Bases Moleculares da Vida

Instituto de Química de São Carlos – IQSC

Universidade de São Paulo

Disciplina: Bioquímica I

Docente: Profa. Fernanda

Sugestão de leitura: Cap. 1 do Lehninger

Bioquímica

Estudo da química da vida.

Sobrepõe-se a outras disciplinas como a biologia celular, a genética, a imunologia, a microbiologia, a

farmacologia e a fisiologia.

A Bioquímica compreende o estudo da vida no seu plano molecular.

*Conteúdo

• Compostos chaves para a vida

• A origem da vida

• Evolução química

• Auto-organização – as biomoléculas

• Dogma central da biologia molecular

• Evolução biológica

• Evolução molecular

• Procariotos x Eucariotos

• Arquitetura celular

• Estruturas biológicas

• O organismo

A Bioquímica compreende o estudo da vida no seu plano

molecular

Um pouco sobre evolução molecular

“...todas as condições para a primeira

produção de um organismo vivo estavam

presentes, as quais poderiam estar presentes

desde sempre. Mas se pudéssemos imaginar

que, em alguma pequena e quente lagoa, na

presença de todos os tipos de amônia e sais

fosfóricos, luz, calor, eletricidade, etc., um

composto proteico tenha se formado

quimicamente, pronto para ser submetido a

mudanças mais complexas, atualmente tal

substância seria devorada instantaneamente, o

que não ocorreria antes da formação das

criaturas vivas”.

Charles Darwin, 1871.

Compostos chaves para a vida: Carbono, Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio,

Fósforo, Enxofre, Cálcio, Potássio, Ferro, Cloro, Sódio, Magnésio, e outros

O gene egoísta

Há 4,5 bilhões de anos, havia uma atmosfera redutora composta de

H2O, H2, N2, NH3, CO2, CO, CH4 e SO2

A origem da Vida

www.johnkyrk.com/evolution.pt.html

...

Se a história da vida na

terra fosse descrita na

escala de um calendário

mensal de 30 dias, a

história humana

registrada ocuparia

somente os últimos 30

segundos

A origem da Vida

As três fases...

1o: Evolução Química

2o: Auto-organização

3o: Evolução Biológica

T

E

M

P

O

Evolução Química

Moléculas biológicas “evoluíram” a partir de precursores presentes no mundo

prébiótico

Alexander Oparin e J.B.S.

Haldene, em 1920: Radiação UV do

sol ou descargas magnéticas na

atmosfera levariam compostos

orgânicos simples a reagirem e

formarem compostos complexos

como aminoácidos, bases

nitrogenadas e açúcares.

Em 1953, Stanley Miller e Harold Urey mostraram experimentalmente a validade

desta sugestão

Evolução Química

O Experimento de Miller-Urey mostrou a formação de moléculas orgânicas

importantes para a vida como a conhecemos.

Variações experimentais mostraram a formação de outros compostos

importantes.

Auto-organização

Grupos de moléculas formaram polímeros, que se reuniram e formaram

entidades autorreplicativas, resultando na transição para um sistema vivo.

Mas como foi possível a formação de polímeros?

Formação das Biomoléculas são 4 principais tipos, sendo que 3 são polímeros

Formação de polímeros

Auto-organização

A informação armazenada no

DNA funciona como molde para

a sua autorreplicação e a

origem da progênie celular.

A bicamada lipídica

O RNA O DNA

A proteína

Dogma central da Biologia

A Informação é...

Armazenada

DNA

Decodificada

RNA

Executada

Proteínas

Transcrição Tradução

Evolução Biológica

A Informação evoluiu a partir de um ancestral comum e eventos aleatórios de

mutação e seleção

A evolução ocasionou o

surgimento de

diferentes espécies a

partir de um ancestral

comum

A maquinaria e

linguagem bioquímica é

comum nos diferentes

organismos, com

algumas diferenças

pontuais devido à

evolução divergente

Genes que nos fazem humanos

Evolução Molecular

A comparação da sequência de DNA ou da proteína permite classificar

os organismos com mais precisão do que as suas características

fenotípicas.

Procarioto versus Eucarioto

* Procariotos

abrangem os vários tipos de bactérias

Eletromicrografia de Escherichia coli

*A célula eucariótica animal

*A célula eucariótica vegetal

Diferentes níveis organizacionais formam uma célula...

...e um

organismo

A Bioquímica

compreende o

estudo da vida no

seu nível molecular,

desde seus

componentes até a

integração entre

eles, levando a auto-

organização e

funções específicas

de cada célula.