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INTRODUÇÃO Á BIOQUÍMICABIOQUÍMICA – ENFERMAGEM

Prof. Esp. Roberto Venerando Fundação Educacional Miguel Mofarrej. – FIO

robertovenerando@fio.edu.br

FIO – Faculdades Integradas de Ourinhos.

1 - Introdução à BioquímicaO que é Bioquímica?

É a química dos Seres Vivos.

É o estudo da atividade biológica ao nível químico.

É o estudo das reações químicas que ocorrem em organismos biológicos.

A bioquímica procura entender como a vida existe a partir de moléculas intrinsecamente inanimadas (sem vida).

A bioquímica procura explicar a atividade biológica em termos químicos

Importância da Bioquímica e suas relações com outras disciplinas:

GenéticaBiologia celular

Bioquímica

GenéticaBiologia celular

Reprodução

Crescimento

Características que definem o Seres Vivos:

Metabolismo

Resposta a estímulos do ambiente/capacidade de mudança

Conjunto de reações químicas que processam matéria e energia

PRINCÍPIOS GERAIS E MOLECULARES DOS SERES VIVOS

- Os organismos vivos são capazes de auto-duplicar e a uto-montagem

Todo organismo vivo é estruturalmente complexo e altamente organizado.

Por trás da diversidade biológica existe certa unid ade de organização

�10 milhões de espécies diferentes – grande diversidade

Todos os seres vivos:

• nos níveis celular e molecular, há um plano de organização unificado

•bioquimicamente têm as mesmas estruturas e funções básicas e um mesmocódigo genético.código genético.

Simplifica o entendimento da Bioquímica!

Subunidades monoméricasLetras do alfabeto

(26 tipos diferentes)

Nucleotídeos(4 tipos

diferentes)

Aminoácidos(20 tipos

diferentes)Em todos os seres, as macromoléculassão construídas a partir dos mesmostipos de unidades monoméricas:

- existência de modelos subjacentescomuns.- simplicidade básica na estrutura dasmacromoléculas, apesar dos bilhões detipos de proteínas existentes em milhõesde espécies de seres vivos.

Sequências ordenadas lineares

DNAPalavras Proteina

A célula é uma máquina onde ocorrem reações químicas com a lto grau de controle e seletividade

Os organismos vivos são capazes de extrair e utilizar energia do seuambiente

Os processo metabólicos são regulados e ajustados para operar comeficiência e economiaeficiência e economia

- Como a célula exerce ou alcança alto grau de controle, seleti vidadee eficiência?

Mecanismos como:- enzimas- compartimentalização- processamento de informação

As enzimas desempenham papel fundamental nesteprocesso.

As enzimas são proteínas especializadas, capazes decatalisar as reações bioquímicas.

As reações ocorrem a temperatura constante

A matriz da vida é caracterizada por interações fraca s em um ambiente aquoso.

As interações não covalentes na célula

Quais são os principais tipos?

- interações iônicas;- interações iônicas;- pontes de hidrogênio;- interações hidrofóbicas;- interações de van der Waals.

Importância das interações não covalentes:

- estabilizam estruturas tridimensionais de macromoléculas e de estruturas supramoleculares (inclusive a célula!!);

- são importantes na dinâmica de interações entre moléculas (interações transitórias);

- são fundamentais para a especificidade das interaçõ es

COMO e PORQUE se estas interações são fracas?

- as interações não covalentes estão constantemente se fazendo e desfazendo

(são facilmente quebradas pela agitação térmica das moléculas)

Porque as interações não covalentes:

- ocorrem apenas a distâncias relativamente curtas;

- são necessárias diversas interações fracas para gerar uma interação estável entre duas moléculas ou partes de uma mesma molécula;

- apenas moléculas com certo grau de complementariedade quanto ao formato

são capazes de estabelecer uma interação estável;são capazes de estabelecer uma interação estável;

- o fato de haver sempre uma certa porcentagem de ligações que estão

rompidas confere flexibilidade às moléculas biológicas.

Interações fracas – ocorrem a distâncias curtasnúmero de interações determina estabilidade

Complementariedade molecular

Complexo mais estável Complexo menos estável

Ligações não covalentes:

Ao contrário de covalentes, estão sendo continuamente formados e quebrados

São suficientemente fortes (em conjunto) para formar e estabilizar estruturas, mas suficientemente fracos para as estruturas serem desfeitas

Não há necessidade de catálise enzimática - energia Não há necessidade de catálise enzimática - energia cinética das moléculas (movimento térmico)

Interações não covalentes sempre involvem cargas elétricas

Permitem:- grande flexibilidade estrutural- especificidade de interações- interações transientes

Especificidade:

-Anticorpos- Enzimas - Hormonios- Expressão de genes

Interações moleculares transientes são importantes em:-Enzimas (catálise)- Regulação de enzimas- Regulação de enzimas- Transporte através de membranas- Sinalização celular

Mas também pode haver a necessidade de interações irreversíveisImportantes para determinar a estrutura ou associaçõs em:- Estrutura de proteinas- DNA - Membranas

Ponte de hidrogênio

Altamente direcional – mais forte quando

todos os átomos estão em linha

Forças de Van der Waals – termo usado coletivamente para interações entre átomos muito próximos entre si – flutuações na densidade dos eletrons geram dipolos induzidos.

Não são específicos (podem ocorrer entre qualquer par de átomos) e são as únicas interações que ocorrem entre moléculas não polares.

O posicionamento preciso é um prerequisito para interações de O posicionamento preciso é um prerequisito para interações de Van der Waals.Principais características:

1 – atrações de curto alcance2 – variam quanto a energia de formação da ligação

Conclusões:

- Importância de moléculas grandes

- Importância de moléculas polares

E qual o papel da água?

Meio para o metabolismoSolvente de muitos compostosCalor específico elevadoReagente ou produto de muitas reações bioquímicas

O meio aquoso favorece as interações não covalentes entre as moléculas –importantes para a complementariedade molecular

H2O SOLVENTE UNIVERSAL

LíquidoLíquido

Gelo

Interações Hidrofóbicas

Ligação fosfodiéster

Espinha dorsal

ADENINA

TIMINA

DNA - Dupla hélice

GUANINA

CITOSINA

Porque disposição antiparalela?

Pareamento de bases, disposição antiparalela e, consequentemente, estrutura geral é resultante da:estrutura geral é resultante da:

Otimização de pontes de hidrogênio (com geometria ideal)

Distância constante entre fitas

Quais as vantagens da dupla hélice?