Conferência 1 – A lógica molecular da vida

- Como os elementos químicos se organizam para formar moléculas? 

 As moléculas das substâncias orgânicas organizam-se em estruturas complexas chamadas células (compartimento membranoso microscópico, com material gelatinoso, onde ocorrem processos químicos fundamentais) que são a unidade da vida.

- O que é e quais são as BIOmoléculas?  

Compostos sintetizados por seres vivos e que participam da estrutura e do funcionamento da matéria viva.

- De onde vem a energia essencial dos seres vivos? 

De diversos processos complexos, chamados metabolismo.

Big Bang: a origem do universo, da Terra, da vida; universo surgiu de uma grande explosão cósmica, que criou o espaço e o tempo.

Diversidade dos organismos: a variabilidade de organismos vivos de todas as origens, compreendendo, dentre outros, os ecossistemas terrestres, marinhos e outros ecossistemas aquáticos e os complexos ecológicos de que fazem parte, compreendendo ainda a diversidade dentro de espécies, entre espécies e de ecossistemas.

Questionamento elementar da bioquímica – a lógica molecular da vida: 

Como um conjunto de moléculas inanimadas/ sem vida que constitui os organismos, interage para manter e perpetuar a vida?

Os seres vivos são constituídos de moléculas desprovidas de vida que quando isoladas e examinadas individualmente, comportam-se de acordo com as leis físicas e químicas que descrevem o comportamento da matéria inanimada; apesar disso, os organismos vivos apresentam atributos peculiares, que não são encontrados nos aglomerados de matéria inanimada.

Células 
* transformam nutrientes  químicos em energia para realizar trabalho (catabolismo)
* catalisam transformações químicas que as tornam típicas (através das enzimas)
* fazem a montagem de moléculas de grande complexidade a partir de subunidades simples (anabolismo)
- são unidades de todos os organismos vivos
* são muito diferentes em estrutura e função   

Diferenças dos organismos para outros conjuntos de matérias

* alto grau de complexidade química e organização

* sistemas de extração, transformação e uso da energia (ATP) do ambiente.

* funções determinadas para cada componente do organismo e interação entre eles.

* mecanismos de sensibilidade e resposta às alterações do ambiente.

* replicação e montagem precisas.

* capacidade de evolução.

Moléculas: carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos.

Características da matéria viva

* complexidade e organização.

* obtenção de nutrientes.

* reprodução biológica quase totalmente fiel.

- Quais elementos químicos constituem os seres vivos?

Moléculas orgânicas (H, S, P , N , O...), inorgânicas (H2O, Na, Na...) e íons.
C, H, O, N, P, S, Ca, K e Na

Seres inanimados e seres vivos possuem os mesmos elementos químicos, porém em proporções diferentes.

Livro Biologia das Células - Amabis e Martho

 - Quais elementos químicos constitui a matéria não viva?

Exemplos: *sílica – areia pedra, vidro.

                  *carbonato de cálcio – mármore, cimento, aço.

                  *polietileno – plástico

Livro Biologia das Células - Amabis e Martho

 Células e biomoléculas

Organismos vivos complexos são formados a partir de elementos químicos simples, ou seja, átomos.

C+H+O= carboidratos e lipídios

C+H+O+N+S= aminoácidos > proteínas

C+H+O+P= Dna e Rna

Nas células, algumas moléculas exercem múltiplas funções, enquanto outras tomam parte apenas de uma série específica de reações.

As rotas metabólicas acontecem de modo simultâneo e sequenciado.

As biomoléculas/polímeros (proteínas, ácidos nucleicos e polissacarídeos) que compõem as células, são formadas por monômeros, ou seja, milhares de moléculas menores:

*polissacarídeo: formados por monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas, função: energética e estrutural

*lipídios: formados por ácidos graxos (exemplo – triglicerídeos), função: energética e estrutural

*proteínas: formadas por aminoácidos, função: várias; dentre elas, catalítica e transportadora

*ácidos nucleicos: formados por nucleotídeos (Dna e Rna), função: armazenar informação genética.

Observação: para melhor entendimento...

* letras formam palavras

* nucleotídeos formam ácido nucleico

* aminoácidos formam proteínas

Organização do ser humano

1. átomos (C, O, N, H)

2. moléculas (H2O, O, C, açúcares, lipídios, proteínas, ácidos nucleicos, ácidos graxos, nucleotídeos...)

3. estruturas subcelulares (sistema de membranas, hialoplasma, organelas, cromossomos, núcleo, nucléolo)

4. células (epiteliais, conjuntivas, musculares, nervosas, hepáticas, linhagem sanguínea, gametas...)

5. tecidos (epitelial, conjuntivo, muscular, nervoso...)

6. órgãos (cérebro, estômago, instestino, pulmão, coração, fígado, rim, pâncreas, ovário, testículos, supra-renais, tireóide)
7. sistemas (nervoso, digestivo, respiratório, circulatório, excretor e reprodutor)
8. indivíduo

Livro Biologia das Células - Amabis e Martho

Hierarquia da célula

Nível 1: monômeros > nucleotídeos, aminoácidos, açúcares

Nível 2: macromoléculas > Dna, proteínas, celulose

Nível 3: complexos supramoleculares > cromossomo, membrana plasmática, parede celular.

Nível 4: célula e organelas

Tipos de células

Procarionte: bactérias e arqueas; mais simples, sem membrana NUCLEAR envolvendo seu Dna, só possui o ribossomo de organela, possui pequeno material genético, parede celular rígida para proteção.

Eucarionte: animais, plantas, fungos, fungos, algas e protozoários; mais organizadas e maiores, membrana nuclear, maior Dna formando os cromossomos, possui o núcleo, ricas em organelas (compartimentos especializados).

Observação: membrana celular é diferente de membrana nuclear.

Livro Biologia das Células - Amabis e Martho

 DNA

É onde estão armazenadas nossas características; o material genético precisa ser lido e traduzido.

Transcrição > montagem de um Rna a partir do Dna (polimerase)

Tradução > montagem de uma proteína com base no Rna (ribossomos)

Utilização de energia pela célula para sobrevivência

Organismos fotossintéticos: seres autotróficos, captam energia do sol e convertem CO2 e água, em carboidratos e O.

Organismos não-fotossintéticos: seres heterotróficos, exemplo>animais; degradam/oxidam os carboidratos e liberam CO2, água e energia.

> ATP: reação de quebra libera energia e ela permite a ocorrência de reações que requerem energia (reações anabólicas).

Metabolismo energético

Catabolismo: processo convergente; fase degradativa; reações consecutivas degradam moléculas orgânicas em produtos finais em produtos finais menores e mais simples; liberação de energia livre inerente à estrutura complexa das grandes moléculas orgânicas; energia livre é conservada como ATP/molécula transportadora de energia ou como átomos de H (ricos em energia), transportados pelas coenzimas NADPH, NADH E, FADH2. 

Exemplo: quebra de moléculas do açúcar glicose em moléculas de CO2 e de H2O, liberando energia.

Anabolismo: processo divergente; construção de moléculas, produção de novas substâncias; inicia com poucas moléculas precursoras para construção da várias macromoléculas (reações de síntese); há gasto de energia. 

Exemplo: fabricação de proteínas a partir da união de aminoácidos.