IQB 368 - Escola de Química / UFRJ

IQB 368 - Bioquímica - EQ
Créditos: 03
Carga Horária Total: 75h
Carga Horária Teórica:30h
Carga Horária Prática:45h
Requisitos:
Obrigatórios: IQF 244 - Físico Química I
IQO 231 - Química Orgânica II
Recomendados:
Tipo:
Disciplina obrigatória para o curso de Engenharia Química.
Objetivo:
Ementa:
Parte Teoria: Aminoácidos. Peptídios e Proteínas. Enzimas. Ácidos Nucléicos: Engenharia
Genética. Oxidações Biológicas. Metabolismo e Integração Metabólica. Parte Prática:
Espectrofotometria. Aminoácidos: reações específicas e geral e cromatografia em papel.
Aminoácidos: eletroforese e cromatografia de troca iônica. Proteínas: solubilidade e dosagem.
Glicídios Redutores: dosagem. Cinética Enzimática: curva de progresso de uma reação enzimática,
efeito da concentração de enzima, efeito da temperatura. Cinética Enzimática: determinação de Km
e Vmax. Cinética Enzimática: inibição.
Programa:
Parte Teórica
1. Introdução à Bioquímica (1h)
. Importância da Bioquímica.
. Interrelação com outras ciências.
. Importância da Bioquímica para a Engenharia Química.
. Características dos sistemas vivos.
. Biomoléculas.
. Transformação de energia e reações químicas das células vivas.
. Auto-regulação e auto-replicação dos seres vivos.
2. Aminoácidos
. Classificação química (estrutura, simbologia) - quanto à polaridade, quanto ao aspecto
nutricional.
. Papel biológico.
. Propriedades físicas - ponto de fusão, solubilidade, isomeria.
. Propriedades químicas - reações de grupo amino e do grupo R.
. Propriedade físico-químicas - anfoterismo, pK, pI, curva de titulação.
. Fracionamento - cromatografia em papel e eletroforese.
3. Peptídeos e Proteinas (4h)
. Peptídeos - ligação peptídica e propriedades anfotéricas.
. Proteínas - Níveis de organização: estruturas primárias, secundárias, terciária, quaternária,
desnaturação, classificação quanto à solubilidade, classificação quanto à conformação, propriedades
químicas.
. Papel biológico de peptídeos e proteínas.
. Fracionamento. Cromatografia de troca iônica, de exclusão.
4. Enzimas (6h)
. Importância, natureza, centro ativo, especificidade, conceito de atividade e atividade específica.
. Progresso de reação, velocidade inicial.
. Fatores que influenciam a velocidade inicial, concentração de substrato (cinética de Michaelis e
Menten, Km e Vm), pH, temperatura, concentração de enzima, ativadores e inibidores.
. Inibições simples, competitiva, não competitiva, determinação de Ki.
. Método prático para determinação dos parâmetros cinéticos.
5. Ácidos Nucléicos - Engenharia Genética
(2h)
. DNA: Estrutura.
. Enzimas de restrição.
. DNA quiméricos: seleção de clones
. Biotecnologia: obtenção de produtos de interesse econômico por engenharia genética.
6. Bioenergética
(1h)
. Variação de energia livre: relação com a constante de equilíbrio e com o potencial redox.
. Processo endo - e exergônicos
. Papel do fosfato: potencial de transferência de grupo fosfato.
. Síntese de ATP ao nível de substrato.
. Importância energética do ATP
7. Oxidações Biológicas (1h)
. Coenzimas transportadoras de prótons e elétrons: piridino nucleotídeos, flavino nucleotídeos,
coenzima Q.
. Desidrogenases piridino e flavino nucleotídeo dependentes.
. Citocromos.
. Oxidades e Oxigenases
. Cadeia respiratória: localização e função.
. Fosforilação oxidativa: síntese de ATP ao nível da cadeia respiratória.
8. Metabolismo
(8h)
. Introdução ao metabolismo: digestão, catabolismo, anabolismo.
. Glicólise.
. Ciclo de Krebs.
. Ciclo das pentoses.
. Fostossíntese.
. Bissíntese de di e polissacarídios.
. Lipídios
. Integração metabólica.
Parte Experimental
1. Varredura de Espectro (Curva de Absorção) e Curva Padrão
. Escolha do comprimento de onda ideal para dosagem fotométrica.
. Considerações sobre espectrofotometria.
. Lei de Lambert-Beer: dedução matemática: relação absorbância e concentração.
. Varredura de espectros com diferentes concentrações de dois corantes: metilorange e azul de
bromo fenol.
. Varredura de espectro com mistura dos dois corantes.
. Análise dos espectros de absorção obtidos nas experiências acima.
. Escolha do comprimento de onda ideal de trabalho: proporcionalidade da concentração e
absorbância máxima.
. Curva padrão de dosagem para os dois corantes.
. Curva padrão: vantagens
2. Cromatografia e Eletroforese em Papel de Aminoácidos - Reações Específicas
. Cromatografia em papel: fundamento físico: análise das fases envolvidas: escolha do solvente;
solubilidade relativa dos componentes da amostra entre as duas fases: determinação do Rf.
. Mecanismos da cromatografia em papel: cromatorafia mono e bidimensional: adequação do
uso;
vantagens de cada tipo: fundamentos químicos das revelações para aminoácidos com Niidrina.
. Eletroforese de aminoácidos: escolha do pH do tampão; condições adequadas para o
fracionamento: ponto isoelétrico; polarização de aminoácidos.
. Reações específicas para prolina, arginina, histidina, tirosina, triptofano e cisteína - fundamentos
e
condições de reação: aplicação.
3. Dosagem e Curva Padrão de Proteínas por Método de Biureto e de Glicídios Redutores
pelo Método do Ácido 3,5-Dinitrosalicílico
. Fundamentos químicos
. Condições de reação
. Obtenção da curva
. Aplicação prática da curva
4. Curva de Solubilidade em Função de pH e Força Iônica
. Determinação de solubilidade da proteína em vários pHs.
. Traçado da curva.
. Ponto isoelétrico
. Determinação da curva de solubilidade em função da força iônica: “salting-in” e “salting-out”
5. Cromatografia de Troca Iônica
. Troca iônica: tipos de resinas trocadoras (aniônicas e catiônicas) comerciais: forma protonada
e forma sódica das resinas Dowex; mecanismo da cromatografia de troca iônica: escolha de
resina a ser usada.
. Fatores que afetam o fracionamento: pH, força iônica, afinidade. Ativação da resina - Preparo
da coluna e fracionamento de aminoácidos.
6. Cinética Enzimática: Tempo e Temperatura
. Mecanismo de ação enzimática: produtos da reação.
. Influência do tempo: curva de progresso.
. Traçado e análise da curva, conceito de velocidade inicial.
. Influência da temperatura: aplicação da equação de Arrhenius: conceito de energia de ativação,
traçado e análise da curva.
7. Cinética Enzimática: Concentração de Substrati e Inibição
. Influência da concentração de substrato: constante de Michaelis, determinação prática, relação
Km x afinidade enzima-substrato.
. Caracterização prática da inibição competitiva e determinação da constante de inibição.