Biomoléculas e a Base Molecular da Vida Prof. Dr. Francisco Prosdocimi franciscop@ucb.br http://www.chicopros.com

A BIOLOGIA NO SEC. XIX Vitalismo, élan vital: característica particular e única existente apenas em organismos vivos – pensamento místico em círculos acadêmicos Desenvolvimento da bioquímica e da genética Tentativa de explicar a vida em bases físicas Trazer o rigor das ciências exatas para as ciências biológicas Objetivo alcançado com a biologia molecular Estudos do fim do sec. XIX e início do sec. XX mostram que apenas as forças químicas das moléculas inanimadas é capaz de explicar a constituição dos organismos vivos

SACO DE MOLÉCULAS? Organismos vivos são compostos de moléculas sem-vida O que distingue, então, um organismo vivo de um saco de moléculas? Complexidade e Organização Capacidade de extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente Capacidade de replicação

DIVERSIDADE DOS ORGANISMOS

A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA ORGANISMO OLHANDO MAIS DE PERTO Sistemas Órgãos Por trás da diversidade anatômica existe uma incrível similaridade em nível celular e químico A LÓGICA MOLECULAR DA VIDA Poucas generalizações podem ser feitas para todos os organismos Tecidos Células Organelas Proteínas Moléculas Aminoácidos Polissacarídeos Acidos Nucléicos Açúcares simples A, T, C e G

ALFABETO QUÍMICO Todos os organismos vivos são constituídos a partir das mesmas unidades monoméricas A estrutura das macromoléculas é o que determina a sua função biológica Cada espécie apresenta um conjunto distinto de macromoléculas

VIDA E ABUNDÂNCIA DE ÁTOMOS Crosta Terrestre Seres Vivos

VIDA E ABUNDÂNCIA DE ÁTOMOS A maioria dos constituintes moleculares dos seres vivos são compostos de átomos de C ligados a outros átomos de C, H, O, N, P e S Se encontrássemos vida fora da Terra... Massa celular -- 99% CHON

BIOELEMENTOS Principais bioelementos C H O N P S Elementos presentes como íons Na K Mg Ca Cl Microelementos Fe Cu Zn Mn Co I Mo V Ni Cr F Se Si Sn B As

Número de elétrons não emparelhados UM POUCO DE QUÍMICA Hidrogênio Água Número de elétrons não emparelhados Camada Completa Átomo Amônia 1 8 7 Metano 6 16 Sulfeto de Hidrogênio 15 Ácido Fosfórico

TRÊS VIVAS PARA O CARBONO Corresponde a mais de 50% do peso seco das células Versatilidade na formação de ligações químicas Formação de cadeias lineares, cadeias ramificadas e estruturas cíclicas Compostos orgânicos – moléculas que apresentam esqueletos de carbono covalentemente ligados

GRUPOS FUNCIONAIS EM MOLÉCULAS VIVAS

EXEMPLOS DE BIOMOLÉCULAS

Características em comum: ALTO PESO MOLECULAR BIOMOLÉCULAS Ácidos Nucleicos Armazenamento da informação genética Proteínas Enzimática Estrutural Transporte Hormônios Polissacarídeos Armazenamento Estrutura Lipídeos Características em comum: ALTO PESO MOLECULAR

ÁCIDOS NUCLEICOS DNA, RNA Armazenamento da informação genética Polímeros de nucleotídeos

DNA E RNA Polímeros de nucleotídeos Esqueleto de ribose-fosfato ligado às bases nitrogenadas

REPLICAÇÃO DO DNA O DNA é composto por uma dupla-hélice Replicação semi-conservativa: as bases presentes em uma das fitas contém toda a informação necessária para a síntese da nova fita A complementaridade das bases A = T, G = C As duas fitas do DNA são antiparalelas

EVOLUÇÃO POR MUTAÇÕES A modificação das moléculas de DNA ao longo do tempo (mutação) é um dos principais fatores evolutivos

DOGMA CENTRAL E TRADUÇÃO

PROTEÍNAS Moléculas mais importantes? Polímeros de aminoácidos Apenas 20 diferentes aminoácidos estão presentes nas moléculas biológicas Carboxil Amino

AMINOÁCIDOS

LIGANDO AMINOÁCIDOS Onde acontece? Quem atua como catalisador?

ESTRUTURA DAS PROTEÍNAS Enovelamento de proteínas

COMPOSTOS PRECURSORES Proteínas Hormônios peptídeos Neurotransmissores Alcalóides Aminoácidos Ácidos nucléicos ATP Coenzimas Ácido úrico Adenina

HIERARQUIA ESTRUTURAL

HIERARQUIA ESTRUTURAL Células Organelas Complexos supramoleculares Macromoléculas Unidades Fundamentais Núcleo Mitocôndria Complexo de Golgi Retículo endoplasmático Membrana Ribossomos Cromatina Microtúbulos Proteínas DNA/RNA Polissacarídeos Aminoácidos Glicose Adenina e outras bases Ácidos palmítico