aula 1 a organização molecular dos seres vivos

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A ORGANIZAÇÃO MOLECULAR DOS SERES VIVOS 
01 
Prof. Rafael Braga Gonçalves 
Universidade Federal do Estado do Rio de Janeiro 
Centro de Ciências Biomédicas 
Instituto Biomédico 
Departamento de Bioquímica 
Fundamentos de Bioquímica: o início 
• teoria do “Big Bang” - 20 bilhões de anos. Formação de H e He; 
• expansão e congelamento do universo; 
• formação das supernovas; 
• fusão de átomos simples formando átomos mais complexos. 
O estudo da Bioquímica mostra como uma variedade de 
moléculas inanimadas, que também constituem os organismos 
vivos, interage para manter e perpetuar a vida (animada), 
regida exclusivamente por leis físicas e químicas que governam 
o universo. 
Fundamentos de Bioquímica: formação das biomoléculas 
• a vida surgiu na Terra há cerca de 4 bilhões de anos; 
• microorganismos simples eram capazes de obter energia a partir de compostos 
orgânicos ou da luz solar para formar uma variedade de biomoléculas mais complexas 
• apenas 30 dos 90 elementos químicos, que ocorrem naturalmente, 
são essencias para organismos vivos; 
• em vermelho: macroelementos (necessários na dieta em grande 
quantidade (gramas); 
• em amarelo: microelementos (para os seres humanos bastam poucos 
miligramas por dia). 
Fundamentos de Bioquímica: interações moleculares 
átomo de Na átomo de Cl 
íon Na+ íon Cl- 
• são ligações entre cátions (+) e ânions (-) que 
ocorrem quando um metal combina-se com um não-
metal; 
• os elétrons são transferidos de um para o outro e 
NÃO ocorre o compartilhamento de elétrons. 
• o elétron da camada mais externa do átomo de Na é 
transferido para a camada externa do átomo de Cl; 
• o número de elétrons doado ou recebido é a 
valência desde átomo. 
Ligações iônicas 
• hidrogênio (H), oxigênio (O), 
nitrogênio (N) e carbono (C) perfazem 
99% da massa da maioria das células; 
• formam 1, 2, 3 e 4 ligações, 
respectivamente 
• o C exerce papel central na química dos 
organismos vivos; 
• o C pode estabelecer ligações simples e 
duplas com os átomos de O e N; 
• cada átomo de C pode formar ligações 
simples com 1, 2, 3 e 4 outras átomos de 
C. 
• são ligações entre átomos onde OCORRE o 
compartilhamento de elétrons e cada par passa a 
constituir uma ligação covalente. 
Ligações covalentes 
Fundamentos de Bioquímica: interações moleculares 
Fundamentos de Bioquímica: interações moleculares 
• as 4 ligações simples que podem ser estabelecidas por um 
átomo de C estão dispostas tetraedricamente; 
• o comprimento médio das ligações simples é igual a 0,154 nm. 
• Os grupos participantes de cada ligação simples C-C podem 
girar livremente ao redor dela; 
• essa liberdade pode sofrer restrições quando essas ligações 
estão ocupadas por grupos muito grandes ou portadores de 
cargas. 
• as duplas ligações são mais curtas (~0,134 nm) e rígidas. 
• os átomos de carbono unidos entre si 
covalentemente podem formar cadeias 
lineares, ramificadas e estruturas 
cíclicas. Outros grupos de átomos, 
chamados grupos funcionais são 
adicionados a esses esqueletos 
carbônicos; 
• os grupos funcionais conferem as 
propriedades químicas específicas à 
molécula formada; 
• as moléculas que contêm esqueletos 
carbônicos são chamadas compostos 
orgânicos; 
• nenhum outro elemento químico pode 
formar moléculas com tanta diversidade 
de formas e tamanhos ou com tal 
variedade de grupos funcionais. 
Fundamentos de Bioquímica: ligações C-C 
Fórmula estrutural 
em perspectiva 
Modelo bola-e-bastão Modelo espaço 
cheio 
Fundamentos de Bioquímica: ligações C-C 
Muitas biomoléculas são polinfuncionas, 
contendo dois ou mais grupos diferentes. 
Fundamentos de Bioquímica: isômeros e configuração espacial 
Isômeros estruturais: são moléculas formadas pelos mesmos átomos, mas os átomos são ligados 
diferentemente, isto é, as moléculas têm uma conectividade diferente. 
• isômeros configuracionais: apresentam os mesmos átomos, mesmos parceiros mas arranjo espacial 
diferente. Podem ser convertidos um no outro com a quebra de uma ou mais ligações; 
• os isômeros configuracionais podem ter sua configuração em cis ou trans. A simples mudança de 
conformação espacial produz mudanças tanto nas propriedades química quanto na atividade biológica. 
Fundamentos de Bioquímica: conformação espacial 
A estrutura tridimensional de biomoléculas de diversos tamanhos é de extrema importância em suas 
interações biológicas. 
As duas moléculas precisam ser complementares. 
Fundamentos de Bioquímica: conformação espacial 
Fundamentos de Bioquímica: as macromoléculas 
Proteínas 
• macromolécula mais abundante; 
• ocorre em toda célula; 
• grande variedade de funções: 
 - enzimas; 
 - elementos estruturais; 
 - receptores celulares; 
 - hormônios; 
 - função imune; 
 - tranporte; 
 - contração muscular. 
 
Ácidos nucléicos 
 
Armazenam, transmitem e transcrevem a informação 
genética. 
Fundamentos de Bioquímica: as macromoléculas 
Fundamentos de Bioquímica: as macromoléculas 
Carboidratos 
 
• funções: 
 - armazenagem; 
 - liberadores de energia; 
 - elementos estruturais extracelulares; 
 - sinalizadores; 
 - reconhecimento e adesão entre células. 
 
Fundamentos de Bioquímica: as macromoléculas 
Lipídios 
 
• funções: 
 - componentes estruturais de membrana; 
 - armazenamento e liberação de energia; 
 - hormônio; 
 - co-fatores enzimáticos. 
Fundamentos de Bioquímica: hierarquia estrutural da célula