Apresentação do PowerPoint

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????
Características dos seres vivos
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)
E como existe tanta
diversidade entre os
seres vivos?
Quantas sequencias diferentes podem ser feitas
com elas? (Com repetição e seguindo uma direção)
S=NL
onde:
S = número de sequências possíveis
N = número de unidades existentes
L = comprimento linear da sequência
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 ....
Células são unidades fundamentais dos seres vivos
altamente organizadas
Tecidos e
Organismos
Células
Complexos
Macromoléculas
supramoleculares
Unidades
monoméricas
As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural
são compartilhadas por todas as células vivas
2 - Possuem sistemas para
a extração, transformação
e uso da energia do meio
em que vive
replicação
3 - Capacidade de se
replicar e viver em
grupo
DNA
DNA
transcrição
RNA
tradução
Proteína
4 - Mecanismos de perceber e responder a alterações do meio
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.
Bioquímica área da ciência que
estuda a estrutura das
biomoléculas, suas propriedades e
como elas interagem para conferir
as características dos seres vivos
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
Maior massa é de
carbono, nitrogênio,
oxigênio e hidrogênio
87%
Existe a participação
de vários outros
elementos em
pequena quantidade
C = 1/2 do peso
seco das células
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
Forma ligações covalentes simples com o H
Forma ligações covalentes simples e duplas com o O
Forma ligações covalentes simples e duplas com o N
Além disso.......
Ligações entre átomos de C
(tripla é rara nas biomoléculas)
Diversidade de ligação dos átomos de carbono
proporcionam distribuição atômica espacial importante
para as biomoléculas
Configuração
Arranjo tridimensional específico
dos átomos que formam uma
molécula
A configuração das biomoléculas está
relacionada com suas características
e funcionalidade
Átomos de Carbono - Geometria tetraédrica
Núcleo dos átomos das ligações com o C não estão
em um mesmo plano, apresentam um arranjo
tetraédrico
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
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
Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares,
ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas
A configuração dos átomos das moléculas
biológicas é importante para a suas atividades
•As moléculas biológicas possuem formas isoméricas
não podem ser convertidas sem a quebra de ligação
•Possuem características físicas e biológicas
diferentes
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
Isômeros geométricos ou cis-trans
Diferem no arranjo de seus grupos com relação
a uma dupla ligação
H3C —(CH2)7 —CH = CH—(CH2)12— CH3
Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica
Feromônio sexual produzido
pela mosca-doméstica (CIS)
Composto produzido por
pesquisador (TRANS)
Sem efeito sobre o macho
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)
Espelho
Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral
e portanto vários isômeros – 2n (número de carbonos assimétricos)
R
S
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.
Ervas usadas na culinária
Óleos essenciais utilizados na
indústria
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
1 - Hidrocarbonetos
Metil
Etil
Fenil
2 - Grupos com oxigênio
alcool - hidroxila
carbonila
éter
aldeído
cetona
carboxila
anidrido
( 2 carboxilas)
éster
3 - Grupos com nitrogênio
amina
guanidina
amida
imidazol
4 - Grupos com enxofre
sulfidrila
dissulfeto
tioester
5 - Grupos com fósforo
fosforila
acilfosfato
(anidrido misto, acido carboxilico
mais acido fosforico)
fosfoanidrido
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)
Os grupos funcionais também são
importantes porque eles é que vão
determinar as interações químicas da
molécula com o ambiente
A água constitui uma grande proporção
do organismos vivos (70% massa)
Molécula dipolar – arranjadas ordenadamente
através de ligações de hidrogênio
 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)
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
Óleo possui moléculas sem grupamentos
capazes de formar ligações de hidrogênio com
a água (triglicerídeos)
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
Estrutura e função das
biomoléculas
• Carboidratos (Açúcares)
• Proteínas (Enzimas)
• Lipídeos (Gorduras)
• Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)