Ciência que estuda a química da vida

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1 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????

2 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?

3 Quantas sequencias diferentes podem ser feitas com elas? (Com repetição e seguindo uma direção) S=N L onde: S = número de sequências possíveis N = número de unidades existentes L = comprimento linear da sequência

4 Unidades monoméricas agrupadas em sequência diversas podem originar várias moléculas diferentes DNA S=4 8 = Proteínas S = 20 8 = 2,65x10 10 A variação no arranjo das unidades monoméricas variedade nas moléculas...

5 Células são unidades fundamentais dos seres vivos altamente organizadas Tecidos e Organismos Células Complexos supramoleculares Macromoléculas Unidades monoméricas As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural são compartilhadas por todas as células vivas

6 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 transcrição tradução DNA RNA Proteína replicação DNA 4 - Mecanismos de perceber e responder a alterações do meio

7 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.

8 Bioquímica área da ciência que estuda a estrutura das biomoléculas, suas propriedades e como elas interagem para conferir as características dos seres vivos

9 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

10

11 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

12 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

13 Forma ligações covalentes simples com o H Forma ligações covalentes simples e duplas com o O

14 Forma ligações covalentes simples e duplas com o N Além disso...

15 Ligações entre átomos de C (tripla é rara nas biomoléculas)

16 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

17 Átomos de Carbono - Geometria tetraédrica Núcleo dos átomos das ligações com o C não estão em um mesmo plano, apresentam um arranjo tetraédrico

18 Ligações covalentes simples entre átomo de carbono Ângulo de 109 º entre duas ligações Comprimento de 0,154nm entre os átomos Possui rotação livre e geometria tetraédrica

19 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

20 Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas

21 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

22 Isômeros geométricos ou cis-trans Diferem no arranjo de seus grupos com relação a uma dupla ligação H 3 C (CH 2 ) 7 CH = CH (CH 2 ) 12 CH 3 Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica Feromônio sexual produzido pela mosca-doméstica (CIS) Composto produzido por pesquisador (TRANS) Sem efeito sobre o macho

23 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)

24 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.

25 Ervas usadas na culinária Óleos essenciais utilizados na indústria

26 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

27 1 - Hidrocarbonetos Metil Fenil Etil

28 2 - Grupos com oxigênio carbonila alcool - hidroxila aldeído cetona éter carboxila éster anidrido ( 2 carboxilas)

29 3 - Grupos com nitrogênio amina amida guanidina imidazol

30 4 - Grupos com enxofre sulfidrila dissulfeto tioester

31 5 - Grupos com fósforo fosforila acilfosfato (anidrido misto, acido carboxilico mais acido fosforico) fosfoanidrido

32 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)

33

34 Os grupos funcionais também são importantes porque eles é que vão determinar as interações químicas da molécula com o ambiente

35 A água constitui uma grande proporção do organismos vivos (70% massa) Molécula dipolar arranjadas ordenadamente através de ligações de hidrogênio

36 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)

37 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

38

39 Óleo possui moléculas sem grupamentos capazes de formar ligações de hidrogênio com a água (triglicerídeos)

40 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

41 Estrutura e função das biomoléculas Carboidratos (Açúcares) Proteínas (Enzimas) Lipídeos (Gorduras) Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)

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