Ciência que estuda a química da vida

(características dos seres vivos)

1 - Complexidade química e organização microscópica

Elementos químicos comuns C, O, N, H e P

Grande diversidade das biomoléculas/ poucas unidades

fundamentais (monômeros)

Hierarquia estrutural das células

Características dos seres vivos

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

E como existe tanta diversidade entre os seres vivos?

Unidades monoméricas agrupadas em sequência

diferentes podem originar várias moléculas

S=NL onde:

S = número de seqüências possíveis

N = número de unidades existentes

L = comprimento linear da seqüência

Para L = 8 e N=4 ou 20

DNA → S=48 = 65.536

Proteínas → S = 208 = 2,65x1010

A variação no arranjo das unidades

monoméricas → variedade nas

moléculas ....características e

diversidade

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 - Possuem mecanismos de perceber e responder a alterações do meio

5 - Possuem capacidade de definir funções para seus componentes e regular a interação entre eles.

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

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

As biomoléculas são organizadas ao

redor de um esqueleto de átomos de C

C é um átomo muito versátil em relação às

ligações covalentes que pode formar

A que se refere essa versatilidade ?

Tipos de ligação e átomos que reagem

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)

Conformação

arranjo tridimensional específico dos

átomos que formam uma molécula

A estrutura tridimensional

(conformação) das biomoléculas está

relacionada com suas características

e funcionalidade

Diversidade de ligação dos atomos de carbono

proporcionam distribuição atomica espacial importante

para as biomoléculas

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

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

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 moca-

doméstica

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.

Moléculas biológicas podem ter mais que um centro

quiral e portanto vários isômeros (enantiômeros e

diasterômeros) – 2n (número de carbonos assimétricos)

Espelho

Quantos isômeros tem

2 carbonos assimétricos = 22 isômeros

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

carbonila

aldeído cetona

carboxila

anidrido

( 2 carboxilas)

alcool - hidroxila

éter

éster

3 - Grupos com nitrogênio

amina

amida

guanidina

imidazol

4 - Grupos com enxofre

sulfidrila

dissulfeto

tioester

5 - Grupos com fósforo

fosforila

fosfoanidrido

acilfosfato

(anidrido misto, acido carboxilico

mais acido fosforico)

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

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)