Aula1_Introdução

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Bioquímica
Lucas – Dawidson – Rafael
Sugestão de Bibliografia
• Bioquímica – Stryer (ordem da 6ª edição)
• Princípios de Bioquímica – Lehninger
• Bioquímica Básica – Marzzocco e Torres
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Conteúdo
1 14 e 15/3 Introdução ao curso Lucas 
18/3 pH e tampões Lucas 
2 21 e 22/3 Proteínas Lucas 
25/3 Explorando proteínas e proteomas Lucas 
3 28 e 29/3 DNA, RNA e o fluxo da informação genética Lucas 
1/4 Explorando Genes e Genomas Lucas 
4 4 e 5/4 Evolução e Bioinformática Lucas 
8/4 Hemoglobina Lucas 
5 11 e 12/4 Enzimas: conceitos básicos e cinética Lucas 
15/4 Estratégias de catálise Lucas 
6 18 e 19/4 Estratégias de regulação Lucas 
22/4 Recesso – Tiradentes - 
7 24 e 25/4 Glicídeos Lucas 
29/4 Lipídeos e Membranas Celulares Lucas 
8 2 e 3/5 Vias de transmissão de sinais Dawidson 
6/5 Canais e bombas de membranas Lucas 
9 9 e 10/5 Resolução das listas de exercícios e revisão Lucas 
13/5 Prova Lucas 
 
Conteúdo
10 16 e 17/5 Metabolismo: Esboço e conceitos básicos Dawidson 
20/5 Glicólise Dawidson 
11 23 e 24/5 Gliconeogênese Dawidson 
27/5 Ciclo de Krebs Dawidson 
12 30 e 31/5 Fosforilação oxidativa Dawidson 
3/6 GD Dawidson 
13 6 e 7/6 Prova Dawidson 
10/6 Via das pentoses Rafael 
14 13 e 14/6 Metabolismo do Glicogênio Rafael 
17/6 Metabolismo de Ácidos graxos Rafael 
15 20 e 21/6 Biossíntese e degradação de aa e ciclo da uréia Rafael 
24/6 Recesso – Corpus Christi - 
16 27 e 28/6 Integração do metabolismo Rafael 
1/7 GD Rafael 
17 4 e 5/7 Prova Rafael 
8/7 Prova Suplementar Rafael 
 
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Observações
• Conteúdo extenso!
• Matemática básica
• Chamada
• Provas
• Divisão de notas – listas!
• Aulas no moodle
Bioquímica – Introdução
Capítulo 1 (Stryer)
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Unidade bioquímica / diversidade 
biológica
• Apesar de todas as diferenças existentes 
entre os seres vivos, os processos 
bioquímicos existentes são muito 
conservados.
– DNA � RNA � Proteínas
– Proteínas homólogas: seqüências divergentes; 
estrutura e função similares
– Ciclos metabólicos são também conservados 
(exemplo: glicose e O2 � CO2 e água
Exemplo: proteínas homólogas
(Russell et al., 1997)
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Árvore da vida
• Analisando dados 
bioquímicos de 
espécies diferentes, é 
possível montar as 
chamadas “árvores da 
vida”, que organizam 
diferentes seres vivos 
de acordo com sua 
história evolutiva.
Química e Bioquímica
• As biomoléculas obedecem as mesmas leis 
químicas observadas para as moléculas 
inorgânicas. Porém, alguns tipos de 
interação entre átomos são mais comuns 
entre moléculas biológicas.
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Interações covalentes e não-covalentes
• As interações covalentes, as mais fortes 
observadas em biomoléculas, são formadas 
pelo compartilhamento de um par de 
elétrons entre átomos adjacentes. Seu 
comprimento de ligação é em torno de 1.5Å 
(onde 1Å = 10-10m).
• Quando mais de um par de elétrons é 
compartilhado, forma-se uma ligação 
covalente múltipla.
• Há também interações não-covalentes, mais 
fracas, mas extremamente importantes.
• Ordem de grandeza
- 350 kJ/mol C-C
- 410 kJ/mol C-H
- 4 kJ/mol van der Waals
• Interações hidrofóbicas são reforçadas em 
solventes polares
• Interações soluto-soluto e solvente-soluto ~ KT
- formação e quebra constante (randômico)
• Muitas interações fracas � interação forte
• No nível molecular, a complementaridade entre 
as moléculas reflete a complementaridade e as 
fracas interações entre grupos polares, carregados 
e hidrofóbicos na superfície das moléculas.
Interações não covalentes
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Pontes de hidrogênio com solutos polares
Eletronegativos
Eletronegativos ligados 
covalentemente ao H
• Átomos de hidrogênio covalentemente ligados ao carbono não participam de pontes H
Pontes de hidrogênio importantes em biomoléculas
• dissolução de açúcares
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Exemplo: DNA
• O DNA é uma 
molécula polimérica, 
formada de milhares 
de sub-unidades 
repetitivas.
• Uma parte do DNA é 
idêntica para todas as 
subunidades: a 
desoxirribose e o 
fosfato
DNA: bases
• Já as bases são variáveis e existem em 
quatro tipos: adenina, guanina, timina e 
citosina.
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Estrutura do DNA
• Dois filamentos de 
DNA se combinam na 
forma de uma dupla 
hélice, em que 
pareamentos 
específicos de bases 
(A-T e G-C) mantém 
sua estrutura.
Pontes de hidrogênio
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Replicação do DNA
• As fitas do DNA 
podem ser separadas, 
o que permite sua 
replicação.
Água
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Estrutura da água
• Energia dissociação ponte H (20 kJ/mol) (C-C ~ 348 kJ/mol)
•Tempo de vida ~ 10-9 s
• Solvente polar – dissolução biomoléculas polares
- Substituição interações água-água por água-biomoléculas
Estados da água
• máximo de 4 pontes H quando sólida (~ 3,4 líquida)
- alta temperatura de transição sólido-líquido
• transições de fase endotérmicas (guiadas aumento entrópico)
- H2O(s) � H2O(l) ∆H = +5.9 kJ/mol
- H2O(l) � H2O(g) ∆H = +44.0 kJ/mol
• no gelo o volume ocupado é maior � menor densidade
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Biomoléculas polares, não polares e anfipáticas
• hidrofílicos
• hidrofóbicos
• lipofílicos
• anfipático ou anfifílico
Interação com solutos polares e ou carregados
• Princípio de substituição de pontes H soluto-soluto para soluto-água
- compostos carboxilados (ionizados), aminas protonadas, fosfato esters, etc.
• ∆G = ∆H – T∆S � dissolução é direcionado pela entropia
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Dispersão de grupos hidrofóbicos em água
A variação da energia livre na dissolução 
de compostos não polares em água é 
desfavorável: ∆H é positivo (endotérmico) 
e ∆S é negativo (ordenamento das 
moléculas de água) � ∆G positivo
Dispersão de lipídeos em água
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Aglomeração dos lipídeos
Interações hidrofóbicas
A força da interação hidrofóbica não se deve a uma atração intrínseca entre 
grupos funcionais. Ela resulta da tentativa de atingir uma estabilidade 
termodinâmica ao minimizar o número de moléculas de águas ordenadas 
em torno das porções hidrofóbicas � aumento da entropia.
Formação de micelas
Interações hidrofóbicas
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Interação entre biomoléculas
Direcionado pelo aumento da entropia na expulsão de moléculas ordenadas de água
Ionização da água
• Íon hidrônion (H3O+)
- movimento líquido das cargas (corrente elétrica)
- medida indireta da ionização
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Ferramentas matemáticas
Logaritmos
• Definição: logax=N significa que aN=x.
• log(x) significa log10(x) � Aplicação para 
números muito grandes
• ln(x) significa loge(x), onde e=2.718 
(logaritmo natural ou logaritmo neperiano).
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Logaritmos – propriedades
• Produto: loga(xy) = logax + logay
• Divisão: loga(x/y) = loga(x) – loga(y)
• Potência: loga(xp) = p.loga(x)
• Mudança de base:
– logax=(logbx)/(logba)
Bioquímica precisa de 
matemática adicional?
• Em um curso de bioquímica para 
graduação, não se necessita de matemática 
adicional à do segundo grau.
• Quem faz pesquisa em bioquímica, porém, 
comumente necessita de ferramentas 
adicionais como o cálculo, as equações 
diferenciais ou mesmo a probabilidade e
estatística.
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O que é cálculo diferencial?
• Cálculo é a parte da matemática que estuda 
variações.
• Ele se aplica a praticamente todos os 
problemas em que há elementos que, ao 
invés de permanecerem nulos ou constantes, 
variam de acordo com alguma regra. Ex.: 
atração entre dois planetas ou uma reação 
enzimática.
O que são equações diferenciais?
• Equações diferenciais são aquelas que não 
incluem apenas variáveis, mas também
relações entre variáveis.
• Exemplo: Q=k*(∆Q/∆t)
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Por que se usa probabilidade e 
estatística?
• Um cientista decide testar um antibiótico 
em desenvolvimento em ratos. Ao aplicá-lo 
em um rato infectado com uma dada 
bactéria, ele observa que a infecção é 
interrompida. Isso significa que o 
antibiótico é eficiente?
Ferramentas de computação
• Muito da pesquisa em bioquímica é feita 
utilizando recursos computacionais de 
forma tão intensiva quanto a pesquisa em 
laboratório.
• Duas áreas em particular demandam 
métodos sofisticados em computação:
– Genômica
– Simulação de biomoléculas