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BIOQUÍMICA Profa. Regina Aguiar Lima Aula: Fundamentos da Bioquímica Bioquímica Ciência que se trata das bases químicas da vida constituintes químicos das células reações e processos a que são submetidos como o organismo obtém, armazena, mobiliza e utiliza a energia para suas atividades; como ocorre a renovação das estruturas; Relações com a saúde Saúde situação em que todas as muitas milhares de reações intra e extracelulares que ocorrem no corpo estão se processando em taxas compatíveis com a máxima sobrevivência do organismo Doenças - manifestações de anormalidades de moléculas, reações químicas ou processos bioquímicos Importância da Bioquímica Conhecimento dos processos e manutenção da saúde Conhecimento e tratamento de doenças Proteínas Anemiafalciforme Errosinatosdometabolismo Lipídios Dislipidemias Leucodistrofias Carboidratos Diabetes 4 Fundamentos da Bioquímica Genéticos Celulares Químicos Físicos 5 Fundamentos genéticos Informação genética codificada no DNA Replicação Transcrição Tradução Proteína Célula e suas moléculas macromoléculas unidades organelas complexas monoméricas Fundamentos celulares 7 Elementos químicos das biomoléculas abundantes: C, N, O e H Fundamentos químicos Macroelementos Microelementos 8 Ligações químicas entre átomos Biomoléculas: compostos de Carbono e outros grupos funcionais 10 Grupos funcionais: arranjos de átomos 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Éster fosfórico 25 26 27 Ligações Químicas Ligação covalente (Energia >200 kJ) – pares de elétrons compartilhados Ligação não covalente - Interações eletrostáticas (Energia < 100 kJ) Pontes de hidrogênio – entre grupamentos polares Interações iônicas: dipolo-dipolo / íon-dipolo– entre grupamentos fortemente/moderadamente polares Interações de van der Waals – entre partículas sem carga; dipolos temporários, induzidos Ligações químicas e intermoleculares Fundamentos Físicos Energia para os seres vivos: Organismo em equilíbrio dinâmico com o meio Transformação da energia e da matéria Criar e manter a ordem com uso de trabalho e energia Energia e Metabolismo As células necessitam de energia pra todas as funções: manutenção da vida, crescimento e reprodução Bioenergética – Energia nos seres vivos diferentes formas de energia (calor; trabalho mecânico, químico, elétrico) modos de obter, armazenar e utilizar E fundamentada na Termodinâmica - estudo as formas de energia e suas transformações 33 Leis da termodinâmica 1a – Lei da Conservação da Energia: energia (ou matéria) não se cria nem se perde, apenas se transforma; Entalpia (H) – energia térmica liberada/absorvida em um processo bioquímico 2a – Lei da Transferência de Energia: a energia disponível de um sistema decresce ou é conservada; Entropia (S): energia liberada/consumida com a variação da ordem do sistema Biomoléculas Carboidratos: são poliidroxialdeídos ou poliidroxicetonas, ou substâncias que liberam por hidrólise estes compostos. Lipídios: moléculas com estrutura química variável,e com predomínio de grupamentos apolares (hidrofóbica) e pequena porção hidrofílica. Aminoácidos: moléculas contendo um carbono (alfa) ligado a um H, a uma carboxila, a uma amina e a um grupamento variável. BIOQUÍMICA Profa. Regina Aguiar Lima Aula: Química da Água Propriedades estruturais e químicas Oxigênio central forma ligações covalentes com 2 átomos de hidrogênio, ficando 2 pares de elétrons não compartilhados Molécula com geometria tetraédrica 2 hidrogênios e 2 pares de elétrons nos vértices Molécula é polar (há distribuição desigual de cargas) 38 Polaridade da água Propriedades físicas especiais Pontes de hidrogênio - moléculas de água tendem a se ligar; H (parcialmente positivos) e O (parcialmente negativo) 1 molécula de água pode formar até 4 pontes de hidrogênio: 2 átomos de Hidrogênio “doam” pontes e 2 pares de elétrons não pareados do Oxigênio “aceitam” pontes 39 Pontes de hidrogênio Transitórias 10-12 segundos fluidez Coesão da água alta tensão superficial Pequenos agregados Grupamentos funcionais que formam pontes de H álcool cetona proteínas bases nitrogenadas Água - solvente Devido às pontes de H e outras interações eletrostáticas Polaridade permite: Associação a íons: íons do soluto ficam solvatados (hidratados) Moléculas biológicas polares (hidrófilas) são solubilizadas/hidratadas Eletrólito fraco – presença de cargas Substâncias dissolvidas na água no organismo humano Sais Glicose Proteínas Lipídios Gases: CO2 e O2 Pontes de Hidrogênio Pontes de Hidrogênio água e amônia Biomoléculas polares Biomoléculas apolares e anfipáticas Solubilidade de gases em água Solubilização do NaCl Solubilização do NaCl Solubilização da glicose Solubilização da glicose Solubilização de moléculas variadas Interação com moléculas anfipáticas Interações entre biomoléculas em meio aquoso Interações entre biomoléculas em meio aquoso Efeito hidrófobo Moléculas apolares e anfífilas/anfipáticas exclusão de substâncias apolares de uma solução aquosa moléculas apolares se aglomeram diminuindo o número de moléculas de água necessárias para hidratá-las separadamente influência sobre a estrutura e função de moléculas biológicas (proteínas) e estrutura da membrana lipídica das células Efeito hidrófobo Efeito hidrófobo água pura: moléculas com entropia alta água + ácido graxo: moléculas de água com entropia baixa Efeito hidrófobo Dispersão de lipídios em água: moléculas de lipídios dispersas – entropia alta moléculas de água se ordenam e rodeiam moléculas de lipídios– tem sua entropia diminuída Efeito hidrófobo Moléculas de lipídios se agrupam diminuição da área de contato com a água menor entropia dos lipídios Menor quantidade de moléculas de água que interagindo com lipídios aumento na entropia da água Efeito hidrófobo Agrupamento de lipídios minimiza o contato da região apolar da molécula com a água maximiza o contato da região polar da molécula com a água aumento da entropia da água Região apolar interna Região polar externa Representação de lipídios Ácido graxo Fosfolipídio Efeito hidrofóbico e interações de moléculas anfipáticas Micela Bicamada Vesícula Ácido graxo Fosfolípídio Cavidade interna aquosa
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