APOSTILA I DE BIOLOGIA

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Julia Silva
 
APOSTILA I DE BIOLOGIA
Biologia Molecular
SANTOS, J.S.
1. INTRODUÇÃO
A biologia molecular explica os processos vivos em termos das substancias químicas envolvidas. Os átomos de carbono podem formar quatro ligações covalentes, permitindo a existência de uma diversidade de compostos estáveis. A vida é baseada em compostos de carbono, incluindo carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. 
Metabolismo: é a teia de todas as reações catalisadas por enzimas em uma célula ou organismo.
Anabolismo: síntese de moléculas complexas a partir de moléculas mais simples, incluindo a formação de macromoléculas a partir de monômeros por reações de condensação. 
Catabolismo: é a quebra de moléculas complexas em moléculas mais simples, incluindo a hidrolise de macromoléculas em monômeros. 
OBS: A ureia é um exemplo de um composto que é produzido por organismos vivos, mas também pode ser sintetizado artificialmente. 
A biologia molecular é um dos ramos da biologia que se dedica ao estudo das relações entre o DNA e RNA, síntese de proteínas e as características genéticas transmitidas de geração em geração, de modo mais especifico, a biologia molecular busca compreender os mecanismos de replicação, transcrição e tradução do material genético. 
Dogma Central 
O fluxo das informações genéticas ocorre na seguinte sequência:
DNA RNA PROTEINAS
Isso significa que o DNA promove a produção de RNA (transcrição), o qual por sua vez codifica a produção de proteínas (tradução), no momento da descoberta, acreditava-se que esse fluxo não poderia ser invertido, hoje, sabe-se que a enzima transcriptase reversa é capaz de sintetizar DNA a partir de RNA. 
Técnicas da Biologia Molecular 
Reação em Cadeia da Polimerase (PCR): essa técnica é utilizada para ampliar copias do DNA e gerar copias de determinadas sequencias, o que possibilita, por exemplo, a análise de suas mutações, clonagem e manipulação de genes. 
Eletroforese em Gel: esse método é utilizado para separar proteínas e os filamentos de DNA e RNA, através da diferença entre suas massas. 
Southern Blot: por meio da autorradiografia ou da autofluorescência, essa técnica permite precisar a massa molecular e verificar se determinada sequencia se encontra presente em um filamento de DNA. 
Northern Blot: essa técnica permite analisar informações, como a localização e a quantidade do RNA mensageiro, responsável por enviar as informações do DNA até a síntese de proteínas nas células. 
Western Blot: esse método é utilizado para analises das proteínas e mescla os princípios da Southern blot e Northern blot. 
Projeto Genoma
Objetiva o mapeamento do código genético de diversos tipos de organismos. Desde a década de 90, surgiram diversas parcerias entre os países para que por meio da biologia molecular e suas técnicas de manipulação do material genético, fosse possível desvendar as peculiaridades e os genes presentes em cada filamento de DNA e RNA, dentre eles: animais, plantas, fungos, bactérias e vírus.
Projeto Genoma Humano: O Projeto Genoma Humano (PGH) foi uma pesquisa científica que contou com a participação de cientistas de 18 países. Assim, o principal objetivo do projeto era realizar o sequenciamento das bases nitrogenadas do DNA humano.
2. METABOLISMO
Conjunto de raçoes químicas que ocorrem na célula e que a mentem viva, para crescer e dividir. Todos os processos bioquímicos de construção e quebra de molecular ocorrem nos organismos.
Catabolismo 
Conjunto de reações enzimáticas de degradação, em que compostos orgânicos de alto peso molecular são convertidos em moléculas mais simples. Ocorre liberação de energia, sendo uma parte conservada em moléculas de alta energia (ATP) e a outra dissipada na forma de calor. 
Ex: quebra da glicose e de proteínas.
Anabolismo 
Conjunto de reações enzimáticas de síntese, onde moléculas simples dão origem a compostos orgânicos de peso molecular mais alto. No processo há gasto de energia, que é armazenada na molécula de ATP.
Ex: síntese de proteínas a partir dos aminoácidos.
Metabolismo Basal 
O metabolismo basal corresponde a quantidade mínima de energia necessária para o organismo em repouso manter suas atividades vitais no período de 24 horas. Cada indivíduo apresenta uma taxa de metabolismo basal, conforme o sexo, idade, peso, altura e atividades exercidas.
Existem ainda os termos metabolismo rápido e metabolismo lento relacionados ao fato de emagrecer e engordar. O fato de o metabolismo ser mais acelerado ou lento é influenciado por fatores genéticos e hábitos de vida de cada indivíduo. As pessoas com metabolismo acelerado tendem a gastar mais rápido as calorias, dificultando o ganho de peso. Enquanto isso, as pessoas com metabolismo lento tendem a acumular mais calorias, dificultando a perda de peso. 
Funções 
· Obter energia química de moléculas combustíveis ou luz solar absorvida;
· Converter nutrientes exógenos em blocos construtivos (monômeros primários) ou precursores de componentes macromoleculares das células; 
· Formar e degradar as biomoléculas requeridas nas funções especializadas das células. 
Principais Vias Metabólicas 
O metabolismo energético dos seres humanos ocorre através de uma complexa interação entre vários processos bioquímicos. Os principais são: 
· Glicólise: oxidação da glicose para obter ATP; 
· Ciclo de Krebs: oxidação do acetil-CoA para obter energia;
· Fosforilação oxidativa: utilização da energia liberada na oxidação da glicose e do acetil-CoA para produzir ATP;
· Via das pentoses-fosfato: síntese de pentoses e obtenção de poder redutor para reações anabólicas;
· Ciclo da ureia: eliminação de NH4 (amônia) sob formas menos toxicas;
· Oxidação dos ácidos graxos: transformação de ácidos graxos em acetil-CoA, para posterior utilização pelo ciclo de Krebs;
· Gliconeogênese: síntese de glicose a partir de moléculas menores, para posterior utilização pelo cérebro. 
3. ÁGUA E MINERAIS
Alimentos x nutrientes
Alimentos: são fontes de energia e de matéria prima para que seres vivos possam realizar atividades metabólicas.
Nutrientes: através da digestão dos alimentos, são quebrados em partículas, chamadas nutrientes, assim penetrando nas células. São usados para:
· Crescimento e reparo de tecidos (construtores) proteínas/lipídeos 
· Fornecem energia (energéticos) carboidratos (açucares), lipídios (gorduras)
· Regulam o funcionamento do corpo (reguladores) vitaminas e sais minerais 
Principais nutrientes 
1 – Macronutrientes: proteínas, lipídios (gorduras), carboidratos 
OBS: Além de exercerem outras funções, os macronutrientes também são oxidados para produção de energia (ATP). 
2 - Micronutrientes: vitaminas, minerais 
OBS: Não contribuem diretamente para produção de energia (ATP).
3 – Fibras Alimentares
4 – Água e Eletrólitos 
Água 
70% do nosso organismo. Dissolve e transporta nutrientes e oxigênio, regula a temperatura interna do corpo, elimina substancias toxicas, através da urina, possibilita reações químicas, lubrifica articulações, torna os tecidos flexíveis e resistentes além de ser essencial para digestão, absorção e excreção. 
A água também é responsável pela hidratação do corpo, contribuindo para saúde da pele; ajuda o intestino, fortalece defesas, ajuda na concentração e redução de infecções.
Sais Minerais 
Não podem ser sintetizados, são obtidos através da alimentação e não são calóricos; desempenham funções importantes sendo 1% da célula, formam íons quando dissolvidos em água (assim desempenham sua atividade reguladora). 
OBS: Excesso ou falta de sais minerais acarretam em prejuízos e afecções ao organismo.
4. ACIDOS NUCLEICOS 
Definição: são polímeros de nucleotídeos, ou seja, são formados por vários nucleotídeos em sequência.
· Monômero: é a unidade.
· Polímero: é a repetição, encadeamento de monômeros.
Base Nitrogenada: comporto cíclico que tem carbono e nitrogênio na formula.
Pentose: monossacarídeo, pode ser uma ribose (pentose comdois OH) ou desoxirribose (pentose com um OH e um H).
Fosfato: derivado do ácido fosfórico. 
Bases Nitrogenadas - São os compostos que possui carbono e nitrogênio na formula. 
Purinas: são formadas por dois anéis 
· Adenina 
· Guanina 
Pirimidinas: são formadas por apenas um anel
· Citosina 
· Timina 
· Uracila 
OBS: Adenina e Timina interagem entre si, do mesmo modo a Guanina e a Citosina também interagem entre si.
Ligação de Hidrogênio: ocorre sempre que um hidrogênio interage com flúor, oxigênio ou nitrogênio. 
Bases do DNA e RNA
No DNA a adenina realiza duas ligações de hidrogênio com a timina, a guanina realiza três ligações de hidrogênio com a citosina.
No RNA a adenina realiza duas ligações de hidrogênio com a uracila, a guanina realiza três ligações de hidrogênio com a citosina. 
5. ENZIMAS
Enzimas são proteínas com função de catalizadores biológicos. Aumentam a velocidade das reações químicas e diminuem a energia de ativação.
Enzimas são proteínas produzidas por todos os organismos vivos. Elas aceleram as reações químicas de forma seletiva como parte do processo essencial da vida, tais como digestão, respiração, metabolismo e manutenção de tecidos. Em outras palavras, são catalisadores biológicos altamente específicos.
São classificadas em:
· Simples: formadas por proteínas.
· Conjugadas: formadas por aminoácidos + compostos não proteicos (cofatores).
OBS: Produzidas por qualquer organismo vivo. 
Funcionamento 
1. Sitio ativo: região de encaixe da enzima com o formato característico de seu reagente.
2. Substrato: reagente encaixado no sitio ativo.
3. Chave-fechadura: processo de ligação entre enzima e substrato.
4. Produtos da reação: reagentes separados em partículas menores, quando podem ser mais facilmente absorvidos pelo organismo. 
OBS: As enzimas apresentam alto grau de especificidade por seus reagentes (substratos).
Velocidade da ação enzimática 
Concentração de enzima e substrato quanto maior a concentração de enzima e substrato, maior será a velocidade, até que todos já estejam associados, ponto em que a velocidade máxima é atingida. 
Temperatura as enzimas possuem uma temperatura ótima, onde atinge sua velocidade máxima; se for menos, a ação será mais lenta, se for maior, a enzima sofrera desnaturação.
Grau de acidez (pH) cada enzima possui seu próprio pH ótimo, ponto em que age com maior velocidade. Fora desse ponto ela sofrera desnaturação.
Cofatores
Elemento com ação complementar ao sitio ativo as enzimas que auxiliam na formação de um ambiente ideal para ocorrer a reação química ou participam diretamente dela (transferência de grupos).
· Classificação das enzimas – 6 Classes de acordo com o tipo de reação/função:
6. PROTEINAS
Definição 
São macromoléculas constituídas por unidades de aminoácidos que estão ligados entre si por ligações peptídicas. Geralmente contem mais de 100 aminoácidos, e toda proteínas é um polipeptídio, mas nem todo polipeptídio é proteína.
Aminoácidos 
São partes formadoras das proteínas. Existem 20 aminoácidos que constituem as proteínas dos seres vivos e podem ser classificados em dois grupos:
Aminoácidos essenciais: não são produzidos pelo homem, e devem, por isso, serem ingeridas na alimentação fenilalanina, isoleucina...
Aminoácidos não essenciais: são produzidos pelo organismo humano tirosina, alanina...
OBS: número de ligações peptídicas = número de aminoácidos – 1.
Desnaturação proteica 
A proteína modificada não exerce sua modificação modificação da forma tridimensional da proteína.
Fatores:
· Temperaturas elevadas
· Detergentes químicos 
· Mudanças de Ph
Estrutura das proteínas 
I. Primaria: linear, aminoácidos mantidos por ligações peptídicas. 
II. Secundaria: estrutura helicoidal.
III. Terciaria: enovelamento da estrutura helicoidal. 
IV. Quaternária: agregação de duas ou mais cadeias polipeptídicas. 
Funções 
· Estrutural: colágeno, elastina, queratina
· Hormonal: insulina e glucagon
· Respiratória: hemoglobina e mioglobina
· Contrátil: actina e miosina 
· Carreadora: transporte de substancias 
· Imunológica: anticorpos ou imunoglobulinas 
· Catalítica: aceleram reações químicas no interior das células. 
7. LIPIDEOS
Características gerais 
Moléculas orgânicas insolúveis em água e solúveis em certas substancias orgânicas, como álcool, éter e acetona. Biomoléculas compostas por carbono, oxigênio e hidrogênio. Podem ser encontrados em alimentos de origem vegetal e de origem animal e seu consumo deve ser feio de forma equilibrada. 
Funções 
Os lipídios apresentam importantes funções para o organismo humano: 
Reserva de energia: é utilizada pelo organismo em momentos de necessidade, e está presente em animais e vegetais; 
Isolante térmico: nos animais as células gordurosas formam uma camada que atua na manutenção na temperatura corporal;
Ácidos graxos: estão presentes nos óleos vegetais extraídos de sementes que são usados na síntese de moléculas orgânicas e das membranas celulares;
Absorção de vitaminas: auxiliam a absorção das vitaminas A, D, E e K que são lipossolúveis e se dissolvem nos óleos. Essas moléculas não são produzidas no corpo humano, por isso, é importante o consumo desses óleos na alimentação;
Estrutura: são compostos por uma molécula de acido e uma de álcool, por isso, são ésteres. São insolúveis em água pois suas moléculas são apolares. 
Tipos 
Carotenoides: pigmentos alaranjados presentes nas células de todas as plantas que participam na fotossíntese junto com a clorofila, porem desempenham papel acessório. Os carotenoides trazem benefícios para o sistema imunológico e atuam como anti-inflamatório. A cenoura, é um exemplo, que ao ser ingerida, essa substancia se torna percursos da vitamina A, fundamental para a boa visão. 
Ceras: estão presentes nas superfícies das folhas de plantas, no corpo de insetos, nas ceras de abelhas e no ouvido humano. Esse tipo de lipídio é altamente insolúvel e evita a perda de água por transpiração. São constituídas por uma molécula de álcool e 1 ou mais ácidos graxos. 
Fosfolipídios: são os principais componentes das membranas das células, é um glicerídeo combinado com um fosfato.
Glicerídeos: podem ter de 1 a 3 acidos graxos unidos a uma molécula de glicerol. O exemplo mais conhecido é o triglicerídeo, que é composto por três moléculas de ácidos graxos.
Esteroides: são compostos por 4 aneis de carbonos interligados, unidos a hidroxilas, oxigênio e cadeias carbônicas. 
8. VITAMINAS
São substancias orgânicas importantes para a manutenção e bom funcionamento do organismo. O corpo não fabrica vitaminas, portanto, é importante obtê-las através da ingestão de alimentos. 
Nutrientes 
Classificação: 
· Macronutrientes presentes em carboidratos, proteínas, gorduras e fibras alimentares;
· Micronutrientes presentes em sais minerais, na água e nas vitaminas. 
Vitaminas 
Fontes de vitaminas: frutas, carnes, peixes, vegetais, verduras, legumes, ovos, cereais, leites e grãos. 
Vitaminas solúveis em água e eliminadas na urina:
Vitaminas B1 é importante para sistema nervos e circulatório, combate e envelhecimento acelerado, disfunções do cérebro, depressão e fadiga; sua falta pode gerar uma doença chamada “beribéri”. 
Vitamina B2 é importante para a pele, previne catarata e atua na produção de adrenalina, a carência dessa vitamina pode gerar diversos sintomas físicos e ate mesmo anemia;
Vitamina B3 atua no sistema nervoso e imunológico, além de reduzir triglicérides e colesterol, a falta dela pode gerar uma doença chamada “pelagra”;
Vitamina B5 é importante para o sangue, cartilagens e anticorpos, sua falta pode gerar insônia, doenças neurológicas e baixa imunidade;
Vitamina B6 tem funções benéficas para o coração, para o sistema imunológico e para o sistema nervoso central, sua falta pode gerar nevrite periférica e degeneração nervosa;
Vitamina B9 atua de forma benéfica para os cabelos, pele, síntese de DNA, sistema circulatório e imunológico, a carência dessa vitamina pode gerar insônia, ulcerações na cavidade oral, anorexia, apatia, anemia, dificuldade de memorização, cefaleia,distúrbios digestivos, cansaço, falta de ar. 
REFERENCIAS
ALVARENGA, G. A importância dos nutrientes para uma vida saudável - Cartilha de nutrição, 2007.
BURTIS, C.; ASHWOOD, E.; BRUNS, D. Fundamentos da Química Clínica. 6º ed. Editora Elsevier. Rio de janeiro, 2008. p. 489.
CHAMPE, P.C. e HARVEY, R.A. Bioquímica Ilustrada. 2a ed. Artes Médicas Ltda., Porto Alegre - RS, 1997. 
CONN, E. E., STUMPF, P. K.; Introdução à Bioquímica. 4a Edição, São Paulo. Ed. Edgard Blucher Ltda, 1990, 525 p 
FUTTERLEIB, A. Importância da vitamina B12 na avaliação clínica do paciente idoso, 2005.
KYAN, C. M. Northern blot: detecção de RNA por hibridização em membranas. In: AZEVEDO, M. O.; FELIPE, M. S. S.; BRÍGIDO, M. M.; MARANHÃO, A. Q.; SOUZA, M. T. de. Técnicas básicas em biologia molecular. Brasília, DF: Universidade de Brasília, 2003. 211 p.
NASCIMENTO, A. A. C.; ESPREAFICO, E. M.; LARSON, M. L. P.; MONESI, N.; ROSSI, N. M. M.; RODRIGUES, V. Tecnologia do DNA recombinante. Ribeirão Preto: Universidade de São Paulo, 1999. 85 p. Apostila
SOUZA, M. T. de. Análise de DNA por eletroforese em gel de agarose. In: AZEVEDO, M. O.; FELIPE, M. S. S.; BRÍGIDO, M. M.; MARANHÃO, A. Q.; SOUZA, M.T. de. Técnicas básicas em biologia molecular. Brasília, DF: Universidade de Brasília, 2003. 211 p.
SOUZA, M. T. de. Técnicas básicas em biologia molecular. Brasília, DF: Universidade de Brasília, 2003b. 211 p. 
TIRAPEGUI, Julio; Nutrição, Metabolismo e Suplementação na Atividade Física. Atheneu. São Paulo, SP: ATHENEU, 2005. 350 p.
WAITZBERG, D.L. Nutrição Oral, Enteral e Parenteral na Prática Clínica. São Paulo: Atheneu. 1858p, 2006.