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Biologia
Professor: Nilton Cezar de Azevedo
Bioquímica
Bioquímica estuda, basicamente, as reações químicas
de processos biológicos que ocorrem nos organismos
vivos.
Estudamos as estruturas e as funções das biomoléculas
- aminoácidos, peptídeos, enzimas, proteínas,
carboidratos, lipídeos, ácidos nucléicos, hormônios,
vitaminas, dentre outros Também é destaque a importância biológica e
propriedades físico-químicas da água e pH.
Quanto ao metabolismo, o enfoque é dado no
que se diz respeito à produção e utilização de
energia pelos seres vivos: glicólise, ciclo de
Krebs, síntese e oxidação de ácidos graxos,
metabolismo de compostos nitrogenados,
cadeia transportadora de elétrons e
fosforilação oxidativa.
Água
•A água é o componente biológico essencial à
manutenção da vida animal e vegetal.
•No entanto existem organismos que possuem
homeostase (equilíbrio interno) submetida às
condições sazonais do ecótopo onde estão inseridos,
conseguindo sobreviver na ausência de água.
•Esta substância compõe proporção de 75 – 85% da
estrutura corpórea dos seres vivos.
•Sua origem pode ser endógena: quando
provem de reações internas, ou exógenas:
através da ingestão direta de água ou
alimentos.
Assim, o teor de água em um organismo pode
variar segundo três fatores: a atividade
funcional do tecido ou órgão, faixa etária do
organismo e estudos envolvendo a espécies.
Fatores
Relação existente
Maior atividade funcional ↔
maior teor de água (músculo
Atividade Funcional do Tecido 83%)
ou Órgão
Menor atividade funcional ↔
menor teor de água (ossos
48%)
Proporcionalidade entre as
relações
Diretamente proporcionais
Geralmente:
Faixa Etária do organismo
(idade)
Estudo da Espécie
Organismo juvenil ↔ maior
teor de água
Organismo adulto ↔ menor
teor de água
Homem → a água representa
65% do peso do corpo;
Medusas → 98% do peso é
água; Sementes e esporos
vegetais → 15% de água (vida
latente).
Inversamente proporcionais
Varia conforme a
espécie e o estágio
de vida
•A molécula de água (H2O) é formada pelo
grupamento de dois átomos de hidrogênio e um
átomo de oxigênio.
O arranjo destes átomos no espaço, com disposição
não linear das ligações (pontes de hidrogênio). pólos
opostos (+ com –)
•Participa de reações metabólicas (catabólicas ou
anabólicas), que podem ser sínteses por desidratação
(ligação peptídica entre dois aminoácidos gerando
uma molécula de água) ou quebra por hidrólise
(hidrólise da Adenosina Trifosfato – ATP, para
geração de “energia” Celular).
Possui grande participação na regulação térmica dos
seres vivos.
Ácidos nucléicos
•Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza
química, formadas por nucleotídeos, grupamento
fosfórico (fosfato), glicídio (monossacarídeo /
pentoses) e uma base nitrogenada, compondo o
material genético contido nas células de todos os
seres vivos.
•Presentes no núcleo dos eucariotos e dispersos no
hialoplasma dos procariotos, os ácidos nucléicos
podem ser de dois tipos:
ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico
(RNA), ambos relacionados ao mecanismo de controle
metabólico celular (funcionamento da célula) e
transmissão hereditária das características.
As diferenças entre os ácidos nucléicos:
Além do peso molecular, relativa à quantidade de
nucleotídeos (tamanho da molécula), existem outras
diferenças estruturais, como por exemplo:
• A diferença das bases nitrogenadas: púricas e
pirimídicas
No DNA → Purinas (adenina e guanina) e Pirimidinas
(timina e citosina)
No RNA → Purinas (adenina e guanina) e Pirimidinas
(uracila e citosina)
Agnaldo Timoteo e Gal Costa
Aerobiose
A aerobiose é um processo de respiração celular onde é
obrigatória a presença de oxigênio.
Nesta, a liberação de energia, em grandes quantidades,
se dá pela degradação da glicose em dióxido de carbono
e água:
C6H12O2 + 8 O2 => 6 CO2 + 6 H2O
Todos os seres vivos cuja presença de oxigênio é uma
condição para sobrevivência são denominados aeróbicos.
Nesse processo, as quebras das cadeias de
carbono ocorrem de forma gradual, liberando a
energia por meio de oxidações, consistindo na
retirada de átomos de hidrogênio presos aos
carbonos da glicose.
A energia liberada desta reação é armazenada
na adenosina trifosfato (ATP). Quando a célula
necessita de energia, o ATP fornece um fosfato,
se transformando em ADP.
A respiração aeróbica é convencionalmente dividida
nas etapas: glicólise, ciclo de Krebs e cadeia
respiratória.
Na glicólise, a glicose é parcialmente quebrada,
formando duas moléculas de piruvato.
Há o investimento de duas moléculas de ATP para tal
processo.
No ciclo de Krebs são liberados vários hidrogênios e
ocorre liberação de energia, resultando na formação
de ATP.
Ele ocorre na mitocôndria e consiste em reações de
oxirredução, descarboxilação e fosforilação.
A cadeira respiratória, também denominada fosforilação
oxidativa ou transporte eletrônico, ocorre nas cristas
mitocondriais e consiste na transferência de elétrons até a
molécula de oxigênio.
Esse recebe, também, hidrogênios, formando moléculas de
água.
É neste processo que ocorre a maior parte da liberação de
energia.
O rendimento máximo desse processo respiratório é de até
38 moléculas de ATP por molécula de glicose.
Aminoácidos
Os aminoácidos, também denominados de peptídeos,
representam a menor unidade elementar na
constituição de uma proteína.
Estruturalmente, são formados por um grupamento
carboxila (COOH), um grupamento amina (NH2) e
radical que determina um dos vinte tipos de
aminoácidos.
A formação de uma proteína:
O encadeamento dos aminoácidos se estabelece por
meio de ligações peptídicas, mantidas entre o grupo
carbonila de um aminoácido e o grupo amina de seu
adjacente.
À medida que o RNAr (ribossomo) percorre o
filamento de RNAm (mensageiro), e realiza a leitura
dos códons, acrescentando gradativamente os
aminoácidos transportados pelo RNAt (transportador)
na cadeia polipeptídica, vai então surgindo uma
proteína.
A sequência dos aminoácidos na proteína determina a forma
da mesma e, consequentemente, a sua função, ou seja, para
o bom funcionamento orgânico é necessário um coordenado
e eficiente processo de tradução.
Um único erro durante a síntese protéica pode acarretar
disfunções ou deficiências ao organismo, como é o caso da
anemia falciforme (hemácias em forma de foice) em razão
da substituição de um aminoácido, o ácido glutâmico por uma
valina.
Anaerobismo
O anaerobismo, também chamado de respiração
anaeróbia, é um processo utilizado por alguns
organismos, como as bactérias, que não necessitam do
oxigênio para o processo de respiração celular.
A fermentação, processo contrário ao processo da
respiração, é feito por organismos anaeróbios, e a glicose
é quebrada sem o consumo de oxigênio do ambiente.
Para exemplificar podemos citar as bactérias causadoras
do botulismo e do tétano, que crescem e se reproduzem
em ambientes onde há pouca oferta de oxigênio.
Há também alguns organismos que são chamados de
anaeróbios facultativos, por fazerem a respiração anaeróbia
apenas quando o oxigênio lhes falta, é o caso do levedo de
cerveja e das células musculares.
Há vários tipos de fermentação, sendo que as mais
importantes são a fermentação láctica e a fermentação
alcoólica.
A fermentação láctica é feita por bactérias anaeróbias
chamadas de lactobacilos.
As células musculares fazem esse processo quando há
exercícios intensos e vigorosos com consequente falta de
oxigênio.
A fermentação alcoólica é realizada pelo
fungo Saccharomyces cerevisiae.Quando há escassez
de oxigênio, esse fungo realiza a fermentação
alcoólica, processo utilizado em bebidas alcoólicas e
que tem como produto o gás carbônico e o álcool
etílico.
Por ser um organismo anaeróbio facultativo, esse
fungo, quando exposto a ambientes em que há
grande oferta de oxigênio, produzirá água e gás
carbônico, sendo muito utilizado na culinária.
Anticorpos
O sistema imunitário se diferencia em mecanismos
inespecíficos de defesa realizados por dois fatores
básicos: a especificidade e a memória imunológica.
Ambos relacionados ao potencial do sistema de
reconhecer e combater partículas, estimulando uma
resposta imune contra elementos: partículas,
substâncias ou micro-organismos estranhos ao corpo
humano (antígenos).
Já os anticorpos são proteínas produzidas pelos
plasmócitos (imunoglobulinas), em resposta à
presença de um antígeno.
Antígenos e anticorpos são específicos.
Isto quer dizer que cada antígeno estimula a produção
de anticorpos direcionáveis apenas à sua própria
molécula.
Assim, cada anticorpo pode inibir ou neutralizar
apenas o antígeno contra o qual ele foi criado.
A vacinação é um método de provocar a
imunidade adquirida contra doenças
específicas.
Consiste em uma solução de antígenos de
um agente causador de doença (bactéria
ou vírus), injetados no indivíduo para
estimular a produção dos anticorpos que
irão protegê-lo.
Carboidratos
Carboidratos são moléculas orgânicas formadas por
carbono, hidrogênio e oxigênio. Glicídios,
hidrocarbonetos, hidratos de carbono e açúcares são
outros nomes que esses podem receber.
São as principais fontes de energia para os sistemas
vivos, uma vez que a liberam durante o processo de
oxidação.
Participam também na formação de estruturas de células
e de ácidos nucleicos.
Monossacarídeos: glicose, frutose e a galactose.
Dissacarídeos: Sacarose (glicose + frutose), lactose
(glicose + galactose) e maltose (glicose + glicose).
Polissacarídeos: celulose, amido e glicogênio
Ciclo de Krebs
O ciclo de Krebs, também chamado de ciclo do ácido
cítrico é uma das fases da respiração celular
descoberta pelo bioquímico Hans Adolf Krebs, no ano
de 1938.
No ciclo de Krebs, o ácido pirúvico (C3H4O3)
proveniente da glicólise sofre uma descarboxilação
oxidativa pela ação da enzima piruvato
desidrogenase, existente no interior das mitocôndrias
dos seres eucariontes, e reage com acoenzima
A (CoA).
O resultado dessa reação é a produção
de acetilcoenzima A (acetilCoA) e de uma molécula
de gás carbônico (CO2).
Em seguida, o acetilCoA reage com
o oxaloacetato, ou ácido oxalacético, liberando a
molécula de coenzima A, que não permanece no
ciclo, formando ácido cítrico.
Depois de formar o ácido cítrico, haverá uma
sequência de oito reações onde ocorrerá a liberação
de duas moléculas de gás carbônico, elétrons e íons
H+.
Ao final das reações, o ácido oxalacético é
restaurado e devolvido à matriz mitocondrial,
onde estará pronto para se unir a outra
molécula de acetilCoA e recomeçar o ciclo.
Os elétrons e íons H+ que foram liberados nas
reações são apreendidos por moléculas
de NAD, que se convertem em moléculas
de NADH, e também peloFAD (dinucleotídeo de
flavina-adenina), outro aceptor de elétrons.
Composição química da célula
Substâncias Orgânicas
Proteínas: presentes em todas as estruturas celulares.
São formadas por aminoácidos e sua presença é
indispensável para o metabolismo do organismo.
As proteínas formam as enzimas.
Vitaminas: podem ser hidrossolúveis (solúveis em
água) ou lipossolúveis (solúveis em lipídeos).
São necessárias em pequenas quantidades pelo
organismo, sua falta pode causar doenças.
As vitaminas são adquiridas por meio de uma
alimentação variada.
BALANCÊ DAS VITAMINAS
(Balancê)
Sem a vitamina C
Escorbuto pega você
E o raquitismo acontece porque
Falta a vitamina D
Se há cegueira noturna
Falta a vitamina A
Se há uma hemorragia
Falta a vitamina K
Sem a vitamina E
Rato não vai ter nenê (nem você!)
E o béri-béri acontece porque
Falta a vitamina B (B1!)
Carboidratos ou Glicídios ou Açúcares: são fundamentais,
pois dão energia às células e ao organismo.
Monossacarídeos: glicose, frutose e a galactose.
Dissacarídeos: Sacarose (glicose + frutose), lactose (glicose +
galactose) e maltose (glicose + glicose).
Polissacarídeos: celulose, amido e glicogênio
Lipídios: insolúveis em água, atuam como reserva de energia,
isolante térmico etc.
São classificados em glicerídeos, ceras, esteroides,
fosfolipídios e carotenoides. Compõem estruturas celulares.
Substâncias inorgânicas
Sais minerais: formados por íons.
Algumas de suas funções são: formar o esqueleto, participar
da coagulação sanguínea, transmissão de impulsos nervosos.
Sua falta pode afetar o metabolismo e levar à morte.
Água: substância encontrada em maior quantidade nos seres
vivos.
Pode dissolver diversas substâncias, por isso é classificada
como solvente universal.
No corpo humano representa cerca de 70% do peso corporal.
Participa de inúmeras reações químicas em nosso organismo.
A água é fundamental para a vida!
Enzimas
As enzimas são substâncias orgânicas, geralmente
proteínas, que catalisam reações biológicas pouco
espontâneas e muito lentas.
Alguns fatores influenciam na atividade catalítica das
enzimas, tais como: concentração enzimática,
concentração do substrato, Potencial Hidrogeniônico
(pH) e temperatura.
Levando-se em conta a concentração das moléculas
de enzimas, quanto maior o seu teor, maior será a
velocidade da reação, seguindo proporcionalmente a
quantidade suficiente de substratos para reagir com
as enzimas.
Conforme a demanda no consumo de reagentes vai
ocorrendo, a velocidade da reação decai
gradativamente.
Citologia
Biologia celular
• Componentes celulares
• Comparações entre células
animais e vegetais
Célula animal
• Heterótrofa
• Com respiração aeróbia
• Eucariótica
Célula eucarionte heterótrofa
Citoplasma
Núcleo com carioteca
Membrana citoplasmática
Obs: O citoplasma é formado pelo citosol e as estruturas nele contidas
Citosol: líquido gelatinoso presente no citoplasma
Membrana Citoplasmática
Características:
• Dupla camada lipoproteica.
• Permeabilidade seletiva.
• Presente em todas as células.
ARCHIVO SM (71942)
Membrana Citoplasmática vista em Microscopia Eletrônica
Organelas Citoplasmáticas
Mitocôndria: Respiração celular
• Possui dupla membrana
• Membrana interna possui
cristas ou dobras: cadeia
respiratória
• Líquido interno, ou matriz,
contém enzimas: ciclo de
Krebs
ARCHIVO SM (71948)
Visualização ao Microscópio Eletrônico (ME)
Complexo de Golgiense
Recebe, armazena,
transforma e secreta
substâncias produzidas no
Retículo Endoplasmático
Rugoso (RER) e no
Retículo Endoplasmático
Liso (REL).
Reticulo Endoplasmático Rugoso e Ribossomos Livres
RER – Síntese de
proteínas para
exportação ou para a
composição da
membrana
citoplasmática.
Ribossomos Livres
Síntese de proteínas
para uso celular
interno.
ARCHIVO SM (114349)
RER visto ao M.E.
Retículo Endoplasmático Liso e Centríolos
REL – Síntese de Lipídeos,
desintoxicação celular.
Armazenamento de cálcio
em célula muscular (rede
de túbulos, canais e bolsas
membranosas
interligadas).
Centríolo – Formação do
fuso da divisão celular e
fabricação de cílios e
flagelos.
ARCHIVO SM (114415)
Centríolo ao M.E.
Lisossomos
Lisossomo –
Digestão intracelular
após endocitose.
Peroxissomos
PEROXISSOMOS –
Vesículas com enzimas
(oxidases) para
decompor moléculas
orgânicas originando
peróxido de
hidrogênio.
CÉLULA VEGETAL
Autótrofa
Com respiração aeróbia
Célula eucarionte autótrofa
Parede Celular
A parede celular das células são
constituídas basicamente de
celulose.
ARCHIVO SM (130920)
Célula vegetal vista ao
Microscópio (400x).
Vacúolo central
Armazena água e realiza o
controle osmótico na célula
vegetal.
Cloroplastos
Função: fotossíntese.
ARCHIVO SM (71943)
Cloroplasto ao M.E.
Observe a presença também de mitocôndrias.
Comparando a célula animal e a célula vegetal
Observe que, como na célula
animal, diversas outras organelas
estão presentes.
Há estruturas presentes na célula
vegetal que não estão presentes
na animal e vice- -versa.
Quais são elas?
Complete o quadro a seguir.
Comparando a célula animal e a célula vegetal
CÉLULA ANIMAL
Parede Celular
Lisossomos
Centríolo
Cloroplasto
Vacúolo Hídrico
CÉLULA VEGETAL
Comparando a célula animal e a célula vegetal
Parede Celular
Lisossomos
Centríolo
Cloroplasto
Vacúolo Hídrico
CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
ausente
presente
Comparando a célula animal e a célula vegetal
CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
Parede Celular
ausente
presente
Lisossomos
presente
ausente
Centríolo
Cloroplasto
Vacúolo Hídrico
Comparando a célula animal e a célula vegetal
CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
Parede Celular
ausente
presente
Lisossomos
presente
ausente
Centríolo
presente
ausente
Cloroplasto
Vacúolo Hídrico
Comparando a célula animal e a célula vegetal
CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
Parede Celular
ausente
presente
Lisossomos
presente
ausente
Centríolo
presente
ausente
Cloroplasto
ausente
presente
Vacúolo Hídrico
Comparando a célula animal e a célula vegetal
CÉLULA ANIMAL
CÉLULA VEGETAL
Parede Celular
ausente
presente
Lisossomos
presente
ausente
Centríolo
presente
ausente
Cloroplasto
ausente
presente
Vacúolo Hídrico
ausente
presente