11/6/2013. Estrutura celular: eucarionte e procarionte. Modo de nutrição: ingestão, fotossíntese e absorção

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Diego Caldeira Antas
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CARACTERÍSTICAS DOS ORGANISMOS VIVOS: UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA

função específica; AULA # 1: Lógica Molecular da Vida INTRODUÇÃO: Os organismos vivos são compostos de moléculas inanimadas.

de pré-supostos, que constroem a lógica molecular da vida.

energia solar; Interagem para manter e perpetuar o estado vital; Capacidade de auto-replicação e automontagens precisas.

inanimadas que constituem os organismos vivos, interagem para manter e Todas as macromoléculas biológicas são constituídas

fundamentais e, portanto, parecem descender de um mesmo ancestral; perpetuar o estado vital, com a estruturas, os mecanismos e os

1 CARACTERÍSTICAS DOS ORGANISMOS VIVOS: UNIDADE ACADÊMICA DE CIÊNCIAS AGRÁRIAS CURSO DE GRADUAÇÃO EM AGRONOMIA DISCIPLINA: BIOQUÍMICA GERAL PROFESSOR: Adriana Silva Lima São estruturalmente complicados e altamente organizados; Cada parte de um organismo possui uma função específica; AULA # 1: Lógica Molecular da Vida INTRODUÇÃO: Os organismos vivos são compostos de moléculas inanimadas. ORGANISMOS VIVOS: Operam dentro das mesmas leis físicas que são aplicadas todos os processos naturais; Essas leis levam a uma série de pré-supostos, que constroem a lógica molecular da vida. Possuem a habilidade de extrair, transformar e usar a energia do seu ambiente, usualmente na forma ou de nutrientes orgânicos ou de energia solar; Interagem para manter e perpetuar o estado vital; Capacidade de auto-replicação e automontagens precisas. PRÉ-SUPOSTOS DA LÓGICA MOLECULAR: OBJETIVO BÁSICO DA BIOQUÍMICA: Descrever em termos moleculares como um conjunto de moléculas inanimadas que constituem os organismos vivos, interagem para manter e Todas as macromoléculas biológicas são constituídas basicamente de uns poucos compostos simples; Todos os organismos vivos usam as mesmas espécies de moléculas como unidades fundamentais e, portanto, parecem descender de um mesmo ancestral; perpetuar o estado vital, com a estruturas, os mecanismos e os processos químicos compartilhados por esses organismos. No século XX a classificação mais aceita passou a ter cinco reinos Estrutura celular: eucarionte e procarionte Modo de nutrição: ingestão, fotossíntese e absorção Algas e protozoários Bactérias 1

A identidade de cada espécie de organismo é preservada pela posse de distintos conjuntos de ácidos nucléicos e

estruturas complexas ordenadas e diferenciadas às expensas da energia livre do seu ambiente, ao qual retornam a energia

1: DNA Nucleotídeos (CONTINUAÇÃO): As células vivas são máquinas químicas que funcionam a temperatura constante; As

de matéria e energia com o ambiente; Proteína Amino ácido As células são motores químicos auto-reguláveis, Membrana

(CONTINUAÇÃO): A informação genética está codificada em seqüência linear de unidades de dimensões sub-moleculares: estas

2 A identidade de cada espécie de organismo é preservada pela posse de distintos conjuntos de ácidos nucléicos e proteínas; Todas as biomoléculas possuem funções específicas na célula; Os organismos vivos criam e mantém suas estruturas complexas ordenadas e diferenciadas às expensas da energia livre do seu ambiente, ao qual retornam a energia de forma menos útil; Figura: Níveis de organização biológica Nível 4: A célula e suas organelas Nível 3: Nível 2: Nível 1: DNA Nucleotídeos (CONTINUAÇÃO): As células vivas são máquinas químicas que funcionam a temperatura constante; As necessidades energéticas de todos os organismos vivos (plantas e animais) Cromossomo são dependentes entre si da troca de matéria e energia com o ambiente; Proteína Amino ácido As células são motores químicos auto-reguláveis, Membrana Plasmática Celulose sintonizados e sincronizados (ajustadas) Parede Celular Açúcares para operarem na máxima economia; (CONTINUAÇÃO): A informação genética está codificada em seqüência linear de unidades de dimensões sub-moleculares: estas unidades constituem os quatro nucleotídeos que compõem o DNA; A dupla-hélice da molécula de DNA contém um molde interno para sua autoreplicação e reparo. 2

ENERGIA: Os componentes químicos são compostos orgânicos de carbono, construir e manter as suas próprias estruturas; onde os átomos estão

transportar materiais através de membranas.

vivos, interagem para diferente de outras espécies. manter e perpetuar o estado vital.

Todas as macromoléculas das células são compostas de moléculas pequenas e simples, de unidades fundamentais. Ex: as cadeias de DNA; as proteínas.

Os organismos requerem energia Energia livre: absorvem as formas de energia que lhes são úteis, nas condições especiais de temperatura e pressão

3 ENERGIA: Os componentes químicos são compostos orgânicos de carbono, construir e manter as suas próprias estruturas; onde os átomos estão covalentemente ligados com outros átomos de carbono, realizar trabalho mecânico da locomoção; hidrogênio, oxigênio ou nitrogênio. transportar materiais através de membranas. Cada organismo possui: É determinar como uma coleção de moléculas, conjunto próprio de proteínas e ácidos nucléicos; que constituem os organismos vivos, interagem para diferente de outras espécies. manter e perpetuar o estado vital. Isolar moléculas orgânicas pode parecer difícil, entretanto são reduzíveis a uma simplicidade básica. Todas as macromoléculas das células são compostas de moléculas pequenas e simples, de unidades fundamentais. Ex: as cadeias de DNA; as proteínas. Essas unidades fundamentais são idênticas em todas as espécies. E têm mais de uma função nas células vivas. Os organismos requerem energia Energia livre: absorvem as formas de energia que lhes são úteis, nas condições especiais de temperatura e pressão em que vivem; e retornam ao ambiente uma quantidade equivalente de alguma outra energia, menos útil. É o tipo de energia que pode realizar trabalho a temperatura e pressão constante. A energia menos útil que as células retornam ao seu ambiente consiste principalmente de calor. J. Willard Gibbs, A energia útil que a célula requer é a energia livre Essa energia dissipada aleatoriamente é chamada de ENTROPIA. 3

É uma função de estado cujo valor cresce durante um processo natural em um sistema isolado possuem a mesma temperatura; não há diferença de pressão de uma parte a outra da célula; portanto são

4 Moléculas Orgânicas: são instáveis; não suportam altas temperaturas, correntes elétricas fortes ou condições extremas ácidas ou básicas. Células: A entropia (do grego εντροπία, entropía) é uma grandeza termodinâmica geralmente associada ao grau de desordem. Ela mede a parte da energia que não pode ser transformada em trabalho. É uma função de estado cujo valor cresce durante um processo natural em um sistema isolado possuem a mesma temperatura; não há diferença de pressão de uma parte a outra da célula; portanto são incapazes de usar calor como fonte de energia, pois o calor apenas realiza trabalho se passar de um corpo a outro com temperatura inferior. Nível 4: A célula e suas organelas Nível 3: Nível 2: Nível 1: DNA Nucleotídeos Usam energia química para realizar: Trabalho químico de reparo e crescimento celular; Trabalho osmótico para transporte de nutrientes; Cromossomo Proteína Amino ácido Trabalho mecânico de contração e movimento. Membrana Plasmática Celulose Energia Parede Celular Açúcares Os organismos derivam sua energia da luz solar, que se origina da fusão nuclear dos átomos de hidrogênio para formar hélio nas altíssimas temperaturas do sol. Enzimas: Catalizadores das células vivas Energia As células vivas capturam armazenam e transportam energia numa Capazes de aumentar grandemente a velocidade de reações químicas sem serem consumidas no processo. São moléculas de proteínas altamente especializadas, sintetizadas pelas células a partir de simples unidades fundamentais de aminoácidos. forma química, principalmente como adenosina trifosfato (ATP). ATP Funciona como principal transportador da energia química da células de todas espécies vivas. A energia livre é liberada do ATP quando um grupo fosfato é removido por hidrólise, produzindo uma molécula de ADP e um íon fosfato livre: Cada enzima pode catalizar apenas um tipo específico de reação química. ATP + H2O ADP + H2O ADP + Fosfato + Energia AMP + Fosfato + Energia 4

5 Replicação dos Organismos Vivos RAÍZES FÍSICAS DO MUNDO BIOQUÍMICO: A informação genética está codificada em unidades sub-moleculares; estas unidades são as quatro espécies de nucleotídeos que compõem o DNA. Estabilidade informação genética armazenada no DNA; Uma célula viva constitui um sistema isotérmico de moléculas orgânicas autodelimitada, auto-montada, auto-ajustada, auto-perpetuada, de que extrai A fita serve como molde para replicação; energia e matéria prima do meio ambiente; Ocasionalmente o DNA pode sofrer alterações que são muito pequenas: Mutação A célula realiza muita reações consecutivas promovidas por catalizadores A informação genética está codificada na forma de uma seqüência linear orgânicos específicos, chamadas enzimas, que ela própria produz; unidimensional das unidades fundamentais de nucleotídeos do DNA. A própria célula mantém um estado de equilíbrio dinâmico, à parte do equilíbrio com a sua vizinhança. A informação genética codifica as seqüências de nucleotídeos (DNA RNA) que especifica a seqüência de aminoácidos de cada proteínas distinta, que finalmente Existe uma grande economia de parte de processos, atingida através da determina a estrutura tri-dimensional e função de cada proteína; regulação da atividade catalítica de enzimas chaves; A auto-replicação através de muitas gerações é assegurada por um sistema Muitas interações fracas (não-covalentes), agindo cooperativamente, estabilizam linear de codificações auto-reparador; a estrutura tridimensional das biomoléculas e complexos de supramolecular. COMO A BIOQUÍMICA BUSCA EXPLICAR A VIDA EM TERMOS Todos os organismos vivos possuem os mesmos tipos de sub-unidades Unidades químicas governam a diversidade biológica: uma árvore, um homem e uma bactéria do solo, superficialmente parecem ter pouco em comum, monoméricas; contudo, em níveis químico e microscópico estes organismos são bastantes Existem padrões determinados na estruturas de macromoléculas biológicas; similares; Todas as macromoléculas são construídas a partir de uns poucos e simples monômeros; A identidade de cada organismo é preservada por este possuir um conjunto distinto de ácidos nucléicos e proteínas. 5

6 RELAÇÃO ENTRE O METABOLISMO, PRODUÇÃO DE ENERGIA E SEU CONSUMO Os organismos vivos nunca estão em equilíbrio estático com as suas vizinhanças; Os organismos trocam matéria e energia com as suas vizinhanças; O Fluxo de elétrons gera energia para os organismos; Enzimas promovem seqüências de reações químicas; ATP é o carregador universal de energia metabólica ligando o catabolismo ao anabolismo. 6

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