001 intoducao
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Introdução à bioquímica
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Classes de biomoléculasSimplicidade no complexo: Existem somente 4 classe de macromoléculas na bioquímica cada uma formada por seu respectivo conjunto de blocos construtivos
Proteínas
Polissacarídeos
Ácidos nucléicos
Lipídeos
UNIDADE CONSTRUTUVA (TIJOLO)
O
O-
NOH
H OH
H
H
O
O
O
O
O
O
EXEMPLO
insulina
RNA(ácido ribonucléico)
celulose
Triacil glicerol (banha)
CLASSE
Amino ácido
nucleotídeo
açúcar
Ácido graxo (também glicerol e
outros componentes)
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ABC da bioquímica
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Grupos funcionais presentes nas biomoléculas
Hidrocarbonetos Grupamentos contendo oxigênio
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Grupamentos contendo nitrogênio
Grupamentos contendo enxofre
Grupamentos contendo fosfato
Grupos funcionais presentes nas biomoléculas (cont.)
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Funcionalidade nos sistemas biológicosNos sistemas biológicos tudo tem função desde membros, órgãos e tecidos
OlhosvisãoPernaslocomoçãoIntestinodigestão
Isso também é verdade a nível celularEritrócitos (hemácias, células vermelhas do sangue)transporte de O2
Neurôniossinalização e processamento nervoso
E também é verdade no nível molecular. Tanto para moléculas como para vias metabólicas
Anticorpos(proteínas)Enzimas(proteínas)GlicoseVia glicolíticaVia da biossíntese de glicogênio
Compreender a função de cada sistema bioquímico é muito importante porque só assim é possível saber porque, afinal de contas, ele existe e como ele interage com outros sistemas cada um com sua função
Resposta imuneCatáliseCombustível biológicoObtenção de energia pela oxidação da glicoseArmazenamento de combustível na forma de glicogênio
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Macromoléculas biológicasMacromolécula Polimerização Unidade
construtivaCaracterística notável
OBS
Proteínas Polímero linear Aminoácido Catálise Muitas funçõesExtremamente versátil quanto à forma e à função
Ácidos nucléicos Polímero linear Nucleotídeo Auto replicação
Polissacarídeos Polímero linear/ramificado
Monos-sacarídeos
Usado como Reserva de energiaEstruturas muito resistentes
A celulose á a biomolécula mais abundante na Terra
Lipídeos Não são polímeros Ácido graxo e outros
Forma membranas Muito variados quanto as unidades constitutivas
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Composição percentual de biomoléculas numa célula bacteriana
% do peso total
Número de moléculas deste tipo
Água 70 1
Proteínas 15 3.000
Ácidos nucléicos
DNA 1 1
RNA 6 >3.000
Polissacarídeos 3 ~5
Lipídeos 2 ~20
Monômeros e intermediários
2 ~500
Íon inorgânicos(Ca2+, Na+, K+, PO4
2-...)1 ~20
% do peso seco
50
3,3
20
10
6,6
6,6
3,3
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Hierarquia estrutural na organização molecular da célula
Célula Organelas Macromoléculas Unidades Monoméricas
Nível 4 Nível 3 Nível 2 Nível 1
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Poucos dos 112 elementos são utilizados nos organismos vivos
H + O > 70%H+O+C>95%H+O+C+P>98%
macroelementos
Microelementos(oligoelementos)
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Bactéria que se alimenta de arsênioCientistas norte-americanos descobrem bactéria que se alimenta de arsênio, elemento considerado altamente tóxico, em substituição a outro que seria essencial à sua condição de ser vivo. Publicado em 02/12/2010 | Atualizado em 08/12/2010
“A vida como nós a conhecemos exige elementos químicos específicos e exclui outros”, afirma um dos autores do artigo, Ariel AnbarEsse é o primeiro caso em que um microrganismo é capaz de substituir algum dos seis elementos essenciais à vida (carbono, hidrogênio, nitrogênio, oxigênio, enxofre e fósforo).De acordo com os pesquisadores, as bactérias são capazes de incorporar esse novo elemento ao próprio DNA. O lago em que foi encontrada a nova bactéria é
conhecido por ser altamente salino e ter altas concentrações de arsênio
http://cienciahoje.uol.com.br/noticias
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99,4%
0,6%
Composição percentual elementar do corpo humano
macroelementos
microelementos(oligoelementos)
Tanto os macroelementos como os oligoelementos são igualmente essenciais à vida!!!
Abundância relativa dos elementos (%)Crosta Terrestre Corpo Humano
O
47,0 H 63,0
Si
28,0 O 25,5
Al
7,9 C 9,5
Fe
4,5 N 1,4
Ca
3,5 Ca 0,31
Na
2,5 P 0,22
K
2,5 Cl 0,08
Mg 2,2 K 0,06Ti 0,46 S 0,05H
0,22 Na 0,03
C
0,19 Mg 0,01
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alanina(aminoácido)
glicose
0,5nm89Da
0,7nm180Da
3,5nm
Mioglobina (uma proteína pequena)16.900Da
Fosfolipídeo750Da
Escala de tamanho em bioquímica
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Escala de tamanho em bioquímica (cont.)
3,5nm
Mioglobina16.900Da
6,8nm
Hemoglobina (proteína média)65.000Da
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6,8nm
Hemoglobina 65.000Da
miosina
160nm470.000Da
Escala de tamanho em bioquímica (cont.)
25nm
Bacteriófago ΦX-174Um dos menores vírus conhecidos6.200.000Da
16nm
Ribossoma de E.Coli2.800.000Da
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miosina
160nm470.000Da
Vírus do mosaico do tabaco300nm40.000.000Da
Escala de tamanho em bioquímica (cont.)
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9.000nm9µm
Hemácia(célula vermelha
do sangue)
2.000nm2µm
E colibactéria
Cloroplasto de espinafre
8.000nm8µm
Mitocôndria de hepatócito
1,5µm
Vírus do mosaico do tabaco
Escala de tamanho em bioquímica (cont.)
Célula do
fígado
20.000nm20µm
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Escala de tamanho das estruturas biológicas
Metro (m)100 metro
Milímetro(mm)10-3 metro
Micrômetro(µm)10-6 metro
Nanômetro(nm)10-9 metro
alanina(0,5nm)
glicose 0,7nm
Vírus do mosaico do tabaco300nm
Mitocôndria1,5µm
Hemácia 9µmHumano 1,7 m
Hemoglobina 6,8nm
Célula do
fígado
20µm
Vírus ΦX-174 25nm
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Origem das biomoléculas
Aparelho para demonstrar a abiótica formação de biomoléculas simulando as condições da atmosfera primitiva
Mistura deNH3 (amônia)H2(hidrogênio)CH4 (metano) e água 80oC
Cent
elha
s
Condensador
Eletrodos Compostos produzidos neste experimentoGlicina (aminoácido)Alanina (aminoácido)Acido α-aminobutíricoN-metil alanina Ác. Aspártico (aminoácido)Ác. glutâmico (aminoácido)Ác. AcéticoÁc succínico (intermediário do ciclo de Krebs)Uréia
...muitos outros
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Um esquema possível para a evolução molecular
Surgimento do genoma de DNA
Desenvolvimento de um sistema de tradução primitivo. Genoma de RNA e catalizadores RNA-Proteína
Co-evolução do RNA e das proteínas
Síntese de peptídeos catalizada por RNA
Surgimento de moléculas de RNA com atividade catalítica auto-replicativa
Produção de pequenas moléculas de RNA com seqüências aleatórias
“Sopa” pré-biótica contendo diversas biomoléculas originadas de precurssores na atmosfera primitiva
4,5 Bilhões de anosSurgimento da Terra
3,5 Bilhões de anosPrimeiro microorganismo fóssil
4,0 Bilhões de anosFormação dos oceanos e continentes