Aula 1 - Introdução a Bioquímica

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Introdução a Bioquímica
PROF. MARIANA REIS GUEDES
DISC. BIOQUÍMICA 
Bioquímica
Questiona como as extraordinárias propriedades dos organismos vivos se originaram a
partir de milhares de moléculas de biomoléculas diferentes;
 Quando essas moléculas são isoladas e examinadas individualmente, elas seguem todas as
leis físicas e químicas que descrevem o comportamento da matéria inanimada.
O estudo da bioquímica mostra como o conjunto de 
moléculas inanimadas que constituem os organismos 
vivos interagem para manter e perpetuar a vida
Bioquímica
De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos?
 Polímeros muito longos, cada qual com sua
sequencia característica de subunidades
 Sua estrutura tridimensional única
 Seletividade de parceiros para interação na
célula
 Elevado grau de complexidade química e organização microscópica:
Milhares de moléculas diferentes formam as intricadas estruturas
celulares internas
Bioquímica
De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos?
 Permite aos organismos construir e manter suas
intricadas estruturas: realizar trabalho
mecânico, químico, osmótico e elétrico, o que
neutraliza a tendência da matéria decair para
um estado mais desorganizado  equilíbrio
com o ambiente
 Sistema para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente
Bioquímica
De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos? Mudança em um componente causam mudanças coordenadas ou
compensatórias em outro, com o todo manifestando uma
característica além das partes individuais
 O conjunto de moléculas realiza um programa, cujo resultado final é a
reprodução e a autopreservação do conjunto de moléculas  isso é a
vida!
 Funções definidas para cada componentes de um organismo e
interações reguladas entre eles, valido para estruturas macroscópicas e
intracelulares microscópicas e compostos químicos individuais.
Bioquímica
 De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos? Os organismos constantemente se ajustam a
essas mudanças por adaptações de sua química
interna ou de sua localização no ambiente.
 Mecanismos para sentir e responder às alterações no seu ambiente
Bioquímica
De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos?
 Uma célula bacteriana isolada disposta em meio
nutritivo estéril pode dar origem, em 24 horas, a
um bilhão de “filhas idênticas”  devido ao
material genético da célula original
 Em maior escala: a prole de um animal
vertebrado mostra uma semelhança marcante
com seus pais, também como consequência da
herança genética
 Capacidade para se autorreplicar e automontar com precisão
Bioquímica
De fato: os organismos vivos têm propriedades extraordinárias que os distinguem das 
outras porções da matéria;
Quais 
propriedades 
peculiares dos 
organismos 
vivos?
 Os organismos alteram suas estratégias de vida
herdadas, a passos muito pequenos, para
sobreviver em circunstâncias novas.
 O resultado de eras de evolução é uma enorme
diversidade de formas de vida, muito diferentes
superficialmente, mas fundamentalmente
relacionadas por sua ancestralidade comum.
 Capacidade de se alterar ao longo do tempo por evolução gradual
Bioquímica
A bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos 
e os processos químicos compartilhados por todos os organismos e 
estabelece princípios de organização que são a base da vida em todas as 
suas formas, princípios esses referidos como 
A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA.
Fundamentos Celulares
 A unidade e a diversidade dos organismos se tornam aparentes mesmo em nível celular.
 Os menores organismos consistem em células isoladas e são microscópicas
 Os organismos multicelulares maiores têm muitos tipos celulares diferentes, os quais
variam de tamanho, forma e função especializada.
Apesar dessas diferenças óbvias, todas as células dos 
organismos, desde as mais simples ao mais complexo, 
compartilham determinadas propriedades 
fundamentais, que podem ser vistas em nível 
bioquímico
Fundamentos Celulares
 Células compartilham algumas características em comum:
Membrana plasmática: define o contorno, separando seu conteúdo do ambiente.
o Composta por: moléculas de lipídeos e proteínas;
o Barreira fina, resistente, flexível e hidrofóbica;
o Impede a passagem: íons inorgânicos, compostos
carregados ou polares;
o Proteínas de transporte: permite a passagem de
determinados íons e moléculas;
o Proteínas receptoras: transmitem sinais para o interior
da célula;
o Enzimas de membranas: participam de rotas de reações
Fundamentos Celulares
 Células compartilham algumas características em comum:
 Citoplasma: volume interno envolto pela membrana plasmática
o Composta por: solução aquosa – citosol e partículas em
suspensão com funções específicas, como: mitocôndria
e cloroplastos, ribossomos e proteossomos
Fundamentos Celulares
 Células compartilham algumas características em comum:
 Núcleo – nucleoide: local onde se encontra o genoma: genes compostos por DNA
o Núcleo: Confinado dentro de uma dupla membrana no
citoplasma.
o Nucleoide: região de forma irregular dentro da célula
de um procariota
Fundamentos Químicos
 A bioquímica tenta explicar as formas e as funções biológicas em termos químicos 
concluíram que a matéria viva era impressionantemente diferente daquela do mundo
inanimado.
 A simplicidade do “mundo mineral” se contrastou com a com a complexidade dos mundos
“animal e vegetal”
Constituídos de compostos ricos em
elementos:
- Carbono
- Oxigênio
- Nitrogênio
- Fósforo
Fundamentos Químicos
 A química dos organismos vivos está organizada em torno do carbono, que contribui com
mais da metade do peso seco das células.
 O carbono pode formar ligações simples com átomos de hidrogênio e ligações simples e
duplas com átomos de oxigênio e nitrogênio
 A capacidade dos átomos de carbono de formar ligações simples estáveis com até quatro
átomos de carbono é de grande importância para a biologia, formando duplas ou triplas
ligações.
Fundamentos Químicos
 Arranjo tetraédrico
 4 Ligações químicas 
simples
 Ligação simples C-C
 Liberdade de rotação
 Ligações duplas são 
curtas
 Não permite rotação
Fundamentos Químicos
 Átomos de carbono covalentemente ligados em biomoléculas podem formar
cadeias lineares, ramificadas e estruturas cíclicas.
 A versatilidade de ligação do carbono com outro carbono e com outros
elementos foi o principal fator na seleção dos compostos de carbono para a
maquinaria molecular das células durante a origem e a evolução dos
organismos vivos.
 Nenhum outro elemento químico consegue formar moléculas com tanta
diversidade de tamanhos, formas e composição
Fundamentos Físicos
 As células e organismos vivos precisam realizar trabalho para se manterem vivos e se
reproduzir;
 As reações que ocorrem dentro das células, exigem o consumo de energia (movimentos,
descarga elétrica,..)
 O armazenamento e a expressão de informação requerem energia, sem a qual estruturas
ricas em informações inevitavelmente se tornam desordenadas e sem sentido
Fundamentos Físicos
No curso da evolução, as células desenvolveram mecanismosaltamente eficientes para
aproveitar a energia:
 Luz solar
 Combustível químico
BIOQUÍMICA
Compreender em termos químicos e 
quantitativos, os meios pelos quais a energia é 
extraída, armazenada e canalizada para o 
trabalho nas células
Fundamentos Físicos
Um organismo vivo é um sistema aberto, ele troca matéria quanto energia com seu meio
 Os organismos obtém energia do meio de duas formas:
1- Absorvendo combustível químico (glicose) do seu meio e extraindo energia pela oxidação
desses combustíveis
2- Absorvendo energia da luz solar
 A primeira lei da termodinâmica: em qualquer mudança física ou química, a
quantidade total de energia no universo permanece constante, embora a forma da
energia possa mudar.
 Isso significa que, quando a energia é “usada” pelo sistema, ela não é “gasta”, mas
convertida de uma forma em outra
Estrutura química da vida
 Para essas estruturas, os átomos necessitam estabelecer ligações químicas (ligações
iônicas, covalentes) entre si para ficarem estáveis;
 Através das ligações químicas são formadas as moléculas as quais constituem as estruturas
químicas que formam as células;
 As moléculas que constituem uma célula podem desempenhar diversas funções, dentre
elas podemos destacar: estrutural, energética e enzimática.
Estrutura química da vida
 Dentre essas moléculas que fazem parte da constituição celular, podemos destacar:
 Água
 Proteínas
 Lipídeos
 Carboidratos
 Ácidos Nucleicos
Minerais
Grupos funcionais presentes nas 
biomoléculas 
Hidrocarbonetos Grupamentos contendo oxigênio
Funcionalidade nos sistemas biológicos
Nos sistemas biológicos tudo tem função desde membros, órgãos e tecidos
Olhos visão
Pernas locomoção
Intestino digestão
Isso também é verdade a nível celular
Eritrócitos (hemácias, células vermelhas do sangue) transporte de O2
Neurônios sinalização e processamento nervoso
Funcionalidade nos sistemas biológicos
E também é verdade no nível molecular. Tanto para moléculas como para vias metabólicas
Anticorpos(proteínas)
Enzimas(proteínas)
Glicose
Via glicolítica
Via da biossíntese de glicogênio
Compreender a função de cada sistema bioquímico é muito importante porque só assim é 
possível saber porque, afinal de contas, ele existe e como ele interage com outros 
sistemas cada um com sua função
Resposta imune
Catálise
Combustível biológico
Obtenção de energia pela oxidação da glicose
Armazenamento de combustível na forma de glicogênio