Introdução à bioquímica

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)

ABC da bioquímica

Grupos funcionais presentes nas biomoléculas

Hidrocarbonetos Grupamentos contendo oxigênio

Grupamentos contendo nitrogênio

Grupamentos contendo enxofre

Grupamentos contendo fosfato

Grupos funcionais presentes nas biomoléculas (cont.)

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

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

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

Hierarquia estrutural na organização molecular da célula

Célula Organelas Macromoléculas Unidades Monoméricas

Nível 4 Nível 3 Nível 2 Nível 1

Poucos dos 112 elementos são utilizados nos organismos vivos

H + O > 70%H+O+C>95%H+O+C+P>98%

macroelementos

Microelementos(oligoelementos)

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

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

alanina(aminoácido)

glicose

0,5nm89Da

0,7nm180Da

3,5nm

Mioglobina (uma proteína pequena)16.900Da

Fosfolipídeo750Da

Escala de tamanho em bioquímica

Escala de tamanho em bioquímica (cont.)

3,5nm

Mioglobina16.900Da

6,8nm

Hemoglobina (proteína média)65.000Da

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

miosina

160nm470.000Da

Vírus do mosaico do tabaco300nm40.000.000Da

Escala de tamanho em bioquímica (cont.)

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

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

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

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