Diapositivo 1 - Comissão de Curso 2007

Era uma vez a vida …
Como interagem as
Biomoléculas?
1º Seminário Orientado de
Bioquímica I
Era uma vez a vida.
Como é que as biomoléculas
interagem?
Trabalho realizado por: Adriana Roque, Adriana Formiga, Afonso Castelo
Branco, Alicia Rebelo e Ana Carolina Lopes
O que são biomoléculas
-Moléculas de grandes dimensões e complexidade
-São polímeros, resultam da união de várias
moléculas mais simples, os monómeros
-Apresentam um elevado grau de organização
numa estrutura tridimensional
-São constituídas por um reduzido nº de
componentes químicos: C, H, N e O são os
maioritários
-
Principais classes de
biomoléculas
Ácidos
Nucleicos
Lípidos
Proteínas
Glícidos
Importância do Carbono
-Todas as biomoléculas são constituídas por
carbono, ou seja são esqueletos carbonados
-Forma ligações covalentes muito estáveis:
.Após sofrer hibridação apresenta 4electrões desemparelhados
.Ao ligar-se ao H, apresenta 1e- desemparelhado
. Ao ligar-se ao O, apresenta 2e- desemparelhados
. Ao ligar-se ao N, apresenta 2e- desemparelhados
Deste modo o C, O, H e N podem formar novas ligações covalentes
aumentando diversidade química das biomoléculas
Importância biomoléculas
-As interacções entre biomoléculas são
fundamentais no estudo dos mecanismos de
doença.
-60% dos novos fármacos integram proteínas
que irão interagir com as proteínas do organismo.
Interacções entre biomoléculas




Ligações covalentes: ligações entre átomos
Forças Van der Walls: forças de atracção entre moléculas
polares
Ligações de hidrogénio: forças atractivas entre iões de
cargas opostas
Interacções hidrofóbicas: forças de repulsão a água e
moléculas com grupos apolares
As interacções químicas das biomoléculas devem-se as ligações
químicas dos seus grupos funcionais.
Grupos funcionais
-Grupos de natureza orgânica responsáveis pelas reacções dos compostos
-Cada biomolécula contem diferente nº de grupos funcionais que
determinam a sua reactividade
Grupos funcionais
.Álcoois: contêm o grupo hidróxido (OH)
.Éteres: contêm o grupo R-O-R’ em que R e R’ são grupos alquilo ou anilo
.Aldeídos e Cetonas: contêm o grupo carbonilo (
)
.Ácidos carboxilos: contêm o grupo carboxilo (COOH)
.Ésteres: contêm o grupo R´-COOR", em que R e R' são quaisquer grupos
orgânicos ligados
.Aminas: contêm o grupo R3N em que R é H ou um grupo alquilo ou anilo
-Sabendo quais os grupos funcionais presentes num composto podemos
muitas vezes prever futuras reacções
Hierarquia da
organização molecular
da célula
Formação de uma Proteína, de
um Hidrato de Carbono e de um
ácido nucleico através da
interacção entre as unidades
básicas das biomoléculas –
aminoácidos, monossacarídeos e
nucleótidos, respectivamente
Proteínas
As proteínas são aglomerados de aminoácidos que se
ligam entre si através de interacções (ligações não
covalentes).
Os aminoácidos são moléculas que contém um grupo carboxilo
(COOH) e um grupo amina (NH3).
As ligações entre aminoácidos denominam-se por ligações peptidicas
e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo
carboxilo de outro aminoácido e dá-se a perda de uma molécula de
água.
As proteinas são compostos orgânicos de estrutura
complexa e massa molecular elevada ( entre 15.000 e
20.000.000 u ) e são sintetizadas pelos organismos vivos
através da condensação de um grande número de
moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações
denominadas ligações peptídicas.
São também compostos quaternários de carbono ( C ),
hidrogênio ( H ), oxigênio ( O ) e azoto ( N ), e
constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina
(R-NH- ) e o grupo carboxilo ( R-CO-), derivados dos
aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas.
Existem 23 aminoácidos conhecidos, dos quais 8 são
essenciais ( essenciais significa que o nosso
organismo não é capaz de produzir, por isso temos
de os ingerir através dos alimentos para os possuir).
Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de
"peptideo", estas podem possuir 2 aminoácidos
(dipeptídeos ), 3 aminoácidos ( tripeptídeos ), 4
aminoácidos ( tetrapeptídeos ), e muitos
aminoácidos ( polipeptídeos ). O termo proteina é
dado quando na composição do polipeptídeo entram
centenas, milhares ou milhões de aminoácidos.
Estruturas tridimensionais das proteinas:
As proteinas podem ter 4 tipos de estrutura dependendo de
configuração espacial da cadeia polipeptidica, do tamanho da
cadeia, e do tipo de aminoácidos que possui. As estruturas são:
• Estrutura primária:
Sequência linear de aminoácidos unidos por ligações péptidicas.
• Estrutura secundária:
Constituída por uma cadeia de aminoácidos em que se estabelecem
ligações por pontes de hidrogénio entre os aminoácidos distantes da
cadeia. Estas ligações conferem lhe a forma em hélice ou folha
pregueada.
• Estrutura terciária:
Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada , sendo
mantido por pontes de hidrogénio e dissulfito. Esta estrutura confere
a actividade biológica às proteínas.
• Estrutura quaternária:
Resulta da associação de várias subunidades com estrutura terciária,
estas permanecem unidas através de ligações não covalentes.
Desnaturação:
As proteínas podem desnaturar. Isto acontece quando, por
acção de substâncias químicas ou do calor as proteínas sofrem
alteração da estrutura terciária ou a quebra das ligações não
covalentes da estrutura quaternária.
As proteínas perdem a sua conformação e, consequentemente,
a sua funcionalidade. A desnaturação pode ser: reversível ou
irreversível.
Renaturação:
Dependendo da forma pela qual a proteína foi desnaturada,
sua conformação nativa pode ser recuperada (renaturação)
retirando-se lentamente o agente desnaturante, como por
exemplo fazer uma diálise contra água para retirar o agente
desnaturante ureia.
Funções:
As proteínas são parte constituínte dos tecidos biológicos e muitas delas funcionam
como enzimas. Juntamente com os açucares e lipidios constituem a alimentação básica
dos animais. São substâncias sólidas, incolores, coloidais, insolúveis em solventes
orgânicos, outros com alguma solubilidade em água, e outros com alguma solubilidade
em soluções aquosas diluidas de ácidos, bases ou sais.
Glícidos
Os glícidos são compostos
orgânicos ternários (constituídos
por C, O e H) que podem ser ou
aldeídos ou cetonas.
De acordo com a sua complexidade
podem-se considerar três grandes
grupos de glícidos:
monossacarídeos, oligossacarídeos
e polissacarídeos
Estes compostos orgânicos
simples são, de facto as biomoléculas
mais abundantes de entre as quatro
maiores classes.
Funções dos glícidos





Função
Função
Função
Função
Função
energética (metabolismo)
de reserva
estrutural (celulose e quitina)
de regulação
de crescimento
Monossacarídeos
Os monossacarídeos, ou oses, sãos os glicidos mais
simples pois não podem ser hidrolisados. A sua fórmula
química geral é então (C.H2O)n, em que n é um número
entre 3 e 9
Os monossacarideos podem então ser classificados de
acordo com duas características essenciais:
1. A localização do grupo funcional carbonilo;
Se o grupo Carbonilo estiver numa
extremidade da cadeia de
carbono, estamos perante um
aldeído, ou seja, o
monossacarídeo é uma aldose.
Se o grupo Carbonilo estiver algures
no meio da cadeia de carbono,
estamos perante uma cetona, ou
seja, o monossacarídeo é uma
cetose.
2. O número de átomos de carbono que os compõem (entre 3 e 9)
Assim, existem trioses (3C), tetroses (4C),
pentoses (5C), hexoses (6C), heptoses (7C),
etc. sendo as pentoses e as hexoses as mais
frequentes.
Estes dois sistemas de classificação são
frequentemente combinados. Por exemplo, a
glicose é uma aldohexose (um aldeído com
seis carbonos) e a frutose é uma cetohexose
(uma cetona com seis carbonos)
frutose
Dissacarídeos
Os dissacarídeos (por exemplo, a sacarose e a lactose) são os
polissacarídeos mais simples e são compostos pela união de
duas oses através de uma ligação covalente conhecida como
Ligação Glicosídica formada numa reacção de desidratação,
pois uma ose pede um átomo de hidrogénio e a outra ose
perde um grupo hidroxilo.
Assim, a fórmula geral dos díssacarídeos é C12H22O11.
Oligossacarídeos e polissacarídeos
São oligossacarídeos as moléculas constituidas por 2 a 10
monossacarídeos unidos entre si. Se este número for
superior, as moléculas denominam-se polissacarídeos.
LÍPIDOS


Os lípidos não são polímeros,isto é, não
são repetições de uma unidade básica.
Biomoléculas insolúveis em água e
solúveis em solventes orgânicos éter,
acetona,álcool, sulfureto de carbono e
tetracloreto de carbono ”semelhante
dissolve semelhante”.







- Reserva de energia em animais e sementes
oleaginosas, sendo a principal forma de
armazenamento os triacilgliceróis (triglicerídeos);
- Armazenamento e transporte de combustível
metabólico;
- Componente estrutural das membranas
biológicas;
- São moléculas que podem funcionar como
combustível alternativo à glicose
- Oferecem isolamento térmico, eléctrico e
mecânico para protecção de células e órgãos e para
todo o organismo, o qual ajuda a dar a forma estética
característica;
- Dão origem a moléculas mensageiras, como
hormonas, prostaglandinas, etc.
- As gorduras (triacilgliceróis), devido à sua função de
substâncias de reserva, são acumuladas
principalmente no tecido adiposo, para ocasiões em
que há alimentação insuficiente.


Sob o ponto de vista energético, os lípidos são
compostos muito energéticos devido ao
elevado número de ligações C-H, atingindo o
dobro da capacidade dos hidratos de carbono
(cerca de 9 kcal por grama, comparativamente
com os 4 kcal pelo mesmo peso de hidratos de
carbono).
A grande heterogeneidade dos lípidos justifica
a existência de diversas classificações. Uma
delas, que é a mais simples, agrupa os lípidos
em três classes: lípidos simples, lípidos
conjugados e lípidos derivados.
Lípidos SIMPLES

Compreendem os GLICERIDEOS e as
CERAS
Ésteres de mono-álcoois
de elevado peso
molecular
Ésteres do
glicerol e de ácidos gordos
Tri-álcool com 3
carbonos
Saturados ou
insaturados
solúvel na água e
insolúvel ou pouco
solúvel nos solventes
orgânicos
obedecem à fórmula
CH3-(CH2)n-COOH
possuem nº par de
átomos de carbono
Lípidos CONJUGADOS
-Álcool estrutural e ácidos gordos
-Fosfato
-Bases azotadas
-Açúcares

Mais importantes:
glicerofosfolípidos (fosfolípidos)
esfingolípidos
glicolípidos
fOsFoLíPiDoS


Constituintes básicos das membranas
biológicas
Estrutura semelhante à dos triglicerídeos
de reserva sendo, porém, constituídos por
4 unidades:



1 molécula de glicerol
Duas cadeias de ácidos gordos
Um álcool fosforilado
Lípidos DERIVADOS


Englobam subst. muito variadas que possuem
características dos lípidos, nomeadamente a
insolubilidade na água e a solubilidade nos solventes
orgânicos.
Englobam:






Ácidos gordos
Álcoois de elevado peso molecular
Hidrocarbonetos
Vitaminas D,E e K
Prostaglandinas
Compostos isoprénicos
Compostos isoprénicos



Constituem um importante grupo de compostos
orgânicos presentes tanto em animais como nas
plantas.
Têm em comum o facto de resultarem da
condensação de unidades de isopropeno (um
hidrocarboneto insaturado com 5 átomos de
carbono).
Entre os compostos isoprénicos encontra-se o
colesterol e um grupo de esteróides, do qual
fazem parte diversas hormonas como
estrogénios.
Nucleótidos
Ácidos nucleicos
Ácido nucleico é um tipo de composto químico, de
elevado peso molecular, que possui ácido fosfórico,
açúcares e bases purícas e pirimidícas. Ocorrem em todas
as células vivas e são responsáveis pelo armazenamento
e transmissão da informação genética e por sua tradução
que é expressa pela síntese precisa das proteínas.
DNA (Ácido desoxirribonucleico)
O DNA é uma molécula orgânica que quando transcrita em RNA, tem a
capacidade de codificar proteínas.
O DNA é composto de uma pentose, grupos fosfato e bases azotadas,
As bases do DNA são:
Adenina
Guanina
Citosina
Timina
Sendo que Adenina se liga por meio de pontes de hidrogênio à Timina,
e a Citosina se liga à Guanina.
A Cadeia de DNA apresenta-se enrolada numa estrutura dupla-hélice e
uma vez no núcleo recebe a acção de histonas e condensa-se para
formar os cromossomas
O DNA é encontrado em todos os seres incluindo os vírus que ora
possuem DNA, ora possuem RNA, porém, rara e recentemente, foram
encontrados vírus que possuíam tanto DNA como RNA, ao mesmo
tempo.
O DNA replica-se através de uma replicação semiconservativa onde uma cadeia de DNA dá origem a duas
cadeias exactamente iguais.
RNA (Ácido ribonucleico)
A composição do RNA é muito semelhante à do DNA, contudo
apresenta algumas diferenças.
Este é um polímero de nucleótidos, geralmente em cadeia
simples, formado por moléculas de dimensões muito inferiores às
do DNA.
O RNA é constituído por uma pentose (Ribose), por um grupo
fosfato e uma base azotada que pode ser adenina (A), guanina
(G), citosina (C) e Uracilo (U).
O RNA forma-se no núcleo e migra para o citoplasma.
Transcrição do RNA
A transcrição consiste na síntese de RNA. É realizada por um
complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase,
composta por várias subunidades e que realiza a polimerização
do RNA a partir de uma cadeia-molde de DNA.
Esse processo ocorre em três etapas principais: a iniciação, o
alongamento e a terminação.
Metabolismo
CATABOLISMO
ANABOLISMO
Oxidação
Redução
Energia
electrões
electrões
Energia
Degradação
Síntese