Introdução à Bioquímica

Introdução à bioquímica

Objetivos

1. Diferenciar entre as células procarióticas e eucarióticas

2. Relacionar a importância da água a suas propriedades físicas e químicas.

3. Definir os termos pH, pK, o conceito de tampão e seu significado biológico.

4. Descrever as propriedades biologicamente importantes do carbono.

5. Descrever a estrutura tridimensional das moléculas biológicas.

6. Descrever as macromoléculas como polímeros de pequenas moléculas.

7. Descrever as moléculas híbridas como conjugados de diferentes classes de moléculas biológicas.

A bioquímica estuda as estruturas moleculares, os mecanismos e os processos químicos responsáveis pela vida. Os organismos vivos continuamente efetuam atividades funcionais que permitem a sua sobrevivência, crescimento e reprodução. Para realizar as suas funções, os seres vivos dependem da capacidade de obter, transformar, armazenar e utilizar energia. Sem energia eles perdem a vitalidade e morrem. A maioria dos constituintes moleculares apresentam formas tridimensionais que executam milhões de reações químicas entre si para manter e perpetuar a vida. Em bioquímica, a estrutura, a organização e as atividades potenciais dessas moléculas são examinadas na tentativa de elucidar que aspectos promovem as indispensáveis contribuições à manutenção da vida.

Os organismos vivos são estruturalmente complexos e diversificados. Todavia, muitas características são comuns a todos eles. Todos fazem uso das mesmas espécies de moléculas complexas e extraem a energia do meio ambiente para as suas

Funções.

Quando as moléculas que compõem os seres vivos são isoladas, estão sujeitas a todas as leis da química e da física que regem o universo não vivo.

Apesar da grande diversidade dos processos bioquímicos que envolvem a integração funcional de milhões de moléculas para manter e perpetuar a vida, a ordem biológica é conservada pelos seguintes processos: (1) síntese de biomoléculas, (2) transporte de íons e moléculas através das membranas, (3) produção de energia e movimento e (4) remoção de produtos metabólicos de excreção e substâncias tóxicas.

Os processos dos seres vivos consistem de reações químicas catalisadas por enzimas. As reações celulares, conhecidas coletivamente como metabolismo, resultam de atividades altamente coordenadas. Os tipos mais comuns de reações encontradas nos processos bioquímicos são: (1) substituição nucleófila, (2) eliminação, (3) adição, (4) isomerização e (5) oxidação e redução.

Células: a unidade básica da vida

As células são as unidades estruturais e funcionais de todos os organismos vivos. Elas diferem amplamente em suas estruturas e funções, mas todas são circundadas por uma membrana que controla o transporte de algumas substâncias químicas para dentro e para fora da célula.

As células são classificadas de acordo com seu tamanho e complexidade em uma das duas categorias: procarióticas e eucarióticas.

• Procarióticas (do grego pro, antes); onde o material genético não está delimitado em um envelope nuclear. As procarióticas incluem bactérias e cianobactérias. São organismos unicelulares que podem existir em associação, formando colônias de células independentes. Não apresentam estrutura intracelular (citoesqueleto). A sua estrutura é mantida pela parede celular. São subdivididas em três grupos distintos morfologicamente:

− Bactérias: microrganismos confinados por uma rígida parede celular.

− Micoplasma: organismo pleomórfico sem parede celular.

− Cianobactérias, são capazes de utilizar a energia eletromagnética do sol, pois são dotadas de um aparelho membranoso fotossintético.

• Eucarióticas (do grego eu, “verdadeiro”, e karyon, “núcleo”); onde o material genético está organizado em cromossomos e está contido dentro de um envelope nuclear. São organismos

Célula

A palavra célula foi introduzida na biologia em 1665 por Robert Hooke em sua coleção de desenhos microscópicos, chamados Micrographia, que inclui uma fina fatia de cortiça. Ele registrou a estrutura de favos vazios da cortiça e denominou os compartimentos de células em analogia a cela de uma prisão ou mosteiro. O termo, atualmente, não é empregado para descrever o compartimento vazio mas o conteúdo vivo existente entre estas paredes celulares. Hoje, a célula pode ser definida como a mais simples unidade integrada nos sistemas vivos capazes de sobreviver independentemente.

No início do século 19, as células foram reconhecidas como formas vivas e como pertencentes a organismos multicelulares mais complexos. Em 1839, Theodor Schwann, um zoologista, publicou o Mikroskopische Untersuchungen, que contém figuras desenhadas por Mathias Schleiden, um botânico, que registrou semelhanças entre as células vegetais e animais. Vinte anos após, Rudolf Virchow anunciou ‘omnis cellula et cellula’, i.e. todas as células são provenientes de outras células.

Complexos podem ser unicelulares ou multicelulares. As células eucarióticas possuem várias organelas limitadas por membranas no seu citoplasma, tais como, lisossomos, peroxissomos, mitocôndrias, retículo endoplasmático e aparelho de Golgi (Quadro 1.1). Os organismos eucarióticos são:

− Unicelulares, ex.: levedo e protozoários (Paramecium).

− Multicelulares que formam tecidos, ex.: animais e plantas.

Quadro 1.1. Resumo das organelas e de suas funções Organela Função

Núcleo Envolvido com uma membrana nuclear.

Localização do DNA e proteínas (histonas); sítio da síntese da maior parte do DNA e do RNA.

Mitocôndria:

Corpos separados constituídos por membranas altamente convolutas. Sítio de reações de oxidação produtoras de energia; possui o seu próprio DNA. Parte do sistema sintético: biossíntese e metabolismo energético.

Retículo endoplasmático:

Membrana citoplasmática