Biologia

Professor: Nilton Cezar de Azevedo

Bioquímica

Bioquímica estuda, basicamente, as reações químicas de processos biológicos que ocorrem nos organismos vivos.Estudamos as estruturas e as funções das biomoléculas - aminoácidos, peptídeos, enzimas, proteínas, carboidratos, lipídeos, ácidos nucléicos, hormônios, vitaminas, dentre outros - Também é destaque a importância biológica e propriedades físico-químicas da água e pH.

Quanto ao metabolismo, o enfoque é dado no que se diz respeito à produção e utilização de energia pelos seres vivos: glicólise, ciclo de Krebs, síntese e oxidação de ácidos graxos, metabolismo de compostos nitrogenados, cadeia transportadora de elétrons e fosforilação oxidativa.

Água

•A água é o componente biológico essencial à manutenção da vida animal e vegetal.•No entanto existem organismos que possuem homeostase (equilíbrio interno) submetida às condições sazonais do ecótopo onde estão inseridos, conseguindo sobreviver na ausência de água. •Esta substância compõe proporção de 75 – 85% da estrutura corpórea dos seres vivos.

•Sua origem pode ser endógena: quando provem de reações internas, ou exógenas: através da ingestão direta de água ou alimentos. Assim, o teor de água em um organismo pode variar segundo três fatores: a atividade funcional do tecido ou órgão, faixa etária do organismo e estudos envolvendo a espécies.

Fatores Relação existente Proporcionalidade entre as relações

Atividade Funcional do Tecido ou Órgão

Maior atividade funcional ↔ maior teor de água (músculo 83%)

Menor atividade funcional ↔ menor teor de água (ossos 48%)

Diretamente proporcionais

Faixa Etária do organismo (idade)

Geralmente:

Organismo juvenil ↔ maior teor de águaOrganismo adulto ↔ menor teor de água

Inversamente proporcionais

Estudo da Espécie

Homem → a água representa 65% do peso do corpo; Medusas → 98% do peso é água; Sementes e esporos vegetais → 15% de água (vida latente).

Varia conforme a espécie e o estágio

de vida

•A molécula de água (H2O) é formada pelo grupamento de dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio.O arranjo destes átomos no espaço, com disposição não linear das ligações (pontes de hidrogênio). pólos opostos (+ com –)

•Participa de reações metabólicas (catabólicas ou anabólicas), que podem ser sínteses por desidratação (ligação peptídica entre dois aminoácidos gerando uma molécula de água) ou quebra por hidrólise (hidrólise da Adenosina Trifosfato – ATP, para geração de “energia” Celular). Possui grande participação na regulação térmica dos seres vivos.

Ácidos nucléicos•Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por nucleotídeos, grupamento fosfórico (fosfato), glicídio (monossacarídeo / pentoses) e uma base nitrogenada, compondo o material genético contido nas células de todos os seres vivos.

•Presentes no núcleo dos eucariotos e dispersos no hialoplasma dos procariotos, os ácidos nucléicos podem ser de dois tipos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), ambos relacionados ao mecanismo de controle metabólico celular (funcionamento da célula) e transmissão hereditária das características.

As diferenças entre os ácidos nucléicos:

Além do peso molecular, relativa à quantidade de nucleotídeos (tamanho da molécula), existem outras diferenças estruturais, como por exemplo:• A diferença das bases nitrogenadas: púricas e pirimídicasNo DNA → Purinas (adenina e guanina) e Pirimidinas (timina e citosina)No RNA → Purinas (adenina e guanina) e Pirimidinas (uracila e citosina)

Agnaldo Timoteo e Gal Costa

AerobioseA aerobiose é um processo de respiração celular onde é obrigatória a presença de oxigênio. Nesta, a liberação de energia, em grandes quantidades, se dá pela degradação da glicose em dióxido de carbono e água: C6H12O2 + 8 O2 => 6 CO2 + 6 H2O

Todos os seres vivos cuja presença de oxigênio é uma condição para sobrevivência são denominados aeróbicos.

Nesse processo, as quebras das cadeias de carbono ocorrem de forma gradual, liberando a energia por meio de oxidações, consistindo na retirada de átomos de hidrogênio presos aos carbonos da glicose. A energia liberada desta reação é armazenada na adenosina trifosfato (ATP). Quando a célula necessita de energia, o ATP fornece um fosfato, se transformando em ADP.

A respiração aeróbica é convencionalmente dividida nas etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia respiratória. Na glicólise, a glicose é parcialmente quebrada, formando duas moléculas de piruvato. Há o investimento de duas moléculas de ATP para tal processo. No ciclo de Krebs são liberados vários hidrogênios e ocorre liberação de energia, resultando na formação de ATP. Ele ocorre na mitocôndria e consiste em reações de oxirredução, descarboxilação e fosforilação.

A cadeira respiratória, também denominada fosforilação oxidativa ou transporte eletrônico, ocorre nas cristas mitocondriais e consiste na transferência de elétrons até a molécula de oxigênio. Esse recebe, também, hidrogênios, formando moléculas de água. É neste processo que ocorre a maior parte da liberação de energia.

O rendimento máximo desse processo respiratório é de até 38 moléculas de ATP por molécula de glicose.

AminoácidosOs aminoácidos, também denominados de peptídeos, representam a menor unidade elementar na constituição de uma proteína. Estruturalmente, são formados por um grupamento carboxila (COOH), um grupamento amina (NH2) e radical que determina um dos vinte tipos de aminoácidos.

A formação de uma proteína:

O encadeamento dos aminoácidos se estabelece por meio de ligações peptídicas, mantidas entre o grupo carbonila de um aminoácido e o grupo amina de seu adjacente. À medida que o RNAr (ribossomo) percorre o filamento de RNAm (mensageiro), e realiza a leitura dos códons, acrescentando gradativamente os aminoácidos transportados pelo RNAt (transportador) na cadeia polipeptídica, vai então surgindo uma proteína.

A sequência dos aminoácidos na proteína determina a forma da mesma e, consequentemente, a sua função, ou seja, para o bom funcionamento orgânico é necessário um coordenado e eficiente processo de tradução.

Um único erro durante a síntese protéica pode acarretar disfunções ou deficiências ao organismo, como é o caso da anemia falciforme (hemácias em forma de foice) em razão da substituição de um aminoácido, o ácido glutâmico por uma valina.

AnaerobismoO anaerobismo, também chamado de respiração anaeróbia, é um processo utilizado por alguns organismos, como as bactérias, que não necessitam do oxigênio para o processo de respiração celular. A fermentação, processo contrário ao processo da respiração, é feito por organismos anaeróbios, e a glicose é quebrada sem o consumo de oxigênio do ambiente. Para exemplificar podemos citar as bactérias causadoras do botulismo e do tétano, que crescem e se reproduzem em ambientes onde há pouca oferta de oxigênio.

Há também alguns organismos que são chamados de anaeróbios facultativos, por fazerem a respiração anaeróbia apenas quando o oxigênio lhes falta, é o caso do levedo de cerveja e das células musculares. Há vários tipos de fermentação, sendo que as mais importantes são a fermentação láctica e a fermentação alcoólica. A fermentação láctica é feita por bactérias anaeróbias chamadas de lactobacilos. As células musculares fazem esse processo quando há exercícios intensos e vigorosos com consequente falta de oxigênio.

A fermentação alcoólica é realizada pelo fungo Saccharomyces cerevisiae.Quando há escassez de oxigênio, esse fungo realiza a fermentação alcoólica, processo utilizado em bebidas alcoólicas e que tem como produto o gás carbônico e o álcool etílico. Por ser um organismo anaeróbio facultativo, esse fungo, quando exposto a ambientes em que há grande oferta de oxigênio, produzirá água e gás carbônico, sendo muito utilizado na culinária.

AnticorposO sistema imunitário se diferencia em mecanismos inespecíficos de defesa realizados por dois fatores básicos: a especificidade e a memória imunológica.

Ambos relacionados ao potencial do sistema de reconhecer e combater partículas, estimulando uma resposta imune contra elementos: partículas, substâncias ou micro-organismos estranhos ao corpo humano (antígenos).

Já os anticorpos são proteínas produzidas pelos plasmócitos (imunoglobulinas), em resposta à presença de um antígeno.

Antígenos e anticorpos são específicos. Isto quer dizer que cada antígeno estimula a produção de anticorpos direcionáveis apenas à sua própria molécula. Assim, cada anticorpo pode inibir ou neutralizar apenas o antígeno contra o qual ele foi criado.

A vacinação é um método de provocar a imunidade adquirida contra doenças específicas. Consiste em uma solução de antígenos de um agente causador de doença (bactéria ou vírus), injetados no indivíduo para estimular a produção dos anticorpos que irão protegê-lo.

Carboidratos

Carboidratos são moléculas orgânicas formadas por carbono, hidrogênio e oxigênio. Glicídios, hidrocarbonetos, hidratos de carbono e açúcares são outros nomes que esses podem receber. São as principais fontes de energia para os sistemas vivos, uma vez que a liberam durante o processo de oxidação.Participam também na formação de estruturas de células e de ácidos nucleicos.

Monossacarídeos: glicose, frutose e a galactose. Dissacarídeos: Sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose) e maltose (glicose + glicose). Polissacarídeos: celulose, amido e glicogênio

Ciclo de Krebs

O ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido cítrico é uma das fases da respiração celular descoberta pelo bioquímico Hans Adolf Krebs, no ano de 1938. No ciclo de Krebs, o ácido pirúvico (C3H4O3) proveniente da glicólise sofre uma descarboxilação oxidativa pela ação da enzima piruvato desidrogenase, existente no interior das mitocôndrias dos seres eucariontes, e reage com acoenzima A (CoA).

O resultado dessa reação é a produção de acetilcoenzima A (acetilCoA) e de uma molécula de gás carbônico (CO2). Em seguida, o acetilCoA reage com o oxaloacetato, ou ácido oxalacético, liberando a molécula de coenzima A, que não permanece no ciclo, formando ácido cítrico.Depois de formar o ácido cítrico, haverá uma sequência de oito reações onde ocorrerá a liberação de duas moléculas de gás carbônico, elétrons e íons H+.

Ao final das reações, o ácido oxalacético é restaurado e devolvido à matriz mitocondrial, onde estará pronto para se unir a outra molécula de acetilCoA e recomeçar o ciclo.Os elétrons e íons H+ que foram liberados nas reações são apreendidos por moléculas de NAD, que se convertem em moléculas de NADH, e também peloFAD (dinucleotídeo de flavina-adenina), outro aceptor de elétrons.

Composição química da célulaSubstâncias OrgânicasProteínas: presentes em todas as estruturas celulares. São formadas por aminoácidos e sua presença é indispensável para o metabolismo do organismo. As proteínas formam as enzimas.Vitaminas: podem ser hidrossolúveis (solúveis em água) ou lipossolúveis (solúveis em lipídeos).São necessárias em pequenas quantidades pelo organismo, sua falta pode causar doenças. As vitaminas são adquiridas por meio de uma alimentação variada.

BALANCÊ DAS VITAMINAS (Balancê)

Sem a vitamina C Escorbuto pega você

E o raquitismo acontece porque Falta a vitamina D

Se há cegueira noturna Falta a vitamina A

Se há uma hemorragia Falta a vitamina K Sem a vitamina E

Rato não vai ter nenê (nem você!) E o béri-béri acontece porque

Falta a vitamina B (B1!)

Carboidratos ou Glicídios ou Açúcares: são fundamentais, pois dão energia às células e ao organismo. Monossacarídeos: glicose, frutose e a galactose.

Dissacarídeos: Sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose + galactose) e maltose (glicose + glicose).

Polissacarídeos: celulose, amido e glicogênioLipídios: insolúveis em água, atuam como reserva de energia, isolante térmico etc. São classificados em glicerídeos, ceras, esteroides, fosfolipídios e carotenoides. Compõem estruturas celulares.

Substâncias inorgânicas

Sais minerais: formados por íons. Algumas de suas funções são: formar o esqueleto, participar da coagulação sanguínea, transmissão de impulsos nervosos. Sua falta pode afetar o metabolismo e levar à morte.Água: substância encontrada em maior quantidade nos seres vivos. Pode dissolver diversas substâncias, por isso é classificada como solvente universal. No corpo humano representa cerca de 70% do peso corporal. Participa de inúmeras reações químicas em nosso organismo. A água é fundamental para a vida!

EnzimasAs enzimas são substâncias orgânicas, geralmente proteínas, que catalisam reações biológicas pouco espontâneas e muito lentas. Alguns fatores influenciam na atividade catalítica das enzimas, tais como: concentração enzimática, concentração do substrato, Potencial Hidrogeniônico (pH) e temperatura.

Levando-se em conta a concentração das moléculas de enzimas, quanto maior o seu teor, maior será a velocidade da reação, seguindo proporcionalmente a quantidade suficiente de substratos para reagir com as enzimas.

Conforme a demanda no consumo de reagentes vai ocorrendo, a velocidade da reação decai gradativamente.

Biologia celular• Componentes celulares• Comparações entre células

animais e vegetais

Citologia

• Heterótrofa

• Com respiração aeróbia

• Eucariótica

Célula animal

Citoplasma

Núcleo com carioteca

Membrana citoplasmática

Obs: O citoplasma é formado pelo citosol e as estruturas nele contidas

Citosol: líquido gelatinoso presente no citoplasma

Célula eucarionte heterótrofa

ARCHIVO SM (71942)

Características:• Dupla camada lipoproteica.

• Permeabilidade seletiva.

• Presente em todas as células.

Membrana Citoplasmática vista em Microscopia Eletrônica

Membrana Citoplasmática

Organelas Citoplasmáticas

ARCHIVO SM (71948)

• Possui dupla membrana• Membrana interna possui cristas ou dobras: cadeia respiratória• Líquido interno, ou matriz, contém enzimas: ciclo de Krebs

Visualização ao Microscópio Eletrônico (ME)

Mitocôndria: Respiração celular

Recebe, armazena, transforma e secreta substâncias produzidas no Retículo Endoplasmático Rugoso (RER) e no Retículo Endoplasmático Liso (REL).

Complexo de Golgiense

RER – Síntese de proteínas para exportação ou para a composição da membrana citoplasmática.

Ribossomos Livres

Síntese de proteínas para uso celular interno.

ARCHIVO SM (114349)

RER visto ao M.E.

Reticulo Endoplasmático Rugoso e Ribossomos Livres

REL – Síntese de Lipídeos, desintoxicação celular. Armazenamento de cálcio em célula muscular (rede de túbulos, canais e bolsas membranosas interligadas).

Centríolo – Formação do fuso da divisão celular e fabricação de cílios e flagelos.

ARCHIVO SM (114415)

Centríolo ao M.E.

Retículo Endoplasmático Liso e Centríolos

Lisossomo – Digestão intracelular após endocitose.

Lisossomos

PEROXISSOMOS –Vesículas com enzimas (oxidases) para decompor moléculas orgânicas originando peróxido de hidrogênio.

Peroxissomos

CÉLULA VEGETALAutótrofa

Com respiração aeróbia

Parede Celular

A parede celular das células são constituídas basicamente de celulose.

ARCHIVO SM (130920)

Célula vegetal vista ao Microscópio (400x).

Célula eucarionte autótrofa

Armazena água e realiza o controle osmótico na célula vegetal.

Vacúolo central

Função: fotossíntese.

ARCHIVO SM (71943)

Cloroplasto ao M.E.

Observe a presença também de mitocôndrias.

Cloroplastos

Observe que, como na célula animal, diversas outras organelas estão presentes.

Há estruturas presentes na célula vegetal que não estão presentes na animal e vice- -versa.

Quais são elas?Complete o quadro a seguir.

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular

Lisossomos

Centríolo

Cloroplasto

Vacúolo Hídrico

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular ausente presente

Lisossomos

Centríolo

Cloroplasto

Vacúolo Hídrico

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular ausente presente

Lisossomos presente ausente

Centríolo

Cloroplasto

Vacúolo Hídrico

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular ausente presente

Lisossomos presente ausente

Centríolo presente ausente

Cloroplasto

Vacúolo Hídrico

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular ausente presente

Lisossomos presente ausente

Centríolo presente ausente

Cloroplasto ausente presente

Vacúolo Hídrico

Comparando a célula animal e a célula vegetal

CÉLULA ANIMAL CÉLULA VEGETAL

Parede Celular ausente presente

Lisossomos presente ausente

Centríolo presente ausente

Cloroplasto ausente presente

Vacúolo Hídrico ausente presente

Comparando a célula animal e a célula vegetal