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  1. Bioquímica As substâncias da vida

  2. Átomos Moléculas Células Tecidos Sistemas

  3. Componentesda Célula • A estrutura e funcionamento das células dependem de moléculas • Nos seres vivos, há o predomínio de 6 elementos químicos: • Carbono • Hidrogênio • Oxigênio • Nitrogênio • Fósforo • Enxofre • CHONPS

  4. Componentesda Célula • Inorgânicas: • Água • Sais minerais • Orgânicas • Lipídios • Aminoácidos • carboidratos • nucleotídeos

  5. Água • Água – 70% da massa da célula • Ângulos das ligações e eletronegatividade dos elementos conferem características adicionais a molécula • Pontes de Hidrogênio

  6. Água - Funções • Solvente de íons • Veículo de transporte • Hidrólise – reações químicas • Variação de temperatura

  7. Sais • Correspondem a 2 ou 3% • Controle da osmose • Cofatores de enzimas • Polarização da Membrana Plasmática • Íons tampões – manutenção do pH

  8. Química Orgânica Estrututas, grupos funcionais e suas propriedades

  9. Química Orgânica • Estudo das Estruturas, propriedades e reações de compostos de carbono (nem todo composto de carbono é orgânico). • Relação entre a estrutura de uma molécula e suas reações, proporcionando o estudo das etapas que ocorrem em cada tipo de reação.

  10. Teoria da Força Vital • Acreditava-se que somente os seres vivos sintetizavam substâncias orgânicas; • 1828 – Wohler: Síntese da Ureia (cianato de amônio).

  11. Teoria da Força Vital • A partir de 1854: Berthelot realizou uma série de experiências e em 1862 obteve a polimerização do acetileno em benzeno. • Derruba-se a Teoria da Força Vital.

  12. Constituição das moléculas Orgânicas • Maior Frequência - Elementos Organógenos • C H O N • Menor Frequência - S, P e os elementos da família 7A: • F Cl Br I At.

  13. Carbono- Propriedades Gerais • O C forma ligações estáveis com outros átomos de carbono, portanto há a possibilidade de formar cadeias; • O C forma ligações estáveis com outros átomos importantes : H, O, N, S; • Um átomo de C forma 4 ligações, que podem ser de diferentes tipos, portanto há um aumento do número de arranjos e combinações possíveis.

  14. Compostos de Carbono • Ligações covalentes (Não metais); • Baixo Ponto de Fusão (< 360°); • Maioria: insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos; • Soluções aquosas: não conduzem corrente elétrica; • Passíveis de combustão; • Reações lentas (maioria).

  15. Fórmula Estrutural • Indica o modo como os átomos se conectam uns com os outros;

  16. Fórmula Estrutural

  17. Classe Funcional • É um conjunto de substâncias que apresentam semelhanças na fórmula estrutural e, por consequência, possuem propriedades químicas semelhantes.

  18. Grupos Funcionais • Grupo funcional: um átomo ou grupo de átomos característico de uma certa classe funcional. Ex:    CH4     (ou CH3-H)     metano: hidrocarboneto                   (CH3-OH) -CH3 : R (grupo alquila)     -OH  : álcool (grupo hidroxila) 

  19. Grupos Funcionais - Importância • Substâncias químicas com o mesmo grupo funcional apresentam propriedades químicas semelhantes. • Os grupamentos funcionais determinam a reatividade das moléculas orgânicas, ou seja, a estrutura da molécula determina suas reações.

  20. Hidrocarbonetos • São compostos constituídos por, apenas, átomos de carbono e hidrogênio. • Ex: ampla gama de combustíveis (metano, propano, acetileno).

  21. Alcoóis • Os alcoóis são compostos com semelhança estrutural de apresentar grupo OH ligado a um carbono saturado (ligações simples). • Ex: etanol, metanol.

  22. Fenóis • São cadeias aromáticas (hidrocarbonetos) ligados a uma ou mais hidroxilas. • Diferindo-se dos alcoóis por apresentarem estrutura em anéis rodeados por grupos OH. • Antisépticos.

  23. Éteres • São compostos por um átomo de oxigênio entre duas cadeias carbônicas (hidrocarbonetos). • Propriedades anestésicas. • Ex: éter comum.

  24. Ésteres • São semelhantes aos éteres por possuírem átomos de oxigênio entre as cadeias carbônicas (radicais). • Diferem-se dos éteres por possuírem um grupo carbonilo (CO) também entre os carbonos. • Ex: Flavorizantes de balas e doces.

  25. Aldeídos • São formados por um radical orgânico (alifático ou aromático) ligado a um ou mais grupos formilo (H-C=O). • Ex: Carboidratos (aldose), etanal (enjôo e dor de cabeça).

  26. Cetonas • São compostas por dois radicais orgânicos (alifáticos ou aromáticos) ligados entre si pelo grupo carbonilo (C=O). • Ex: Acetona comercial (propanona - CH3COCH3); Carboidratos (cetose).

  27. Aminas • Compostos nitrogenados onde até três radicais orgânicos se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio da molécula de amônia. • Um radical liga-se ao -NH2, dois radicais a -NH e três radicais a -N. • Ex: Purina, Pirimidina, corantes.

  28. Amidas • São compostos nitrogenados onde até três acila (R-C=O) se ligam a um átomo de nitrogênio pela substituição de átomos de hidrogênio do amoníaco. • Amidas possíveis são: RCONH2, (RCO)2NH, e (RCO)3N. • Ex: proteínas, náilon, ureia.

  29. Ácidos carboxílicos • São radicais alquila, alquenila, arila ou hidrogênio ligados a pelo menos um grupo carboxílico (C=O-OH). • Geralmente, são ácidos fracos (liberam poucos íons H+ em meio aquoso). • Ex: Vinagre.

  30. Haletos orgânicos • São compostos formados por no mínimo um halogênio (-F, -Cl, -Br e -I) que substituem átomos de hidrogênio pela reação de halogenação. • Ex: CFCs (clorofluorcarbonetos), Clorofórmio.

  31. Propriedades Físicas • As propriedades físicas de um composto orgânico são importantes, pois elas determinam as condições sobre as quais o composto é manuseado e utilizado.

  32. Propriedades Físicas • Temperatura de Fusão • Temperatura de Ebulição • Solubilidade Dependem das forças intermoleculares: • Ligações de Hidrogênio • Interações Dipolo-Dipolo • Interações Dipolo instatâneo-dipolo induzido

  33. Ligações Intermoleculares

  34. Interações dipolo-dipolo • Força de atração entre os dipolos das moléculas, devido a diferença de eletronegatividade; • Substâncias polares. • Ex: HCl

  35. Ligações de Hidrogênio • Ligações mais fortes que dipolo-dipolo; • Interações que ocorrem tipicamente entre moléculas que apresentem átomo de H ligado a F, O ou N (átomo pequeno e muito eletronegativo); • Água (H2O), Fluoreto de Hidrogênio (HF), Amônia (NH3).

  36. Interações dipolo instantâneo-dipolo induzido • Por um pequenos espaço de tempo aparecem dois pólos na molécula; • Dipolo Instantãneo – deslocamento de elétrons; • Dipolo Induzido - a extremidade + atraí elétrons da molécula vizinha; • Ligações fracas; • Substâncias polares e apolares; • Único tipo de interação molecular que ocorre em substâncias apolares.

  37. Propriedades Físicas

  38. Temperaturas de Fusão e Ebulição • Em geral, elevam-se quanto maior for a massa molar; • Aumenta o PE e PF • Moléculas maiores e com mais massa

  39. Temperaturas de Fusão e Ebulição • Em compostos com massas molares semelhantes, serão maiores quanto mais fortes forem as atrações entre as moléculas; • Aumenta o PE e PF • Interações moleculares mais fortes

  40. Solubilidade • Um composto A se dissolve em um composto B, ocorrendo a quebra das ligações moleculares. • Logo, quanto mais próximas forem as polaridades de A e B, maior será a interação entre eles e maior a solubilidade de um com o outro. • Tendência: compostos polares se dissolvem em solventes polares, e compostos apolares se dissovem em solventes apolares.

  41. Solubilidade Aumenta o tamanho da Cadeia Carbônica. Diminui a solubilidade em água. • A cadeia carbônica de uma molécula, formada por Carbono e Hidrogênio não possui afinidade pela água (polar).

  42. Conceitos básicos • Polímeros • macromoléculas constituídas pela repetição de moléculas menores = os monômeros • heteropolímeros e homopolímeros

  43. Carboidratos

  44. Carboidratos É a molécula mais abundante na Terra, e é produzida a partir da conversão de CO2 e H2O, na fotossíntese. • Algumas funções: • Açúcar comum e amido – base da nutrição humana; oxidação de carboidratos é a principal via energética dos organismos não fotossintetizantes; • Polímeros insolúveis – elementos estruturais e de proteção: parede de vegetais e bactérias, fungos, exoesqueleto de animais (artrópodes); • Outros polímeros de carboidratos servem de lubrificantes de articulações; matriz extracelular; capa externa do óvulo; • glicoproteínas e glicolipídios – agem como sinais que determinam a localização intracelular.

  45. Carboidratos O termo carboidratos denota hidratos de carbono, designação oriunda da fórmula geral (CH2O)n apresentada pela maioria dessas moléculas. • Podem ser divididos em três classes principais de acordo com o número de ligações glicosídicas: • Monossacarídeos • Oligossacarídeos • Polissacarídeos • homopolissacarídeos • heteropolissacarídeos

  46. Monossacarídeos Também denominados açúcares simples, e consistem numa única molécula de polidroxialdeídosou cetona. Consistem somente de uma unidade de polidroxialdeídosou cetonas, as quais podem ter de três a sete átomos de carbono. Devido à alta polaridade, são sólidos cristalinos em temperatura ambiente, solúveis em água e insolúveis em solventes não polares.

  47. oligossacarídeos Os oligossacarídeos são formados por cadeias curtas de monossacarídeos. Os mais comuns são os dissacarídeos (formados por duas cadeias de monossacarídeos), dos quais se destacam a sacarose (açúcar da cana) e a lactose (açúcar do leite)

  48. Polissacarídeos Os polissacarídeos, ou também chamados de glicanos, são açúcares contendo mais de 20 unidades de monossacarídeos. Alguns deles podem possuir milhares de monossacarídeos e são a forma predominante dos carboidratos na natureza.

  49. Polissacarídeos Quando os polissacarídeos contêm apenas um tipo de monossacarídeo, ele é denominado de homopolissacarídeo. Se estiverem presentes dois ou mais tipos de monossacarídeos, o resultado é um heteropolissacarídeo