Biomoléculas e Proteínas

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BIOMOLÉCULAS
BIOMOLÉCULAS
OBJETIVOS
Compreender a função biológica em termos químicos.
Identificar as principais biomoléculas.
Estabelecer as características 
que diferenciam as biomoléculas.
BIOMOLÉCULAS
OBJETIVOS
Compreender que em cada organismo vivo as 
biomoléculas exercem funções que permitem 
a manutenção da vida.
Estabelecer os princípios da bioquímica para 
explicar as biomoléculas em termos químicos.
BIOMOLÉCULAS
OBJETIVOS
Identificar os monômeros que formam as 
macromoléculas.
Compreender as funções das biomoléculas.
BIOMOLÉCULAS
OBJETIVOS
Estabelecer que o surgimento de algumas 
patologias está associado a disfunções 
nas biomoléculas.
CARACTERÍSTICAS GERAIS
BIOQUÍMICA 
QUÍMICA DA VIDA
Explicar a forma e 
função biológica em 
termos químicos
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
Antoine 
Lavoisier
(1743 – 1794)
Animais e plantas eram compostos por substâncias ricas 
em C, O, N, P
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
90+ elementos químicos
30 essenciais para organismos vivos
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
99% da massa da maioria das células
Hidrogênio 
H
Oxigênio
O
Nitrogênio
N
Carbono
C
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
Elementos leves
Hidrogênio 
H
Nitrogênio
N
Oxigênio 
O
Carbono
C
Capazes de formar 1, 2, 3 e 4 ligações, respectivamente
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
H
O
O
1 ligação simples
2 ligações simples
1 ligação dupla
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
H
O
H
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
H
O
H
H20
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
N 3 ligações 
simples
N
1 ligação 
simples
1 ligação 
dupla
N 1 ligação tripla
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
N
NH3 - AMÔNIA
H H
H
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
C 4 Ligações simples
C 2 Ligações duplas
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
C
1 Ligação simples
C
2 Ligações simples
2 Ligações duplas
1 Ligação tripla
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
CH4 - METANO
C
H
HH
H
COMPOSIÇÃO E LIGAÇÃO QUÍMICA
CH4 - METANO
BIOMOLÉCULAS SÃO COMPOSTOS DE 
CARBONOS
Ligações C-C 
são muito 
estáveis
GRUPOS FUNCIONAIS
ESTRUTURA 3D
REATIVIDADE QUÍMICA
Grupos funcionais alteram a distribuição 
eletrônica e a geometria dos átomos vizinhos
Afeta a reatividade química de toda a molécula
REATIVIDADE QUÍMICA
A força de uma reação química depende de:
Eletronegatividade relativa – afinidades relativas 
por elétrons
Distância dos elétrons
REATIVIDADE QUÍMICA
REATIVIDADE QUÍMICA
Carbono e hidrogênio com eletronegatividades 
semelhantes
Elétrons compartilhados
REATIVIDADE QUÍMICA
Oxigênio possui MAIOR ELETRONEGATIVIDADE
Atrai os elétrons para ele
Ligações triplas > duplas > simples
FORÇA DE LIGAÇÃO
TIPOS DE REAÇÃO
LIGAÇÃO APOLAR
C = C
Mesma eletronegatividade
TIPOS DE REAÇÃO
LIGAÇÃO POLAR
Eletronegatividade diferente
C = O C - H C - N
Quanto maior a diferença, mais polar a ligação
REATIVIDADE QUÍMICA
TIPOS DE REAÇÃO
REAÇÃO OXIDAÇÃO
CARBONO “PERDE” ELÉTRONS PARA O OXIGÊNIO
TIPOS DE REAÇÃO
REAÇÃO OXIDAÇÃO
CARBONO FICA MENOS NEGATIVO
TIPOS DE REAÇÃO
REAÇÃO OXIDAÇÃO
CARBONO FICA MENOS NEGATIVO
ÁGUA
Substância mais abundante nos 
sistemas vivos
70% do peso dos organismos
ÁGUA – FUNÇÕES NAS CÉLULAS
SOLVENTE PARA COMPOSTOS BIOQUÍMICOS
RECEBE RESÍDUOS
ABSORVE CALOR
PARTICIPA DE REAÇÕES QUÍMICAS
PONTES DE HIDROGÊNIO
Ligações 
entre 
moléculas 
de água
PONTES DE HIDROGÊNIO
Biomoléculas POLARES se dissolvem facilmente em água 
porque elas podem substituir interações água-água por 
interações água-soluto
PONTES DE HIDROGÊNIO
Biomoléculas APOLARES não conseguem fazer interações 
água-soluto. Não se dissolvem em água.
PROPRIEDADES DA ÁGUA
Pontes de hidrogênio conferem à 
água grande coesão interna.
Água tem ponto de fusão, ebulição e calor de 
vaporização mais alto que outros solventes.
ARRANJO TETRAÉDRICO
LIGAÇÃO C-H POUCO POLAR
ESSES HIDROGÊNIOS NÃO FAZEM PONTE
INTERAÇÕES VAN DER WAALS
2 átomos não carregados colocados 
próximos um do outro.
Nuvens eletrônicas influenciam umas as outras
Atrações fracas
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
H+
OH-
H20 {
Pode ser medida pela condutividade elétrica
H1
OH-
H20 {
IONIZAÇÃO DA ÁGUA
pH = Concentração de íons H+ em uma solução
pH
pH = Concentração de íons H1 (H+) em uma solução
H+
pH
pH = Concentração de íons H1 (H+) em uma solução
OH-
pH
pH = Concentração de íons H1 (H+) em uma solução
H+ = OH-
SISTEMAS TAMPONANTES
Controle rigoroso do pH das células e do sangue
SISTEMAS TAMPONANTES
Sistemas que resistem à 
variações de pH quando 
são adicionados ácidos 
(H+) ou bases (OH-)
[CH3COOH] = [CH3COO-]
SISTEMAS TAMPONANTES
TAMPÕES BIOLÓGICOS
[H2PO4-] = [HPO]
TAMPÃO FOSFATO
Citoplasma da células
SISTEMAS TAMPONANTES
TAMPÕES BIOLÓGICOS
[H2CO3-] = [HCO3]
TAMPÃO BICARBONATO
Sangue
PROTEÍNAS
PROTEÍNAS
Controlam quase todos processos celulares
Macromoléculas biológicas mais abundantes
Milhares de tipos diferentes em uma célula
Instrumentos pelos quais a informação 
genética é expressa
PROTEÍNAS
POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS
20 TIPOS DE AMINOÁCIDOS
LIGADOS POR LIGAÇÃO COVALENTE
AMINOÁCIDOS
POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
GLICINA
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
CISTEÍNA
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
LIGAÇÃO PEPTÍDICA
ESTRUTURA DE AMINOÁCIDOS
CÓDIGO DE AMINOÁCIDOS
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
CLASSIFICAÇÃO DE AMINOÁCIDOS
PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS
2 aminoácidos = dipeptídeo
3 aminoácidos = tripeptídeo
Poucos aminoácidos = oligopeptídeo
Proteínas = peptídeos com massa molecular > 10.000 Da
ESTRUTURA PROTEICA
ESTRUTURA PRIMÁRIA
Sequência de aminoácidos
ESTRUTURA PROTEICA
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
Arranjo 3D de cada segmento
ESTRUTURA PROTEICA
ESTRUTURA TERCIÁRIA
Arranjo 3D da proteína total
ESTRUTURA PROTEICA
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
Associação entre peptídeos diferentes
DESNATURAÇÃO 
PROTEICA
FUNÇÕES DE PROTEÍNAS
ENZIMAS – CATÁLISE DE REAÇÕES
MANIFESTAÇÕES GENÉTICAS
FUNÇÃO ESTRUTURAL – QUERATINA, 
COLÁGENO, ELASTINA
DEFESA, ENERGÉTICA, CONTRAÇÃO, 
HORMÔNIOS
ENZIMAS
CATÁLISE DE REAÇÕES
Quase todas proteínas 
Exceção ribozimas - RNA
Atividade catalítica depende de 
estrutura e conformação
ENZIMAS
Algumas funcionam sozinhas
Outras necessitam de 
moléculas auxiliares
ENZIMAS
COFATORES
ÍONS INORGÂNICOS
Fe2+, Mg2+, Mn2+, Zn2+
ENZIMAS
COENZIMAS
MOLÉCULAS ORGÂNICAS
Vitaminas, nutrientes vindos da dieta
Se forem ligados covalentemente à enzima = 
grupo prostético
ENZIMAS
COENZIMAS
COFATORES
APOENZIMA
HOLOENZIMA
+
FUNÇÃO ENZIMÁTICA
CATÁLISE DE REAÇÕES 
QUÍMICAS
CINÉTICA ENZIMÁTICA
VELOCIDADE DA REAÇÃO DEPENDE DE:
CONCENTRAÇÃO 
DO SUBSTRATO
pH ótimo
CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
BIOMOLÉCULAS MAIS ABUNDANTES NA TERRA
MONOSSACARÍDEOS
CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
DISSACARÍDEOS
CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
DISSACARÍDEOS
CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
DISSACARÍDEOS
CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
POLISSACARÍDEOS
GLICOCONJUGADOS
ÁCIDOS NUCLEICOS
DNA E RNA
ATP - NUCLEOTÍDEO
ÁCIDOS 
NUCLEICOS
DNA E RNA
LIPÍDEOS
BIOMOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM ÁGUA
GORDURAS E ÓLEOS – ARMAZENAMENTO DE 
ENERGIA
FOSFOLIPÍDEOS E ESTERÓIS – COMPONENTES 
ESTRUTURAIS DE MEMBRANAS
LIPÍDEOS
BIOMOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM ÁGUA
COFATORES ENZIMÁTICOS
HORMÔNIOS
AGENTES EMULSIFICANTES NO TRATO DIGESTIVO
LIPÍDEOS DE ARMAZENAMENTO
GORDURAS E ÓLEOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
GRAXOS
LIPÍDEOS DE ARMAZENAMENTO
GORDURAS E ÓLEOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
GRAXOS
SÓLIDOS
ARMAZENADOS 
EM ADIPÓCITOS
LIPÍDEOS DE ARMAZENAMENTO
GORDURAS E ÓLEOS DERIVADOS DE ÁCIDOS 
GRAXOS
LÍQUIDO
LIPÍDEOS DE 
ARMAZENAMENTO
TRIACILGLICERÓIS / 
TRIGLICERÍDEOS
GLICEROL
3 ÁCIDOS GRAXOS
+
LIPÍDEOS DE 
ARMAZENAMENTO
TRIACILGLICERÓIS / 
TRIGLICERÍDEOS
GLICEROL
3 ÁCIDOS GRAXOS
+
LIPÍDEOS DE MEMBRANA
FOSFOLIPÍDEOS
LIPÍDEOS DE 
MEMBRANA
FOSFOLIPÍDEOSLIPÍDEOS DE MEMBRANA
ESFINGOLIPÍDEOS
LIPÍDEOS DE MEMBRANA
ESFINGOLIPÍDEOS – BAINHA DE MIELINA 
(NEURÔNIOS)
LIPÍDEOS 
PROSTAGLANDINA
LIPÍDEOS 
PROSTAGLANDINA
Estimulam contração do 
músculo liso do útero durante o 
parto.
Fluxo sanguíneo
Ciclo sono-vigília
Produzem febre, inflamação e dor
LIPÍDEOS 
ESTEROIDES
Hormônios sexuais
Hormônios do 
córtex suprerrenal
LIPÍDEOS 
ESTEROIDES
Prednisona
Tratamento anti-
inflamatório
SEPARAÇÃO DE 
LIPÍDEOS