A Lgica Molecular da VidaM.Sc Rafael Simes

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Caractersticas da matria viva1. Alto grau de complexidade qumica e organizao; 2. Sistemas para extrao, transformao e uso de energia do ambiente; 3. Capacidade para auto-replicao e automontagem 4. Responder a alteraes em seu meio ambiente2

A lgica molecular da vida Os organismos vivos apesar de serem formados por molculas inanimadas e que, obviamente, devem obedecer a todas as leis qumicas e fsicas que regem a matria inanimada, essas molculas interagem entre si de acordo com um conjunto de princpios que coletivamente chamamos de a lgica molecular da vida.3

Fundamentos da bioqumica Fundamentos celulares Fundamentos qumicos Fundamentos fsicos Fundamentos genticos

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Fundamentos celularesClulas: so as unidades estruturais e funcionais de todos os seres vivos. Eucariotos: so clulas que possuem envelope nuclear. Procariotos: so clulas desprovidas de envelope nuclear, no possuem organelas envoltas por membranas (ex.: mitocndrias, lisossomos, retculo endoplasmtico etc.).

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Trs domnios da vida

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Organelas citoplasmticas Membrana plasmticaDefine os limites da periferia da clula, composta de molculas de lipdios e protenas e funciona como uma barreira semi-permevel.

CitoplasmaVolume interno delimitado pela membrana plasmtica, composto por uma soluo aquosa, o citosol, e de uma variedade de partculas insolveis suspensas.

NcleoLocal onde o genoma armazenado e replicado

Retculo endoplasmtico rugosoAssociados a ribossomos, sintetizam protenas destinadas a exportao.

Retculo endoplasmtico lisoStio de biossntese de lipdios, metabolismo de certas drogas, armazenamento de clcio (em msculos).7

Organelas citoplasmticas Complexo de GolgiAtua no processamento e distribuio de protenas

LisossomosSomente encontrados em clulas animais, so vesculas envoltas por uma membrana nica, que contm enzimas capazes de digerir protenas, polissacardeos, cidos nuclicos e lipdios.

vacoloSomente encontrados em clulas vegetais, desempenham reaes degradativas semelhantes aos lisossomos. Oferecem suporte fsico para a clula.

PeroxissomosProtegem as clulas dos radicais livres e perxidos de hidrognio

GlioxissomosContm altas concentraes de enzimas do ciclo do glioxalato.8

Organelas citoplasmticas CitoesqueletoSo filamentos proticos que cruzam a clula, formando uma rede tridimensional interligada em todo o citoplasma. Trs tipos: filamentos de actina e microtbulos que so responsveis pelos movimentos na clula, e filamentos intermedirios que do apoio mecnico e ancora organelas

MitocndriasSo as estaes de fora das clulas. Oxidam nutrientes orgnicos gerando ATP.

CloroplastosAssim como as mitocndrias, os cloroplastos podem ser considerados usinas, com a diferena de usar energia do solar.

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Clula animalNcleo R.E.R. R.E.L.

C. Golgi

Lisossomo

Mitocndria

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Clula vegetalMitocndria Ncleo R.E.R. R.E.L. Cloroplasto

C. Golgi VacoloParede celular

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Mitocndria

Cloroplasto12

Hierarquia estrutural na organizao molecular das clulas

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Fundamentos qumicos

Em laranja: Componentes estruturais de clulas e tecidos; so requeridos diariamente na dieta (gramas). Em amarelo: So requeridos em pequenas quantidades diariamente. Para humanos: poucas miligramas por dia; Ex: Fe, Cu, Zn e outros.

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A versatilidade do tomo de carbono

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As biomolculas so compostos de carbono com uma variedade de grupos funcionais

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Vrios grupos funcionais em uma biomolcula

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Representao de molculasa) Frmula estrutural

b) Modelo bola e basto

c) Modelo espacial

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Assimetria Molecular

Molcula quiral Possui um C ligado a quatro grupos diferentes

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Configuraes de ismeros geomtricos

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Fundamentos fsicos Os organismos vivos existem em um estado de equilbrio dinmico, nunca em equilbrio com seu meio ambiente- A composio qumica de um organismo quase constante ao longo do tempo, mas isto NO um acontecimento esttico. Na verdade a velocidade de aparecimento de um componente celular contrabalanada exatamente pela de seu desaparecimento

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A composio inica de um peixe em um lago diferente daquela do meio onde se encontra

Quando o peixe morre ocorre sua decomposio, perde a capacidade de manter gradientes inicos

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Acoplamento de reaes

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As converses de energia nos organismos vivos

Na reao 1, a formao da glicose 6-fosfato a partir da glicose e do fosfato inorgnico produz um produto de energia maior que os dois reagentes. Na reao 2, a quebra exergnica do ATP pode impulsionar uma reao endergnica quando as duas reaes so acopladas. A reao 3 conclui a soma das reaes 1 e 2. G3 a soma de G1 e G2. Processo final exergnico, ou seja ocorre espontaneamente.26

O curso energtico de uma reao qumica

As enzimas diminuem a energia de ativao sem alterar o G da reao

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Princpio da catlise

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Papel Central do ATP no metabolismo

Catabolismo: reaes degradativas produtoras de energia livre ATP. Anabolismo: vias biossintetizadoras que requerem adio de energia.

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Fundamentos genticosA estrutura complementar do DNA

Fornece uma base molecular indispensvel para que o processo de sua sntese (replicao) resulte em molculas de DNA exatamente idnticas quelas do DNA original

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Transcrio

Traduo

Complexo supramolecular

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Papel das mutaesO acmulo gradual de mutaes durante longos perodos de tempo resulta em novas espcies biolgicas, cada uma com uma sequncia nica de DNA.

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