bioquímica introdução 1profª drª samara ernandes

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Bioquímica

Introdução

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O que é?

• A bioquímica estuda as estruturas moleculares, os mecanismos e os processos químicos responsáveis

pela vida.• É a disciplina científica que busca explicar a vida no

nível molecular.• Oferece esclarecimentos sobre o tratamento de

doenças, tais como o câncer e diabetes.• Melhora a eficiência de indústrias, tais como a síntese

de pesticidas e medicamentos e o tratamento de esgotos.

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A bioquímica oferece respostas para questões fundamentais como...

• “De que somos feitos?”• “Como funcionamos?”

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É uma ciência reducionista...

Tenta explicar o todo dividindo-o em partes menores e examinando cada parte separadamente, ou seja, isolando e

caracterizando as moléculas componentes de um organismo

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Níveis de organização de um organismo vivo

A bioquímica focaliza estruturas e funções de moléculas. Interações entre moléculas dão origem a estruturas de ordem superior, que podem elas próprias ser componentes de entidades maiores, levando finalmente ao

organismo inteiro.

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Os três principais temas da bioquímica...

• De que são feitos os organismos vivos?

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Como os organismos adquirem e usam energia?

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Como um organismo mantém sua identidade através das gerações?

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Moléculas biológicasApenas um pequeno

subconjunto dos elementos conhecidos

ocorre em biomoléculas. Os mais abundantes são: C, N, O e H, seguidos de Ca,

P, K, S, Cl, Na e Mg. Oligoelementos em

quantidades pequenas.

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As células contêm quatro tipos principais de biomolécula...

• AminoácidosContêm um grupamento amina (-NH2) e um ácido carboxílico(-COOH).

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Glicídeos

• Chamados de oses, monossacarídeos ou simplesmente acúcar.

• Fórmula: (CH2O)n

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Nucleotídeos

Formados por uma pentose, um anel nitrogenado e um ou mais grupamentos fosfato.

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LipídeosNão podem ser descritos por uma única fórmula estrutural, pois são constituídos por diversas moléculas. Característica geral: pouco solúveis em água.

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Há três tipos principais de polímeros biológicos

• Os organismos contêm macromoléculas (polímeros) que podem ser feitas de milhares de pequenas moléculas (monômeros).

Polímero

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As ligações de monômeros em polímeros valem para os aminoácidos, oses e nucleotídeos

Os lipídeos não formam polímeros, embora possam se agregar formando estruturas

maiores.

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• Polímeros de aminoácidos: PROTEÍNAS ou PEPTÍDEOS (20 tipos de aminoácidos diferente

servem como elementos de construção)

• Polímeros de nucleotídeos: ÁCIDOS NUCLÉICOS ou POLINUCLEOTÍDEOS (apenas 4 tipos de nucleotídeos

diferentes)

• Polímeros de oses ou monossacarídeos: POLISSACARÍDEOS ou POLIOSÍDEOS ou GLICANS

(poucos tipos de oses)

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Polipeptídeo

Aminoácido Aminoácido

Proteína

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Nucleotídeo

Ácido nucléico

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Polissacarídeos

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Energia e metabolismo

• As atividades normais dos organismos vivos –mover-se, crescer, reproduzir-se, movimentação de uma bactéria, lampejar de um vaga-lume, descarga elétrica de uma enguia – demandam um gasto constante de energia. O estudo da energia e de seus efeitos sobre a matéria pertence à Termodinâmica (do grego, therme, calor + dynamis, energia).

• A vida segue as leis da termodinâmica

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Os organismos vivos existem em um estado de equilíbrio dinâmico, nunca em equilíbrio com

seu meio ambiente...• As moléculas são continuamente sintetizadas

e depois degradadas em reações químicas que envolvem um fluxo constante de massa e energia. Exemplos:

a) moléculas de hemoglobina que transportam O2 nesse momento foram sintetizadas no mês passado, no próximo mês serão degradadas e substituídas por novas.

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b) A glicose ingerida na última refeição está agora circulando no sangue e, antes que o dia termine, elas serão convertidas em outra molécula – CO2 ou gordura – e substituídas por suprimento fresco de glicose.

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As quantidades de hemoglobina e glicose permanecem constantes porque a velocidade de síntese ou ingestão de cada uma está balanceada com a velocidade da degradação, consumo ou conversão em outro produto. A constância da concentração é o resultado de um estado de equilíbrio dinâmico (diferente de equilíbrio)

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Manter o estado de equilíbrio requer o investimento constante de energia; quando a célula não consegue mais gerar energia, ela morre e começa a decair em direção ao equilíbrio com o meio ambiente.

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Os organismos transformam a energia e a matéria do seu meio ambiente...

• Sistema: a parte de interesse do universo, tal como o frasco de reação ou um organismo; o restante do universo é o meio externo.

Universo: sistema + meio externo

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Tipos de sistema

• Isolado: o sistema não troca nem matéria nem energia com o seu ambiente.

• Fechado: o sistema troca energia mas não matéria com o ambiente.

• Aberto: o sistema troca tanto energia como matéria com o ambiente.

Um organismo vivo é um sistema aberto...

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Primeira Lei da Termodinâmica...

A energia (U) é conservada; não pode ser criada nem destruída, mas pode ser transformada.Ex: energia de um rio descendo pode ser captada como eletricidade, a qual pode ser utilizada para produzir calor ou executar trabalho mecânico.

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Os organismos vivos obtêm a energia do seu ambiente de duas maneiras

1) Captam alimentos químicos (como a glicose) do ambiente e extraem a energia oxidando-os

As células e os organismos não-fotossintetizadores obtêm a energia que necessitam pela oxidação de produtos ricos de energia da fotossíntese e, depois, passando os elétrons para o oxigênio atmosférico para formar água, dióxido de carbono e outros produtos finais, que são reciclados no ambiente.

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2) Absorvem energia a partir da luz solar.As células fotossintetizadoras absorvem a energia luminosa e as usam para direcionar os elétrons da água para o dióxido de carbono (redução), formando produtos ricos em energia, como a glicose, amido, sacarose e liberando oxigênio para a atmosfera.

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Todas essas reações envolvendo o fluxo de elétrons são reações de oxidação-redução, um reagente é oxidado (perde elétrons) à

medida que outro é reduzido (ganha elétrons)