Características dos Seres Vivos e Biomoléculas

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Ciência que estuda a química da vida 
• Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que 
constituem os seres vivos interagem para manter e 
perpetuar a vida seguindo as leis da química e da física 
que regem o universo. 
• Como o conjunto de moléculas que constituem os seres 
vivos interagem para lhes conferir suas características e 
propriedades 
Quais são as características de todos os seres vivos???? 
1 - Complexidade química e organização microscópica 
•Elementos químicos 
comuns C, O, N, H e P 
•Poucas unidades 
fundamentais (monômeros) 
compartilhadas por todos os 
seres vivos 
•Hierarquia celular 
(organização similar) 
Características dos seres vivos 
E como existe tanta 
diversidade entre os 
seres vivos? 
S=NL onde: 
S = número de sequências possíveis 
N = número de unidades existentes 
L = comprimento linear da sequência 
Quantas sequencias diferentes podem ser feitas 
com elas? (Com repetição e seguindo uma direção) 
Unidades monoméricas agrupadas em 
sequência diversas podem originar várias 
moléculas diferentes 
DNA → S=48 = 65.536 
Proteínas → S = 208 = 2,65x1010 
A variação no arranjo das 
unidades monoméricas → 
variedade nas moléculas .... 
As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural 
são compartilhadas por todas as células vivas 
Células são unidades fundamentais dos seres vivos 
altamente organizadas 
Unidades 
monoméricas 
Macromoléculas Complexos 
supramoleculares 
Células Tecidos e 
Organismos 
2 - Possuem sistemas para 
a extração, transformação 
e uso da energia do meio 
em que vive 
3 - Capacidade de se 
replicar e viver em 
grupo 
DNA DNA 
RNA 
Proteína 
replicação 
transcrição 
tradução 
4 - Mecanismos de perceber e responder a alterações do meio 
5 - Possuem capacidade de 
definir funções para seus 
componentes e regular a 
interação entre eles. 
6 - Possuem capacidade de se alterar ao longo do tempo 
por evolução gradual. 
Bioquímica área da ciência que 
estuda a estrutura das 
biomoléculas, suas propriedades e 
como elas interagem para conferir 
as características dos seres vivos 
Biomoléculas 
Moléculas orgânicas que constituem os seres vivos 
Biomoléculas quando observadas individualmente, 
seguem todas as leis da física e química descritas 
para a matéria inanimada 
Conferem as características especiais dos 
seres vivos quando elas passam a agir em 
conjunto, com uma grande organização 
87% 
Maior massa é de 
carbono, nitrogênio, 
oxigênio e hidrogênio 
Existe a participação 
de vários outros 
elementos em 
pequena quantidade 
C = 1/2 do peso 
seco das células 
C é um átomo muito versátil em relação às 
ligações covalentes que pode formar 
Regra do octeto – na formação de uma ligação 
covalente os átomos tendem a ficar com 8 elétrons na 
camada de valência por compartilhamento de elétrons 
(Hidrogênio 2 elétrons). 
 
Carbono tem 4 elétrons na camada de valência 
Carbono pode fazer ligações simples 
duplas e triplas com vários átomos na 
constituição das biomoléculas 
Forma ligações covalentes simples com o H 
Forma ligações covalentes simples e duplas com o O 
Forma ligações covalentes simples e duplas com o N 
Além disso....... 
Ligações entre átomos de C 
(tripla é rara nas biomoléculas) 
Configuração 
Arranjo tridimensional específico 
dos átomos que formam uma 
molécula 
A configuração das biomoléculas está 
relacionada com suas características 
e funcionalidade 
Diversidade de ligação dos átomos de carbono 
proporcionam distribuição atômica espacial importante 
para as biomoléculas 
Átomos de Carbono - Geometria tetraédrica 
Núcleo dos átomos das ligações com o C não estão 
em um mesmo plano, apresentam um arranjo 
tetraédrico 
Ligações covalentes simples entre átomo de carbono 
Ângulo de 109º entre duas ligações 
Comprimento de 0,154nm entre os átomos 
Possui rotação livre e geometria tetraédrica 
A dupla ligação entre os C confere maior 
proximidade entre os átomos (0,134nm) 
A geometria entre os C é planar 
É rígida, não permite rotação entre os átomos pois 
todos os átomos vizinhos estão em um mesmo plano 
Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares, 
ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas 
A configuração dos átomos das moléculas 
biológicas é importante para a suas atividades 
Disposição diferente de ligantes ao redor do átomo de C 
podem originar moléculas diferentes 
 
 isômeros geométricos e isômeros ópticos ou 
 estereoisômeros 
Presença de dupla 
ligação 
Presença de carbono 
assimétrico 
•As moléculas biológicas possuem formas isoméricas 
não podem ser convertidas sem a quebra de ligação 
 
•Possuem características físicas e biológicas 
diferentes 
Isômeros geométricos ou cis-trans 
Diferem no arranjo de seus grupos com relação 
a uma dupla ligação 
Feromônio sexual produzido 
pela mosca-doméstica (CIS) 
Composto produzido por 
pesquisador (TRANS) 
Sem efeito sobre o macho 
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12— CH3 
Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica 
 
Isômeros ópticos ou Estereoisômeros 
Um átomo de carbono 
com quatro ligantes 
diferentes (carbono 
assimétrico ou centro 
quiral) - duas 
configurações que 
são imagem especular 
entre si 
(D ou L, S ou R) 
Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral 
e portanto vários isômeros – 2n (número de carbonos assimétricos) 
Espelho 
Uso na indústria de alimentos (flavorizantes), como solventes 
biodegradáveis e como o R-limoneno tem efeito repelente para 
insetos tem sido usado na formulação de alguns inseticidas. 
R S 
Ervas usadas na culinária 
Óleos essenciais utilizados na 
indústria 
Ao esqueleto de C das biomoléculas podem 
ser adicionados grupos com outros átomos 
que vão contribuir para as propriedades 
químicas das molécula. 
Grupos funcionais 
Separados em 5 famílias de compostos 
1 - Hidrocarbonetos 
2 - Grupos com oxigênio 
3 - Grupos com nitrogênio 
4 - Grupos com enxofre 
5 - Grupos com fósforo 
1 - Hidrocarbonetos 
Metil 
Etil 
Fenil 
2 - Grupos com oxigênio 
carbonila 
aldeído cetona 
carboxila 
anidrido 
( 2 carboxilas) 
alcool - hidroxila 
éter 
éster 
3 - Grupos com nitrogênio 
amina 
amida 
guanidina 
imidazol 
4 - Grupos com enxofre 
sulfidrila 
dissulfeto 
tioester 
5 - Grupos com fósforo 
fosforila 
fosfoanidrido 
acilfosfato 
(anidrido misto, acido carboxilico 
mais acido fosforico) 
As moléculas biológicas podem ser 
consideradas polifuncionais em relação aos 
grupos químicos que as compõem 
As características químicas e biológicas das 
biomoléculas são determinadas pelos grupos 
funcionais que as constituem e sua disposição 
tridimensional 
 Conformação 
(disposição dos grupos que podem ser 
alteradas sem quebra de ligação) 
Os grupos funcionais também são 
importantes porque eles é que vão 
determinar as interações químicas da 
molécula com o ambiente 
A água constitui uma grande proporção 
do organismos vivos (70% massa) 
Molécula dipolar – arranjadas ordenadamente 
através de ligações de hidrogênio 
Grupamentos polares das biomoléculas podem formar 
ligações de hidrogênio com a água 
 
Ocorrem entre um átomo eletronegativo (Oxigênio ou 
Nitrogênio) e um hidrogênio ligado a outro átomo 
eletronegativo (Oxigênio ou Nitrogênio) 
Ligações de Hidrogênio importantes nas
biomoléculas 
Ligações de 
Hidrogênio 
podem ocorrem 
entre moléculas e 
a água, entre 
grupos de uma 
mesma molécula 
ou de moléculas 
diferentes 
Óleo possui moléculas sem grupamentos 
capazes de formar ligações de hidrogênio com 
a água (triglicerídeos) 
Presença de grupos com carga elétrica ou que fazem 
ligações de Hidrogênio com a água classifica as 
moléculas em: 
 
hidrofílicas (moléculas solúveis na água) 
hidrofóbicas (moléculas não solúveis na água) 
Essas interações fracas: 
• ligações de hidrogênio 
• forças hidrofílicas e 
hidrofóbicas 
• interações iônicas (cargas + e -) 
 
Importantes para a manutenção da 
estrutura tridimensional das 
moléculas e suas funções 
biológicas 
Estrutura e função das 
biomoléculas 
 
• Carboidratos (Açúcares) 
• Proteínas (Enzimas) 
• Lipídeos (Gorduras) 
 
• Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)