INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS Prof. Paulo Duarte Filho BAGÉ – AGOSTO/2010.

INTRODUÇÃO A BIOQUÍMICA DE ALIMENTOS

Prof. Paulo Duarte Filho

BAGÉ – AGOSTO/2010

Introdução

- Elucidar quimicamente as estruturas das partes

funcionais das células;

- Descrever e analisar as mudanças químicas que

ocorrem nos organismos vivos;

- A partir dos anos 60: princípios organizados o que

facilitou o seu estudo;

- Ramos específicos para cada área de estudo: \

bioquímica estrutural, metabólica, de alimentos,

tecnológica, analítica, biotecnologia, entre outras.

Introdução

- há muito tempo atrás: difícil de distinguir o que

separava um ser vivo de um composto inanimado;

- Atualmente: dificuldade em saber em que ponto pode

se interferir nas reações que caracterizam os seres

vivos;

- Processador de alimentos: matéria-prima comporta-se

como “seres vivos”

Introdução

- Processador de alimentos:

• inibir determinados processos que ocorrem nos

seres vivos e induzir outros;

• atender às necessidades nutricionais dos

indivíduos.

Características da matéria viva

Matéria que compõe o universo:

- compostos inanimados: átomos e/ou moléculas altamente organizados, mas que não sofrem por si grandes mudanças;

- seres vivos: constituídos por átomos e moléculas, que apesar de individualmente serem inanimados, em conjunto podem crescer, manter-se, reproduzir-se e morrer – mudanças metabólicas constantes.


Seres vivos: complexos altamente organizados cujas

células constituintes apresentam estruturas internas, e

moléculas complexas.

• Moléculas – individualmente

- comportamento em acordo com as leis da física

e da química.


- Século 19:

- unidades morfológicas células

- Características que identificam os “seres vivos”:

- complexidade e organização – moléculas

complexas

- funções definidas – cada componente

- capacidade de extração e transformação de

energia

- capacidade de auto-reprodução


- Soma de partes inanimadas

- “Força divina” (Filósofos medievais)

- “Lógica molecular” (avanço da ciência)

- Biomoléculas: encontradas nos organismos –

constituídas por carbonos (compostos orgânicos)

- Biodiversidade: macromoléculas são compostas

de muitas moléculas simples.


- individualidade de cada organismo: conjunto

característico de compostos nitrogenados, os

ácidos nucléicos e as proteínas;

- vias metabólicas universais:

- decomposição de metabólitos chave

(carboidratos);

- síntese de macromoléculas


- nas células ocorre transformação de energia:

- nutrientes orgânicos

- captação da luz solar (energia química)

EXECUÇÃO DE TRABALHO

-químico: síntese de moléculas orgânicas

- osmótico: transporte dentro das células

- mecânico: contração e locomoção


- nas células ocorre transformação de energia:

- nutrientes orgânicos

- captação da luz solar (energia química)

Enzimas catalisam as reações químicas das células


- nos seres vivos os sistemas de reação são mais

complexos que as reações químicas comuns:

- reações químicas ligadas em sequências –

transferência de energia química entre

biomoléculas

- compostos de alto peso molecular e

configuração precisa

- muitas das reações são catalisadas por

enzimas


- auto-replicação: propriedade que mais

impressionou os cientistas

- DNA: transmissão de informação

- DNA: molécula orgânica frágil que contém a

informação genética

- informação genética é codificada numa sequência

unidimensional de diferentes unidades elementares

de DNA


- Disponibilidade de água

- condições adversas: estado de latência

(baixo nível metabólico)

- métodos artificiais: congelamento,

liofilização ou presença de outros solutos

(glicerina, sal, entre outros)


- seres vivos necessitam de energia:

- autotróficos: sintetizar substâncias

complexas através de substâncias simples –

plantas, microrganismos e algas

- heterotróficos: obtêm energia a partir de

substâncias complexas – animais e

microrgaanismos

A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS

• Evolução do homem

- obtenção e conservação de alimentos

• Primórdios da civilização

- conservação de alimentos – empirismo

• Evolução da bioquímica

- como se alimentar adequada e satisfatoriamente


• Toda a vez que se pretende interferir num tecido vivo

é necessário saber:

- Alimentos: misturas complexas de espécies

químicas – lipídios, carboidratos, proteínas – água

* outros compostos: cor, sabor, odor

* valor nutricional: vitaminas

* componentes traços: inibidores ou

tóxicos




- atividade química: interação entre os grupos

ativos das moléculas presentes nos alimentos, com o

meio próprio e com o ambiente que os rodeia (ar, água,

embalagem, equipamentos de processamento, etc.)




- As alterações endógenas e exógenas podem

levar a mudanças desejáveis e indesejáveis.

Engenheiro de AlimentosIntervenção nos acontecimentos bioquímicos

Otimizar alterações desejáveis e inibir as indesejáveis




- estrutura física: fator fundamental na

aceitabilidade – textura – fator limitante na reatividade

química


• Bioquímica de alimentos

“Estudo da composição dos

alimentos e das reações que levam à

mudanças na sua constituição característica”.

ORGANIZAÇÃO CELULAR• Acúmulo de átomos

- pequenas unidades moleculares a grandes biomoléculas – proteínas e ácidos nucléicos

• Conjunto de moléculas em interação, envoltas em uma membrana adequada

CÉLULA

ORGANIZAÇÃO CELULAR

- Célula eucariótica: núcleo envolto por uma membrana.

Célula eucariótica animal


- Célula procariótica: núcleo não é envolto por uma membrana.

Célula procariótica


Célula vegetal Célula animal

Fotossíntese – cloroplastos Mitocôndrias - respiração


• As atividades dentro de uma célula são

semelhantes ao sistema de transporte de uma

cidade.

Níveis de organização estrutural no corpo humano

ORGANIZAÇÃO CELULARNatureza química de biomoléculas importantes

• Química orgânica – compostos de carbono, hidrogênio e seus derivados

- biomoléculas – parte da química orgânica

• Início do século XIX – forças vitais- crença de que compostos encontrados em

organismos vivos não podiam ser produzidos em laboratório.

Friedrich Whöhler (1828)


Natureza química de biomoléculas importantes

• Reações das biomoléculas

- Descritas pelos métodos da química orgânica – classificação dos grupos funcionais (amidas, aminas, ésteres, álcoois, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos carboxílicos, etc.)

ORGANIZAÇÃO CELULARNatureza química de biomoléculas importantes

• Reações das biomoléculas

- Derivados do ácido fosfórico: pouco mencionados nos cursos iniciais sobre química orgânica.

ORGANIZAÇÃO CELULARBiomoléculas

Origem da vida:- big-bang- Experimento de Miller-Urey

Descarga elétrica atravessa um sistema fechado que contém

H2, CH4 e NH3 Produtos formados (ácido cianídrico,

formaldeído e aminoácidos)


• Proteínas, ácidos nucléicos e polissacarídeos- Moléculas muito grandes- Muitas ordens de grandeza maiores que as

moléculas menores das quais elas são formadas

monômeros polímerospolimerização

Ex: Aminoácidos proteínas

Nucleotídeos ácidos nucléicos


• A sequência de aminoácidos nas proteínas é determinada pela sequência de nucleotídeos nos ácidos nucléicos:

DNA – serve como material de codificação

Transmissão de uma geração a outra


Procariotos x Eucariotos

• Procariotos: organismos unicelulares onde não há núcleo definido.

• Eucariotos: organismos mais complexos que podem ser unicelulares ou pluricelulares com núcleo bem definido.


Procariotos x Eucariotos

Organela Procariotos Eucariotos

Núcleo Não há núcleo definido;

Presente

Membrana celular (plasmática)

Presente Presente

Mitocôndria Nenhuma Presente

Retículo endoplasmático

Nenhum Presente

Ribossomos Presente Presente

Cloroplastos Nenhum (cromotóforos)

Presentes em plantas verdes

ORGANIZAÇÃO CELULARCaracterísticas estruturais de células procarióticas

• Região nuclear: local onde fica concentrado o DNA da célula;

• Citosol (aparência granular): presença de ribossomos;

• Membrana plasmática: composta de lipídeos e proteínas;

• Parede celular: composta principalmente por material polissacarídeo.

ORGANIZAÇÃO CELULARCaracterísticas estruturais de células eucarióticas

• Cloroplastos: organelas fotossintéticas, encontradas em plantas e algas verdes;

• Núcleo: organela eucariótica mais importante:- envolto por uma membrana nuclear dupla- nucléolo: rico em RNA- cromatina (agregado de DNA e proteína):

localizada perto da membrana nuclear


• Mitocôndria: - possui membrana dupla (externa e interna) –

externa apresenta superfície lisa, enquanto a interna apresenta diversas dobras, chamadas de cristas;

- Processos de oxidação – produção de energia para a célula – membrana mitocondrial interna.


• Retículo endoplasmático (RE) – ligado a membrana celular e à membrana nuclear:

- rugoso;- liso.

• Complexo de golgi:- envolvido na secreção de proteínas em

algumas células e em outras possui outra função - pesquisa


• Lisossomos: vesículas envoltas por membranas que contém enzimas hidrolíticas – primeira etapa no processamento de nutrientes para a célula.

• Peroxissomos:semelhantes ao lisossomo. - contém enzimas envolvidas no metabolismo

do peróxido de hidrogênio.

• Glioxissomos: encontrados apenas em células vegetais – conversão de lipídeos em carboidratos.


• Vacúolos: vesículas no citoplasma envoltas por uma membrana simples:

- nos vegetais são maiores e mais proeminentes;

- tem como principal função isolar substâncias residuais tóxicas.

Resumo das organelas e suas funções


Organela Função

Núcleo Localização do genoma

Mitocôndria Reações de oxidação – energia

Cloroplasto Fotossíntese

Retículo Endoplasmático Local da síntese protéica

Complexo de golgi Secreção de proteínas

Lisossomos Contêm enzimas hidrolíticas

Peroxissomos Metabolismo de peróxido de H2

Membrana celular Separa o conteúdo celular

Parede celular Camada externa rígida de células vegetais

Vacúolo central Isolar compostos tóxicos

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