria tetraédrica 
Núcleo dos átomos das ligações com o C não estão 
em um mesmo plano, apresentam um arranjo 
tetraédrico 
Ligações covalentes simples entre átomo de carbono 
Ângulo de 109º entre duas ligações 
Comprimento de 0,154nm entre os átomos 
Possui rotação livre e geometria tetraédrica 
A dupla ligação entre os C confere maior 
proximidade entre os átomos (0,134nm) 
A geometria entre os C é planar 
É rígida, não permite rotação entre os átomos pois 
todos os átomos vizinhos estão em um mesmo plano 
Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares, 
ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas 
Adquirindo uma conformação tridimensional especifica 
A configuração das moléculas biológicas também é 
importante para a sua atividade 
Disposição diferentes de ligantes ao redor do átomo de C 
isômeros geométricos e estereoisômeros 
Presença de dupla ligação Presença de carbono assimétrico 
As formas isoméricas não podem ser 
convertidas sem a quebra de ligação 
Isômeros geométricos ou cis-trans 
• Diferem no arranjo de seus grupos com relação a uma dupla ligação 
• Cada isômero é um composto com características diferentes 
Estereoisômeros 
• Um átomo de carbono com quatro ligantes diferentes (carbono 
assimétrico ou centro quiral) - duas configurações que são 
imagem especular entre si. 
• Cada isômero é um composto com características químicas 
semelhantes e diferem nas características físicas e biológicas 
• Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral e 
portanto vários isômeros (enantiômeros e diasterômeros) – 2n 
Ervas usadas na culinária 
Óleos essenciais utilizados na indústria 
Uso na indústria de alimentos (flavorizantes), como 
solventes biodegradáveis e como o R-limoneno tem efeito 
repelente para insetos tem sido usado na formulação de 
alguns inseticidas. 
 A esse esqueleto de C é adicionado 
grupos de outros átomos que conferem as 
propriedades químicas das moléculas – 
diversidade. 
Grupos funcionais 
Separados em 5 famílias de compostos 
1 - Hidrocarbonetos 
2 - Grupos com oxigênio 
3 - Grupos com nitrogênio 
4 - Grupos com enxofre 
5 - Grupos com fósforo 
1 - Hidrocarbonetos 
Metil 
Etil 
Fenil 
2 - Grupos com oxigênio 
carbonila 
aldeíd
o 
cetona 
carboxila 
anidrido 
( 2 carboxilas) 
alcool - hidroxila 
éter 
éster 
3 - Grupos com nitrogênio 
amina 
amida 
guanidina 
imidazol 
4 - Grupos com enxofre 
sulfidrila 
dissulfeto 
tioester 
5 - Grupos com fósforo 
fosforila 
fosfoanidrido 
acilfosfato 
(anidrido misto, acido carboxilico 
mais acido fosforico) 
As moléculas biológicas podem ser 
consideradas polifuncionais em relação 
aos grupos químicosque as compõem 
As características químicas e biológicas 
das biomoléculas são determinadas pelos 
grupos funcionais que as constituem e 
sua disposição tridimensional 
Esse conjunto de átomos ligados 
covalentemente apresentam uma conformação 
espacial importante para desempenhar uma 
função bioquímica/biológica 
Molécula de Clorofila - representações 
Uma molécula muito importantes nos 
organismos vivos é a água (70% massa) 
Molécula dipolar – arranjadas ordenadamente 
através de ligações de hidrogênio 
• Grupamentos polares das biomoléculas podem formar ligações de 
hidrogênio com a água 
 
• Ocorrem entre um átomo eletronegativo (Oxigênio ou Nitrogênio) 
e um hidrogênio ligado a outro átomo eletronegativo (Oxigênio ou 
Nitrogênio) 
Ligações de Hidrogênio importantes nas biomoléculas 
Ligações de Hidrogênio podem ocorrem entre moléculas e a água, 
entre grupos de uma mesma molécula ou de moléculas diferentes 
Presença de grupos com carga elétrica ou que fazem ligações de 
Hidrogênio com a água classifica as moléculas em: 
 
hidrofílicas (moléculas solúveis na água) 
hidrofóbicas (moléculas não solúveis na água) 
Essas interações fracas: 
• ligações de hidrogênio 
• forças hidrofílicas e hidrofóbicas 
• interações iônicas 
 
Importantes para a manutenção da estrutura 
tridimensional das moléculas e suas funções biológicas 
Estrutura biomoléculas 
 
• Carboidratos (Açúcares) 
• Proteínas (Enzimas) 
• Lipídeos (Gorduras) 
 
• Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)