Química Biológica A/B Margarida Meireles mmmeireles@fc.ul.pt ext. 28443
Programa Introdução: os constituintes celulares; o átomo de carbono nas biomoléculas; características estruturais comuns às macromoléculas biológicas; as ligações e interacções químicas importantes na especificidade biológica; a água como solvente e sua importância para a vida; a organização biológica. Aminoácidos e proteínas estruturas e propriedades: Estereoisomeria e actividade óptica; aminoácidos comuns das proteínas; curvas de titulação e ponto isoeléctrico; comportamento dos aminoácidos em soluções aquosas; ligação peptídica; a cadeia polipeptídica, níveis de estrutura das proteínas; proteínas globulares e fibrosas; proteínas alostéricas. A hemoglobina: estrutura e função.
Cinética das reacções bioquímicas: os enzimas; equação de Michaelis-Menten; parâmetros cinéticos; métodos de linearização: efeito da temperatura e do ph; cinéticas não hiperbólicas; classificação dos enzimas; cofactores e coenzimas. Oses e ósidos: ligação osídica; funções de estrutura e reserva; estrutura das biomoléculas. Lípidos: estrutura e funções; classificação dos lípidos; membranas biológicas estrutura e funções. Ácidos nucleicos e nucleótidos: constituição estrutura e funções. Metabolismo: conceitos básicos. Tecnologia do DNA recombinante
Bibliografia A. Quintas, A. P. Freire, M. J. Halpern, M.J. Bioquímica Organização Molecular da Vida, Lidel, edições técnicas, Lisboa, 2008 L. Stryer, Biochemistry, 4th ed., Freeman, N.Y. 1994 D.L. Nelson, M.M. Cox, Lehninger Principles of Biochemistry, 5th ed., Worth, N.Y. 2008.
AVALIAÇÃO Quimica Biológica A Exame escrito (ou média das frequências) 70% Avaliação prática 30% Quimica Biológica B Exame escrito (ou média das frequências) A data da 2ªfrequência coincide com o exame de 1ª época. A nota mínima no exame escrito (ou média das frequências) é 10 valores. Os alunos com nota entre 8,5 e 9,5 poderão fazer exame oral. Atendimento Gabinete 8.4.50 - marcação
Atenção às informações sobre a disciplina no moodle. Dúvidas e outras questões sobre a disciplina são bem vindas!
Bioquímica/Química Biológica
O surgimento de organismos vivos é um fenómeno que tem a sua génese no próprio Big Bang. Matéria viva e inanimada partilham os mesmos átomos originados nas estrelas.
C O N H P átomos moléculas
estruturas
O estudo da Bioquímica mostra como conjuntos de moléculas inanimadas que constituem os seres vivos, interatuam para manter e perpetuar a vida, animados pelas mesmas leis físicas e químicas que regem o universo não vivo.
O que caracteriza um organismo vivo?
1. Um elevado grau de complexidade química e organização a nível microscópico
2. Capacidade de extrair, transformar e utilizar energia do meio ambiente
3. Funções definidas para cada componente dos organismos e interacções reguladas entre os vários componentes. 4. Mecanismos para sentir e responder às alterações do ambiente.
5. Capacidade de reprodução 6. Capacidade de mudar com o tempo por evolução gradual
Os organismos partilham: As unidades estruturais - as células Os tipos de biomoléculas - DNA, RNA, proteínas As vias metabólicas O código genético, e derivam evolutivamente do mesmo antepassado
O que é a Bioquímica? Ciência que estuda a nível molecular as estruturas, os mecanismos e os processos químicos dos organismos vivos e define os princípios organizativos subjacentes à vida, no seu todo designados por lógica molecular da vida
Bioquímica Aplicada (Biotecnologia) Medicina Agricultura Nutrição Indústria ( alimentar,farmacêutica )
its ultimate concern is with the wonder of life itself, (Nelson e Cox)
A célula
Muitos tipos de células Mas com características comuns A membrana plasmática, que separa a célula do meio circundante. O citoplasma, composto pelo citosol e partículas em suspensão. Núcleo ou nucleóide
Núcleo (eucariotas): Material genético-dna e proteínas associadas Membrana plasmática: Bicamada lipídica selectiva/ permeável a substâncias polares Inclui proteínas de membrana. Citoplasma: conteúdo aquoso e partículas em suspensão e organelos Sobrenadante: citosol; sol.conc. de enzimas, RNA, subunidades monoméricas, metabolitos, iões inorg. Sedimento :partículas e organelos ribossomas, mitocôndrios, cloroplastos, lisosomas, retículo endoplasmático. Centrifugação a 150 000 g sobrenadante sedimento
átomos lipidos bacteriófago cloroplasto Células animais e vegetais ovo de peixe pequenas moléculas proteínas bactérias Existem limites para a dimensão da célula?
Existem limites para a dimensão da célula? Limite inferior: Nº mínimo de moléculas necessárias Ex: Micoplasmas (bactérias)- diâmetro - 300nm volume -10-14 ml ribossoma-20nm Limite superior: Velocidade de difusão de moléculas de soluto em sistemas aquosos. Razão superfície da membrana/volume diminui com o aumento do tamanho da célula
Filogenia dos três domínios da vida
As células são as unidades estruturais e funcionais dos seres vivos. Bactérias Gram Membrana externa Camada de peptidoglicano Bactérias Gram + Sem membrana externa Larga camada de peptidoglicano Célula bacteriana típica Cianobactéria Gram - Archaea Gram +
A Escherichia coli é a bactéria mais estudada
Homogenização do tecido Centrifugação diferencial Centrifugação a baixa vel. 1 000 g, 10 min Sobrenadante/ Centrifugação vel. média 20 000 g, 20 min Albert Claude Christian Deduve George Palade Homogenato Sedimento: cel. intactas, núcleos, citoesq., membr. plasm. Sedimento: mitocôndrios, lisossomas peroxissomas Sedimento: microssomas (fragm. de RE) e pequenas vesículas Sobrenadante/ Centrifugação vel.elevada 80 000 g, 1 h Sobrenadante/ Centrifugação vel.m to elevada 150 000 g, 3 h Sobrenadante contem proteínas soluveis Sedimento: ribossomas e macromoléculas grandes
As células eucariotas têm múltiplos organitos e estruturas supramoleculares
Membrana plasmática É uma bicamada de fosfolípidos, que contém colesterol e proteínas; Funciona como suporte da célula e serve de interface entre o interior da célula e a matriz extracelular; Tem um papel nas interações intercelulares, responsáveis pela comunicação e coordenação entre células adjacentes;
Núcleo Armazena a maioria do genoma eucariota, que contém a informação genética da célula; É o local de replicação do DNA e síntese do RNA;
Retículo endoplásmico É constituído por um labirinto intercelular de cisternas, delimitadas por membranas, isolando o lúmen (interior do RE) do citoplasma; é um local de síntese de proteínas e de lípidos; é responsável pelo processamento, armazenamento e transporte intracelular;
Retículo endoplásmico Parte das cisternas estão revestidos por ribossomas, formando o retículo endoplásmico rugoso (RER), envolvido na síntese proteica; O retículo endoplásmico liso (REL), não associado a ribossomas, está envolvido no metabolismo de lípidos.
Complexo de Golgi Localiza-se perto do núcleo e é constituído por uma série de cisternas empilhadas; Recebe as proteínas recém sintetizadas no RE e após maturação direciona-as para o seu destino final na célula.
Lisossoma Vesículas que armazenam enzimas hidrolíticos (hidrolases ácidas) que degradam organelos intracelulares não funcionais, macromoléculas e partículas que entram para a célula por endocitose.
Peroxisoma Pequenos compartimentos vesiculares que contêm enzimas utilizados numa variedade de reações oxidativas (ex: catalase e urato oxidase);
Mitocôndrio Tem 2 membranas que delimitam o espaço intermembranar e a matriz mitocondrial; Local do metabolismo oxidativo, responsável pela geração da maioria do ATP (95%) e energia necessária à célula, a partir da hidrólise de moléculas orgânicas.
O citoplasma é organizado pelo citoesqueleto e é dinâmico Microtúbulos Filamentos de actina Filamentos intermediários Rede de filamentos proteicos com papel na estrutura e suporte da célula, transporte intracelular, contracção e mobilidade e organização espacial dentro da célula.
Localização das Vias Metabólicas Cloroplastos Fotossíntese Citoplasma Glicólise Fermentação Ciclo do ácido cítrico Folheto interno da membrana plasmática Oxidação do piruvato Cadeia respiratória citoplasma Citoplasma Glicólise Fermentação mitocondrio Mitocôndria Oxidação do piruvato Cadeia respiratória Ciclo do ácido cítrico
Alguns aminoácidos das proteínas Alanina Serina Aspartato Tirosina Histidina Cisteína
Os componentes dos ácidos nucleicos Uracilo Timina Citosina Adenina Guanina Bases azotadas Fosfato α-d-ribose 2-desoxi-α-D-ribose Pentoses
Alguns componentes dos lípidos Colina Fosfato Palmitato Oleato
A ose básica
Nível 4: Nível 3: Nível 2: Nível 1: Célula e os seus organitos Complexos supramolec. macromoléculas subunidades DNA nucleótido cromossoma aminoácido proteína membrana celulose parede celular ose