Bioquímica I

Bioquímica I

(Parte 1 de 5)

Andrea Da Poian Debora Foguel Marílvia Dansa-Petretski Olga Tavares Machado

Bioquímica I

5ª edição reformulada

Andrea Da Poian Debora Foguel

Volume 1 – Módulo 1 5ª edição reformulada

Bioquímica I

Apoio:

Material Didático

D11b

Bioquímica I v. 1 / Andrea Da Poian; Debora Foguel. 5.ed

Poian, Andrea Da. – Rio de Janeiro : Fundação CECIERJ, 2009.

Tavares, Olga. V. Título

1. Investigação científi ca. 2. Populações brasileira. 3. Soluções. 4. Ácidos e bases. 5. Aminoácido. 6. Propriedades químicas. I. Poian, Andrea Da. I. Foguel, Debora. II. Dansa-Petretski, Marílvia. IV. CDD: 572

Referências Bibliográfi cas e catalogação na fonte, de acordo com as normas da ABNT.

Copyright © 2008, Fundação Cecierj / Consórcio Cederj

Nenhuma parte deste material poderá ser reproduzida, transmitida e gravada, por qualquer meio eletrônico, mecânico, por fotocópia e outros, sem a prévia autorização, por escrito, da Fundação.

ELABORAÇÃO DE CONTEÚDO Andrea Da Poian Debora Foguel

Cristine Costa Barreto

Ana Paula Abreu-Fialho

José Meyohas

DIDÁTICO Thaïs de Sieri

EDITORA Tereza Queiroz

REVISÃO TIPOGRÁFICA Cristina Freixinho Diana Castellani Elaine Bayma Patrícia Paula

COORDENAÇÃO GRÁFICA Jorge Moura

PROGRAMAÇÃO VISUAL Alexandre d'Oliveira

ILUSTRAÇÃO Jefferson Caçador

CAPA Jefferson Caçador

PRODUÇÃO GRÁFICA Fábio Rapello Alencar

Departamento de Produção

Fundação Cecierj / Consórcio Cederj

Rua Visconde de Niterói, 1364 – Mangueira – Rio de Janeiro, RJ – CEP 20943-001 Tel.: (21) 2334-1569 Fax: (21) 2568-0725

Presidente Masako Oya Masuda

Vice-presidente Mirian Crapez

Coordenação do Curso de Biologia

UENF - Milton Kanashiro UFRJ - Ricardo Iglesias Rios UERJ - Cibele Schwanke

Governo do Estado do Rio de Janeiro

Secretário de Estado de Ciência e Tecnologia Governador

Alexandre Cardoso Sérgio Cabral Filho

Universidades Consorciadas

Reitor: Almy Junior Cordeiro de Carvalho

UERJ - UNIVERSIDADE DO ESTADO DO RIO DE JANEIRO Reitor: Ricardo Vieiralves

Reitora: Malvina Tania Tuttman

Reitor: Ricardo Motta Miranda

UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Reitor: Aloísio Teixeira

UFF - UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Reitor: Roberto de Souza Salles

Aula 2 – A água e suas propriedades – parte 1 _ 25 Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 3 – A água e suas propriedades – parte 247

Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 4 – Soluções aquosas65

Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 5 – O que são ácidos e bases?81

Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 6 – O que é pH de uma solução?103

Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 7 – O que é solução-tampão?127

Andrea Da Poian e Debora Foguel

Aula 8 – Introdução aos aminoácidos147

Debora Foguel e Andrea Da Poian

Aula 9 – Propriedades químicas dos aminoácidos – I175

Debora Foguel e Andrea Da Poian

Aula 10 – Mais propriedades químicas dos aminoácidos195

Debora Foguel e Andrea Da Poian

Referências _ 217

Bioquímica ISUMÁRIO Volume 1 – Módulo 1 objetivos

Meta da aula

Introduzir a disciplina Bioquímica I, apresentando as características mais marcantes das biomoléculas, seu material de estudo.

Após estudar esta aula, você deverá ser capaz de: caracterizar biomolécula; identifi car biomoléculas no seu cotidiano.

Você sabe o que é Bioquímica?1AULA

Bioquímica I | Você sabe o que é Bioquímica?

8 CEDERJ

Este é o início da disciplina Bioquímica I, que será fundamental na sua formação como professor de Ciências e, dependendo das suas escolhas, como pesquisador também. A Bioquímica é, como os radicais latinos dizem, a química da vida. Conhecimentos básicos sobre ela tornam-se fundamentais para a compreensão de diversos pontos importantes que agora fazem parte de nossas vidas, como os avanços da genética (ex.: clonagem, inseminação artifi cial), o crescimento das doenças metabólicas como a diabetes e a obesidade, o aparecimento de dezenas de dietas de emagrecimento, as doenças crônico-degenerativas etc. Aprender Bioquímica será fácil e agradável, desde que você entenda o quanto o conteúdo desta disciplina está presente no seu dia-a-dia. Busque realizar uma leitura ativa das aulas, fazendo as atividades propostas e tirando suas dúvidas, caso elas surjam, com o tutor da disciplina. No curso de Ciências Biológicas, dividimos o estudo da Bioquímica em duas disciplinas. Em Bioquímica I, você vai conhecer as moléculas mais abundantes nos seres vivos e entender suas propriedades e funções. Em Bioquímica I, você vai estudar o metabolismo, o conjunto de reações químicas que ocorrem nos seres vivos.

Se refl etirmos um pouco sobre as diversas questões presentes diariamente em nossas vidas, veremos que o conhecimento da Bioquímica é de grande importância na compreensão de muitos fatos próximos da nossa realidade, e, sobretudo, de quase todos os fenômenos de interesse para os biólogos. Por quê? Veja o que escreveu ALBERT LEHNINGER, um renomado bioquímico, autor de um dos mais difundidos livros didáticos de Bioquímica, traduzido para várias línguas e usado por milhares e milhares de estudantes todos os anos:

No passado, eu acreditava que Bioquímica deveria ser uma disciplina de pós-graduação, abordada apenas após um ensino básico de Química e Biologia. Hoje, eu tenho uma visão bastante diferente. A Bioquímica deve ser ensinada muito antes, já que esta disciplina se tornou a “língua franca” das ciências da vida, iluminando o estudo subseqüente de qualquer área da Biologia.

Quando falamos em “Química da vida”, vem à sua cabeça a sensação de que “mais uma vez vão falar de coisas que não dão pra ver”?

(1917-1986) Foi professor das Universidades de Wisconsin, Chicago e Johns Hopkins (EUA). Junto a E. P. Kennedy, descobriu as mitocôndrias. Tornouse uma autoridade em metabolismo energético, fornecendo contribuições fundamentais à Ciência nas áreas de enzimologia, bioenergética e calcifi cação. Muito do que você aprenderá em Bioquímica I foi descoberto por Lehninger. Ele também escreveu vários livros didáticos de Bioquímica. Procure, na biblioteca do seu pólo, seu livro mais conhecido: Princípios em Bioquímica, que pode ser um bom auxiliar no estudo desta disciplina, assim como de Bioquímica I, pois apresenta uma enormidade de ilustrações e esquemas para ajudar a compreender os processos biológicos.

CEDERJ 9

E falando em coisas invisíveisPense um pouquinho, agora. Uma

Pode ser difícil para você, assim como é para muitas pessoas, entender aquilo que não se vê. Abstrair, imaginar moléculas não é tarefa fácil, mas é muito relevante. O fato de uma célula não ser visível a olho nu não diminui sua importância; por exemplo, ela continua sendo a unidade morfológica de um ser vivo, e é de milhares delas – estruturas invisíveis a olho nu – que são feitos os organismos que podemos ver tão bem (para fazer uma analogia, pense nas peças do LEGO, que podem construir castelos, carros, bonecos, estruturas grandes em relação a uma única peça...). célula é a menor coisa que você pode imaginar? Do que ela é feita?

Uma célula pode até ser a menor coisa de que você possa se lembrar em um primeiro momento, porém, pensando um pouquinho mais, você logo se lembrará de que uma célula é constituída de diversas moléculas, como as proteínas, os lipídeos, os ácidos nucléicos. Essas moléculas que constituem os organismos vivos não têm vida própria, ou seja, são inanimadas.

Todas as coisas vivas são formadas por um conjunto de moléculas inanimadas. Se é assim, por que a matéria viva difere tão radicalmente da matéria inanimada (as pedras, por exemplo), que também é formada por moléculas inanimadas?

Há muitos anos, os fi lósofos, pensando nessa questão, propuseram que os organismos vivos possuíam o que chamaram de “força vital”, que tinha origem misteriosa e divina. Surgiu, assim, a doutrina do VITALISMO. Essa teoria foi experimentalmente contestada muitos séculos depois.

Entre os fatos que contribuíram para a perda de credibilidade da doutrina do vitalismo, podemos citar o fi m da crença na geração espontânea dos seres vivos, acarretada pelos trabalhos de FRANCESCO REDI, LAZZARO SPALLANZANI e, especialmente, de LOUIS PASTEUR (veja o boxe de curiosidade a seguir!).

Jogo constituído de peças quadradas ou retangulares que se encaixam, dando origem a qualquer coisa que você seja capaz de montar com sua habilidade, desde casinhas até grandes castelos, caminhões etc.

Fonte: w.sxc.hu cód 205910

Teoria segundo a qual os seres vivos estão sob infl uência de agentes sem as propriedades típicas da matéria ou da energia, a força vital.

Foto: Paul Preacher

Bioquímica I | Você sabe o que é Bioquímica?

10 CEDERJ

FRANCESCO REDI (1626-1697)

Nasceu em Arezzo, na Itália, e estudou Medicina em Pisa, cidade vizinha. Contribuiu de maneira expressiva para a Ciência, apresentando, com dados baseados em experimentação e controles apropriados, o primeiro ataque à Teoria da Geração Espontânea.

LAZZARO SPALLANZANI (1729-1799)

Nasceu em Bolonha, na Itália, e começou sua carreira acadêmica estudando Direito. Abandonou a faculdade ao descobrir seu enorme apreço pela Ciência, para a qual fez contribuições importantes, não apenas auxiliando a elucidar a geração da vida, mas principalmente na área de regeneração de indivíduos e de transplante de órgãos.

LOUIS PASTEUR (1822-1895)

Nasceu na França do século XIX e se empenhou em pesquisar fenômenos microbiológicos e imunológicos, tornando-se o pai dessas duas ciências. Desvendou os mistérios da fermentação alcoólica. Fez campanhas de vacinação em massa em Paris, para erradicar a raiva. Fundou o Instituto Pasteur, um renomado centro de pesquisa na França, que abriga alguns dos pesquisadores mais competentes do meio até os dias de hoje.

Moscas, carne e a teoria sobre a origem da vida Como você leu nesta aula – e deve se lembrar do seu Ensino Médio –, durante muito tempo os filósofos tentaram explicar a vida por meio da crença em uma força vital. Acreditava-se que a vida fosse gerada espontaneamente – um ser vivo poderia surgir do “nada”, desde que houvesse condições para seu desenvolvimento, por exemplo, alimento.

Foto: Cristopher Libert Foto: Davide Gugliel

Fonte: w.sxc-hucód 462292

Fonte: w.sxc-hu cód 433527

CEDERJ 1

A Teoria da Geração Espontânea foi proposta por Aristóteles, influenciado pelo pensamento de Platão. Foi Francesco Redi quem propôs um experimento que derrubou a Teoria da Geração Espontânea. Redi deixou dois frascos, cada um com um pedaço de carne, sobre a sua mesa. Em um deles, havia uma tela protetora que o vedava; o outro estava completamente aberto. Redi observou que o frasco que havia ficado aberto era visitado por moscas com freqüência. Após alguns dias de observação, verificou que o frasco que tinha ficado aberto tinha larvas de moscas, enquanto o outro não, embora em ambos a carne estivesse podre. Com esses dados, ele concluiu que a vida (as larvas de mosca) não surgia “espontaneamente”, mas era colocada dentro dos frascos por um outro ser vivo. Complementar à pesquisa de Redi foi o trabalho de Louis Pasteur. Pasteur provou, por experimentação, que há organismos vivos no ar que apodrecem e consomem a carne putrefata. Ele fez uma experiência colocando três grupos de frascos: os hermeticamente fechados; os fechados com uma tela que permitia a entrada de ar; os abertos. Somente nos totalmente fechados não havia material em estágio de decomposição. Em seguida desses achados, o mesmo pesquisador descobriu que havia uma forma de “purificar” a matéria: por meio de aquecimento. Esse experimento se tornou mundialmente conhecido, foi adaptado (incluindo etapas de resfriamento rápido) e deu nome a um procedimento de esterilização largamente utilizado pela indústria alimentícia: a pasteurização.

Com a perda de importância do vitalismo, tornou-se essencial compreender a química envolvida na origem da vida. Para isso, seria necessário estudar os átomos que compõem uma molécula e a maneira como eles se organizam.

Pense novamente no Lego. Há basicamente quadrados e retângulos (poucos tipos de peças) e, com eles, figuras diferentes podem ser construídas, dependendo da forma como os encaixemos e do número de peças que utilizemos. Com os átomos acontece a mesma coisa. O número de tipos de átomos que encontramos no nosso corpo em quantidades expressivas é bastante pequeno; no entanto, há inúmeras moléculas sendo formadas por esses.

A Bioquímica pretende estudar como os conjuntos de moléculas inanimadas (sem vida) que formam os seres vivos interagem entre si para manter e perpetuar a vida. O conjunto de princípios que regem essa organização é chamado lógica molecular da vida. Mas, afi nal, que moléculas são essas que formam os seres vivos?

Bioquímica I | Você sabe o que é Bioquímica?

12 CEDERJ

Como você já viu até agora, a Bioquímica tem como objetivo estudar as moléculas que constituem a vida – as biomoléculas. Nesta disciplina, vamos nos ater às biomoléculas mais abundantes nos seres vivos. Você já sabe o que são, mas sabe QUAIS são as biomoléculas mais presentes no nosso dia-a-dia?

1. Percebendo as biomoléculas no cotidiano

A Bioquímica está presente no nosso dia-a-dia, mesmo que a gente não se dê conta. Os alimentos são constituídos de muitas das biomoléculas que você vai estudar ao longo desta disciplina. Uma forma de observar isso é fazer uma visitinha corriqueira à cozinha e observar os rótulos dos alimentos industrializados. Assim, reúna cinco alimentos que você tenha à mão na sua cozinha. Avalie os seus rótulos e liste os nutrientes presentes em cada um deles na tabela a seguir (siga o exemplo já mencionado da barra de cereais). O que você pode observar?

Barra de cereais Carboidratos Proteínas Gorduras totais Fibras Vitaminas

ATIVIDADE Fotot: Pasi Pitkanen

Fonte: w.sxc.hu Cód 95807

CEDERJ 13

E você sabe por que os componentes de todos os alimentos são tão parecidos?

Um dos motivos mais evidentes para o fato de os alimentos terem os mesmos componentes principais é que nosso organismo necessita destes componentes para sobreviver. É razoável, portanto, que os alimentos sejam feitos daquilo que nosso corpo precisa. Agora, que tal pensar na origem destes alimentos?

O fato é que todos os nossos alimentos são derivados de algum tipo de ser vivo ou, pelo menos, de alguma parte de um ser vivo. A farinha de trigo, por exemplo, é obtida a partir de grãos de uma planta, e os iogurtes e bebidas lácteas são obtidos a partir do leite, uma secreção dos mamíferos. Procure verifi car se esta conclusão é válida para todos os alimentos da tabela que você construiu na Atividade 1 e verá que, realmente, nossos alimentos são sempre derivados de um ser vivo ou de uma parte dele.

As moléculas, como você sabe, são compostas de diferentes tipos de átomos ligados entre si de maneira e em proporções variáveis. Se você pensar em uma tabela periódica, concluirá rapidamente que existe um número fi nito de tipos de átomos disponíveis para construir todas as moléculas dos seres vivos e do planeta onde vivemos. Curioso é observar como estes átomos diferentes que existem estão distribuídos:

Você deve ter percebido que, na maioria dos alimentos escolhidos, carboidratos, lipídeos e proteínas estão presentes. Em alguns, pode ter encontrado também fi bras e/ou vitaminas. Essas substâncias todas nada mais são do que biomoléculas, assunto da nossa disciplina e presentes no seu dia-a-dia!

Bioquímica I | Você sabe o que é Bioquímica?

14 CEDERJ

Tabela 1.1: A constituição da matéria inanimada (crosta terrestre) é muito diferente da composição do corpo humano.

Crosta Terrestre (% elemento)Corpo Humano (% elemento) Oxigênio (O) 47Hidrogênio (H) 63 Silício (Si) 28Oxigênio (O) 25,5 Alumínio (Al) 7,9Carbono (C) 9,5 Ferro (Fé) 4,5Nitrogênio (N) 1,4 Cálcio (Ca) 3,5Cálcio (Ca) 0,31 Sódio (Na) 2,5Fósforo (P) 0,2 Potássio (K) 2,5Cloro (Cl) 0,08 Magnésio (Mg) 2,2Potássio (K) 0,06

(Parte 1 de 5)

Comentários