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1 Introdução à Bioquímica... 3 Porque estudar Bioquímica?... 3 O que estudar em Bioquímica?... 3 Estrutura e organização celular dos seres vivos:... 4 Química da Vida:... 4 Seres Vivos:... 4 Estruturas Organizadas:... 4 Moléculas:... 5 Organelas:... 5 Célula:... 5 Tecido:... 5 Órgão:... 5 Sistema:... 5 Organismo:... 5 Princípios que regem a lógica molecular da vida:... 5 Componentes Moleculares das Células... 6 Componentes da Célula Eucariótica... 6 Membrana Celular:... 6 Citoplasma Fundamental:... 6 Retículo Endoplasmático (RE):... 6 Ribossomos:... 7 Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 1

2 Aparelho de Golgi:... 7 Lisossomos:... 7 Peroxissomos:... 7 Mitocôndrias:... 7 Vacúolos:... 7 Centríolos:... 7 Cílios e Flagelos:... 7 Bibliografia Recomendada... 8 Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 2

3 Introdução à Bioquímica A bioquímica é uma ciência que estuda principalmente a química dos processos biológicos que ocorrem em todos os seres vivos. É voltada principalmente para o estudo da estrutura e função de componentes celulares como proteínas, carboidratos, lipídios, ácidos nucléicos e outras biomoléculas. Recentemente a bioquímica tem se focalizado mais especificamente na química das reações enzimáticas e nas propriedades das proteínas. Os bioquímicos utilizam ferramentas e conceitos da química, particularmente da química orgânica e físico-química, para a elucidação do sistema vivo. É frequentemente confundida com a biologia molecular, a genética e a biofísica, que são áreas de estudo profundamente relacionadas com a bioquímica, mas distintas entre si. Porque estudar Bioquímica? Bioquímica é uma ciência que busca descrever a estrutura, organização e funções da matéria viva, em termos moleculares. Desta forma, o estudo da bioquímica nos responderá os seguintes questionamentos: Quais são as estruturas químicas dos componentes presentes nos organismos vivos? Como um organismo armazena e transmite a informação necessária para seu crescimento e reprodução? Como as reações químicas são controladas dentro das células vivas? Que transformações químicas acompanham a reprodução, o envelhecimento e a morte de células ou organismos? Como os organismos extraem energia do seu ambiente para permanecerem vivos? Como suas interações levam à existência de estruturas supramoleculares organizadas: Células, tecidos e organismos multicelulares? O que estudar em Bioquímica? Estática: Química estrutural dos componentes da matéria viva e sua relação com função biológica; Metabolismo: Reações químicas e rotas metabólicas que ocorrem nos organismos para manutenção da vida; Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 3

4 Biologia Molecular: Processos e substâncias que armazenam e transmitem informação biológica. Laboratorial: equipamentos, tipos de amostras e exames realizados para identificar alterações metabólicas. Estrutura e organização celular dos seres vivos: A B Figura 01. Níveis hierárquicos de estrutura e organização dos seres vivos. A) Plantas, B) Animais (ser humano). Química da Vida: Quando uma folha de árvore é exposta à luz do sol e é iniciado o processo da fotossíntese, o que está ocorrendo é química. Quando o nosso cérebro processa milhões de informações para comandar nossos movimentos, nossas emoções ou nossas ações, o que está ocorrendo é química. A química está presente em todos os seres vivos. O corpo humano, por exemplo, é uma grande usina química. Reações químicas ocorrem a cada segundo para que o ser humano possa continuar vivo. Quando não há mais química, não há mais vida. Seres Vivos: Ser vivo é todo que possui composição química específica e organização celular. Ele deve ser capaz de se reproduzir, de produzir, utilizar ou degradar substâncias (metabolismo). Estruturas Organizadas: Todo organismo vivo é extremamente complexo e organizado. Cada parte de um organismo vivo tem um propósito ou função específica, seja esta parte uma estrutura complexa como um órgão ou aparelho, estruturas sub-moleculares ou mesmo moléculas individuais. Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 4

5 Figura 2. Níveis Hierárquicos dos seres vivos Átomo: é a menor partícula que caracteriza um elemento químico. Moléculas: são uma entidade, eletricamente neutra, que possui pelo menos dois átomos, todos ligados entre si. Organelas: estruturas com funções especializadas, delimitadas por uma membrana própria, suspensas no citoplasma das células vivas. Célula: representa a menor porção de matéria viva. São as unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. Tecido: é um conjunto de células especializadas, iguais ou diferentes entre si, separadas ou não por líquidos e substâncias intercelulares, que realizam determinada função num organismo multicelular. Órgão: conjunto de tecidos que evoluiu para realizar uma determinada função biológica. Sistema: conjunto de órgãos, inter-relacionados, responsáveis por uma ou mais atividades. Organismo: é o conjunto de sistemas de órgãos que constituem um ser vivo eucarionte pluricelular, que tem seus órgãos formados por diferentes tipos de tecidos vivos e estes tecidos por sua vez são formados por células especializadas em desempenhar determinadas funções nesses tecidos vivos nos quais estejam participando. Princípios que regem a lógica molecular da vida: Todos os organismos vivos são formados pelas mesmas espécies de moléculas fundamentais e, portanto, parecem ter um ancestral comum. Há uma simplicidade básica na estrutura das macromoléculas, apesar de serem, por exemplo, cerca de ,0 tipos de proteínas existentes em 10 milhões de espécies de seres vivos, ou seja, o Carbono que compõe as plantas é o mesmo que compõe animais, bactérias, protozoários, etc. Os organismos vivos trocam energia e matéria com o meio ambiente e entre si. Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 5

6 Os organismos vivos criam e mantém suas estruturas organizadas e complexas extraindo, transformando e utilizando energia do seu ambiente. As células vivas são máquinas químicas muito complexas e organizadas, que funcionam a base de energia química. A energia de todo ser vivo vem, direta ou indiretamente, do Sol. Os organismos vivos fabricam substâncias capazes de regular todo o seu conjunto complexo de reações químicas. Os organismos vivos são capazes de se reproduzir com incrível precisão ao longo de milhares de gerações, através de um sistema de replicação auto-reparável. Toda a informação necessária para a construção de um novo ser vivo está armazenada e codificada no DNA de todas as células que o compõe. Componentes Moleculares das Células Componentes moleculares de uma célula de Escherichia coli Componente % Peso total da Célula Água 70 Proteínas 15 Ácidos Nucléicos DNA 1 RNA 6 Polissacarídeos 3 Lipídeos 2 Subunidades Monoméricas e Intermediárias 2 Íons inorgânicos 1 Componentes da Célula Eucariótica Membrana Celular: A membrana celular é semipermeável e seletiva; transporta materiais passiva ou ativamente. Citoplasma Fundamental: Hialoplasma - colóide com 85% de água e proteínas solúveis e insolúveis (microfilamentos e microtúbulos). Retículo Endoplasmático (RE): Sistema de endomembranas que delimitam canais e vesículas. Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 6

7 RE rugoso - retículo endoplasmático associado a ribossomos; local de síntese de proteínas; também denominado RE granular. RE liso - retículo endoplasmático sem ribossomos; local de síntese de lipídios e de carboidratos complexos; também denominado RE agranular. Ribossomos: Grânulos de 15 a 25 nm de diâmetro, formados por duas subunidades; associam-se ao RE ou encontram-se livres no hialoplasma; são constituídos por proteínas e RNA ribossômico; ligam-se ao RNA mensageiro formando polirribossomos. Tem a função de síntese de proteínas. Aparelho de Golgi: Sistema de bolsas achatadas e empilhadas, de onde se destacam as vesículas. Armazenam substâncias produzidas pela célula. Lisossomos: São pequenas vesículas que contêm enzimas digestivas; destacam-se do aparelho de Golgi e se juntam aos vacúolos digestivos. Fazem a digestão intracelular; em alguns casos, extracelular. Peroxissomos: São pequenas vesículas que contêm peroxidase. Tem a função de decomposição de peróxido de hidrogênio (H 2 O 2 ), subproduto de reações bioquímicas, altamente tóxico para a célula. Mitocôndrias: apresenta duas membranas, uma externa lisa e outra interna que se dobra formando vilosidades, chamadas cristas. Responsável pela respiração celular. Vacúolos: São cavidades limitadas por membrana lipoprotéica. Os vacúolos podem ser digestivos, autofágicos ou pulsáteis. Vacúolo Digestivo - As partículas englobadas são atacadas pelas enzimas lisossômicas, formando um fagossomo. Vacúolo Autofágico - Digere partes da própria célula. Vacúolo Pulsátil - Controla o excesso de água da célula; comum nos protozoários de água doce. Centríolos: Organelas constituídas por dois cilindros perpendiculares um ao outro; cada cilindro é formado por nove trincas de microtúbulos; ausentes nas células dos vegetais superiores. Tem a função de orientação do processo de divisão celular. Cílios e Flagelos: São expansões filiformes da superfície da célula; os cílios são curtos e geralmente numerosos; os flagelos são longos e em pequeno número. São formados por nove pares periféricos de microtúbulos e um par central; o corpúsculo basal, inserido no citoplasma, é idêntico aos centríolos. Tem a função de movimentação da célula ou do meio líquido. Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 7

8 Figura 3. Célula Animal e suas organelas Bibliografia Recomendada Champe, P.C. et al., Bioquímica Ilustrada, Artmed, 4a edição, Universidade Federal do Paraná, Aulas Práticas de Bioquímica, 7ª. Reimpressão, Henry; J.B. Diagnóstico Clínicos e Tratamentos por Métodos Laboratoriais.19ªed. Ed. Manole, 1999 Graw; A. et al. Bioquímica Clínica, 2ªed..Ed. Guanabara Koogan, Ravel, R. Laboratório Clínico.6ªed. Ed. Guanabara Koogan, Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini Página 8