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)