1 - Introdução à BioBio

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Apresentação	da	Disciplina	
e	
Introdução	à	Bioquímica	
Profa Dra Fabíola	Cristina	Ribeiro	
Zucchi
2018/1
1.	Participação	no	NAPEM
2.	Neurociências	e	Epigenética:	
Inato	Vs Adquirido
3.	Experiências	Negativas	
Vs
Experiências	Positivas
4.	Proposta:	prática	de	meditação
INATO	Vs ADQUIRIDO
• Somos	todos	uma	combinação	das	
características	genéticas	que	herdamos	de	
nossos	pais	e	da	influência	ambiental	a	
que	somos	expostos	desde	o	momento	da	
concepção	até	o	final	de	nossas	vidas.	
AMBIENTE 
ESCOLHAS
INDIVIDUAISGENES 
EPIGENÉTICA
• A	epigenética,	isto	é,	além	da	genética,	é	a	
ciência	que	trata	dos	mecanismos	moleculares	
envolvidos	na	interação	entre	fatores	ambientais	
e	a	expressão	da	informação	contida	no	DNA.	
AMBIENTE	+																=	FENÓTIPO
DNA
EPIGENÉTICA
Experiências
Positivas
e	Negativas
ALTERAÇÕES	EPIGENÉTICAS
• A	regulação	epigenética modula	a	expressão	
gênica.	
• Isto	é,	modifica	como	a	informação	contida	no	
DNA	é	traduzida	sem	alterar	a	sequência	de	DNA.	
DNA
STRESS
AMBIENTAL
� A	secreção	
exagerada	de	
cortisol	produz	
distúrbios	do	
metabolismo	
energético
¡ Obesidade
¡ Distúrbios	de	
crescimento
¡ Diabetes
¡ Doenças	
cardiovasculares
¡ Doenças	
psiquiátricas
EXPERIÊNCIAS	POSITIVAS	PODEM	ATENUAR	STRESS	
AMBIENTAL
• Experiências	positivas	como	educação,	atividade	física e	
ambiente	social	positivo podem	reverter	a	impressão	
epigenética mal-adaptativa	e	vulnerabilidade	a	doenças.
MEDITAÇÃO																														MASSAGEM	TERAPIA
Zucchi	et	al.,	2014
SAÚDE	E	DOENÇA
• A	programação	epigenética pode	representar	um	
mecanismo	chave	para	o	entendimento	da	patogênese	
de	doenças	complexas.		
• Os	efeitos	cumulativos	de	experiências	negativas	e	
positivas ao	longo	de	toda	a	vida,	além	do	histórico	
familiar,	determinam	a	linha	muitas	vezes	tênue	entre	
– saúde	e	doença,	
– habilidade	e	inaptidão,	
– comportamentos	saudáveis	e	de	risco.	
MELHORA	DE	PARÂMETROS	FISIOLÓGICOS	E	
PSICOLÓGICOS	APÓS	6	MESES	DE	PRÁTICA	DE	YOGA
BENEFÍCIOS	DA	MEDITAÇÃO
SAÚDE
• Meditação	– NAPEM
– Colaboradores:	Fabíola,	César,	Érica...
– Interessados:	enviar	email para	fabiola.zucchi@gmail.com
• Curso	de	Extensão	em	Meditação	Prânica:	César
• Proposta	de	5	minutos	de	exercício	de	atenção	plena	no	
início	das	aulas	e	provas:	Fabíola
NAPEM
Psicopedagogo:	Edinei Carvalho
dos	Santos
Apresentação	da	disciplina
Apresentação	da	disciplina
Apresentação	da	disciplina
Apresentação	da	disciplina
Apresentação	
da	disciplina
Apresentação	da	disciplina
ACOLHIMENTO
• Proposta	de	exercício	de	atenção	plena:
–5	minutos	de	silêncio	e	atenção	focada	na	
respiração.
Introdução	à	Bioquímica	
Fundamentos	da	Bioquímica
• Fundamentos	celulares
• Fundamentos	químicos
• Fundamentos	físicos
• Fundamentos	genéticos
• Fundamentos	evolutivos
Fundamentos	da	Bioquímica
• No	decurso	de	bilhões	de	anos	foram	
produzidos	a	Terra e	os	elementos	químicos
nela	encontrados	hoje.
• Cerca	de	quatro	bilhões	de	anos	atrás	surgiu	a	
vida.
Fundamentos	da	Bioquímica
• A	bioquímica	questiona	como	as	
extraordinárias	propriedades	dos	organismos	
vivos	se	originaram	a	partir	de	milhares	de	
biomoléculas	diferentes.
• estas	seguem	todas	as	leis	físicas	e	químicas
que	descrevem	o	comportamento	da	matéria	
inanimada.
Fundamentos	da	Bioquímica
• O	estudo	da	bioquímica	mostra	como
– o	conjunto	de	moléculas	inanimadas que	
constituem	os	organismos	vivos
– interage	para	manter	e	perpetuar	a	vida
– exclusivamente	pelas leis	físicas	e	químicas que	
regem	o	universo	inanimado.
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Alto	grau	de	complexidade	química	e	organização	
microscópica;
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Sistemas	para	extrair,	
transformar	e	utilizar	a	
energia	do	ambiente;	
(b)	Um	falcão	da	pradaria	capta	nutrientes	
consumindo	uma	ave	menor.
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Funções	definidas	para	cada	um	dos	
componentes	de	um	organismo	e	interações	
reguladas	entre	eles;
– Ex:	órgãos,	estruturas	intracelulares,	compostos	
químicos.
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Mecanismos	para	sentir	e	responder	às	
alterações	no	seu	ambiente;
– Ex:	receptores	sensitivos,	sensores	químicos,	
alteração	de	comportamento.
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Capacidade	para	se	autorreplicar	e	automontar
com	precisão;
(c)	A	reprodução	biológica	ocorre	com	
uma	fidelidade	quase	perfeita.
Fundamentos	da	Bioquímica
• Os	organismos	vivos	têm	propriedades	que	os	
distinguem	muito	das	outras	porções	de	
matéria:
– Capacidade	de	se	alterar
ao	longo	do	tempo	por
evolução	gradual;
FIGURA	1.2	Diferentes	organismos	
vivos	compartilham	características
químicas	comuns.	
Fundamentos	da	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.
• A	bioquímica	tenta	explicar	as	formas e	as	
funções	biológicas em	termos	químicos.
• Compostos	ricos	nos	elementos	carbono,	
oxigênio,	nitrogênio e	fósforo.
• “O	que	vale	para	E.	coli vale	também	para	um	
elefante” Jaques	Manod	1954.
Fundamentos	da	Bioquímica
• A	atual	compreensão	de	que	todos	os	
organismos	têm	uma	origem	evolutiva	
comum	baseia-se,	
• em	parte,	nessa	observação	de	que	todos	
compartilhem	dos	mesmos	processos	e	
intermediários	químicos,	o	que	muitas	vezes	é	
denominado	de	unidade	bioquimica.	
Fundamentos	da	Bioquímica
Fundamentos	Celulares
• Os	menores	organismos	consistem	em	células	isoladas
e	são	microscópicos.	
• Os	organismos	multicelularesmaiores	têm	muitos	
tipos	celulares	diferentes,	os	quais	variam	em	
tamanho,	forma	e	função	especializada.
• Apesar	dessas	diferenças	óbvias,	todas	as	células	dos	
organismos,	desde	o	mais	simples	ao	mais	complexo,	
compartilham	determinadas propriedades	
fundamentais,	que	podem	ser	vistas	em nível	
bioquímico.
• As	células	são	as	unidades	estruturais	e	
funcionais de	todos	os	organismos	vivos
• As	dimensões	celulares	são	
limitadas	
pela	difusão.
Os	organismos	
diferem	
amplamente	pelas	
suas	fontes	de
energia	e	
precursores	
biossintéticos
FIGURA	1.9	Os	três	tipos	de	
filamentos	do	citoesqueleto:	
filamentos	de	actina,	microtúbulos
e	filamentos	intermediários.	(a)	
Células	endoteliais	da	artéria	
pulmonar	bovina.	Feixes	de	
filamentos	de	actina denominados	
“fibras	de	estresse”	estão	
marcados	em	vermelho;	os	
microtúbulos,	irradiando	a	partir	
do	centro	da	célula,	estão	
marcados	em	verde;	e	os	
cromossomos	(no	núcleo)	estão	
marcados	em	azul.
O	citoplasma	é	organizado	pelo	
citoesqueleto	e	é	altamente	dinâmico
DOGMA
CENTRAL	DA	
BIOLOGIA	+	Regulação
da	Expressão Gênica
� A	informação	
contida	no	
DNA	é	
traduzida	em	
proteínas,	que	
são	as	
moléculas	
efetoras.
Os	compostos	orgânicos	a	partir	dos	quais	é	formada	a	
maior	parte	dos	materiais	celulares:	o	ABC	da	bioquímica
Os	compostos	orgânicos	a	partir	dos	quais	é	formada	a	
maior	parte	dos	materiais	celulares:	o	ABC	da	bioquímica
HIERARQUIA	ESTRUTURAL	NA	ORGANIZAÇÃO	
MOLECULAR	DAS	CÉLULAS	
As	células	constroem	estruturas	
supramoleculares
• As	macromoléculas e	suas	subunidades	
monoméricas diferem	muito	em	tamanho.
• Ligações	covalentes:
– As	subunidades	monoméricas das	proteínas,	dos	
ácidos	nucleicos	e	dos	polissacarídeos	são	unidas	
por	ligações	covalentes
• ligação	química caracterizada	pelo	compartilhamento	
de	um	ou	mais	pares	de	elétrons	entre	átomos.• Ligações	NÃO covalentes:
– Nos	complexos	supramoleculares,	as	macromoléculas	
são	unidas	por interações	não	covalentes:
• eletrostáticas	normalmente,	ocorrem	entre	o	núcleo	
positivo	do	átomo	e	a	nuvem	eletrônica	de	outro	átomo	
adjacente):	ligações	de	hidrogênio;	
• interações	iônicas,	entre	grupos	carregados;	
• interações	hidrofóbicas,	entre	grupos	apolares	em	solução	
aquosa;	
• interações	de	van	der	Waals (ou	forças	de	London):	atração	
e	repulsão	entre	átomos;
• todas	elas	com	energia	muito	menor do	que	as	ligações	
covalentes.
As	células	constroem	estruturas	
supramoleculares
• Ligações	NÃO covalentes:
– O	grande	número	de interações	fracas entre	as	
macromoléculas	em	complexos	supramoleculares	
estabilizam	essas	agregações,	gerando	suas	estruturas	
características.
As	células	constroem	estruturas	
supramoleculares
A	célula	lotada
Quando	moléculas	
individuais	são	
removidas	desses	
complexos	para	
serem	estudadas	in	
vitro,	algumas	
dessas	interações,	
importantes	na	
célula	viva,	podem	
ser	perdidas.
• Biomoléculas	são	compostos	de	carbono	com	uma	grande	
variedade	de	grupos	funcionais;
• As	células	contêm	um	conjunto	universal	de	moléculas	
pequenas;
• As	macromoléculas são	os	principais	constituintes	das	
células;
• A	estrutura	tridimensional	é	descrita	pela	configuração	e	
pela	conformação;
• As	interações	entre	as	biomoléculas	são	estereoespecíficas.
Fundamentos	Químicos
• A	química	dos	organismos	vivos	está	organizada	
em	torno	do	carbono,	que	contribui	com	mais	da	
metade	do	peso	seco	das	células.
• A	versatilidade	do	carbono	em	formar	ligações.
Fundamentos	Químicos
• A	capacidade e	versatilidade dos	átomos	de	
carbono	em	formar	ligações	simples	estáveis
com	até	quatro	outros	átomos	de	carbono	é	
de	grande	importância	na	biologia.
Fundamentos	Químicos
Alguns	grupos	funcionais	comuns	em	
biomoléculas
Alguns	grupos	funcionais	comuns	em	
biomoléculas
Fórmula	
Estrutural
Modelo	de
Esfera	e	Bastão
Modelo	de
Volume	Atômico
• A	configuração	molecular	pode	ser	alterada	
somente	mediante	quebra	de	ligações	
covalentes.	
• A	conformação	molecular é	a	disposição	dos	
átomos	no	espaço	que	pode	ser	mudada	por	
rotação	em	torno	de	ligações	simples,	sem	
quebrar	ligações	covalentes.
Fundamentos	Químicos
Isômero	Cis Isômero	Trans
TransCis
Gera	o
potencial	
receptor	
na	retina
Configuração	de	isômeros	
geométricos
Assimetria	molecular:	moléculas	quirais e	não	quirais
• Para	um	átomo	de	carbono	com	quatro	substituintes	diferentes	
(carbono	quiral),	os	grupos	substituintes	podem	ser	arranjados	em	
duas	diferentes	formas,	gerando estereoisômeros com	propriedades	
distintas.	
As	interações	entre	as	
biomoléculas	são
estereoespecíficas
FUNDAMENTOS	QUÍMICOS
• Metaboloma: conjunto	completo	de	moléculas	
pequenas	em	uma	dada	célula	sob	um	conjunto	
específico	de	condições.
• Proteoma:	conjunto	de	todas	as	proteínas	em	
funcionamento	em	determinada	célula.
• Genoma: sequência	completa	do	DNA	da	célula	
(ou	no	caso	do	RNA	viral,	o	seu	RNA).
• Glicoma: conjunto	de	todas	as	moléculas	
contendo	carboidratos.
• Lipidoma: conjunto	de	todas	as	moléculas	
contendo	lipídeos	em	uma	célula. Parou	aqui
• Células	e	organismos	vivos	precisam	realizar	
trabalho	para	se	manterem	vivos	e	se	
reproduzir.	
• As	reações	de	síntese que	ocorrem	dentro	das	
células	exigem	o	consumo	de	energia.
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
• Organismos	vivos	são	estruturas	altamente	
organizadas,	
– não	aleatórias,	
– imensamente ricas	em	informação
– e,	portanto,	pobres	em	entropia.
• O	termo	“entropia” literalmente	significa	
“mudança	em	seu	interior”
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
• As	conversões	de	energia	celular	– como	
todas	as	outras	conversões	de	energia	–
• podem	ser	estudadas	no	contexto	das	leis	da	
termodinâmica.
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
• Os	organismos	vivos	existem	em	um estado	
estacionário	dinâmico e	nunca	em	equilíbrio	
com	o	seu	meio.
– Pequenas	moléculas,	macromoléculas e	
complexos	supramoleculares são	continuamente	
sintetizados	e	degradados em	reações	químicas	
que	envolvem	um	constante	fluxo	de	massa	e	
energia pelo	sistema.
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
• Os	organismos	transformam	energia	e	matéria de	
seu	meio.
– Um	organismo	vivo	é	um	sistema	aberto, ele	troca	tanto	
matéria quanto	energia com	seu	meio.
– Organismos	obtêm	energia	do	meio	de	duas	formas:	
– (1)	absorvendo	combustíveis	químicos (como	glicose)	
do	seu	meio	e	extraindo	energia	pela	oxidação	desses	
combustíveis.
– (2)	absorvendo	energia	da	luz	solar.
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
OXIDAÇÃO	DA	GLICOSE
• Todas	as	reações	envolvidas	no	fluxo	de	elétrons são	
reações	de	oxirredução:	um	reagente	é	oxidado	(perda	de	
elétrons)	enquanto	outro	é	reduzido	(ganho	de	elétrons).
• Criar e	manter ordem	requer	trabalho e	
energia.
– De	acordo	com	a	segunda	lei	da	termodinâmica,	a	
tendência	na	natureza	é	mover-se	no	sentido	
oposto,	
– sempre	de	maior	desordem no	universo:	
– a	entropia	total	do	universo	está	continuamente	
aumentando.
FUNDAMENTOS	FÍSICOS
Acoplamento	Energético
Consome	Energia Libera	Energia
• Talvez	a	propriedade	mais	marcante	dos	
organismos	e	das	células	vivas	seja	sua
– capacidade	de	se	reproduzir	por	incontáveis		
gerações	com	fidelidade	quase	perfeita.
• Essa continuidade	de	traços	herdados sugere	
constância,	ao	longo	de	milhões	de	anos,	na	
estrutura	das	moléculas	que	contêm	a	
informação	genética.
FUNDAMENTOS	GENÉTICOS
Do	DNA	ao	
RNA,	do	RNA	à	
proteína	e	da	
proteína	à
enzima	
(hexocinase)
• “Nada	na	biologia	faz	sentido	exceto	sob	a	luz	
da	evolução”
Theodosius Dobzhansky,	
The	American	Biology Teacher,	
março	de	1973
FUNDAMENTOS	EVOLUTIVOS
• Mudanças	nas	instruções	hereditárias possibilitam	a	
evolução.
• As	biomoléculas	surgiram	primeiro	por	evolução	
química.
• A	evolução	biológica começou	há	mais	de	três	
bilhões	e	meio	de	anos.
• Células	eucarióticas evoluíram	a	partir	de	
precursores	mais	simples	por	meio	de	vários	
estágios.
FUNDAMENTOS	EVOLUTIVOS
Duplicação	e	
mutação	de	
genes:	um	
caminho para	
gerar	novas	
atividades	
enzimáticas
(Organismo	
Hipotético).
Marcos	da	
Evolução	da	
Vida	na	Terra
Evolução	dos	Eucariotos	por	
Endossimbiose
OBRIGADA	POR	SUA	
ATENÇÃO