componentes químicos da célula. componentes químicos da célula : compostoporcentagem Água 75 a...
TRANSCRIPT
Componentes Componentes Químicos da CélulaQuímicos da Célula
Componentes Químicos da Componentes Químicos da CélulaCélula::
CompostoComposto PorcentagemPorcentagem
ÁguaÁgua 75 a 85%75 a 85%
Íons Íons inorgânicosinorgânicos
1%1%
CarboidratosCarboidratos 1%1%
LípideosLípideos 2 a 3%2 a 3%
ProteínasProteínas 7 a 10%7 a 10%
Ácidos Ácidos nucleicosnucleicos
1%1%
Classificação dos Compostos Químicos:I-) Orgânicos: contém carbono em sua composição e em geral são moléculas grandes.
Ex.: Proteínas, carboidratos, etc...II-) Inorgânicos: São compostos formados em geral por moléculas (compostos iônicos) pequenas, em que podem ou não conter carbono em sua composição.
Ex.: H2O, CO2 HCN, NaCl, etc...
Obs.: Existem compostos inorgânicos que são constituídos por C.
Estrutura Atômica:
- núcleo
- prótons
- nêutrons
- eletrosfera
- elétrons
Os átomos são partículas eletricamente neutras, onde o nº de p+ é igual ao nº de e-.
Íons
- Cátions: derivados de átomos que perderam e-, carga (+).
Ex: Na+, o át. de Na perdeu 1 e-- Ânions: derivados de átomos que ganharam e-, carga (-).
Ex.:Cl-, o át. De Cl ganhou 1 e-
Os íons são partículas carregadas (+ ou -), onde o nº de e- não é mesmo que o nº de p+.
• Íons
Íons
Íons importantesÍons importantes
• NaNa++: importante para transmissão do : importante para transmissão do impulso nervoso.impulso nervoso.
• CaCa+2+2: contração muscular e processo de : contração muscular e processo de cicatrização.cicatrização.
• MgMg+2+2: presente na clorofila.: presente na clorofila.
• FeFe+2+2: hemoglobina.: hemoglobina.
• II--: importante p/ síntese de hormônios T3 e : importante p/ síntese de hormônios T3 e T4.T4.
• FF--: importante p/a manutenção dos ossos e : importante p/a manutenção dos ossos e dos dentes.dos dentes.
Polaridade dos Compostos- Polar ou Hidrofílica: são compostos que têm
afinidade por a água, “amigo de água”.
- Apolar ou Hidrofóbica: são compostos que não têm afinidade por a água “medo de água”.
µR 0
µR= 0
Ex.: HCl, álcool etílico, etc...
Obs.: Existem moléculas anfipáticas (regiões polares e apolares na mesma molécula).
Ex.: H2, N2, CO2, lipídeos em geral, etc...
Interações Moleculares- Interações eletrostáticas - Ex.: NaCl
- Pontes de H - Ex.:: H2O, NH3
Compostos Iônicos
- Van der Waals ou dipolo-dipolo permanente (DDP): Ex.: HCl
- London ou dipolo-dipolo induzido(DDI) Ex.: CO2 (em geral moléculas pequenas)
Compostos Moleculares
- Interações Hidrofóbicas:
Ex.: cadeias carbônicas grandes
- Pontes de Dissulfeto (S) - Ex.:cisteína-cisteína
Ligações Químicas e Interações Moleculares:
Type of Type of BondBond
Strength Strength (Kcal/mole)(Kcal/mole)
CovalentCovalent -50 to -100-50 to -100
IonicIonic -30 to -80 -30 to -80
HydrogenHydrogen -3 to -6-3 to -6
HydrophobiHydrophobicc
-0.5 to -3-0.5 to -3
Van der Van der WaalsWaals
-0.5 to -1-0.5 to -1
Ligação Ligação CovalenteCovalente
Ligação Ligação IônicaIônica
Pontes de Hidrogênio
4 pontes de H
Ligações de Ligações de HidrogênioHidrogênio
água Solvatação
Interação entre cargas parciais de diferente polaridade
Ligações de Ligações de HidrogênioHidrogênio
Fatores que afetam a ligações Fatores que afetam a ligações fracasfracas
• AquecimentoAquecimento
• Alteração da concentração iônica do meioAlteração da concentração iônica do meio
• Alteração do pHAlteração do pH
Importância Biológica das Ligações Importância Biológica das Ligações FracasFracas
• Permitem à cél. montar, alternar e desmontar Permitem à cél. montar, alternar e desmontar estruturas supramoleculares.estruturas supramoleculares.
Ex.: Atuação enzimática, formação dos microtúbulos.Ex.: Atuação enzimática, formação dos microtúbulos.
• Aumentar a versatilidade e eficiência funcional s/ Aumentar a versatilidade e eficiência funcional s/ grandes gastos de energia.grandes gastos de energia.
Como a lagartixa fica aderida à parede?Como a lagartixa fica aderida à parede?
Obs.: Se as ligações fossem apenas estáveis e de alto valor energético a atividade celular seria impossível.
Macromoléculas Macromoléculas OrgânicasOrgânicas
Macromoléculas ou polímeros
Unidades repetidas
Monômeros
Unem-se por ligações covalentes
Homopolímeros
Polímeros formados por monômeros semelhantes .
Heteropolímeros
Polímeros formados por monômeros diferentes .
Macromoléculas Macromoléculas OrgânicasOrgânicas
Polímeros
Grupamentos químicos
A-) grupamentos polares ou hidrofílicos
B-) grupamentos apolares ou hidrofóbicos
1-) Moléculas com alto teor de grupamentos polares
Carboidratos, DNA, RNA e proteínas
2-) Moléculas com baixo teor de grupamentos polares
Gorduras, parafinas e óleos
3-) Moléculas Anfipáticas
Detergentes, algumas proteínas e fosfolipídeos
Principais BiopolímerosPrincipais Biopolímeros
• ProteínasProteínas
• Ácidos nucleicosÁcidos nucleicos
• CarboidratosCarboidratos
ProteínasProteínas
• São biopolímeros de aminoácidos São biopolímeros de aminoácidos formados por ligação peptídica.formados por ligação peptídica.
• Existem 20 tipos de aminoácidosExistem 20 tipos de aminoácidos
Qual a importância das proteínas p/ a Qual a importância das proteínas p/ a cél.?cél.?
• Estrutura das céls. e tecidosEstrutura das céls. e tecidos Ex.:Queratina Ex.:Queratina
• ReparosReparos Ex.: proteínas responsáveis pela Ex.: proteínas responsáveis pela coagulaçãocoagulação
• Crescimento Crescimento Ex.:hormônios Ex.:hormônios
• DefesaDefesa Ex.:anticorpos Ex.:anticorpos
• Manutenção do organismoManutenção do organismo Ex.: Insulina Ex.: Insulina
• BiocatalizadoresBiocatalizadores Ex.: Enzimas Ex.: Enzimas
Regulam milhares de reações
químicas diferentes
ProteínasProteínas• SimplesSimples formada somente por aa. formada somente por aa.
• ConjugadaConjugada aa + grupos prostético aa + grupos prostético
Ex.: nucleoprotéinas: aa + ác. nucléicosEx.: nucleoprotéinas: aa + ác. nucléicos
lipoproteínas: aa + lipídeoslipoproteínas: aa + lipídeos
glicoproteínas: aa+ craboidratosglicoproteínas: aa+ craboidratos
Níveis Estruturais das Níveis Estruturais das ProteínasProteínas
• Estrutura PrimáriaEstrutura Primária: Seqüência de aa da : Seqüência de aa da proteína.proteína.
• Estrutura SecundáriaEstrutura Secundária: Arranjo espacial definido : Arranjo espacial definido e típico da proteína, interação entre os aa e típico da proteína, interação entre os aa (hélice (hélice folhas folhas pregueadas). pregueadas).
• Estrutura TerciáriaEstrutura Terciária: Dobramento sobre si : Dobramento sobre si mesma.mesma.
• Estrutura QuaternáriaEstrutura Quaternária: Junção de subunidades.: Junção de subunidades.
Estrutura Estrutura PrimáriaPrimária
Estrutura Estrutura SecundáriaSecundária
Estrutura Estrutura TerciáriaTerciária
Estrutura Estrutura QuaternáriaQuaternária
Níveis Níveis estruturaisestruturais
Tipos de Tipos de proteínaproteína
• Fibrosa: funções estruturais (insolúveis).
Ex.: Colágeno e elastina
• Globular: várias funções (solúveis).
Ex.: Transporte Hemoglobinas
fibrosa
globular
EnzimaEnzimass
• Catalisadores biológicos.Catalisadores biológicos.
• Acelera reações químicas.Acelera reações químicas.
• Podem ser utilizadas repetidamente.Podem ser utilizadas repetidamente.
• Grupo de moléculas amplo e especializado.Grupo de moléculas amplo e especializado.
EnzimaEnzimass
Principais Classes de EnzimasPrincipais Classes de Enzimas
NomeNome ExemplosExemplosOxidorredutasesOxidorredutases Desidrogenases, Desidrogenases,
oxidasesoxidases
TransferasesTransferases Transaminases, Transaminases, transmetiltransferasestransmetiltransferases
HidrolasesHidrolases Proteases, lipases, Proteases, lipases, fosfatasesfosfatases
LiasesLiases DescarboxilasesDescarboxilases
IsomerasesIsomerases RacemasesRacemases
LigasesLigases SintetasesSintetases
EnzimasEnzimasEnzima
(centro ativo)
Substrato
(composto específico que sofre ação enzimática – molécula alvo)
Produto
EnzimasEnzimas
EnzimasEnzimas• Atividade de uma enzima pode ser bloqueada.
EnzimaEnzimass
• Algumas enzimas necessitam de um cofator – Algumas enzimas necessitam de um cofator – importante na atividade da proteína.importante na atividade da proteína.
• O cofator pode ser uma molécula ou um íon.O cofator pode ser uma molécula ou um íon.
Enzima + Co-fator = holoenzima
Enzima s/ Co-fator = apoenzima Taq polimerase (DNA polimerase)
é uma Mg2+ dependente.
Função Biológica dos Função Biológica dos LipídeosLipídeos
Combustível: reservas energéticas (gorduras e óleos) armazenados nos adipócitos.
Estrutural: estão relacionados na formação de membranas.
Isolantes: são excelentes isolantes encontram-se nas gorduras neutras em tecidos subcutâneos e em torno de alguns tecidos (proteção térmica e mecânica.
Funções Especiais: sinalização (hormonal), cofatores de reações enzimáticas (vitamina K) ou ubiquuinona. O lipídeo retinal carotenóide por ser sensível à luz tem papel central no processo de visão.
Lipídeos Lipídeos EstruturaisEstruturais
• São moléculas anfipáticas longas (porções São moléculas anfipáticas longas (porções polares e apolares) – fosfolipídeos.polares e apolares) – fosfolipídeos.
Compõem: Membrana plasmática, envoltório nuclear e organelas membranosas.
Lipídeos de Lipídeos de ReservaReserva
• São os ácidos graxos – gorduras São os ácidos graxos – gorduras neutrasneutras São as biomoléculas mais calóricas.
Ácidos graxos saturados – produzidos pelo metabolismo animal
Ácidos graxos poli-insaturados são produzidos pelos vegetais
Comum encontrar triglicerídeos ou tri-acil-gliceróis
Lipídeos de Lipídeos de ReservaReserva
EsteróideEsteróidess
São divididos em 3 Grupos:
a-) Esteróis: Nos animais aparecem como colesterol (membrana plasm.) regula a fluidez; constituinte do LDL (lipoproteína).
b-) Ácidos Biliares: são formados no fígado a partir do colesterol auxiliam na digestão de lipídeos no intestino delgado.
c-) Hormônios Esteróides: Constituem um grupo de substâncias lipofílicas sinalizadoras que regulam o metabolismo, o crescimento e a reprodução.
Ex.: Testosterona, aldosterona, progesterona e cortisol
EsteróideEsteróidess
• São derivados do São derivados do colesterol.colesterol.
• Estrutura comum: Estrutura comum: múltiplos anéis de múltiplos anéis de carbonocarbono
ColesteroColesteroll
• Reduz a fluidez nas membranas – cadeias Reduz a fluidez nas membranas – cadeias saturadas – abundante nas memb. plasm.saturadas – abundante nas memb. plasm.
• Esterol + 8 a 10 C (cadeia alifática).Esterol + 8 a 10 C (cadeia alifática).
ArteriosclerosArteriosclerosee
1 2
4
3
5
ProstaglandinProstaglandinasas
• São lipídeos importantes na comunicação celular, São lipídeos importantes na comunicação celular, dando origem ao processo inflamatório, atuação dando origem ao processo inflamatório, atuação similar a dos hormônios.similar a dos hormônios.
CarboidratoCarboidratoss
• É a principal fonte de É a principal fonte de energiaenergia dos seres vivos. dos seres vivos.
• Funções:Funções: ReservaReserva amido e glicogênio amido e glicogênio EstruturalEstrutural celulose, quitina, celulose, quitina, glicoproteínasglicoproteínas Informacional Informacional glicocálix, glicocálix, glicoproteínas de secreção e glicolipídeos.glicoproteínas de secreção e glicolipídeos.
Açúcares Açúcares SimplesSimples
• MonossacarídeosMonossacarídeos: Trioses (3C), Hexoses (6C) e as : Trioses (3C), Hexoses (6C) e as pentoses (5C).pentoses (5C).
• TriosesTrioses: gliceraldeído e dihidroxicetona: gliceraldeído e dihidroxicetona
• PentosesPentoses: ribose e desoxirribose: ribose e desoxirribose
• HexosesHexoses: glicose, manose, frutose, galactose, etc...: glicose, manose, frutose, galactose, etc...
Dissacarídeos e Ligação Dissacarídeos e Ligação GlicosídicaGlicosídica• DissacarídeosDissacarídeos: Formados por dois monossacarídeos: Formados por dois monossacarídeos
Ex.: Ex.: LactoseLactose (glicose+galactose) (glicose+galactose)
MaltoseMaltose ( glicose+ glicose) ( glicose+ glicose)
SacaroseSacarose (frutose+glicose) (frutose+glicose)
PolissacarídeoPolissacarídeoss
• Polímeros de Polímeros de monossacarídeosmonossacarídeos: são moléculas lineares : são moléculas lineares (celulose) ou ramificadas (glicogênio e amido).(celulose) ou ramificadas (glicogênio e amido).
• HomopolímerosHomopolímeros: apenas 1 tipo de monômero.: apenas 1 tipo de monômero.Ex.:Amido e glicogênio – somente glicoseEx.:Amido e glicogênio – somente glicose
• HeteropolímerosHeteropolímeros: + de um tipo de monômero.: + de um tipo de monômero.Ex.: GlicosaminoglicanasEx.: Glicosaminoglicanas
Homopolímeros Heteropolímeros
PolissacarídeoPolissacarídeoss
PolissacarídePolissacarídeos os
• ReservaReserva: : amido (plantas) e glicogênio (animais)amido (plantas) e glicogênio (animais)
Estruturais: Quitina (animais) e celulose (vegetais).
amido
glicogênio
quitina
celulose
Substâncias de reserva
glicogênio
amido
Parede celular- celulose
Parede celular- celulose
Ácidos Ácidos NucleicosNucleicos
Prof. Ms. Tadaiti Ozato Junior
HistóricHistóricoo
Estrutura do DNA: determinada em 1953 Estrutura do DNA: determinada em 1953
pelos ingleses Watson e Crick (prêmio pelos ingleses Watson e Crick (prêmio
Nobel).Nobel).Obs.: Obs.: Britânica Rosalind Franklin teve participação na Britânica Rosalind Franklin teve participação na
determinação da estrutura do DNA determinação da estrutura do DNA
Ácidos NucleicosÁcidos NucleicosDNA: DNA: ácido desoxirribonucleico; ácido desoxirribonucleico;
RNARNA: Ácido ribonucleico: Ácido ribonucleico
DNA e RNA: DNA e RNA: principais moléculas informativas principais moléculas informativas das células.das células.
DNA: DNA: única função de material genético.única função de material genético.
RNA - Diferentes tipos:RNA - Diferentes tipos:
RNAm: RNAm: carrega informação do DNA aos carrega informação do DNA aos ribossomos servindo como molde para a síntese ribossomos servindo como molde para a síntese proteica.proteica.
RNAt e RNAr: RNAt e RNAr: envolvidos na síntese proteica.envolvidos na síntese proteica.
RNAs: RNAs: podem catalisar várias reações químicas podem catalisar várias reações químicas (ribozimas)(ribozimas)
Dogma Central da Dogma Central da BiologiaBiologia
DNADNA RNA Proteínas
TraduçãoTranscrição
Duplicação
Dogma Central da Dogma Central da BiologiaBiologia
DNA e RNADNA e RNA
DNA
RNA
•Núcleo – eucariotos
(maior parte)
Cromatina / Cromossomos
•Citoplasma
(menor parte)Cloroplastos / Mitocôndrias
•Núcleo – síntese de RNA
•Citoplasma – síntese de Proteínas
Composição dos Ác. Composição dos Ác. nucleicosnucleicosSão polímeros compostos por nucleotídeos
Nucleotídeo
• Açúcar - pentose
• Grupo fosfato
• Base nitrogenada
Composição dos Ác. Composição dos Ác. nucleicosnucleicos• pentoses: • numeração da pentose:
• pentose + grupo fosfato
Composição dos Ác. Composição dos Ác. nucleicosnucleicos
•Bases nitrogenadas:
Composição dos Ác. Composição dos Ác. nucleicosnucleicos
Ligação FosfodiésterO fosfato localizado na
posição 5´ se liga à hidroxila localizada na posição 3´, liberando uma molécula de água.
RNA DNA
DNA
DNA•Reservatório para informações genéticas
•Constituído de duas cadeias de polinucleotídeos antiparalelas(direções opostas).
• Dupla hélice em torno do eixo giro p/ direita.
• Ligações fosfodiéster 5´ 3´.
• Proporciona mecanismo da hereditariedade.
• Replicação semi-conservativa
• As duas cadeias de polinucleotídeos interagem entre si através das pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas, em que a A pareia com T e C com G.
DNA
Tipos de Tipos de DNADNA
• DNA B: maior parte do DNA giro p/ direita (10 nucleotídeos por volta), conformação mais estável e alto grau de hidratação.• DNA Z: região do DNA rica em (G-C) giro p/ esquerda (12 nucleotídeos por volta), conformação mais flexível mais sucetível a mutações.
• DNA A: Aparece em algumas partes do DNA natural quando há alta conc. de cátions e baixa hidratação, possuindo 11 nucleotídeos por volta.
• Obs.: Os DNAs C e D são subclasses do DNA tipo B
Tipo C: grau de hidratação menor que 45%.
Tipo D: somente obtido de forma artificial.
Existe também uma forma de Tripla hélice
Tipos de Tipos de DNADNA
GenesGenes• Seqüência específica de nucleotídeos, que codifica informações necessárias para a síntese de proteínas.
Esquema de um gene de eucarioto.
Obs.:Em procariotos raramente há ocorrência de íntrons.
RNAExistem três tipos de RNA:
•RNA mensageiro (RNAm): atua transferindo a informação contida no DNA para a síntese de proteínas nos ribossomos.
• RNA transportador (RNAt): possuem o formato de trevo e atuam no transporte de aminoácidos para os ribossomos para a síntese proteica.
• RNA ribossômico (RNAr): faz parte da composição dos ribossomos (50% da massa) proporciona suporte molecular para a síntese de polipeptídeos.
RNAMolécula de
RNA
1 cadeia de polinucleotídeos
• Não é uma estrutura linear simples.
• Bases complementares em certas regiões.
• Pontes de hidrogênio entre A-U e C-G conseqüência a molécula se dobra formando alças ao DNA.
RNA transportador (RNAt)
• Sintetizado na cromatina (núcleo interfásico cromossomos descondensados)
• Moléculas menores com forma de trevo.
• Propriedade de se ligar à aminoácidos.
• Reconhece determinados locais na molécula de RNAm (códon) RNAt (anti-códon) seqüências complementares.
• Ocorrem ponte de H segmentos formados por dupla-hélice.
RNA transportador (RNAt)
RNAt
RNAt
Síntese de RNAt ver transparência
RNA mensageiro (RNAm)
• Sintetizado na cromatina (núcleo interfásico cromossomos descondensados).
• Transcrição de uma das cadeias da hélice de DNA
RNAm
•Prolongamento (cauda de poli-A) adicionado na extremidade 3´ ainda no núcleo logo após a transcrição.
•Na outra extremidade (5´) do RNAm há a adição de um cap (capuz nucleotídico)
Processamento do RNAm (Processamento do RNAm (splicing splicing alternativoalternativo))
RNAm
RNA ribossômico (RNAr)
• Mais abundante que os outros tipos de RNA 80% do RNA celular.
• Combinado com com proteínas RNP (ribonucleoproteínas)
• Formam os ribossomos principal constituinte.
• Ribossomos + RNAm polirribossomos.
• Função dos Ribossomos: Tradução de proteínas.
RNAr
RNAr
Polirribossomos
(polissomos)
Ribossomos livres no citoplasma
RNAr
Ribossomos aderidos ao RERER
Polirribossomos
(polissomos)