Quimica da Vida - Apostilas - Bioquímica, Notas de estudo de Bioquímica. Universidade Estadual de Maringá (UEM)
Lula_85
Lula_8514 de Março de 2013

Quimica da Vida - Apostilas - Bioquímica, Notas de estudo de Bioquímica. Universidade Estadual de Maringá (UEM)

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Apostilas de Bioquímica sobre o estudo da Quimica da Vida, Biomoléculas, Tabela Periódica, Isómeros, Enantiómeros.
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BioQuímica Química da Vida

A Bioquímica é o estudo dos constituintes da matéria viva (BIOMOLÉCULAS), das suas

reacções e relação com o meio envolvente (biosfera).

Luis Ribeiro - 2008

Biomoléculas

 “Tijolos” para a construção de organismos vivos.

 Organismos vivos são constituídos por CÉLULAS.

CÉLULAS são formadas por ELEMENTOS QUÍMICOS.

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos Tabela Periódica

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos Tabela Periódica (cont.)  Dmitri Ivanovich Mendeleev (1834-1907) foi

um químico russo ao qual é atribuída a criação da primeira versão da tabela periódica.  Durante a escrita da sua obra “Princípios da

Química” e ao tentar agrupar os elementos de acordo com as suas propriedades químicas encontrou características comuns. Agrupou os elementos no que chamou de Tabela Periódica (com 66 elementos).

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos Tabela Periódica (cont.)  Actualmente a Tabela Periódica inclui

117 elementos (94 naturais e 23 de síntese em laboratórios). Este número está ainda em aberto.

 A tabela está organizada por grupos (na vertical) e períodos (na horizontal).

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos

 Os elementos químicos que constituem as células, unidades base de todos os organismos vivos, são 24 e estão presentes em maior ou menor percentagem.

 Os elementos mais abundantes nas células são o carbono (C), hidrogénio (H), azoto (N), oxigénio (O), fósforo (P) e enxofre (S) – CHNOPS.

 Hidrogénio, oxigénio carbono e azoto constituem mais de 99% dos átomos no corpo humano.

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos (cont.)

Composição comparativa da crosta terrestre, da água do mar e do corpo

humano

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos (cont.)

 O que faz com que H, O, C e N sejam tão abundantes nos organismos vivos é a sua capacidade para formar LIGAÇÕES COVALENTES, isto é, ligações em que os átomos partilham electrões.  Estes elementos são os mais leves

capazes de formar tais ligações – ligação mais forte.

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos/Átomos Revisão de conceitos

Número atómico – nº de protões (partículas de carga +) presentes no núcleo.  Número de massa – soma do nº de protões e

do nº de neutrões (partículas de carga neutra, contribuem para massa do átomo).

 Neutrões e protões são partículas nucleares. Os electrões (carga -) distribuem-se por níveis de energia em torno do núcleo. Num átomo o seu nº é igual aos nº de protões. Num ião este nº é diferente (resulta numa carga global + ou -).

Luis Ribeiro - 2008

Elementos químicos/Átomos Revisão de conceitos (cont.)

Electrões de valência – são os electrões do camada mais externa do átomo (mais energéticos). Destes, são os electrões “não emparelhados” as partículas responsáveis pelas propriedades evidenciadas pelos elementos (ligações químicas, reacções).

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas

Todas as biomoléculas contêm carbono. Isto deve-se à grande versatilidade deste elemento para formar ligações covalentes muito estáveis com diversos tipos de geometria.  C pode formar até 4 ligações graças aos

seus 4 electrões de valência não emparelhados. As associações mais comuns são com o H, O e N.

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

Tetraédrica

Trigonal

Linear

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

 Alguns vídeos que ilustram a versatilidade do átomo de carbono para formar diferentes moléculas e a sua importância para a vida:

1. Carbono 2. Alcalóides 3. Esteróides 4. Esteróides sintéticos 5. Cortisona

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

 O hidrogénio, com apenas um electrão de valência, apenas pode formar ligações simples.  C, N e P podem formar ligações triplas.  O oxigénio pode participar na formação

de ligações duplas.

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

Luis Ribeiro - 2008

As moléculas da vida Biomoléculas (cont.)

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros

Isómeros são compostos químicos com os mesmos átomos em iguais quantidades (têm, por isso, a mesma fórmula), mas cuja disposição espacial difere.

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros (cont.)

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros (cont.)

 Vamos considerar 3 tipos de isómeros: 1. Estruturais 2. Enantiómeros ou isómeros ópticos (estereoisómeros) 3. Geométricos (é também um tipo de esteroisomerismo)

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros (cont.)

1. Estruturais – Compostos em que o posicionamento de grupos de átomos difere

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros (cont.)

2. Enantiómeros ou isómeros ópticos Os átomos apresentam um arranjo espacial tal que as estruturas são imagem uma da outra num espelho, não podendo por isso ser sobrepostas sem que as ligações sejam destruídas

(ver figuras)

Isómeros (cont.) Enantiómeros

Enantiómeros

Não enantiómeros

Luis Ribeiro - 2008

Isómeros (cont.)

3. Geométricos – A sua ocorrência está associada á existência de uma ligação dupla, o que implica um constrangimento na rotação da estrutura, e à disposição dos átomos em torno dessa ligação. Se a ligação for apenas uma ligação simples esta pode rodar livremente

(ver figuras)

Isómeros (cont.) Geométricos

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação

 Dois átomos estabelecem uma ligação química quando, ao aproximarem-se, a sua energia baixa, favorecendo assim o processo de ligação.  Esse diferencial energético é o que se

denomina ENERGIA DE LIGAÇÃO. É essa a quantidade de energia (sob a forma de radiação electromagnética, por exemplo) necessária para quebrar a ligação estabelecida.

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)

Cloreto de sódio – Lig. iónica

En. de ligação

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)

Molec. de hidrogénio (H2 – Lig. covalente

En. de ligação

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)  A energia da radiação electromagnética

é dada pela expressão E=h.

Em que E – energia h – constante de Planck (6,6x10-34 Js)  frequência (Hz)

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)  Como c/ Em que  frequência (Hz) c – velocidade da luz (3x108 m/s)  – comprimento de onda (m)

Vem então E = h.(c/

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)  Assim a energia da radiação:

- Aumenta quando aumenta a frequência - Diminui quando aumenta o compr. de onda

 Há diversas gamas de radiação com diferentes comprimentos de onda (radiação vísivel, ultravioleta, raios-X,…)

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)  Se a energia da radiação não for

suficiente para causar a quebra da ligação química, pode, ainda assim, causar a vibração térmica das ligações (lateralmente e em extensão) e rotação. Exemplo deste fenómeno é a utilização de um forno microondas que, fazendo vibrar as moléculas de água contidas no alimento, promove o seu aquecimento.

Luis Ribeiro - 2008

Ligação química Energia de ligação (cont.)

Animações de movimentos

intramoleculares

Luis Ribeiro - 2008

Grupos funcionais

 Um grupo funcional é um átomo ou conjunto de átomos que define a estrutura de uma dada família de compostos químicos.  Este grupo funcional é responsável pelas

propriedades químicas evidenciadas por essa família.

Luis Ribeiro - 2008

Grupos funcionais (cont.)

 Grupos funcionais – exemplos - carbonilo (aldeídos, cetonas) - Carboxilo (ácidos carboxilicos) - Hidroxilo (álcoois) - Fenil (derivados do benzeno) - Aminas e amidas e iminas (ligações C-N)

Etc….. Tabela de grupos funcionais

Luis Ribeiro - 2008

Grupos funcionais (cont.)

 Em meio aquoso são favorecidos processos de ionização conforme o pH do meio Exº.

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OH

O CH

O -

O CH

pH ácido (excesso de iões H+) pH básico ou alcalino (excesso de iões OH-)

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