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26/09/18 1 Prof. Ives Haifig (ives.haifig@ufabc.edu.br) Evolução e diversificação da vida na Terra MACROMOLÉCULAS: BASE ORGÂNICA DA VIDA O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. 26/09/18 2 DO QUE SÃO CONSTITUÍDOS OS ORGANISMOS VIVOS ? CÉLULAS OS ORGANISMOS VIVOS PODEM SER: • UNICELULARES • PLURICELULARES E O QUE HÁ DENTRO DAS CÉLULAS PARA QUE O ORGANISMO VIVO EXECUTE TODAS AS FUNÇÕES ANTERIORMENTE CITADAS? MOLÉCULAS mioglobina BIOMOLÉCULAS INORGÂNICAS • Água • Gases • Sais minerais BIOMOLÉCULAS • Ácidos nucleicos • Carboidratos • Lípidios • Proteínas ORGÂNICAS • Vitaminas MACROMOLÉCULAS ÁTOMOS MAJORITÁRIOS: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N), Fósforo (P) e Enxofre (S) MACROMOLÉCULAS: COMPOSIÇÃO CELULAR The cell, 5ª. Ed., Alberts MACROMOLÉCULAS: COMPOSIÇÃO CELULAR The cell, 5ª. Ed., Alberts 15% PROTEÍNAS 6% RNA 4% PEQUENAS MOLÉCULAS 2% FOSFOLIPÍDIOS 2% POLISSACARÍDEOS 1% DNA 26/09/18 3 METABOLISMO CELULAR Bioquímica Básica, 3ª. Ed. Marzzoco INTERCONVERTIDAS: - FONTE ENERGÉTICA - ARMAZENADAS - EXCRETADAS ESTRUTURA E FUNÇÃO DAS MACROMOLÉCULAS • Carboidratos • Lipídios • Proteínas • Ácidos nucléicos • SÃO POLÍMEROS CONSTRUÍDOS POR LIGAÇÕES COVALENTES DE MOLÉCULAS MENORES CHAMADAS DE MONÔMEROS. • AS PROPRIEDADES ESPECIAIS DE LIGAÇÃO COVALENTE DO CARBONO PERMITEM A FORMAÇÃO DE UMA GRANDE VARIEDADE DE MOLÉCULAS… POLÍMERO MONÔMERO Proteínas Aminoácido Ácidos nucleicos Nucleotídeo Carboidratos Monossacarídeo Lipídios Ácido graxo MACROMOLÉCULAS MONÔMERO OLIGÔMERO POLÍMERO dímero trímero tetrâmero pentâmero CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE É A PRINCIPAL FORMA PELA QUAL O CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO É APRESENTADO ÀS CÉLULAS DO CORPO E É O PRINCIPAL “COMBUSTÍVEL” DO CORPO. CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE É A PRINCIPAL FORMA PELA QUAL O CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO É APRESENTADO ÀS CÉLULAS DO CORPO E É O PRINCIPAL “COMBUSTÍVEL” DO CORPO. 26/09/18 4 CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE É A PRINCIPAL FORMA PELA QUAL O CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO É APRESENTADO ÀS CÉLULAS DO CORPO E É O PRINCIPAL “COMBUSTÍVEL” DO CORPO. CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE É A PRINCIPAL FORMA PELA QUAL O CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO É APRESENTADO ÀS CÉLULAS DO CORPO E É O PRINCIPAL “COMBUSTÍVEL” DO CORPO. CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE: PRINCIPAL FORMA - CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO CARBOIDRATOS (AÇÚCARES) • PARA MUITOS CARBOIDRATOS, A FÓRMULA GERAL É: [C(H2O)]N, DAÍ O NOME "CARBOIDRATO", OU "HIDRATOS DE CARBONO" . • CONTÉM APENAS 3 ELEMENTOS NA SUA FÓRMULA: C, H, O • CONTÉM VÁRIOS GRUPOS QUÍMICOS FUNCIONAIS HIDROXILA E UM ALDEÍDO • BIOMOLÉCULAS ORGÂNICAS MAIS ABUNDANTES NA NATUREZA • OS ANIMAIS NÃO SÃO CAPAZES DE SINTETIZAR CARBOIDRATOS, SENDO NECESSÁRIA SUA OBTENÇÃO ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO • GLICOSE: PRINCIPAL FORMA - CARBOIDRATO ABSORVIDO NO INTESTINO MONOSSACARÍDEOS (SIMPLES) • AÇÚCAR SIMPLES FORMADO DE UMA MOLÉCULA • POSSUEM PELO MENOS 3 ÁTOMOS DE CARBONO • TRIOSES, TETROSES, PENTOSES, HEXOSES, HEPTOSES... • HEXOSES SÃO OS MAIS ABUNDANTES • 2 PENTOSES MERECEM DESTAQUE: RIBOSE E DESOXIRRIBOSE • SÃO FORMADOS A PARTIRDA LIGAÇÃO DE 2 MONOSSACARÍDEOS, ATRAVÉS DAS LIGAÇÕES GLICOSÍDICAS. • SUA FÓRMULA GERAL C12H22O11. EXEMPLOS: • MALTOSE, SACAROSE E LACTOSE . DISSACARÍDEOS 26/09/18 5 • SÃO FORMADAS POR TRÊS OU MAIS MOLÉCULAS DE AÇÚCARES • FUNÇÕES BIOLÓGICAS PRINCIPAIS: § ARMAZENAMENTO DE ENERGIA § ELEMENTO ESTRUTURAL • OS MAIS ENCONTRADOS SÃO: AMIDO, GLICOGÊNIO E CELULOSE POLISSACARÍDEOS FUNÇÕES DOS POLISSACARÍDEOS ARMAZENADORES: FONTE DE ENERGIA AMIDO (VEGETAIS) GLICOGÊNIO (ANIMAIS) ESTRUTURAIS: COMPOSIÇÃO FÍSICA QUITINA (ARTRÓPODES) CELULOSE (PLANTAS) CURIOSIDADE • ANIMAIS NÃO PRODUZEM CELULASE – AS CELULASES SÃO ENCONTRADAS EM ALGUMAS ESPÉCIES DE PROTOZOÁRIOS E BACTÉRIAS, COMO AS LOCALIZADAS NO TRATO INTESTINAL DE CUPINS E RUMINANTES, AUXILIANDO NA DIGESTÃO DO CAPIM ATUALMENTE: INTERESSE BIOTECNOLÓGICO GRANDE EM CELULASES DE DIFERENTES ORGANISMOS - A UTILIZAÇÃO DA CELULOSE COMO FONTE DE GLICOSE PARA A FERMENTAÇÃO ALCOÓLICA PODERÁ SER UMA FONTE DE PRODUÇÃO DE BIOCOMBUSTÍVEIS CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES: • MACROMOLÉCULAS MAIS ABUNDANTES NAS CÉLULAS; • CONSTITUÍDAS POR AMINOÁCIDOS (MONÔMEROS); • COM DIFERENTES NÚMEROS DE AMINOÁCIDOS E FUNÇÕES BIOLÓGICAS: ENZIMAS, HORMÔNIOS, ANTICORPOS, TRANSPORTADORES, F IBRAS MUSCULARES, ETC; PROTEÍNAS CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES: • MACROMOLÉCULAS MAIS ABUNDANTES NAS CÉLULAS; • CONSTITUÍDAS POR AMINOÁCIDOS (MONÔMEROS); • COM DIFERENTES NÚMEROS DE AMINOÁCIDOS E FUNÇÕES BIOLÓGICAS: ENZIMAS, HORMÔNIOS, ANTICORPOS, TRANSPORTADORES, F IBRAS MUSCULARES, ETC; PROTEÍNAS CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES: • MACROMOLÉCULAS MAIS ABUNDANTES NAS CÉLULAS; • CONSTITUÍDAS POR AMINOÁCIDOS (MONÔMEROS); • COM DIFERENTES NÚMEROS DE AMINOÁCIDOS E FUNÇÕES BIOLÓGICAS: ENZIMAS, HORMÔNIOS, ANTICORPOS, TRANSPORTADORES, F IBRAS MUSCULARES, ETC; PROTEÍNAS 26/09/18 6 MONÔMERO AMINOÁCIDOS FÓRMULA DE ESTRUTURA α AMINA ÁCIDO CARBOXÍLICO DEFINE PROPRIEDADES COMO A POLARIDADE E O GRAU DE IONIZAÇÃO ESTRUTURA DO AMINOÁCIDO MONÔMERO AMINOÁCIDOS FÓRMULA DE ESTRUTURA • EXISTEM 20 AMINOÁCIDOS DIFERENTES QUE ORIGINAM DIFERENTES PROTEÍNAS. • TODOS CONTÉM UM GRUPO AMINA (NH3) E UM GRUPO ÁCIDO CARBOXÍLICO (COOH) LIGADOS AO C α AMINA ÁCIDO CARBOXÍLICO DEFINE PROPRIEDADES COMO A POLARIDADE E O GRAU DE IONIZAÇÃO ESTRUTURA DO AMINOÁCIDO PEPTÍDICA ENTRE O GRUPO AMINA (R-NH-) DE UM AMINOÁCIDO E O GRUPO CARBOXILA (R-CO-) DE OUTRO AMINOÁCIDO, COM PERDA DE UMA MOLÉCULA DE ÁGUA LIGAÇÃO ENTRE OS AMINOÁCIDOS ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS • CERCA DE 4000 ESTRUTURAS. • PROTEÍNAS COM FUNÇÕES SIMILARES GERALMENTE APRESENTAM ESTRUTURAS SIMILARES (AMINOÁCIDOS CONSTITUINTES) Funções das Proteínas Enzimática Ex: lipases Nutricional Hormonal Transporte Armazenamento Sistemas contrácteis Estrutural Imunidade Ex: ferritina Ex: hemoglobina Ex: insulina Ex: colagénio Ex: imunoglobolina Ex: caseína Ex: troponina 26/09/18 7 • OS LIPÍDIOS DEFINEM UM CONJUNTO DE SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS QUE, AO CONTRÁRIO DAS OUTRAS CLASSES DE COMPOSTOS ORGÂNICOS, NÃO SÃO CARACTERIZADAS POR ALGUM GRUPO FUNCIONAL COMUM, E SIM PELA SUA ALTA SOLUBILIDADE EM SOLVENTES ORGÂNICOS COMO O ÉTER, O CLOROFÓRMIO E O BENZENO, E BAIXA SOLUBILIDADE EM ÁGUA • ESTÃO DISTRIBUÍDOS EM TODOS OS TECIDOS, PRINCIPALMENTE NAS MEMBRANAS CELULARES E, NOS VERTEBRADOS, NAS CÉLULAS DO TECIDO ADIPOSO LIPÍDIOS CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS E ATIVIDADES BIOLÓGICAS • RESERVA ENERGÉTICA • FUNÇÃO ESTRUTURAL • FUNÇÃO PROTETORA • FUNÇÃO VITAMÍNICA • FUNÇÃO HORMONAL • ÁCIDOS GRAXOS • TRIACILGLICERÓIS • FOSFOLIPÍDIOS • CERAS • ESTERÓIS ESTRUTURA DE ALGUNS LIPÍDIOS CONSTITUINTES DE MEMBRANAS RESERVA ENERGÉTICA ÁCIDOS GRAXOS ÁCIDOS ORGÂNICOS DE CADEIA LINEAR • POSSUEM UMA CADEIA LONGA DE HIDROCARBONETOS (14 A 22 ÁTOMOS DE CARBONO) • POSSUEM UM GRUPAMENTO CARBOXILA EM UMA DAS EXTREMIDADES • PODEM SER SATURADOS OU INSATURADOS. ÁCIDO GRAXO SATURADO ÁCIDO GRAXO INSATURADO ÁCIDOS GRAXOS • EM GERAL, NÃO EXISTEM LIVRES DENTRO DAS CÉLULAS. • ESTÃO QUASE SEMPRE COMBINADOS COM GLICEROL. • GLICEROL: POLIÁLCOOL COM 3C E 3OH ÁCIDOS GRAXOS COMUNS: SATURADOS NOME FÓRMULA FONTE BUTÍRICO C4H8O2 MANTEIGA CAPRÍLICO C8H16O2 ÓLEO DE COCO PALMÍTICO C16H32O2 ÓLEO DE PALMA ESTEÁRICO C18H36O2 TOUCINHO 26/09/18 8 ÁCIDOS GRAXOS COMUNS: INSATURADOS NOME FÓRMULA FONTE OLEICO C18H34O2 ÓLEO DE OLIVA LINOLEICO C18H32O2 ÓLEO DE LINHAÇA É FORMADA POR MOLÉCULAS DE GLICEROL E MOLÉCULAS DE ÁCIDO GRAXO TRIACILGLICERÓIS - ESTRUTURA ÉSTERES DO ÁLCOOL GLICEROL LIGADOS A TRÊS CADEIAS DE ÁCIDOS GRAXOS RESERVA ENERGÉTICA: ANIMAIS E VEGETAIS LIPÍDIOS MAIS ABUNDANTES AGRUPAMENTOS DE LIPÍDIOS: - IMPORTANTE PARA O SURGIMENTO DAS MEMBRANAS MEMBRANA PLASMÁTICA CERAS • SÃO PARECIDOS COM OS GLICERÍDIOS. • POSSUEM ÁCIDOS GRAXOS, MAS O ÁLCOOL DA SUA CONSTITUIÇÃO NÃO É O GLICEROL. • SÃO MUITO ÚTEIS ÀS PLANTAS E AOS ANIMAIS QUE AS FABRICAM. TRIACONTANOL PALMITATO: MAIS ABUNDANTE CERÍDEO PRESENTE NA CERA DA ABELHA ABELHAS SÃO PRODUTORAS DE CERA - CONSTRUÇÃO DOS FAVOS (TORNANDO-O IMPERMEÁVEL) - PROTEÇÃO DA COLMÉIA (ISOLANDO-A DE ÁGUA E DE INSETOS) 26/09/18 9 ESTERÓIS CONSTITUÍDOS POR 4 ANÉIS CARBÔNICOS C O N J U G A D O S , P R E S E N T E S N A S MEMBRANAS CELULARES DE MUITOS ORGANISMOS E DESEMPENHANDO FUNÇÕES DIGESTIVAS E HORMONAIS; E X . : C O L E S T E R O L ; S A I S B I L I A R E S ; HORMÔNIOS: TESTOSTERONA E ESTRÓGENO ESTERÓIS: COLESTEROL E ERGOSTEROL COLESTEROL: GORDURAS ANIMAIS CÉREBRO E NO TECIDO NERVOSO DERIVADO OU SINTETIZADO A PARTIR DE OUTRAS SUBSTÂNCIAS OU PROVENIENTE DA DIETA HORMÔNIOS DERIVADOS DO COLESTEROL POLÍMEROS EM QUE OS MONÔMEROS, OS NUCLEOTÍDEOS, SÃO CONSTITUÍDOS POR: U M A P E N T O S E ( R I B O S E O U DESOXIRRIBOSE); UM GRUPO FOSFATO (OU ÁCIDO FOSFÓRICO); UMA BASE NITROGENADA (ADENINA, GUANINA, CITOSINA, T IMINA OU URACILA). Compostos de nucleotídeos • DNA E O RNA • POLÍMEROS LINEARES ESPECIALIZADOS NO ARMAZENAMENTO, NA TRANSMISSÃO E USO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA • BIOMOLÉCULAS DE GRANDE IMPORTÂNCIA NO CONTROLE CELULAR ÁCIDOS NUCLEICOS BASES NITROGENADAS PENTOSES NUCLEOSÍDEO / NUCLEOTÍDEO ÁCIDOS NUCLEICOS: TIPOS EXISTEM DOIS TIPOS DE ÁCIDOS NUCLEICOS COM CONSTITUIÇÃO E ESTRUTURA DISTINTAS: 26/09/18 10 RNA (ÁCIDO RIBONUCLEICO) DIFERENTES TIPOS DE ESTRUTURA CONFORME A FUNÇÃO QUE DESEMPENHAM: RNAt RNAm RNAr O DNA (ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO) É FORMADO POR CADEIA DUPLA ANTIPARALELA ENROLADA EM DUPLA HÉLICE. ÁCIDOS NUCLEICOS: RNA e DNA COMPLEMENTARIDADE DUPLA HÉLICE A-T e C-G, no DNA INTERAÇÕES DE CARGAS AS POSSIBILIDADES ESTRUTURAIS DO RNA REATIVIDADE DO OH EM C2 RIBOZIMAS RNA TRANSCRIÇÃO: DNA → RNA # Tradução RNA → Proteína Ribossomos e tRNAs ocorre no ribossomo = RNAr + proteína 26/09/18 11 Replicação BIBLIOGRAFIA • LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica. Worth Publishers, 3a. ed. 2002 • STRYER, L. Bioquímica, 5a. ed. • Molecular Biology of the Cell, Alberts et al, 5ª. Ed. • Marzzoco A, Bayardo B.T, Bioquímica Básica 3ª. Ed. • Koolman, J., Roehm, KH. Color Atlas of Biochemistry. 2.ed. 2005.
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