Aula 1- Introdução a bioquimica

Lysandro P. Borges- PhDPDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

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Conjunto de reaes qumicas que podem ocorrer in vivo ou in vitro.

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Vida e condies para sua existncia













Bioqumica I


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So as unidades fundamentais das PROTENAS. So cidos orgnicos formados por tomos de carbono, hidrognio, oxignio e nitrognio. Alguns tipos de aminocidos contm tambm tomos de enxofre e fsforo que aparecem, portanto na composio das protenas. So molculas pequenas com PM de aproximadamente 130.


Bsica de um Aminocido

} Estrutura


} Aminocidos

mais importantes o .n

O carbono um centro quiral (opticamente ativo)

} Apresentam

: Um grupo amina: -NH2 Um grupo carboxila: COOH Um hidrognio H Uma cadeia lateral R (determina a identidade de um AA especfico).


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Formam dois esterioismeros: L e D Observaes importantes: L Levorrotatrio (esquerda) D Destrorrotatrio (direita)

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Os aminocidos nas molculas proticas so sempre L-estereismeros Os D aminocidos foram encontrados apenas em pequenos peptdeos de parede celular bacteriana e alguns peptdeos que tm funo antibitica.


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Estrutura da clula. Hormnios. Receptores de protenas e hormnios. Transporte de metablitos e ions. Atividade enzimtica. Imunidade. Gliconeogenese no jejum e diabetes.


A B C D E F G H I K L

Ala Asx Cis ouCys Asp Glu Fen ou Phe Gli ou Gly His Ile Lis ou Lys Leu

Alanina Asparagina ou Aspartato Cistena Aspartato (cido aspartico) Glutamato (cido glutmico) Fenilalanina Glicina Histidina Isoleucina Lisina Leucina


M Met N Asn P Pro Q Gln R Arg S Ser T Tre ou Thr V Val W Trp Y Tir ou Tyr Z GlxPDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Metionina Asparagina Prolina Glutamina (Glutamida) Arginina Serina Treonina Valina Triptofano (Triptofana) Tirosina Glutamina ou Glutamato

n n

Essenciais - so aqueles que no podem ser sintetizados pelos animais. No essenciais - so aqueles que podem ser sintetizados pelos animais. So de 10 a 12 AAs encontrados em suas protenas.

No Essenciais Essenciais Glicina Alanina Serina Cistena Tirosina Fenilalanina Valina Triptofano Arginina cido asprtico cido glutmico Histidina Treonina Lisina Leucina Asparagina Isolucina Glutamina Prolina Metioninan

importante ressaltar que, para os vegetais, todos os aminocidos so no essenciais. Fica claro que classificar um aminocido em no essencial ou essencial depende da espcie estudada; assim um certo aminocido pode ser essencial para um animal e no essencial para outro.


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QUANTO NATUREZA DO GRUPO R Aromticos: fenilalanina, tirosina, triptofano; Bsicos: lisina, histidina; cidos: Ac. Glutmico, Ac. Asprtico,.. Ramificados: isoleucina, leucina, valina; Sulfurados: metionina, cistena, cistina; Outros : treonina.


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QUANTO AO DESTINO NO METABOLISMO ANIMAL Glucognicos: (Podem ser transformados em glicose). Alanina, arginina, metionina, cistena, cistina, histidina, treonina e valina. Glucocetognicos: (Podem se transformar em glicose ou em corpos cetnicos). fenilalanina, tirosina e triptofano, isoleucina e lisina Cetognicos: (Podem se transformar em corpos cetnicos). Leucina


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Baseada na polaridade dos radicais R: Aminocidos com Radical "R" Apolar ou HIDROFBICO. Possuem radical "R" geralmente formado exclusivamente por carbono e hidrognio - grupamentos alquila. So em nmero de 8: Alanina, Fenilalanina, Isoleucina, Leucina, Metionina, Prolina, Triptofano e Valina. Aminocidos nos quais R POLAR ou HIDROFLICO. Possuem radicais "R" contendo hidroxilas, sulfidrilas e grupamentos amida. So em nmero de 7: Glicina, Aspargina, Cistina, Glutamina, Serina, Tirosina e Treonina;


n

Baseada na polaridade dos radicais R:

Aminocidos carregados positivamente ( C/ R POSITIVO). So diamino e monocarboxlicos : Aspargina, Histidina e Lisina. Aminocidos carregados negativamente (c/R NEGATIVO). So monoamino e dicarboxlicos: cido Asprtico, cido glutmico, Hidroxilisina, Hidroxiprolina e Beta alanina.



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So todos compostos slidos, cristalinos e que se fundem a alta temperatura; Incolores; A maioria apresentam sabor adocicado; Alguns inspidos; E outros amargos; Com exceo da glicina, que solvel em gua, os demais apresentam solubilidade varivel; Insolveis em solventes orgnicos; Em solues aquosas apresentam alto momento dipolar.


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Caracterstica cida (presena do grupo carboxila); Caracterstica bsica (presena do grupo amino); Interao intramolecular, originando um "sal interno":

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Solveis em gua; Insolveis em solventes orgnicos PF e PE altos (caractersticas dos sais)


}

Carter anftero - reagem tanto em cidos quanto em bases, produzindo sais :


n

n

n

Ruminantes: sintetizam todos os aas que necessitam devido simbiose com as bactrias ruminais ; Vacas leiteiras de alta produo: resposta favorvel suplementao de determinados aas; Potros: resposta favorvel suplementao com lisina.


}

AAS de mesma estrutura ou quimicamente relacionados

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Exs.: 1) Depresso no crescimento de pintinhos com dieta rica em Lis e com Arg nos limites mnimos; 2) Depresso no desenvolvimento de pintinhos e leites com dietas a base de sorgo (fonte de energia) e baixa protena. O sorgo rico em Leu e a Ile fica no limite mnimo

Competio pelo mesmo stio de absoro; Excreo do aas em menor quantidade; Dietas pobres em PB e com animais em crescimento.


}

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Pequenas variaes no perfil de aas em dieta com baixa PB: modificaes nas propores de gua, gordura e protena dos tecidos Aumento do catabolismo dos aas limitantes; Aumento do catabolismo de protenas. O animal para de comer no desequilbrio, no ocorrendo na deficincia; A suplementao do primeiro limitante no altera o quadro geral do desequilbrio.


}

}

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Treonina: quantidades massivas (50 g/kg MS) causa moderada depresso no consumo de alimentos e o crescimento; Tirosina: grandes quantidades e dietas pobres em PB, deprime o consumo de alimentos e o crescimento, alm de leses em rgos,em grande excesso letal; Metionina: adies de 20 g/kg de dieta produz severas alteraes histopatolgicas; Mimosina: torna a leucina txica para os animais.


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AVES: Triptofano: catarata; Treonina e Metionina: fgado gordo; Lisina: Defeitos de emplumagem; atraso sexual (nutrio de frangas de postura).



Constituintes dos organismos vivos


Reviso geral


INTRODUO PROTENAS CIDOS

NUCLEICOS CARBOIDRATOS LIPDIOS GUA, ELEMENTOS MINERAIS E VITAMINAS ESTRURA DOS MICRORGANISMOS CONSIDERAES FINAIS REFERNCIAS


As clulas de todos os organismos vivos so constitudas por substncias inorgnicas, e por substncias orgnicas;

Os

4

elementos

mais

abundantes

na

composio dos organismos so: H, C, N, O

S, P, Na, Fe, Zn, Cu , tb so considerados elementos essenciais;


Percentual de total da clula gua Protenas cidos Nuclicos DNA RNA Polissacardios Lipdios ons inorgnicos 70 15

peso

Nmero aproximado das diferentes espcies moleculares 1 3.000

1 6 3 2 1

1 >3.000 5 500 20


Cada

clula da bactria Escherichia coli

contm mais de 6000 diferentes tipos de compostos orgnicos, incluindo perto de 3000 protenas diferentes e um nmero similar de molculas de cidos nuclicos.


So constituintes bsicos da vida; So macromolculas complexas; Constituem cerca de 50 a 80% do peso seco da clula eucaritica; Tem como base de sua estrutura os polipeptdios formados de ligaes peptdicas entre os grupos amino (-NH2) de um aminocido e carboxlico (-COOH) de outro, ambos ligados ao carbono alfa de cada um dos aminocidos;





Quanto a composio Protenas simples Ex. albuminas, globulinas Protenas conjugadas Ex. hemeprotenas, lipoprotenas, glicoprotenas


a)

Quanto forma Protenas fibrosas: so insolveis em gua, compridas e filamentosas. A maioria tem funo estrutural ou protetiva. Ex. colgeno Protenas globulares: geralmente solveis em gua, formam estruturas compactas fortemente enroladas em forma globular ou esfrica. Funo relacionada com manuteno e regularizao de processos vitais: enzimtica, transporte, defesa e hormonal. Ex. hemoglobina

b)


Uma protena pode apresentar diferentes graus de estruturao (primria, secundria, terciria, quaternria) que so mantidas por vrios tipos de ligao e/ou interaes entre os vrios grupos funcionais dos aminocidos que as compem.


Ligaes peptdicas

Pontes de Hidrognio Interaes de Van der Waals Interaes Eletrostticas Interaes Hidrofbicas

Pontes de Hidrognio Interaes de Van der Waals Interaes Eletrostticas Interaes Hidrofbicas Unies Covalentes de Dissulfeto


Estrutural: lipoprotenas e peptideoglicanos parede celular; flagelina flagelo; polmero de cido glutmico - cpsula); colgeno; actina e miosina. Enzimtica: so protenas especiais, com funo cataltica.Ex. lisozima Hormonal: muitos hormnios so protenas especializados em estimular ou inibir a atividades de determinados rgos. Ex. insulina Transporte: de nutrientes e metablitos entre fludos e tecidos. Ex. porinas membrana externa G-.


Defesa: antgenos e anticorpos, toxinas liberadas pelas bactrias; Nutritiva: so fontes de aa, indispensveis ao seres vivos. Reguladora:funo desempenhada por um grupo especial de protenas, as vitaminas. Reserva:protenas da cpsula



}

BASES NITROGENADAS:PURINAS (A, G)

PIRIMDICAS (C, T, U)


}

RIBOSE E DESOXIRRIBOSE:


l

NUCLEOTDEOS:

unidade estrutural bsica dos Acidos Nuclicos (DNA e RNA), constitudos por bases Purinas (A, G) ou Pirimidnas (C, T), ribose ou desoxirribose e ainda grupamento FosfatoPDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

So copolmeros de quatro nucleotdeos unidos por ligaes ster de fosfato.


D

N

A

um polmero formado por nucleotdeos, sendo o acar Desoxirribose e as bases purinas e pirimidinas (C, T, G, A) proporcionando formao de uma fita dupla.


D

N

A

Nas molculas de DNA esto armazenadas toda informao hereditria da clula, atravs justamente do sequenciamento das bases em ambas as fitas, pois h uma complementaridade entre as bases purnas e pirimidinas.


R

N

A

Assim como o DNA, o RNA tambm composto por nucleotdeos, porm difere em certos aspectos: 4 O acar uma ribose; 4 A base pirimidina timina substituda pela uracila; 4 Forma somente fita de RNA simples, isto implica que haver uma porcentagem diferente de A com T e C com G, para diferentes molculas de RNA e no necessariamente 1:1 como no DNA


carboidratos so tambm conhecidos como glicdios ou acares, sendo as molculas biolgicas mais abundantes na natureza.So

Os

compostos por carbono, hidrognio e oxignio. Representam a principal fonte de energia para a clula.


os constituintes estruturais mais importantes das membranas celulares e da matriz extracelular.Abrangem Junto

So

um dos maiores grupos de compostos orgnicos encontrados na natureza. com as protenas formam os principais constituintes dos organismos vivos.


MONOSSACARDEOS

So compostos com uma frmula geral Cn(H2O), que no podem ser hidrolisados a compostos mais simples. EXEMPLOS:Glicose,

Frutose e Galactose


GlicoseCarbonoPDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

FrutoseOxignio Hidrognio

DISSACARIDEOS OU OLIGOSSACARIDEOS acares duplos, contendo duas molculas de monossacardeos. So

Sua frmula geral C12H22O11

Na grande maioria so compostos cristalinos, solveis em gua e de sabor doce.EXEMPLOS:

Sacarose, Lactose e Maltose


Glicose

Glicose

Galactose

Glicose

Maltose

Lactose


Glicose

SacaroseFrutose


POLISSACARDEOS So formadas por trs ou mais molculas de acares; Podem ser chamadas de glicanas; Alguns funcionam carboidratos; como reserva de


POLISSACARDEOS Outros funcionam na morfologia celular; Os polissacardeos de reserva mais importante so o amido e o glicognio; Os polissacardeos geralmente so compostos insolveis, sem sabor e de alto peso molecular.


Amilose

Amilopectina

CelulosePDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

CARACTERSTICAS

Insolveis na gua; Facilmente separveis; Predomnio de cadeias longas.


Associados a membrana; Transportados pelo plasma; Barreira hidrofbica; Funes reguladoras ou de coenzimas; Controle da homeostase do corpo; A maioria dos componentes no proticos.


Triacilgliceris Fosfolipdios Glicolipdios Esterides Dolicol


Plantas e animais; So tristeres de glicerol com cidos graxos; Reserva de energia em animais; Nmero par de carbonos, ligaes duplas; que aumentam A flexibilidade da cadeia; Formam CO2 e H2O na clula.



Contm cidos graxos molcula de glicerol; So molculas anfipticas; So os principais membranas celulares;

unidos

a

uma

componentes

das


Y cidos GraxosX

Base nitrogenada

Fonte: Lucas Meyer. Lecithin - Properties and Applications.PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com

Derivados de ceramidas; Todas as membranas do corpo; Camada externa da membrana plasmtica; Regulao das interaes; Fonte de antgenos do grupo sanguneo; Receptores para toxinas;


steres do glicerol com dois cidos graxos e um carbohidrato OCH2 CH CH2CH2OH HO OH H OH O

O O O

C O C

R1 R2

3 Monogalactosil diacilglicerol


Ciclopentanoperidrofenan

treno Colesterol Maior rigidez Funciona como precursor Funes fisiolgicas

CH3 HC CH3

(CH2)3 HC CH3

CH3

HO

Colesterol


Retculo endoplasmtico; Incorporao dos oligossacardeos


o componente celular mais abundante, perfazendo 70% ou mais da massa da maioria dos organismos. indispensvel para a atividades metablicas, sendo que os processos fisiolgicos ocorrem exclusivamente em meios aquosos.


A gua permeia todas as pores de todas as clulas e o meio no qual ocorrem o transporte de nutrientes, as reaes metablicas catalisadas enzimaticamente e a transferncia de energia qumica.


A molcula de gua formada por dois tomos de Hidrognio e um de Oxignio (H2O). A disposio espacial dos tomos estabelece a sua polaridade

Hidrognio Oxignio


Solvente dos lquidos orgnicos (sangue, linfa, substncias intracelulares e intersticiais); Veculo das substncias que atravessam a membrana plasmtica, no intercmbio entre o meio extracelular e citoplasmtico;


Participa nas reaes de hidrlise (reaes de decomposio em que a gua um dos reagentes); Contribui para a estabilidade dos colides, formando a camada de solvatao ao redor das micelas; Conserva a temperatura dos animais homeotermos


Na forma livre Representa 95% da gua total, a parte usada principalmente como solvente para os solutos e como meio dispersante do sistema coloidal.


Na forma ligada Representa somente 5%, e a frao que est unida a outras molculas por meio de unies no covalentes, corresponde por tanto a gua imobilizada no interior de macromolculas.


Representam cerca composio celular;

de

1%

do

total

da

So necessrios em concentraes da ordem de miligramas por litro de cultura.


Atuam principalmente como reguladores da atividade celular.

Encontram-se na forma: Insolvel Dissolvidos em gua


Regulador da presso osmtica (para cada on metlico divalente absorvido, o dobro da quantidade de K+ excretada); Estimula fermentao e respirao em pH reduzido; co-fator de vrias enzimas.


importante na regulao do metabolismo celular e no fornecimento de fosfatos para a gerao de energia; essencial para a sntese de cidos nuclicos e adenosina trifosfato (ATP); concentrao intracelular de PO43- regula a sntese de lipdeos e carboidratos

A


co-fator de vrias enzimas; Participa na ativao das enzimas glicolticas; Estimula a sntese de cidos graxos essenciais; Regula os nveis inicos celulares, a ativao de ATPase na membrana e a absoro de fosfato juntamente com k+.


Clcio: Estimula o crescimento celular pela incorporao na parede celular e membrana plasmtica. Ferro: necessrio para sntese dos citocromos e de certo pigmentos. representa 1 a 2% do peso seco celular e entra na constituio dos aminocidos sulfurados metionina e cistena.

Enxofre:


Outros ons como Cl-, Na+, Ba2+, Zn2+, Mn2+, Co+2 so encontrados

na composio elementar de muitos microrganismos e esto envolvidos em importantes etapas do metabolismo.


So compostos orgnicos imprescindveis para algumas reaes metablicas especficas, requeridos pelo corpo em quantidades mnimas para realizar funes celulares. So usualmente classificadas em dois grupos com base na sua solubilidade, estabilidade,ocorrncia em alimentos.


HIDROSSOLVEIS Tiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, cido Pantotnico, cido Flico, Cobalamina, Peridoxida e cido Ascrbico. LIPOSSOLVEIS Vitamina A, D, E e K.


Agir muitas vezes como coenzimas ou como parte de enzimas responsveis por reaes qumicas essenciais sade humana. Manter a sade ideal e a preveno de doenas crnicas.


As funes vitais da clula dependem da presena de macromolculas polimricas de compostos de carbono; Os biopolmeros mais importantes so as protenas, formadas por aminocidos, os polissacardeos constitudos de monossacardeos e os cidos nuclicos formados por nucleotdeos; A gua um dipolo com caractersticas especiais que a tornam indispensveis vida; As protenas tm papel enzimtico e participam da estrutura e dos movimentos celulares;


O papel dos cidos nuclicos principalmente informacional: constituem os genes e so responsveis pela expresso da informao neles contida; Os lipdios esto presentes em todas as membranas celulares, onde tm papel estrutural, e formam reservas nutritivas; Os polissacardeos esto presentes principalmente nas reservas energticas (glicognio, amido) e nas glicoprotenas da parede celular.


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Aula 1- Introdução a bioquimica

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