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

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Giulia Botelho Aldeia
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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 estrutural 2 - Extração, transformação e uso da energia do meio 3 Replicar e viver em grupo 4 - Perceber e responder a alterações do meio 5 - Definir funções para seus componentes e regular a interação entre eles

3 1 - Complexidade química e organização microscópica Elementos químicos comuns C, O, N, H e P Grande diversidade das biomoléculas/ poucas unidades fundamentais (monômeros) Cada biomolécula apresenta características estruturais específicas relacionadas à sua composição em subunidades e arranjo nas células determinar a função e diversidade nas células Hierarquia estrutural das células

4 Células são unidades fundamentais dos seres vivos altamente organizadas Tecidos e Organismos Células Complexos supramoleculares Macromoléculas Unidades monoméricas As unidades monoméricas e essa hierarquia estrutural são compartilhadas por todas as células vivas

5 Como se explica bioquimicamente tanta variação/diversidade nos seres vivos The garden of eden Jan van Kessel (Belgica sec 17)

6 Unidades monoméricas agrupadas em sequência diferentes podem originar várias moléculas Dois tipos de monômeros para serem agrupados. Quantas moléculas diferentes podem ser obtidas? Molécula de 2 monômero Molécula de 3 monômero

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

7 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 diversidade vem da variação no arranjo das unidades monoméricas e consequente alteração dos constituintes das células vivas

2 - Possuem sistemas para a extração, transformação e uso da energia do meio em que vive Seres vivos obtêm energia do meio em que vivem para construir e manter suas unidades

8 2 - Possuem sistemas para a extração, transformação e uso da energia do meio em que vive Seres vivos obtêm energia do meio em que vivem para construir e manter suas unidades estruturais e para realização de trabalho (mecânico, químico, osmótico e elétrico) Células se comportam como transdutores de energia convertem energia química em outro tipo necessário

9 Os organismos podem ser divididos em autotróficos e heterotróficos Autotróficos obtém energia a partir da luz solar e CO 2 da atmosfera. Heterotróficos obtém energia a partir da degradação de produtos mais complexos proveniente de outros organismos

3 - Capacidade de se replicar e viver em

10 3 - Capacidade de se replicar e viver em grupo A reprodução dos seres vivos é perto da completa fidelidade Essa capacidade está relacionada com as informações codificadas no material genético de cada organismo transcrição tradução DNA RNA replicação Proteína DNA

11 4 - Possuem mecanismos de perceber e responder a alterações do meio Adaptação por alterações bioquímicas internas

12 5 - Possuem capacidade de definir funções para seus componentes e regular a interação entre eles. As interações entre os componentes de um organismo vivo são dinâmicas, portanto mudanças em um deles induz alterações coordenadas ou compensatórias em outros componentes Soja com cultivo normal (folhas senescentes e sementes) e sem deixar florescer forma vegetativa

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

14 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

16 87% Maior massa é de carbono Existe a participação de vários outros elementos em pequena quantidade

17 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

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

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

20 Ligações entre átomos de C (tripla é rara nas biomoléculas) Grande significado para a Biologia - conformação

21 Conformação arranjo tridimensional específico dos átomos que formam uma molécula A estrutura tridimensional (conformação) das biomoléculas é importante para suas características e funcionalidade

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

23 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

24 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

25 Os átomos de C das biomoléculas formam cadeias lineares, ramificadas ou cíclicas, com ligações simples e duplas Adquirindo uma conformação tridimensional especifica

26 A configuração das moléculas biológicas também é importante para a sua atividade Disposição diferentes de ligantes ao redor do átomo de C isômeros geométricos e estereoisômeros Presença de dupla ligação Presença de carbono assimétrico As formas isoméricas não podem ser convertidas sem a quebra de ligação

27 Isômeros geométricos ou cis-trans Diferem no arranjo de seus grupos com relação a uma dupla ligação Cada isômero é um composto com características diferentes

28 Estereoisômeros Um átomo de carbono com quatro ligantes diferentes (carbono assimétrico ou centro quiral) - duas configurações que são imagem especular entre si.

29 Cada isômero é um composto com características químicas semelhantes e diferem nas características físicas e biológicas Moléculas biológicas podem ter mais que um centro quiral e portanto vários isômeros (enantiômeros e diasterômeros) 2 n

30 Ervas usadas na culinária Óleos essenciais utilizados na indústria

31 Uso na indústria de alimentos (flavorizantes), como solventes biodegradáveis e como o R-limoneno tem efeito repelente para insetos tem sido usado na formulação de alguns inseticidas.

32 A esse esqueleto de C é adicionado grupos de outros átomos que conferem as propriedades químicas das moléculas diversidade. 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

33 1 - Hidrocarbonetos Metil Fenil Etil

34 2 - Grupos com oxigênio carbonila alcool - hidroxila aldeíd o cetona éter carboxila éster anidrido ( 2 carboxilas)

35 3 - Grupos com nitrogênio amina amida guanidina imidazol

36 4 - Grupos com enxofre sulfidrila dissulfeto tioester

37 5 - Grupos com fósforo fosforila acilfosfato (anidrido misto, acido carboxilico mais acido fosforico) fosfoanidrido

38 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

39 Esse conjunto de átomos ligados covalentemente apresentam uma conformação espacial importante para desempenhar uma função bioquímica/biológica

41 Molécula de Clorofila - representações

42 Uma molécula muito importantes nos organismos vivos é a água (70% massa) Molécula dipolar arranjadas ordenadamente através de ligações de hidrogênio

43 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)

44 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

45 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 Importantes para a manutenção da estrutura tridimensional das moléculas e suas funções biológicas

46 Estrutura biomoléculas Carboidratos (Açúcares) Proteínas (Enzimas) Lipídeos (Gorduras) Ácidos Nucleicos (DNA/RNA)

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