INTRODUÇÃO Á BIOQUÍMICA

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1 INTRODUÇÃO Á BIOQUÍMICA BIOQUÍMICA ENFERMAGEM FIO Faculdades Integradas de Ourinhos. Prof. Esp. Roberto Venerando Fundação Educacional Miguel Mofarrej. FIO

2 1 - Introdução à Bioquímica É a química dos Seres Vivos. O que é Bioquímica? É o estudo da atividade biológica ao nível químico. É o estudo das reações químicas que ocorrem em organismos biológicos. A bioquímica procura entender como a vida existe a partir de moléculas intrinsecamente inanimadas (sem vida). A bioquímica procura explicar a atividade biológica em termos químicos

3 Importância da Bioquímica e suas relações com outras disciplinas: Biologia celular Genética Bioquímica

4 Características que definem o Seres Vivos: Reprodução Crescimento Metabolismo Resposta a estímulos do ambiente/capacidade de mudança Conjunto de reações químicas que processam matéria e energia

5 PRINCÍPIOS GERAIS E MOLECULARES DOS SERES VIVOS - Os organismos vivos são capazes de auto-duplicar e automontagem Todo organismo vivo é estruturalmente complexo e altamente organizado.

6 Por trás da diversidade biológica existe certa unidade de organização 10 milhões de espécies diferentes grande diversidade Todos os seres vivos: nos níveis celular e molecular, há um plano de organização unificado bioquimicamente têm as mesmas estruturas e funções básicas e um mesmo código genético. Simplifica o entendimento da Bioquímica!

7 Em todos os seres, as macromoléculas são construídas a partir dos mesmos tipos de unidades monoméricas: Subunidades monoméricas Letras do alfabeto (26 tipos diferentes) Nucleotídeos (4 tipos diferentes) Aminoácidos (20 tipos diferentes) - existência de modelos subjacentes comuns. - simplicidade básica na estrutura das macromoléculas, apesar dos bilhões de tipos de proteínas existentes em milhões de espécies de seres vivos. Palavras DNA Proteina Sequências ordenadas lineares

8 A célula é uma máquina onde ocorrem reações químicas com alto grau de controle e seletividade Os organismos vivos são capazes de extrair e utilizar energia do seu ambiente Os processo metabólicos são regulados e ajustados para operar com eficiência e economia

9 - Como a célula exerce ou alcança alto grau de controle, seletividade e eficiência? Mecanismos como: - enzimas - compartimentalização - processamento de informação As enzimas desempenham papel fundamental neste processo. As enzimas são proteínas especializadas, capazes de catalisar as reações bioquímicas. As reações ocorrem a temperatura constante

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11 A matriz da vida é caracterizada por interações fracas em um ambiente aquoso. As interações não covalentes na célula Quais são os principais tipos? - interações iônicas; interações iônicas; - pontes de hidrogênio; - interações hidrofóbicas; - interações de van der Waals.

12 Importância das interações não covalentes: - estabilizam estruturas tridimensionais de macromoléculas e de estruturas supramoleculares (inclusive a célula!!); - são importantes na dinâmica de interações entre moléculas (interações transitórias); - são fundamentais para a especificidade das interações COMO e PORQUE se estas interações são fracas? -as interações não covalentes estão constantemente se fazendo e desfazendo (são facilmente quebradas pela agitação térmica das moléculas)

13 Porque as interações não covalentes: - ocorrem apenas a distâncias relativamente curtas; - são necessárias diversas interações fracas para gerar uma interação estável entre duas moléculas ou partes de uma mesma molécula; - apenas moléculas com certo grau de complementariedade quanto ao formato são capazes de estabelecer uma interação estável; - o fato de haver sempre uma certa porcentagem de ligações que estão rompidas confere flexibilidade às moléculas biológicas.

14 Complementariedade molecular Interações fracas ocorrem a distâncias curtas número de interações determina estabilidade Complexo mais estável Complexo menos estável

15 Ligações não covalentes: Ao contrário de covalentes, estão sendo continuamente formados e quebrados São suficientemente fortes (em conjunto) para formar e estabilizar estruturas, mas suficientemente fracos para as estruturas serem desfeitas Não há necessidade de catálise enzimática - energia cinética das moléculas (movimento térmico) Interações não covalentes sempre involvem cargas elétricas Permitem: - grande flexibilidade estrutural - especificidade de interações - interações transientes

16 Especificidade: -Anticorpos - Enzimas - Hormonios - Expressão de genes Interações moleculares transientes são importantes em: -Enzimas (catálise) - Regulação de enzimas - Transporte através de membranas - Sinalização celular Mas também pode haver a necessidade de interações irreversíveis Importantes para determinar a estrutura ou associaçõs em: - Estrutura de proteinas - DNA - Membranas

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20 Ponte de hidrogênio Altamente direcional mais forte quando todos os átomos estão em linha

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22 Forças de Van der Waals termo usado coletivamente para interações entre átomos muito próximos entre si flutuações na densidade dos eletrons geram dipolos induzidos. Não são específicos (podem ocorrer entre qualquer par de átomos) e são as únicas interações que ocorrem entre moléculas não polares. O posicionamento preciso é um prerequisito para interações de Van der Waals. Principais características: 1 atrações de curto alcance 2 variam quanto a energia de formação da ligação

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24 Conclusões: - Importância de moléculas grandes - Importância de moléculas polares E qual o papel da água? Meio para o metabolismo Solvente de muitos compostos Calor específico elevado Reagente ou produto de muitas reações bioquímicas O meio aquoso favorece as interações não covalentes entre as moléculas importantes para a complementariedade molecular

25 H 2 O SOLVENTE UNIVERSAL

26 Líquido Gelo

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29 Interações Hidrofóbicas

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32 Ligação fosfodiéster Espinha dorsal

33 DNA - Dupla hélice TIMINA ADENINA CITOSINA GUANINA Porque disposição antiparalela?

34 Pareamento de bases, disposição antiparalela e, consequentemente, estrutura geral é resultante da: Otimização de pontes de hidrogênio (com geometria ideal) Distância constante entre fitas Quais as vantagens da dupla hélice?