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Ciência que estuda a química da vida
• Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que
constituem os seres vivos interagem para manter e
perpetuar a vida seguindo as leis da química e da física
que regem o universo.
• Como o conjunto de moléculas que constituem os seres
vivos interagem para lhes conferir suas características e
propriedades
Quais são as características de todos os seres vivos????
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1 - Complexidade química e organização microscópica
•Elementos químicos
comuns C, O, N, H e P
•Poucas unidades
fundamentais (monômeros)
compartilhadas por todos os
seres vivos
•Hierarquia celular
(organização similar)
Características dos seres vivos
E como existe tanta
diversidade entre os
seres vivos?
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S=NL onde: S = número de sequências possíveis
N = número de unidades existentes
L = comprimento linear da sequência
Quantas sequencias diferentes podem ser feitas
com elas? (Com repetição e seguindo uma direção)
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Unidades monoméricas agrupadas em
sequência diversas podem originar várias
moléculas diferentes
DNA → S=48 = 65.536
Proteínas → S = 208 = 2,65x1010
A variação no arranjo das
unidades monoméricas →
variedade nas moléculas ....
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As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural
são compartilhadas por todas as células vivas
Células são unidades fundamentais dos seres vivos
altamente organizadas
Unidades
monoméricas Macromoléculas Complexos
supramoleculares Células Tecidos e
Organismos
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2 - Possuem sistemas para
a extração, transformação
e uso da energia do meio
em que vive
3 - Capacidade de se
replicar e viver em
grupo
DNA DNA
RNA
Proteína
replicação
transcrição
tradução
4 - Mecanismos de perceber e responder a alterações do meio
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5 - Possuem capacidade de definir funções para seus componentes e regular a interação entre eles.
6 - Possuem capacidade de se alterar ao longo do tempo por evolução gradual.
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Bioquímica área da ciência que
estuda a estrutura das
biomoléculas, suas propriedades e
como elas interagem para conferir
as características dos seres vivos
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Biomoléculas
Moléculas orgânicas que constituem os seres vivos
Biomoléculas quando observadas individualmente,
seguem todas as leis da física e química descritas
para a matéria inanimada
Conferem as características especiais dos
seres vivos quando elas passam a agir em
conjunto, com uma grande organização
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87%
Maior massa é de
carbono, nitrogênio,
oxigênio e hidrogênio
Existe a participação
de vários outros
elementos em
pequena quantidade
C = 1/2 do peso
seco das células
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C é um átomo muito versátil em relação às
ligações covalentes que pode formar
Regra do octeto – na formação de uma ligação
covalente os átomos tendem a ficar com 8 elétrons na
camada de valência por compartilhamento de elétrons
(Hidrogênio 2 elétrons).
Carbono tem 4 elétrons na camada de valência
Carbono pode fazer ligações simples
duplas e triplas com vários átomos na
constituição das biomoléculas
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Forma ligações covalentes simples com o H
Forma ligações covalentes simples e duplas com o O
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Forma ligações covalentes simples e duplas com o N
Além disso.......
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Ligações entre átomos de C
(tripla é rara nas biomoléculas)
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Configuração
Arranjo tridimensional específico
dos átomos que formam uma
molécula
A configuração das biomoléculas está
relacionada com suas características
e funcionalidade
Diversidade de ligação dos átomos de carbono
proporcionam distribuição atômica espacial importante
para as biomoléculas
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Átomos de Carbono - Geometria tetraédrica
Núcleo dos átomos das ligações com o C não estão
em um mesmo plano, apresentam um arranjo
tetraédrico
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Ligações covalentes simples entre átomo de carbono
Ângulo de 109º entre duas ligações
Comprimento de 0,154nm entre os átomos
Possui rotação livre e geometria tetraédrica
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A dupla ligação entre os C confere maior
proximidade entre os átomos (0,134nm)
A geometria entre os C é planar
É rígida, não permite rotação entre os átomos pois
todos os átomos vizinhos estão em um mesmo plano
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Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares,
ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas
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A configuração dos átomos das moléculas
biológicas é importante para a suas atividades
Disposição diferente de ligantes ao redor do átomo de C
podem originar moléculas diferentes
isômeros geométricos e isômeros ópticos ou
estereoisômeros
Presença de dupla
ligação
Presença de carbono
assimétrico
•As moléculas biológicas possuem formas isoméricas
não podem ser convertidas sem a quebra de ligação
•Possuem características físicas e biológicas
diferentes
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Isômeros geométricos ou cis-trans
Diferem no arranjo de seus grupos com relação
a uma dupla ligação
Feromônio sexual produzido
pela mosca-doméstica (CIS)
Composto produzido por
pesquisador (TRANS)
Sem efeito sobre o macho
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12— CH3
Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica
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Isômeros ópticos ou Estereoisômeros
Um átomo de carbono
com quatro ligantes
diferentes (carbono
assimétrico ou centro
quiral) - duas
configurações que
são imagem especular
entre si
(D ou L, S ou R)
Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral
e portanto vários isômeros – 2n (número de carbonos assimétricos)
Espelho
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Uso na indústria de alimentos (flavorizantes), como solventes
biodegradáveis e como o R-limoneno tem efeito repelente para
insetos tem sido usado na formulação de alguns inseticidas.
R S
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Ervas usadas na culinária
Óleos essenciais utilizados na
indústria
![Page 26: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/26.jpg)
Ao esqueleto de C das biomoléculas podem
ser adicionados grupos com outros átomos
que vão contribuir para as propriedades
químicas das molécula.
Grupos funcionais
Separados em 5 famílias de compostos
1 - Hidrocarbonetos
2 - Grupos com oxigênio
3 - Grupos com nitrogênio
4 - Grupos com enxofre
5 - Grupos com fósforo
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1 - Hidrocarbonetos
Metil
Etil
Fenil
![Page 28: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/28.jpg)
2 - Grupos com oxigênio
carbonila
aldeído cetona
carboxila
anidrido
( 2 carboxilas)
alcool - hidroxila
éter
éster
![Page 29: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/29.jpg)
3 - Grupos com nitrogênio
amina
amida
guanidina
imidazol
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4 - Grupos com enxofre
sulfidrila
dissulfeto
tioester
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5 - Grupos com fósforo
fosforila
fosfoanidrido
acilfosfato
(anidrido misto, acido carboxilico
mais acido fosforico)
![Page 32: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/32.jpg)
As moléculas biológicas podem ser
consideradas polifuncionais em relação aos
grupos químicos que as compõem
As características químicas e biológicas das
biomoléculas são determinadas pelos grupos
funcionais que as constituem e sua disposição
tridimensional
Conformação
(disposição dos grupos que podem ser
alteradas sem quebra de ligação)
![Page 33: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/33.jpg)
![Page 34: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/34.jpg)
Os grupos funcionais também são
importantes porque eles é que vão
determinar as interações químicas da
molécula com o ambiente
![Page 35: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/35.jpg)
A água constitui uma grande proporção
do organismos vivos (70% massa)
Molécula dipolar – arranjadas ordenadamente
através de ligações de hidrogênio
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Grupamentos polares das biomoléculas podem formar
ligações de hidrogênio com a água
Ocorrem entre um átomo eletronegativo (Oxigênio ou
Nitrogênio) e um hidrogênio ligado a outro átomo
eletronegativo (Oxigênio ou Nitrogênio)
![Page 37: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/37.jpg)
Ligações de Hidrogênio importantes nas
biomoléculas
Ligações de
Hidrogênio
podem ocorrem
entre moléculas e
a água, entre
grupos de uma
mesma molécula
ou de moléculas
diferentes
![Page 38: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/38.jpg)
![Page 39: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/39.jpg)
Óleo possui moléculas sem grupamentos
capazes de formar ligações de hidrogênio com
a água (triglicerídeos)
![Page 40: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/40.jpg)
Presença de grupos com carga elétrica ou que fazem
ligações de Hidrogênio com a água classifica as
moléculas em:
hidrofílicas (moléculas solúveis na água)
hidrofóbicas (moléculas não solúveis na água)
Essas interações fracas:
• ligações de hidrogênio
• forças hidrofílicas e
hidrofóbicas
• interações iônicas (cargas + e -)
Importantes para a manutenção da
estrutura tridimensional das
moléculas e suas funções
biológicas
![Page 41: Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que ......Ciência que estuda a química da vida • Mostra como o conjunto de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos interagem](https://reader036.vdocuments.com.br/reader036/viewer/2022081409/607d10066130f448256edcd8/html5/thumbnails/41.jpg)
Estrutura e função das biomoléculas
• Carboidratos (Açúcares) • Proteínas (Enzimas) • Lipídeos (Gorduras)
• Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)