2. Introdução
- Elucidar quimicamente as estruturas das partes
funcionais das células;
- Descrever e analisar as mudanças químicas que
ocorrem nos organismos vivos;
- A partir dos anos 60: princípios organizados o que
facilitou o seu estudo;
- Ramos específicos para cada área de estudo:
bioquímica estrutural, metabólica, de alimentos,
tecnológica, analítica, biotecnologia, entre outras.
3. Introdução
- há muito tempo atrás: difícil de distinguir o que
separava um ser vivo de um composto inanimado;
- Atualmente: dificuldade em saber em que ponto pode
se interferir nas reações que caracterizam os seres
vivos;
- Processador de alimentos: matéria-prima comporta-se
como “seres vivos”
4. Introdução
- Processador de alimentos:
• inibir determinados processos que ocorrem nos
seres vivos e induzir outros;
• atender às necessidades nutricionais dos
indivíduos.
5. Características da matéria viva
Matéria que compõe o universo:
- compostos inanimados: átomos e/ou moléculas
altamente organizados, mas que não sofrem por si
grandes mudanças;
- seres vivos: constituídos por átomos e
moléculas, que apesar de individualmente serem
inanimados, em conjunto podem crescer, manter-se,
reproduzir-se e morrer – mudanças metabólicas
constantes.
6. Características da matéria viva
Seres vivos: complexos altamente organizados cujas
células constituintes apresentam estruturas internas, e
moléculas complexas.
• Moléculas – individualmente
- comportamento em acordo com as leis da física
e da química.
7. Características da matéria viva
- Século 19:
- unidades morfológicas células
- Características que identificam os “seres vivos”:
- complexidade e organização – moléculas
complexas
- funções definidas – cada componente
- capacidade de extração e transformação de
energia
- capacidade de auto-reprodução
8. Características da matéria viva
- Soma de partes inanimadas
- “Força divina” (Filósofos medievais)
- “Lógica molecular” (avanço da ciência)
- Biomoléculas: encontradas nos organismos –
constituídas por carbonos (compostos orgânicos)
- Biodiversidade: macromoléculas são compostas
de muitas moléculas simples.
9. Características da matéria viva
- individualidade de cada organismo: conjunto
característico de compostos nitrogenados, os
ácidos nucléicos e as proteínas;
- vias metabólicas universais:
- decomposição de metabólitos chave
(carboidratos);
- síntese de macromoléculas
10. Características da matéria viva
- nas células ocorre transformação de energia:
- nutrientes orgânicos
- captação da luz solar (energia química)
EXECUÇÃO DE TRABALHO
-químico: síntese de moléculas orgânicas
- osmótico: transporte dentro das células
- mecânico: contração e locomoção
11. Características da matéria viva
- nas células ocorre transformação de energia:
- nutrientes orgânicos
- captação da luz solar (energia química)
Enzimas catalisam as reações químicas das células
12. Características da matéria viva
- nos seres vivos os sistemas de reação são mais
complexos que as reações químicas comuns:
- reações químicas ligadas em sequências –
transferência de energia química entre
biomoléculas
- compostos de alto peso molecular e
configuração precisa
- muitas das reações são catalisadas por
enzimas
13. Características da matéria viva
- auto-replicação: propriedade que mais
impressionou os cientistas
- DNA: transmissão de informação
- DNA: molécula orgânica frágil que contém a
informação genética
- informação genética é codificada numa sequência
unidimensional de diferentes unidades elementares
de DNA
14. Características da matéria viva
- Disponibilidade de água
- condições adversas: estado de latência
(baixo nível metabólico)
- métodos artificiais: congelamento,
liofilização ou presença de outros solutos
(glicerina, sal, entre outros)
15. Características da matéria viva
- seres vivos necessitam de energia:
- autotróficos: sintetizar substâncias
complexas através de substâncias simples –
plantas, microrganismos e algas
- heterotróficos: obtêm energia a partir de
substâncias complexas – animais e
microrgaanismos
16. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Evolução do homem
- obtenção e conservação de alimentos
• Primórdios da civilização
- conservação de alimentos – empirismo
• Evolução da bioquímica
- como se alimentar adequada e satisfatoriamente
17. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Toda a vez que se pretende interferir num tecido vivo é
necessário saber:
- Alimentos: misturas complexas de espécies
químicas – lipídios, carboidratos, proteínas – água
* outros compostos: cor, sabor, odor
* valor nutricional: vitaminas
* componentes traços: inibidores ou
tóxicos
18. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Toda a vez que se pretende interferir num tecido vivo é
necessário saber:
- atividade química: interação entre os grupos
ativos das moléculas presentes nos alimentos, com o
meio próprio e com o ambiente que os rodeia (ar, água,
embalagem, equipamentos de processamento, etc.)
19. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Toda a vez que se pretende interferir num tecido vivo é
necessário saber:
- As alterações endógenas e exógenas podem
levar a mudanças desejáveis e indesejáveis.
Engenheiro de Alimentos
Intervenção nos acontecimentos bioquímicos
Otimizar alterações desejáveis e inibir as indesejáveis
20. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Toda a vez que se pretende interferir num tecido vivo é
necessário saber:
- estrutura física: fator fundamental na
aceitabilidade – textura – fator limitante na reatividade
química
21. A BIOQUÍMICA E A PRODUÇÃO DE ALIMENTOS
• Bioquímica de alimentos
“Estudo da composição dos alimentos e
das reações que levam à mudanças na sua constituição
característica”.
22. ORGANIZAÇÃO CELULAR
• Acúmulo de átomos
- pequenas unidades moleculares a
grandes biomoléculas – proteínas e ácidos
nucléicos
• Conjunto de moléculas em interação, envoltas
em uma membrana adequada
CÉLULA
26. ORGANIZAÇÃO CELULAR
• As atividades dentro de uma célula são
semelhantes ao sistema de transporte de uma
cidade.
Níveis de organização estrutural no corpo humano
27. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Natureza química de biomoléculas importantes
• Química orgânica – compostos de carbono,
hidrogênio e seus derivados
- biomoléculas – parte da química orgânica
• Início do século XIX – forças vitais
- crença de que compostos encontrados em
organismos vivos não podiam ser produzidos em
laboratório.
Friedrich Whöhler (1828)
28. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Natureza química de biomoléculas importantes
• Reações das biomoléculas
- Descritas pelos métodos da química orgânica –
classificação dos grupos funcionais (amidas, aminas,
ésteres, álcoois, éteres, aldeídos, cetonas, ácidos
carboxílicos, etc.)
29. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Natureza química de biomoléculas importantes
• Reações das biomoléculas
- Derivados do ácido fosfórico: pouco
mencionados nos cursos iniciais sobre química
orgânica.
30. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Biomoléculas
Origem da vida:
- big-bang
- Experimento de Miller-Urey
Descarga elétrica
atravessa um sistema
fechado que contém
H2, CH4 e NH3
Produtos formados
(ácido cianídrico,
formaldeído e
aminoácidos)
31. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Biomoléculas
• Proteínas, ácidos nucléicos e polissacarídeos
- Moléculas muito grandes
- Muitas ordens de grandeza maiores que as
moléculas menores das quais elas são formadas
monômeros polímeros
polimerização
Ex: Aminoácidos proteínas
Nucleotídeos ácidos nucléicos
32. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Biomoléculas
• A sequência de aminoácidos nas proteínas é
determinada pela sequência de nucleotídeos nos
ácidos nucléicos:
DNA – serve como material de
codificação
Transmissão de uma geração a outra
33. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Procariotos x Eucariotos
• Procariotos: organismos unicelulares onde não há
núcleo definido.
• Eucariotos: organismos mais complexos que podem
ser unicelulares ou pluricelulares com núcleo bem
definido.
34. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Procariotos x Eucariotos
• Procariotos: organismos unicelulares onde não há
núcleo definido.
• Eucariotos: organismos mais complexos que podem
ser unicelulares ou pluricelulares com núcleo bem
definido.
35. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Procariotos x Eucariotos
Organela Procariotos Eucariotos
Núcleo Não há núcleo
definido;
Presente
Membrana
celular
(plasmática)
Presente Presente
Mitocôndria Nenhuma Presente
Retículo
endoplasmático
Nenhum Presente
Ribossomos Presente Presente
Cloroplastos Nenhum
(cromotóforos)
Presentes em
plantas verdes
36. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células procarióticas
• Região nuclear: local onde fica concentrado o DNA da
célula;
• Citosol (aparência granular): presença de
ribossomos;
• Membrana plasmática: composta de lipídeos e
proteínas;
• Parede celular: composta principalmente por material
polissacarídeo.
37. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células eucarióticas
• Cloroplastos: organelas fotossintéticas, encontradas
em plantas e algas verdes;
• Núcleo: organela eucariótica mais importante:
- envolto por uma membrana nuclear dupla
- nucléolo: rico em RNA
- cromatina (agregado de DNA e proteína):
localizada perto da membrana nuclear
38. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células eucarióticas
• Mitocôndria:
- possui membrana dupla (externa e interna) –
externa apresenta superfície lisa, enquanto a interna
apresenta diversas dobras, chamadas de cristas;
- Processos de oxidação – produção de energia
para a célula – membrana mitocondrial interna.
39. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células eucarióticas
• Retículo endoplasmático (RE) – ligado a membrana
celular e à membrana nuclear:
- rugoso;
- liso.
• Complexo de golgi:
- envolvido na secreção de proteínas em
algumas células e em outras possui outra função -
pesquisa
40. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células eucarióticas
• Lisossomos: vesículas envoltas por membranas que
contém enzimas hidrolíticas – primeira etapa no
processamento de nutrientes para a célula.
• Peroxissomos:semelhantes ao lisossomo.
- contém enzimas envolvidas no metabolismo
do peróxido de hidrogênio.
• Glioxissomos: encontrados apenas em células
vegetais – conversão de lipídeos em carboidratos.
41. ORGANIZAÇÃO CELULAR
Características estruturais de células eucarióticas
• Vacúolos: vesículas no citoplasma envoltas por uma
membrana simples:
- nos vegetais são maiores e mais
proeminentes;
- tem como principal função isolar substâncias
residuais tóxicas.
42. Resumo das organelas e suas funções
ORGANIZAÇÃO CELULAR
Organela Função
Núcleo Localização do genoma
Mitocôndria Reações de oxidação – energia
Cloroplasto Fotossíntese
Retículo Endoplasmático Local da síntese protéica
Complexo de golgi Secreção de proteínas
Lisossomos Contêm enzimas hidrolíticas
Peroxissomos Metabolismo de peróxido de H2
Membrana celular Separa o conteúdo celular
Parede celular Camada externa rígida de
células vegetais
Vacúolo central Isolar compostos tóxicos