Ciência que estuda a química da vida (características dos seres vivos)

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Ronaldo Estrela Álvaro
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1 Ciência que estuda a química da vida (características dos seres vivos)

2 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

Células são unidades fundamentais dos seres vivos altamente organizadas Tecidos e Organismos Células Complexos Macromoléculas supramoleculares Unidades

3 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 E como existe tanta diversidade entre os seres vivos?

Unidades monoméricas agrupadas em sequência diferentes podem originar várias moléculas S=N L onde: S = número de seqüências possíveis N = número de unidades existentes L = comprimento

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

5 2 - Possuem sistemas para a extração, transformação e uso da energia do meio em que vive transcrição DNA RNA replicação DNA 3 - Capacidade de se replicar e viver em grupo tradução Proteína

6 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.

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

8 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 87% Maior massa é de carbono, nitrogênio, oxigênio e hidrogênio Existe a participação de vários outros elementos em pequena quantidade

11 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

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

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

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

15 Diversidade de ligação dos atomos de carbono proporcionam distribuição atomica espacial importante para as biomoléculas Conformação arranjo tridimensional específico dos átomos que formam uma molécula A estrutura tridimensional (conformação) das biomoléculas está relacionada com suas características e funcionalidade

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

17 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

18 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

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

20 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

Feromônio sexual produzido pela mocadoméstica Feromônio sexual produzido

21 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 mocadoméstica 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

22 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. Espelho Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral e portanto vários isômeros (enantiômeros e diasterômeros) 2n (número de carbonos assimétricos)

23 Quantos isômeros tem 2 carbonos assimétricos = 2 2 isômeros

24 Ervas usadas na culinária Óleos essenciais utilizados na indústria

25 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

26 1 - Hidrocarbonetos Metil Fenil Etil

27 2 - Grupos com oxigênio carbonila alcool - hidroxila aldeído cetona éter carboxila éster anidrido ( 2 carboxilas)

28 3 - Grupos com nitrogênio amina amida guanidina imidazol

29 4 - Grupos com enxofre sulfidrila dissulfeto tioester

30 5 - Grupos com fósforo fosforila acilfosfato (anidrido misto, acido carboxilico mais acido fosforico) fosfoanidrido

31 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

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

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

$água) Essas interações fracas: ligações de hidrogênio forças hidrofílicas e hidrofóbicas interações iônicas (cargas + e -) Importantes para a manutenção da estrutura tridimensional das moléculas e$

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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