Ciências Moleculares e Celulares

COMPONENTES QUÍMICOS DA CÉLULA

Pva, 04.03.2013Dra. Solana M. Boschilia

Componentes químicos da célula

• Desenvolvimento de vários métodos de

fracionamento elementos sub-celulares

Componentes químicos da célula

Pode-se classificar os componentes químicos em:

Inorgânicos Orgânicos

Sais e água Ácidos nucleicosCarboidratos

LipídiosProteínas• 75-85% água

• 2-3% sais inorgânicos• Restante= compostos orgânicos

Componentes orgânicos da célula

• A maior parte das estruturas celulares contém lipídios e moléculas muito grandesmacromoléculas ou polímeros que são monômeros que se conectam por meio de ligações covalentes.

• Três polímeros são importantes:1. Ácidos nucléicos2. Polissacarídeos3. Proteínas.

Água

• Exceto osso e dente, a água é o componente mais abundante nos tecidos;

• O conteúdo de água do organismo varia de acordo com idade e atividade metabólica

Ex. 90-95% de água no embrião e decai com idade.

• Atua como solvente natural de íons e como meio de dispersão coloidal da maior parte de macromoléculas. Indispensável para a atividade biológica processos fisiológicos ocorrem só em meio AQUOSO.

Água

• Na célula, a água tem duas frações:

Ligada Livre

5% unida frouxamente a outras moléculas por ligação não covalente

95% total usada como solvente para solutos e

como meio de dispersão

Água

A molécula da água é morfológica e eletricamente assimétrica

Dipolo pode se ligar eletrostaticamente com ambos tipos de carga.

• A tendência da água de combinar íons negativos e positivos é frequentemente MAIOR do que a tendência de os íons combinarem entre si.

ex. NaCl + H2O altamente instáveis.

Água

Sais

• A concentração de íons entre dentro e fora da célula é diferente.

• Os sais dissociados em ânions (Cl) e cátions (Na e K) são

importantes para manter a pressão osmótica e o equilíbrio ácido-

base da célula.

• A retenção de íons na célula aumento pressão osmótica, ou

seja, entrada de água.

• Indispensável para atividade celular certos elementos de Mn, Cu,

Co, I, Se, Ni, Mo e Zn.

Sais

K+

Mg+2

Na+

Cl-

HPO4-2

HCO3-

Ácidos nucléicos

• São macromoléculas de enorme importância biológica depósito de informação genética;

• Todos os seres vivos DNA e RNA• Vírus DNA OU RNA

DOGMA CENTRAL DA BIOLOGIA MOLECULAR

DNA transcrição RNA tradução proteínas

A informação do DNA é copiada em moléculas de RNAm, cujas sequencias de nucleotídeos contém o código que estabelecem a sequencia dos a.a. nas proteínas.

Ácidos nucléicos

• Nos eucariotos DNA no núcleo integrando os cromossomos• Mitocôndrias e cloroplastos

RNA localiza-se tanto no núcleo quanto no citoplasma.

Ácidos nucléicos

• Os ácidos nucleicos contem CH (pentoses), bases nitrogenadas e ácido fosfórico. A hidrólise gera:

DNA RNA

Pentose desoxirribose riboseBases purina Adenina, Guanina A, G

pirimidina Citosina, Timina C, Uracila

Ácido fosfórico H3PO4 H3PO4

Ácidos nucléicos

• A molécula do ácido nucléico é um polímero cujos monomeros são nucleotídeos sucessivamente ligados por ligações fosfodiéster.

Liga o carbono 3´da pentose do nucleotídeo

com o carbono 5´da pentose do nucleotídeo

seguinte

Seu eixo tem pentoses e fosfatos e as bases

surgem ligadas às pentoses

• As bases nitrogenadas tem 2 tipos:

Purinas: tem 2 anéis fundidos entre si (A e G)Pirimidinas: tem anel heterocíclico (T e C) ou U (RNA)

Ácidos nucléicos

• Outras diferença entre DNA e RNA DNA sempre em dupla;

Nucleosídeo: combinação de pentose +baseNucleotídeo: combinação de pentose+base+ácido fosfórico.

ex. adenosina (adenina +pentose)ex. adenosina trifosfato (adenina +pentose+fosfato)

DNA

DNA

• E. coli 3.400.000 pares de bases= 1.4 mm• Ser humano 1200 x isso de pares de bases = 1.70m

• Em cada molécula de DNA, a quantidade de A=T e C=G.

Características do DNA:1. Dupla hélice em torno de um eixo central;2. Ambas cadeias são ligadas entre pontes de H estabelecidas

entre os pares de bases. Os pares possíveis são:

A-T, T-A, C-G e G-C

As últimas são mais estáveis, 3 pontes.

DNA

3. A base das cadeias variam consideravelmente, porém as cadeias são complementares.

Quando vai ter replicação e as cadeias se separam, uma delas serve de molde para a síntese de uma nova cadeia complementar,

gerando duas moléculas filhas da mesma composição da progenitora

DESENHO no quadro

RNA

• Não é só uma fita simples, pode dobrar-se e se ligar, pareando-se;• ~ DNA;• Muda só a U no lugar de T;• Só tem uma cadeia de nucleotídeos;• Três tipos:

• RNAm- leva a informação genética, copiada do DNA que estabelece a sequência dos a.a. na proteína;

• RNAr- representa 50% da massa do ribossomo (outros 50% são proteínas) que é a estrutura que proporciona o apoio molecular para as reações químicas que originam a síntese proteica;

• RNAt- identifica e transporta os a.a. ao ribossomo.

Carboidratos

• Compostos de C, H e O principal fonte de energia para a célula e são constituintes estruturais importantes das membranas celulares e matrix extracelular;

• De acordo com o número de monômeros classificam-se em:

• Monossacarídeos- açucares simples com fórmula geral :

Cn(H20)n

São classificados de acordo com o número de C que possuem: triose, tetrose, pentose, hexose. Ex. ribose e desoxirribose pentose

glicose hexose

• Dissacarídeos- açucares formados pela combinação de 2 monomeros de hexoses, com a perda de uma molécula de água.

Fórmula:

C12H22O11

Ex. lactose glicose +galactose

• Oligossacarídeos- no organismo, os oligossacarídeos não estãolivres, e sim unidos a proteínas e lipídios de modo que fazemparte de glicolípidios e glicoproteínas. Podem ter cadeiasramificadas com distintos tipos de monossacarídeos.

Carboidratos

Carboidratos

• Polissacarídeos- resultam da combinação de muitos monomerosde hexoses, com a perda de uma molécula de água.

Fórmula:

C6H10O5

• Quando hidrolizam, dão lugar os monossacarideos. Ex. amido e glicogênio reservas de célula vegetal e animal

celulose elemento estrutural da parede celular.

** são todos polímeros de glicose, o que muda são os tipos de ligações entre seus monômeros.

‘

Lípidios

• Grupo de moléculas caracterizadas por sua insolubilidade em água e solubilidade em solutos orgânicos. Tais propriedades são devidas às suas longas cadeias hidrocarbonadas que são estruturas não polares e hidrófobas.

• Os lipídios mais comuns são:

• Triacilglicerol são triésteres dos ácidos graxos com glicerol. Cada ácido graxo é constituido por uma longa cadeia hidrocarbonada, cuja fórmula é:

Lípidios

• Os depósitos intracelulares de lipideos , os quais o glicerol está esterificado por 3 ácidos graxos ficam em células como os adipócitos.

• Fosfolipídios: tem extremidades polares formadas por glicídios, em geral D-galactose.

• São classificados em :• Cerebrosídeos abundantes nas membranas das

células nervosas. Ex. bainha de mielina• Gangliosídeo

Lípidios

• Esteróides- são lipídeos derivados de um composto chamado:

CICLOPENTANOPERIDROFENANTRENO

O mais importante: Colesterol

• Só os animais tem;• Encontrado nas membranas, outras partes da célula e fora

dela.• Diminui a fluidez das membranas.

Proteínas

Proteínas

Proteínas

Monômero é uma pequena molécula que pode ligar-se a outrosmonômeros, formando moléculas maiores polímeros.

Os monômeros que compõem as proteínas são os AMINOÁCIDOS (aa).

Um aa é um ácido orgânico no qual o C unido ao grupo carboxila(-COOH) está também ligado a um grupo amina (-NH2). Além disso,esse C se encontra ligado a um H e um radical (-R), que é diferentepara cada aa.

Proteínas

Ex. Alanina

R

Constituem o componente orgânico mais abundante na célula equando oxidadas podem fornecer energia, apesar de ter funçãoplástica ou estrutural.

Várias funções na célula e no organismo: as enzimas; algunshormônios (insulina); anticorpos que são fundamentais nomecanismo de defesa do organismo.

funções relevantes na organização, conservação, no

crescimento, no funcionamento, na reconstrução e reprodução

dos organismos.

Proteínas

Existem 20 tipos de aa existentes nas proteínas:

Dois são ácidos:

Proteínas

Existem 20 tipos de aa existentes nas proteínas:

Três são básicos:

Proteínas

Existem 20 tipos de aa existentes nas proteínas:

Cinco são neutros polares:

hidrófilos

Proteínas

Existem 20 tipos de aa existentes nas proteínas:

Cinco são neutros não

polares:hidrófobos

Proteínas

Ligação peptídica: união do grupo carboxila de um aa com o grupo amina do outro.

DipeptídioTripeptídeo

OligopeptídeoPolipeptídeo

Proteínas conjugadas ligadas a porções não protéicas. Ex: glicoproteínas, lipoproteínas, nucleoproteínas.

Proteínas

Níveis de organização estrutural das proteínas:

1. Primária-sequência de aa que

formam a cadeia protéica;

Proteínas

Níveis de organização estrutural das proteínas:

2. Secundária-configuração

espacial da proteína-α-hélice

Folha dobradaβ

Proteínas

Níveis de organização estrutural das proteínas:

3. TerciáriaÉ consequência da formação de novas

dobraduras nas estruturas α-hélice e

Folha dobrada β, dando configuração 3D para a proteína

Proteínas

Níveis de organização estrutural das proteínas:

4. QuarternáriaCombinação de 2 ou mais polipeptídeos,

originando moléculas de grande

complexidade ex. ribossomo (~50 tipos de proteínas)

Enzimas

A síntese e degradação de várias moléculas ocorrem por intermédio das ENZIMAS.

Elas atuam dentro de uma estreita faixa de temperatura e pH;

Ela são catalizadores biológicos;aceleram as reações químicas sem se

modificar, podendo ser usadas mais de uma vez.

Enzimas

As enzimas (E) são proteínas ou glicoproteínas que tem um ou mais lugares denominados sítios ativos, os quais se unem ao substrato (S).

E+S [ES] E+P

Enzimas

As enzimas podem ser inibidas reversível ou

irreversivelmente;