biomoléculas parte 1

BioQuímicaBioQuímicaQuímica da VidaQuímica da Vida

A Bioquímica é o estudo dos constituintes da A Bioquímica é o estudo dos constituintes da matéria viva (BIOMOLÉCULAS), das suas matéria viva (BIOMOLÉCULAS), das suas

reacções e relação com o meio envolvente reacções e relação com o meio envolvente (biosfera).(biosfera).

Luis Ribeiro - 2008Luis Ribeiro - 2008

BiomoléculasBiomoléculas

““Tijolos” para a construção de organismos Tijolos” para a construção de organismos vivos.vivos.

Organismos vivos são constituídos por Organismos vivos são constituídos por CÉLULAS.CÉLULAS.

CÉLULASCÉLULAS são formadas por são formadas por ELEMENTOS ELEMENTOS QUÍMICOS.QUÍMICOS.


Elementos químicos Elementos químicos Tabela PeriódicaTabela Periódica


Elementos químicos Elementos químicos Tabela Periódica Tabela Periódica

(cont.)(cont.) Dmitri Ivanovich MendeleevDmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) foi (1834-1907) foi

um químico russo ao qual é atribuída a criação um químico russo ao qual é atribuída a criação da primeira versão da tabela periódica.da primeira versão da tabela periódica.

Durante a escrita da sua obra “Princípios da Durante a escrita da sua obra “Princípios da Química” e ao tentar agrupar os elementos de Química” e ao tentar agrupar os elementos de acordo com as suas propriedades químicas acordo com as suas propriedades químicas encontrou características comuns. Agrupou os encontrou características comuns. Agrupou os elementos no que chamou de Tabela Periódica elementos no que chamou de Tabela Periódica (com 66 elementos).(com 66 elementos).


Elementos químicos Elementos químicos Tabela Periódica Tabela Periódica

(cont.)(cont.) Actualmente a Tabela Periódica inclui Actualmente a Tabela Periódica inclui

117 elementos (94 naturais e 23 de 117 elementos (94 naturais e 23 de síntese em laboratórios). Este número síntese em laboratórios). Este número está ainda em aberto.está ainda em aberto.

A tabela está organizada por grupos (na A tabela está organizada por grupos (na vertical) e períodos (na horizontal).vertical) e períodos (na horizontal).


Elementos químicosElementos químicos

Os elementos químicos que constituem as Os elementos químicos que constituem as células, unidades base de todos os células, unidades base de todos os organismos vivos, são 24 e estão presentes organismos vivos, são 24 e estão presentes em maior ou menor percentagem.em maior ou menor percentagem.

Os elementos mais abundantes nas células são o Os elementos mais abundantes nas células são o carbono (C), hidrogénio (H), azoto (N), oxigénio (O), carbono (C), hidrogénio (H), azoto (N), oxigénio (O), fósforo (P) e enxofre (S) – CHNOPS.fósforo (P) e enxofre (S) – CHNOPS.

Hidrogénio, oxigénio carbono e azoto constituem mais Hidrogénio, oxigénio carbono e azoto constituem mais de 99% dos átomos no corpo humano.de 99% dos átomos no corpo humano.


Elementos químicos Elementos químicos (cont.)(cont.)

Composição comparativa da crosta terrestre, da água do mar e do corpo

humano


Elementos químicos Elementos químicos (cont.)(cont.)

O que faz com que H, O, C e N sejam O que faz com que H, O, C e N sejam tão abundantes nos organismos vivos é tão abundantes nos organismos vivos é a sua capacidade para formar a sua capacidade para formar LIGAÇÕES COVALENTESLIGAÇÕES COVALENTES, isto é, , isto é, ligações em que os átomos partilham ligações em que os átomos partilham electrões.electrões.

Estes elementos são os mais leves Estes elementos são os mais leves capazes de formar tais ligações – capazes de formar tais ligações – ligação mais forte.ligação mais forte.


Elementos Elementos químicos/Átomosquímicos/Átomos

Revisão de conceitosRevisão de conceitos Número atómicoNúmero atómico – nº de protões (partículas – nº de protões (partículas

de carga +) presentes no núcleo.de carga +) presentes no núcleo. Número de massaNúmero de massa – soma do nº de protões e – soma do nº de protões e

do nº de neutrões (partículas de carga neutra, do nº de neutrões (partículas de carga neutra, contribuem para massa do átomo).contribuem para massa do átomo).

Neutrões e protões são partículas nucleares. Os Neutrões e protões são partículas nucleares. Os electrõeselectrões (carga -) distribuem-se por níveis de energia (carga -) distribuem-se por níveis de energia em torno do núcleo. Num átomo o seu nº é igual aos nº em torno do núcleo. Num átomo o seu nº é igual aos nº de protões. Num ião este nº é diferente (resulta numa de protões. Num ião este nº é diferente (resulta numa carga global + ou -).carga global + ou -).


Elementos Elementos químicos/Átomosquímicos/Átomos

Revisão de conceitos Revisão de conceitos (cont.)(cont.) Electrões de valênciaElectrões de valência – são os – são os

electrões do camada mais externa do electrões do camada mais externa do átomo (mais energéticos). Destes, são átomo (mais energéticos). Destes, são os electrões “não emparelhados” as os electrões “não emparelhados” as partículas responsáveis pelas partículas responsáveis pelas propriedades evidenciadas pelos propriedades evidenciadas pelos elementos (ligações químicas, elementos (ligações químicas, reacções).reacções).


As moléculas da vidaAs moléculas da vidaBiomoléculasBiomoléculas

TodasTodas as biomoléculas contêm carbono. as biomoléculas contêm carbono. Isto deve-se à grande versatilidade deste Isto deve-se à grande versatilidade deste elemento para formar ligações elemento para formar ligações covalentes muito estáveis com diversos covalentes muito estáveis com diversos tipos de geometria.tipos de geometria.

C pode formar até 4 ligações graças aos C pode formar até 4 ligações graças aos seus 4 electrões de valência não seus 4 electrões de valência não emparelhados. As associações mais emparelhados. As associações mais comuns são com o H, O e N.comuns são com o H, O e N.


As moléculas da vidaAs moléculas da vidaBiomoléculas (cont.)Biomoléculas (cont.)

Tetraédrica

Trigonal

Linear



Alguns vídeos que ilustram a versatilidade do Alguns vídeos que ilustram a versatilidade do átomo de carbono para formar diferentes átomo de carbono para formar diferentes moléculas e a sua importância para a vida:moléculas e a sua importância para a vida:

1.1. CarbonoCarbono

2.2. AlcalóidesAlcalóides

3.3. EsteróidesEsteróides

4.4. Esteróides sintéticosEsteróides sintéticos

5.5. CortisonaCortisona


As moléculas da vidaAs moléculas da vidaBiomoléculas (cont.)Biomoléculas (cont.) O hidrogénio, com apenas um electrão O hidrogénio, com apenas um electrão

de valência, apenas pode formar de valência, apenas pode formar ligações simples.ligações simples.

C, N e P podem formar ligações triplas.C, N e P podem formar ligações triplas. O oxigénio pode participar na formação O oxigénio pode participar na formação

de ligações duplas.de ligações duplas.


IsómerosIsómeros

IsómerosIsómeros são compostos químicos com são compostos químicos com os mesmos átomos em iguais os mesmos átomos em iguais quantidades (têm, por isso, a mesma quantidades (têm, por isso, a mesma fórmula), mas cuja disposição espacial fórmula), mas cuja disposição espacial difere.difere.


Isómeros (cont.)Isómeros (cont.)



Vamos considerar 3 tipos de isómeros:Vamos considerar 3 tipos de isómeros:

1. 1. EstruturaisEstruturais

2. 2. EnantiómerosEnantiómeros ou ou isómeros ópticosisómeros ópticos (estereoisómeros)(estereoisómeros)

3. 3. GeométricosGeométricos (é também um tipo de (é também um tipo de esteroisomerismo)esteroisomerismo)



EstruturaisEstruturais – Compostos em que o – Compostos em que o posicionamento de grupos de átomos posicionamento de grupos de átomos diferedifere



EnantiómerosEnantiómeros ou ou isómeros ópticosisómeros ópticos Os átomos apresentam um arranjo Os átomos apresentam um arranjo espacial tal que as estruturas são espacial tal que as estruturas são imagem uma da outra num espelho, imagem uma da outra num espelho, não podendo por isso ser sobrepostas não podendo por isso ser sobrepostas sem que as ligações sejam destruídassem que as ligações sejam destruídas

(ver figuras)(ver figuras)

Isómeros (cont.)Isómeros (cont.)EnantiómerosEnantiómeros

Enantiómeros

Não enantiómeros



GeométricosGeométricos – A sua ocorrência está – A sua ocorrência está associada á existência de uma ligação associada á existência de uma ligação dupla, o que implica um dupla, o que implica um constrangimento na rotação da constrangimento na rotação da estrutura, e à disposição dos átomos estrutura, e à disposição dos átomos em torno dessa ligação. Se a ligação em torno dessa ligação. Se a ligação for apenas uma ligação simples esta for apenas uma ligação simples esta pode rodar livrementepode rodar livremente

(ver figuras)(ver figuras)

Isómeros (cont.)Isómeros (cont.)GeométricosGeométricos


Ligação químicaLigação químicaEnergia de ligaçãoEnergia de ligação

Dois átomos estabelecem uma ligação química Dois átomos estabelecem uma ligação química quando, ao aproximarem-se, a sua energia quando, ao aproximarem-se, a sua energia baixa, favorecendo assim o processo de baixa, favorecendo assim o processo de ligação.ligação.

Esse diferencial energético é o que se Esse diferencial energético é o que se denomina denomina ENERGIA DE LIGAÇÃOENERGIA DE LIGAÇÃO. É essa a . É essa a quantidade de energia (sob a forma de quantidade de energia (sob a forma de radiação electromagnética, por exemplo) radiação electromagnética, por exemplo) necessária para quebrar a ligação necessária para quebrar a ligação estabelecida.estabelecida.


Ligação químicaLigação químicaEnergia de ligação Energia de ligação

(cont.)(cont.)

Cloreto de sódio – Lig. iónica

En. de ligação



(cont.)(cont.)Molec. de hidrogénio (H2 – Lig. covalente

En. de ligação



(cont.)(cont.) A energia da radiação electromagnética A energia da radiação electromagnética

é dada pela expressãoé dada pela expressãoE=h.E=h.νν

Em que Em que E – energiaE – energiah – constante de Planck (6,6x10h – constante de Planck (6,6x10-34-34 Js) Js)

ν − ν − frequência (Hz)frequência (Hz)



(cont.)(cont.) Como Como ν = ν = c/c/λλEm queEm que

ν − ν − frequência (Hz)frequência (Hz)

c – velocidade da luz (3x10c – velocidade da luz (3x1088 m/s) m/s)

λλ – – comprimento de onda (m)comprimento de onda (m)

Vem então E = h.(c/Vem então E = h.(c/λ)λ)



(cont.)(cont.) Assim a energia da radiação:Assim a energia da radiação:

- Aumenta quando aumenta a frequência- Aumenta quando aumenta a frequência

- Diminui quando aumenta o compr. de onda- Diminui quando aumenta o compr. de onda Há diversas gamas de radiação com diferentes comprimentos de Há diversas gamas de radiação com diferentes comprimentos de

onda (radiação vísivel, ultravioleta, raios-X,…)onda (radiação vísivel, ultravioleta, raios-X,…)



(cont.)(cont.) Se a energia da radiação não for Se a energia da radiação não for

suficiente para causar a quebra da suficiente para causar a quebra da ligação química, pode, ainda assim, ligação química, pode, ainda assim, causar a vibração térmica das ligações causar a vibração térmica das ligações (lateralmente e em extensão) e rotação. (lateralmente e em extensão) e rotação. Exemplo deste fenómeno é a utilização Exemplo deste fenómeno é a utilização de um forno de um forno microondasmicroondas que, fazendo que, fazendo vibrar as moléculas de água contidas no vibrar as moléculas de água contidas no alimento, promove o seu aquecimento.alimento, promove o seu aquecimento.


Ligação químicaLigação químicaEnergia de ligação Energia de ligação (cont.)(cont.)

Animações de movimentos intramoleculares

http://academic.pgcc.edu/~ssinex/struc_bond/bond_vibrations.htm

http://academic.pgcc.edu/~ssinex/struc_bond/bond_vibrations.htm


Grupos funcionaisGrupos funcionais

Um grupo funcional é um átomo ou Um grupo funcional é um átomo ou conjunto de átomos que define a conjunto de átomos que define a estrutura de uma dada família de estrutura de uma dada família de compostos químicos.compostos químicos.

Este grupo funcional é responsável pelas Este grupo funcional é responsável pelas propriedades químicas evidenciadas por propriedades químicas evidenciadas por essa família.essa família.


Grupos funcionais Grupos funcionais (cont.)(cont.)

Grupos funcionais – exemplosGrupos funcionais – exemplos- carbonilo (aldeídos, cetonas)- carbonilo (aldeídos, cetonas)- Carboxilo (ácidos carboxilicos)- Carboxilo (ácidos carboxilicos)- Hidroxilo (álcoois)- Hidroxilo (álcoois)- Fenil (derivados do benzeno)- Fenil (derivados do benzeno)- Aminas e amidas e iminas (ligações C-N)- Aminas e amidas e iminas (ligações C-N)

Etc…..Etc…..Tabela de grupos funcionaisTabela de grupos funcionais

http://en.wikipedia.org/wiki/Functional_group


Grupos funcionais Grupos funcionais (cont.)(cont.)

Em meio aquoso são favorecidos Em meio aquoso são favorecidos processos de ionização conforme o pH do processos de ionização conforme o pH do meiomeioExº.Exº.

OH

OCH

O-

OCH

pH ácido (excesso de iões H+) pH básico ou alcalino (excesso de iões OH-)

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