Aula_1_completa_Final

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Universidade Federal 
do Rio de Janeiro 
Aula I 
Ligações químicas, Macromoléculas e Células 
Universidade Federal do Rio de Janeiro 
Centro de Ciências da Saúde 
Instituto de Bioquímica Médica 
Curso: Enfermagem e Obstetrícia 
“A bioquímica é a química que ocorre 
dentro dos seres vivos”. 
Para entender bioquímica precisamos entender o que são 
Ligações Químicas. 
Estabilidade Eletrônica 
Apenas os átomos dos gases nobres são estáveis, por apresentarem 8 elétrons na 
última camada eletrônica, com exceção do elemento químico Hélio que possui 2 elétrons 
na última camada. Por isso, podem existir livres ou isolados da natureza. 
Os átomos que tem a última camada eletrônica incompleta não são estáveis . 
 
Eles tendem a ceder, receber ou compartilhar elétrons para ficarem estáveis, isto é 
com a última camada eletrônica completa. 
 
 
 
Estabilidade Eletrônica 
Átomos isolados 
(conjunto instável) 
Átomos ligados 
(conjunto estável) 
Molécula dos gás 
hidrogênio 
Os metais da família 1A e 2A tem tendência a 
perder os elétrons da camada de valência 
Os metais da família 1A e 2A tem tendência a 
perder os elétrons da camada de valência 
Por que? 
Na 
+ 1 
Distribuição eletrônica do sódio 
Os elementos das família 4A, 5A, 6A e 7A tem 
tendência a ganhar elétrons para completar a última 
camada 
Os elementos das família 4A, 5A, 6A e 7A tem 
tendência a ganhar elétrons para completar a última 
camada 
Por que? 
+ 1 
elétron 
Cl 
- 1 
Distribuição eletrônica do cloro 
A afinidade pelos elétrons - Eletronegatividade 
É a capacidade que um átomo possui de atrair elétrons de um outro átomo numa 
ligação química. 
Entre átomos: 
 Ligação Iônica 
 Ligação Covalente 
 
Entre moléculas: 
 Ligação de Hidrogênio 
 Interação de van der Waals 
 Efeito Hidrofóbico 
Entre átomos: 
 Ligação Iônica 
 Ligação Covalente 
 



 Estabelecida pela transferência definitiva de elétrons 
A Ligação Iônica 
 Envolve compartilhamento de elétrons 
A Ligação covalente 
As ligações do carbono 
Hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio em termos de porcentagem 
correspondem a mais de 99% da massa da maioria das células. 
C – H C = O H – O C – N H – N 
Ligações de carbono em sistemas biológicos 
Composição química da célula 
Carboidratos 
 São aldeídos ou cetonas contendo um ou mais grupos hidroxila na molécula. 
 A maioria possui fórmula empírica (CH2O)n mas podem apresentar ainda Nitrogênio, Fósforo e 
Enxofre na sua composição. 
 São organizados em três classes principais: 
 Monossacarídeos 
 O mais abundante é a Glicose 
 São compostos aldeídicos ou cetônicos com múltiplas hidroxilas 
 Oligossacarídeos 
 Pequenas cadeias de monossacarídeos, ligados por ligações glicosídicas 
 Os mais comuns são os dissacarídeos (2 unidades de monossacarídeos) 
 Polissacarídeos 
 Polímeros de açúcar contendo mais de 20 unidades monossacarídicas 
 São comuns: Celulose em vegetais e o glicogênio em células animais. 
Glicose 
Monossacarídeos Dissacarídeos Polissacarídeos 
Glicogênio 
Ligação Glicosídica 
Monossacarídeos Dissacarídeos Polissacarídeos 
Glicogênio 
Galactosemia Clássica 
Funções dos carboidratos 
 Reserva energética (amido e glicogênio) 
 Fonte energética (glicose e lactose) 
 Intermediários metabólicos 
 Sustentação Mecânica (parede celular de vegetais - Celulose) 
 Elementos estruturais de complexos moleculares (Ácidos Nucleicos e Membrana celular) 
 
Sistema AB0 
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Estrutura genérica dos nucleotídeos 
•Açúcar 
•Fosfato 
•Base Nitrogenada 
DNA RNA Estrutura de um 
desoxiribonucleotídeo e de 
um Ribonucleotídeo 
Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos 
Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos 
28 
 Na estrutura do DNA e do RNA, os nucleotídeos se ligam covalentemente 
formando uma ligação fosfodiéster 
 
Nesse tipo de ligação, a hidroxila da posição 3’ da pentose de 
um dos nucleotídeos forma uma ligação éster com o fosfato do 
nucleotídeo seguinte. 
As extremidades da fita de DNA e RNA, têm, portanto duas 
extremidades referentes aos grupos que não ligaram: 
5’PO4 e 3’OH 
 
 
 
A sequência representada ao lado pode ser escrita 
como: 5’ ATG 3’ 
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Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos 
30 
Nucleotídeos e Ácidos Nucleicos 
• Podem atuar com carreadores de energia a curto prazo. 
Lipídios 
 Possuem as mais variadas funções e são quimicamente diferentes entre si. 
 São moléculas de estocagem de energia (6x mais energia do que a glicose). Muitos são 
derivados de ácidos graxos. 
 Os ácidos graxos são derivados de ácidos carboxílicos de cadeias carbônicas longas. 
 Podem ser: 
 Ramificados ou de cadeia linear 
 Saturados ou insaturados 
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Lipídios 
 A associação de ácidos graxos com moléculas de glicerol formam o que chamamos de 
triacilglicerol ou triglicerídeos. 
Triglicerídeos são ésteres de glicerol, 
hidrofóbicos, essencialmente insolúveis em 
água 
São estocados em adipócitos, células 
especializadas que contém lipases. Estas 
são capazes de hidrolisar os triacilgliceróis 
gerando ácidos graxos. 
Lipídios 
 Além de moléculas de estocagem desempenham função estrutural também. 
 Pertencem a duas grandes classes: 
 Fosfolipídeos (Membrana celular) 
 Esfingolipídeos (Moléculas de reconhecimento presentes na membrana celular) 
 
 São precurssores de hormônios e moléculas mensageiras além de fatores de 
coagulação e vitaminas. 
 
Vitamina A (Retinol) 
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Aminoácidos e proteínas 
 Proteínas são as macromoléculas biológicas mais abundantes. 
 São definidas como polímeros de aminoácidos sendo cada um deles ligados ao 
aminoácido vizinho por um tipo de ligação específica denominada ligação peptídica. 
 A análise estrutural de diferentes proteínas mostra que um grupo de 20 aminoácidos 
são os mais comuns presentes nas estruturas. Todos eles apresentam características 
estruturais comuns. 
Estrutura geral dos aminoácidos 
Possuem um grupamento ácido e um grupamento amino, 
de caráter básico. O radical R é variável, dando origem 
aos diferentes tipos de aminoácidos 
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Aminoácidos e proteínas 
A ligação covalente entre dois aminoácidos recebe o nome de ligação peptídica, 
gerando dipeptídeos 
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 Em sistemas celulares, essas moléculas encontram-se em compartimentos 
específicos, podendo estar associadas a outras moléculas, desempenhando 
suas diferentes funções. 
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Células Procarióticas X Eucarióticas 
Células procarióticas e eucarióticas se diferenciam quanto a complexidade, 
presença de compartimentos especializados e organelas celulares 
38 
As células procarióticas 
39 
As células eucarióticas 
40 
As células eucarióticas 
41 
A membrana plasmática 
 A membrana plasmática define o limite da célula e é uma barreira composta por uma 
bicamada lipídica, que impede a passagem de íons e compostos carregados. 
 Contém uma variedade de proteínas transportadoras e canais iônicos que regulam a 
passagem de moléculas através da membrana. 
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As células eucarióticas 
O Núcleo 
 O núcleo contém o genoma 
 É envolto por envelope nuclear (duas camadas de membrana contígua ao 
retículo endoplasmático) 
 Local onde ocorrem os processos de replicação do DNA e transcrição. 
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As células eucarióticas 
Síntese de lipídeos 
e proteínas 
Retículo 
Endoplasmático 
O Retículo Endoplasmático Local da síntese de proteínas secretadas e de proteínas de membrana (não de 
proteínas que ficam no citosol) 
 A ligação de ribossomos fornece ao retículo endoplasmático rugoso sua aparência 
granular 
 Quando não existe ligação de ribossomos, o retículo endoplasmático é liso, é o 
local da síntese de lipídios e tem aparência mais tubular que o rugoso 
 Nas células especializadas na secreção de proteínas para o espaço extracelular, 
como células pancreáticas que secretam insulina o retículo endoplasmático é mais 
proeminente 
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As células eucarióticas 
Processamento e 
endereçamento de 
proteínas 
Complexo de Golgi 
 Conjunto de cisternas achatadas localizadas próximas ao núcleo, divididas 
em três regiões definidas: cis, medial e trans. 
 A porção cis faceia o retículo endoplasmático rugoso e o núcleo 
 A porção trans faceia a membrana plasmática 
 E os elementos mediais estão entre essas porções 
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As células eucarióticas 
Lisossomos 
 São organelas ácidas que contém enzimas de degradação encontradas em 
células animais. 
 No interior do lisossomo a composição é diferente do citosol que o circunda. 
 As enzimas lisossômicas (capazes de degradar DNA, RNA, proteínas, lipídios...) 
funcionam de maneira eficiente em pH ácido e são pouco ativas em pH neutro 
 Possui inúmeras hidrolases ácidas: 
•Proteases 
•Nucleases 
•Glicosidases 
•Lipases e Fosfolipases 
•Fosfatases e Sulfatases 
 
50 
As células eucarióticas 
Mitocôndria 
 Cada mitocôndria tem duas membranas, a externa é lisa e a interna tem 
invaginações chamadas cristas (maior área de superfície) 
 A membrana interna envolve a matriz (solução aquosa concentrada de enzimas e 
intermediários envolvidos com a produção de energia) 
 As mitocôndrias possuem seu próprio DNA, RNA e ribossomos 
 A mitocôndria é a principal produtora de ATP, fornecendo energia para célula 
 Células de tecidos metabolicamente ativos tem mais mitocôndrias 
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As células eucarióticas 
Citoesqueleto 
 Tanto células eucarióticas como procarióticas possuem citoesqueleto (arranjo de 
proteínas fibrosas) que garante estabilidade estrutural, a forma, e ajuda na 
movimentação da célula. É composto por: 
•Microtúbulos - constituídos de polímeros de proteínas tubulina, 
•Microfilamentos – constituídos da proteína actina, 
•Filamentos intermediários – constituído de vimentina, desmina, queratina,etc 
 
Citoesqueleto 
 É uma rede tridimensional interligada em todo o citoplasma, 
formado por vários tipos de filamentos de proteínas que cruzam a 
célula 
 Funções: 
•Estabiliza a forma celular 
•Organiza o citoplasma 
•Produz movimento 
 
Por que as células eucarióticas são 
compartimentalizadas? 
 Cada compartimento dentro da célula desempenha uma função 
 Muitas enzimas só funcionam no interior da organela 
 As células podem se tornar especializadas, aumentando 
componentes específicos para cada função 
Hierarquia molecular e organização 
das células