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Bioquímica
Profª. Ana Elisa Matias
Fundamentos da Bioquímica
As Biomoléculas
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O Big Bang é o momento da explosão
que deu origem ao Universo, entre 12 e 15
bilhões de anos atrás.
A evolução do Universo teve início logo
após a explosão de uma bola de matéria
compacta, densa e instável, com um volume
aproximadamente igual ao volume do nosso
sistema solar.
Esta evolução é consequência das
reações nucleares entre as partículas
fundamentais do meio cósmico, cujo efeito mais
importante foi a formação dos elementos
químicos.http://www.merck.com.br/tpie/bb_fr.htm
A origem da vida – o Big Bang
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Origem dos elementos químicos Os elementos
químicos mais leves foram
formados logo nos
primeiros segundos após
o Big Bang. Já os mais
pesados, foram
sintetizados com a
explosão das estrelas
(supernovas).
Durante os últimos
estágios da evolução
estelar, muitas das
estrelas compactas
queimaram e formaram o
carbono (C), o oxigênio
(O), o silício (Si), o
enxofre (S) e o ferro (Fe).
http://www.ime.unicamp.br/~samuel/blog/uploaded_images/SuperNova-727859.jpg
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• Há quatro bilhões de anos surge a vida a partir de
microorganismos capazes de extrair energia de
compostos orgânicos ou da luz do sol.
• Tal energia foi utilizada para a construção de
biomoléculas – base do estudo da Bioquímica.
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O que distingue os organismos vivos
dos objetos inanimados?
a) Alto grau de complexidade química e organização
microscópica.
Ex.: célula
eucarionte.
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b) Os organismos
vivos são capazes
de extrair,
transformar e usar
a energia que
encontram no
meio ambiente
(energia radiante
da luz solar ou de
nutrientes
químicos).
O que distingue os organismos
vivos dos objetos inanimados?
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c) Capacidade de auto-replicação e auto-montagem.
O que distingue os organismos
vivos dos objetos inanimados?
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• Cada componente de um organismo vivo temuma função específica:
- Estruturas macroscópicas:
Folhas;
Caules;
Coração;
Pulmão.
- Estruturas microscópicas:
Núcleos;
Cloroplastos.
Relação dinâmica Alterações em um componenteprovocam mudanças em outro.
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Como as moléculas inanimadas, que constituem os
organismos vivos, interagem entre si para manter e
perpetuar a vida animada?
1º) Séc. XVII: Barthez (1734-1806) Teoria
da força vital (vitalismo);
- Em 1807, a partir dos experimentos do
cientista alemão Friedrich Wöhler, foi
descoberto que a Teoria do Vitalismo não era
aplicável.
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• Friedrich Wöhler mostrou que a teoria estava errada ao
obter uréia (um composto orgânico) a partir de um
composto inorgânico (cianato de amônio).
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• Atualmente sabe-se que os organismos vivos são
formados de moléculas orgânicas, cujos níveis celulares
e químicos são semelhantes.
• Portanto, a Bioquímica descreve em termos
moleculares:
- Estruturas;
- Mecanismos;
- Processos químicos compartilhados pelos
organismo vivos.
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Construção básica das
macromoléculas
• Átomos principais: C, H, O e N.
• Ligação principal: Covalente
• Moléculas com peso molecular < 500g/mol, como
aminoácidos, nucleotídeos e monossacarídeos servem
como monômeros para proteínas, ácidos nucléicos e
polissacarídeos, respectivamente.
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Compostos químicos sintetizados por seres vivos, e que participam da
estrutura e do funcionamento da matéria viva. São, na sua maioria,
compostos orgânicos, cujas massas são formadas em 97% de C, H, O e N
(Carbono, Hidrogênio, Oxigênio e Nitrogênio).
As Biomoléculas
Níveis de Organização Molecular
Célula, unidade morfológica e fisiológica de todos os organismos vivos
Biomoléculas, constituintes fundamentais da célula
Os alimentos que ingerimos servem para dois propósitos:
Suprir as nossas necessidades energéticas;
Fornecer as matérias primas para a obtenção dos compostos e que o
nosso organismo precisa;
• Aminoácidos
As proteínas são formadas por 20 tipos de aminoácidos, idênticos em
todos os organismos vivos.17
• Síntese Protéica
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• DNA e RNA
Nucleotídeo de DNA Nucleotídeo de RNA
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- Todos os organismos vivos constroem moléculas a partir
do mesmo tipo de subunidades monoméricas;
- A estrutura de uma macromolécula determina sua função
biológica específica;
- Cada gênero e espécie são definidos por seu conjunto
distinto de macromoléculas.
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Energia e Metabolismo
• A evolução celular criou mecanismos que permitiram
que as células fossem capazes de captar energia do
Sol, ou extraí-la de alimentos oxidáveis, para ser
utilizada nos diferentes processos metabólicos.
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Células: a unidade básica da vida
• As células são as unidades estruturais e funcionais de
todos os organismos vivos. Elas diferem em suas
estruturas e funções, mas são circundadas por uma
membrana que controla a troca de substâncias para o
interior e para o exterior da célula.
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Paramecium
E. coli
Células: a unidade básica da vida
• As células são classificadas de acordo com seu
tamanho e complexidade em uma das duas categorias:
– Procarióticas, nas quais, não possuem núcleo ou estruturas
internas delimitadas por membrana. A sua estrutura é mantida
pela parede celular.
– Eucarióticas contém o material genético organizado em
cromossomos dentro de um envelope nuclear. São organismos
complexos e podem ser unicelulares ou multicelulares. As
células eucarióticas possuem várias organelas limitadas por
membranas.
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Célula Procariótica
• A maioria dos procarióticos vivem como organismo unicelular;
• São as células mais diversas, habitat diversos e extremos;
• Não contem organelas e nem mesmo núcleo, contém parede celular;
• São os organismos mais abundantes;
• Bactérias e algas azuis;
E. coli
Anabena cylindrica
Beggiatoa
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Evolução da Células Procarióticas
Os procarióticos têm sido classificados juntos
Os domínios do mundo procariótico
Eubactérias x Arqueobactérias
Anabena smithiArqueobactéria produtora de metano
• A maioria dos procariotos familiares da vida do dia a dia são
eubactérias;
• Arquobactérias além do habitat das eubactérias, habitam
ambientes hostis;
• Arqueobactérias mais próximas os eucariotos;
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A Célula Eucariótica
• Remota a 1,5 bilhão de anos;
• Evoluíram das células procarióticas;
• Presença de núcleo e organelas limitadas
por membranas;
• Eucarióticos unicelulares e pluricelulares;
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• Primeiro desenvolvimento celular Membrana lipídica.
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• Principal importância da membrana lipídica:
encapsulamento e acumulação de moléculas
hidrossolúveis em uma região limitada.
• Um dos exemplos claros da evolução com dependência
da membrana está no desenvolvimento da célula
eucariota, de acordo com a Teoria Endossimbiótica ou
Teoria Sequencial mais aceita.
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Equilíbrio químico e o meio
ambiente• Todos os organismos mantêm suas atividades
biológicas a partir de reações químicas em equilíbriodentro e fora das células.
• Contudo, eles não estão em equilíbrio com o meioambiente.
• Muitos íons inorgânicos, proteínas, ácidos nucleicos,açúcares e lipídios podem ou não estar presentes nomeio e diferem em suas concentrações.
• A morte e a decomposição estabelecem o equilíbrio.
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Os organismos transformam energia e
matéria do meio ambiente
• Trabalho deve ser realizado para manter vivos células eorganismos, além de propiciar a reprodução.
- Trabalho Químico.
♥ Síntese química.
- Trabalho Osmótico.
● Acúmulo e retenção de sais contra umgradiente de concentração.
- Trabalho Mecânico.
● Contração do músculo;
● Movimento de flagelos.
Bioenergética!!!
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• O organismo vivo é um sistema aberto: troca matéria e
energia com o meio ambiente.
Obtendo combustíveis químicos da
vizinhança e extraindo a energia, oxidando-os;
Absorvendo energia da luz solar.
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Enzimas• As enzimas são proteínas de importância fundamental
no estudo da Bioquímica. Elas diminuem as barreiras de
ativação seletivamente, regulando os processos
celulares.
• Cada enzima é específica para a catálise de uma
determinada reação, e cada reação no interior da célula
é catalisada por uma enzima diferente (princípio da
seletividade).
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• As enzimas são capazes de degradar nutrientesorgânicos em produtos finais simples, extraindo energiaquímica de forma utilizável para a célula.
• Processo conhecido por CATABOLISMO:
• Existem também vias enzimáticas capazes de atuar emmoléculas base pequenas convertendo-as em moléculasmaiores e mais complexas. Essas vias necessitam daadição de energia no sistema.
• Processo conhecido por ANABOLISMO:Anabolismo (do grego: ana = para cima; ballein =lançar) é a parte do metabolismo que conduz à síntesede moléculas complexa
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• O mais importante elo
de conexão entre os
componentes
catabólicos e anabólicos
é o ATP.
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Fim da Aula 2