Introdução à Bioquímica Prof. Rodrigo Volcan Almeida DBq – IQ – UFRJ

Estrutura do Curso aminoácidos proteínas enzimas

Estrutura do Curso ácidos nucléicos DNA e RNA replicação, transcrição e tradução

Estrutura do Curso metabolismo açúcares lipídeos

Bioquímica?

“Estudo da química dos processos da vida” (Berg et al. 2008) “Bioquímica descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os processos químicos compartilhados por todos os organismos, e fornece princípios organizacionais que fundamentam a vida em todas as suas diferentes formas, princípios esses que coletivamente serão referidos como a lógica molecular da vida.” (Nelson e Cox, 2002)

Bioquímica? “A palavra bioquímica significa, literalmente, o estudo da química da vida. Apesar de sobrepor-se a outras disciplinas (…) a bioquímica é limitada a um número de indagações que incluem: 1) Quais as estruturas químicas tridimensionais das moléculas biológicas? 2) Como as moléculas biológicas interagem? 3) De que maneira as células sintetizam e degradam as moléculas biológicas? 4) De que maneira a energia é conservada e usada pela célula? 5) Quais os mecanismos de organização das moléculas biológicas e de coordenação das atividades? 6) De que maneira a informação genética é armazenada, transmitida e expressada? A bioquímica, como qualquer outra ciência moderna, depende de instrumentos sofisticados para dissecar a arquitetura e a operação de sistemas inacessíveis aos sentidos humanos. Além do instrumental químico para separar, quantificar e também analisar materiais biológicos, os bioquímicos tiram vantagem do aspecto biológico, o qual é exclusivo dos temas que eles examinam: a história evolucionária dos organismos, os sistemas metabólicos e as moléculas individuais.” (Voet et al. 2000)

Bioquímica? “O campo da bioquímica abrange diversas disciplinas, e sua natureza multidisciplinar permite o uso de resultados de diversas ciências para responder a questões sobre a natureza molecular dos processos vitais (...).” “Uma consequência inevitável dessa complexidade é a grande quantidade de terminologia necessária para descrevê-la: aprender um vocabulário consideravelmente novo é parte essencial do estudo da bioquímica.(...)” “ As moléculas que exercem uma função em células vivas hoje são as mesmas encontradas em química orgânica – simplesmente, elas operam em um contexto diferente.” (Campbell e Farell, 2007)

Emergência da vida... Big Bang O universo eterno...

Emergência da vida – Teoria do Big Bang

4 a 5 bilhões de anos Terra NH 3, H 2 S, CO, CO 2, CH 4, N 2 e H 2 O

Emergência da vida Vitalismo – concepção que acredita na existência de uma “força vital” inerente a todo organismo vivo (i.e. fermentação)  substâncias orgânicas seriam sintetizadas somente por organismos vivos. ( ) Wöhler NH 4 OCN  H 2 NCONH 2 Cianato de AmônioUréia INORGÂNICO ORGÂNICO A experiência de Wöhler (1828) colocou “fim” ao vitalismo

Emergência da vida 4 a 5 bilhões de anos Terra NH 3, H 2 S, CO, CO 2, CH 4, N 2 e H 2 O Ambiente Redutor Alexander Oparin e John B. S. Haldane propuseram nos anos de 1920 que a radiação UV do sol e descargas elétricas proporcionaram a reação de substâncias simples para a formação de substâncias mais complexas: biomoléculas

Emergência da vida – Experimento de Miller-Urey Stanley Miller Stanley Miller e Harold Urey (1953) Formaldeído, HCN e Biomoléculas Simples

Emergência da vida – Experimento de Miller-Urey Stanley Miller CompostoRendimento (%) Glicina2,1 Ácido Glicólico1,9 Sarcosina0,25 Alanina1,7 Ácido Lático1,6 N-Metilalanina0,07 Ácido  -amino-n-isobutírico 0,34 Ácido  -hidroxiaminobutírico 0,007 Ácido  -hidroxibutirico 0,34  -Alanina 0,76 Ácido Succínico0,27 Ácido Aspártico0,024 Ácido Glutâmico0,051 Ácido Iminodiacético0,37 Ácido Iminoaceticopropiônico0,13 Ácido Fórmico4,0 Ácido Acético0,51 Ácido Propiônico0,66 Uréia0,034 N-Metiluréia0,051 BIOMOLÉCULAS

Células