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Introdução à bioquímica BIOMOLÉCULAS Profº.: Leandro Guimarães Classes de biomoléculas Simplicidade 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- N O H 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 biológicos Nos sistemas biológicos tudo tem função desde membros, órgãos e tecidos Olhosvisão Pernaslocomoção Intestinodigestão Isso também é verdade a nível celular Eritrócitos (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) Glicose Via glicolítica Via 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 imune Catálise Combustível biológico Obtenção de energia pela oxidação da glicose Armazenamento de combustível na forma de glicogênio Macromoléculas biológicas Macromolécula Polimerização Unidade construtiva Característica notável OBS Proteínas Polímero linear Aminoácido Catálise Muitas funções Extremamente versátil quanto à forma e à função Ácidos nucléicos Polímero linear Nucleotídeo Auto replicação Polissacarídeos Polímero linear/ramificado Monos- sacarídeos Usado como Reserva de energia Estruturas 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 arsênio Cientistas 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 Anbar Esse 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 0,06 Ti 0,46 S 0,05 H 0,22 Na 0,03 C 0,19 Mg 0,01 alanina (aminoácido) glicose 0,5nm 89Da 0,7nm 180Da 3 ,5 n m Mioglobina (uma proteína pequena) 16.900Da Fosfolipídeo 750Da Escala de tamanho em bioquímica Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 3,5nm Mioglobina 16.900Da 6,8nm Hemoglobina (proteína média) 65.000Da 6,8nm Hemoglobina 65.000Da miosina 160nm 470.000Da Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 25nm Bacteriófago FX-174 Um dos menores vírus conhecidos 6.200.000Da 16nm Ribossoma de E.Coli 2.800.000Da miosina 160nm 470.000Da Vírus do mosaico do tabaco 300nm 40.000.000Da Escala de tamanho em bioquímica (cont.) 9.000nm 9mm Hemácia (célula vermelha do sangue) 2.000nm 2mm E coli bactéria Cloroplasto de espinafre 8.000nm 8mm Mitocôndria de hepatócito 1,5mm Vírus do mosaico do tabaco Escala de tamanho em bioquímica (cont.) Célula do fígado 20.000nm 20mm Escala de tamanho das estruturas biológicas Metro (m) 100 metro Milímetro (mm) 10-3 metro Micrômetro (mm) 10-6 metro Nanômetro (nm) 10-9 metro alanina (0,5nm) glicose 0,7nm Vírus do mosaico do tabaco 300nm Mitocôndria 1,5mm Hemácia 9mm Humano 1,7 m Hemoglobina 6,8nm Célula do fígado 20mm Vírus FX-174 25nm Origem das biomoléculas Aparelho para demonstrar a abiótica formação de biomoléculas simulando as condições da atmosfera primitiva Mistura de NH3 (amônia) H2(hidrogênio) CH4 (metano) e água 80oC C en te lh as Condensador Eletrodos Compostos produzidos neste experimento Glicina (aminoácido) Alanina (aminoácido) Acido a-aminobutírico N-metil alanina Ác. Aspártico (aminoácido) Ác. glutâmico (aminoácido) Ác. Acético Ác 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 anos Surgimento da Terra 3,5 Bilhões de anos Primeiro microorganismo fóssil 4,0 Bilhões de anos Formação dos oceanos e continentes