Componentes Químicos da Célula

Componentes
Químicos da Célula
Componentes Químicos da Célula:
Composto
Água
Porcentagem
75 a 85%
Íons inorgânicos
1%
Carboidratos
1%
Lípideos
Proteínas
Ácidos nucleicos
2 a 3%
7 a 10%
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
constituídos por C.
inorgânicos
que
são
Estrutura Atômica:
- núcleo
- eletrosfera
- prótons
- nêutrons
- elétrons
Os átomos são partículas eletricamente neutras, onde
o nº de p+ é igual ao nº de e-.
Íons
Os íons são partículas carregadas (+ ou -), onde o nº
de e- não é mesmo que o nº de p+.
- Cátions: derivados de átomos
que perderam e-, carga (+).
Ex: Na+, o át. de Na perdeu 1 e• Íons
- Ânions: derivados de átomos
que ganharam e-, carga (-).
Ex.:Cl-, o át. De Cl ganhou 1 e-
Íons
Íons importantes
• Na+: importante para transmissão do impulso
•
•
•
•
•
nervoso.
Ca+2: contração muscular e processo de
cicatrização.
Mg+2: presente na clorofila.
Fe+2: hemoglobina.
I-: importante p/ síntese de hormônios T3 e T4.
F-: importante p/a manutenção dos ossos e dos
dentes.
Polaridade dos Compostos
- Polar ou Hidrofílica: são compostos que têm afinidade
por a água, “amigo de água”.
µR 0
Ex.: HCl, álcool etílico, etc...
- Apolar ou Hidrofóbica: são compostos que não têm
afinidade por a água “medo de água”.
µ R= 0
Ex.: H2, N2, CO2, lipídeos em geral, etc...
Obs.: Existem moléculas anfipáticas (regiões polares e apolares na
mesma molécula).
Interações Moleculares
Compostos Iônicos - Interações eletrostáticas - Ex.: NaCl
- Pontes de H - Ex.:: H2O, NH3
- Pontes de Dissulfeto (S) - Ex.:cisteína-
Compostos
Moleculares
cisteína
- Van der Waals ou dipolo-dipolo
permanente (DDP): Ex.: HCl
- London ou dipolo-dipolo induzido(DDI)
Ex.: CO2 (em geral moléculas pequenas)
- Interações Hidrofóbicas:
Ex.: cadeias carbônicas grandes
Ligações Químicas e Interações Moleculares:
Type of Bond
Strength
(Kcal/mole)
Covalent
-50 to -100
Ionic
-30 to -80
Hydrogen
-3 to -6
Hydrophobic
-0.5 to -3
Van der
Waals
-0.5 to -1
Ligação Covalente
Ligação Iônica
Pontes de Hidrogênio
4 pontes de H
Ligações de Hidrogênio
água
Solvatação
 Interação entre cargas parciais de diferente polaridade
Ligações de Hidrogênio
Fatores que afetam a ligações fracas
• Aquecimento
• Alteração da concentração iônica do meio
• Alteração do pH
Importância Biológica das Ligações Fracas
• Permitem à cél. montar, alternar e desmontar estruturas
supramoleculares.
Ex.: Atuação enzimática, formação dos microtúbulos.
• Aumentar a versatilidade e eficiência funcional s/ grandes
gastos de energia.
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 Orgânicas
Unidades
Macromoléculas ou polímeros repetidas
Monômeros
Unem-se por ligações covalentes
Homopolímeros
Polímeros formados por monômeros
semelhantes .
Heteropolímeros
Polímeros formados por monômeros
diferentes .
Macromoléculas Orgânicas
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 Biopolímeros
• Proteínas
• Ácidos nucleicos
• Carboidratos
Proteínas
• São biopolímeros de aminoácidos formados
por ligação peptídica.
• Existem 20 tipos de aminoácidos
Qual a importância das proteínas p/ a cél.?
•
•
•
•
•
•
Estrutura das céls. e tecidos  Ex.:Queratina
Reparos  Ex.: proteínas responsáveis pela coagulação
Crescimento  Ex.:hormônios
Defesa  Ex.:anticorpos
Manutenção do organismo  Ex.: Insulina
Biocatalizadores  Ex.: Enzimas
Regulam milhares de reações
químicas diferentes
Proteínas
• Simples  formada somente por aa.
• Conjugada  aa + grupos prostético
Ex.: nucleoprotéinas: aa + ác. nucléicos
lipoproteínas: aa + lipídeos
glicoproteínas: aa+ craboidratos
Níveis Estruturais das Proteínas
• Estrutura Primária: Seqüência de aa da proteína.
• Estrutura Secundária: Arranjo espacial definido e
típico da proteína, interação entre os aa (hélice 
folhas  pregueadas).
• Estrutura Terciária: Dobramento sobre si mesma.
• Estrutura Quaternária: Junção de subunidades.
Estrutura Primária
Estrutura Secundária
Estrutura Terciária
Estrutura Quaternária
Níveis estruturais
Tipos de proteína
• Fibrosa: funções estruturais (insolúveis).
Ex.: Colágeno e elastina
• Globular: várias funções (solúveis).
Ex.: Transporte  Hemoglobinas
globular
fibrosa
Enzimas
• Catalisadores biológicos.
• Acelera reações químicas.
• Podem ser utilizadas repetidamente.
• Grupo de moléculas amplo e especializado.
Enzimas
Principais Classes de Enzimas
Nome
Exemplos
Oxidorredutases
Desidrogenases, oxidases
Transferases
Transaminases,
transmetiltransferases
Hidrolases
Proteases, lipases,
fosfatases
Liases
Descarboxilases
Isomerases
Racemases
Ligases
Sintetases
Enzimas
Enzima
(centro ativo)
Substrato
(composto específico que
sofre ação enzimática –
molécula alvo)
Produto
Enzimas
Enzimas
• Atividade de uma enzima pode ser bloqueada.
Enzimas
• Algumas enzimas necessitam de um cofator –
•
importante na atividade da proteína.
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 Lipídeos
Combustível: reservas energéticas
armazenados nos adipócitos.
(gorduras
e
óleos)
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 Estruturais
• São moléculas anfipáticas longas (porções polares
e apolares) – fosfolipídeos.
Compõem: Membrana plasmática, envoltório
nuclear e organelas membranosas.

Lipídeos de Reserva
• São os ácidos graxos – gorduras neutras
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-acilgliceróis
Lipídeos de Reserva
Esteróides
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
Esteróides
• São derivados do
colesterol.
• Estrutura comum:
múltiplos anéis de
carbono
Colesterol
• Reduz a fluidez nas membranas – cadeias saturadas
– abundante nas memb. plasm.
• Esterol + 8 a 10 C (cadeia alifática).
Arteriosclerose
1
4
3
2
5
Prostaglandinas
• São lipídeos importantes na comunicação celular, dando
origem ao processo inflamatório, atuação similar a dos
hormônios.
Carboidratos
• É a principal fonte de energia dos seres vivos.
• Funções: Reserva  amido e glicogênio
Estrutural  celulose, quitina,
glicoproteínas
Informacional  glicocálix,
glicoproteínas de secreção e glicolipídeos.
Açúcares Simples
• Monossacarídeos: Trioses (3C), Hexoses (6C) e as
pentoses (5C).
• Trioses: gliceraldeído e dihidroxicetona
• Pentoses: ribose e desoxirribose
• Hexoses: glicose, manose, frutose, galactose, etc...
Dissacarídeos e Ligação Glicosídica
• Dissacarídeos: Formados por dois monossacarídeos
Ex.: Lactose (glicose+galactose)
Maltose ( glicose+ glicose)
Sacarose (frutose+glicose)
Polissacarídeos
• Polímeros de monossacarídeos: são moléculas lineares
(celulose) ou ramificadas (glicogênio e amido).
• Homopolímeros: apenas 1 tipo de monômero.
Ex.:Amido e glicogênio – somente glicose
• Heteropolímeros: + de um tipo de monômero.
Ex.: Glicosaminoglicanas
Homopolímeros
Heteropolímeros
Polissacarídeos
Polissacarídeos
• Reserva: amido (plantas) e glicogênio (animais)
glicogênio
amido
Estruturais: Quitina (animais) e celulose (vegetais).
celulose
quitina
Substâncias de reserva
glicogênio
amido
Parede celular- celulose
Parede celular- celulose
Ácidos Nucleicos
Prof. Ms. Tadaiti Ozato Junior
Históric
o
Estrutura do DNA: determinada em 1953
pelos ingleses Watson e Crick (prêmio
Nobel).
Obs.: Britânica Rosalind Franklin teve participação na
determinação da estrutura do DNA
Ácidos Nucleicos
DNA: ácido desoxirribonucleico;
RNA: Ácido ribonucleico
DNA e RNA: principais moléculas informativas das
células.
DNA: única função de material genético.
RNA - Diferentes tipos:
RNAm: carrega informação do DNA aos ribossomos
servindo como molde para a síntese proteica.
RNAt e RNAr: envolvidos na síntese proteica.
RNAs: podem
(ribozimas)
catalisar
várias
reações
químicas
Dogma Central da Biologia
RNA
DNA
Transcrição
Duplicação
Proteínas
Tradução
Dogma Central da Biologia
DNA e RNA
•Núcleo – eucariotos
DNA
Cromatina / Cromossomos
(maior parte)
•Citoplasma
(menor parte)
Cloroplastos / Mitocôndrias
•Núcleo – síntese de RNA
RNA
•Citoplasma – síntese de Proteínas
Composição dos Ác. nucleicos
São polímeros compostos por nucleotídeos
• Açúcar - pentose
Nucleotídeo
• Grupo fosfato
• Base nitrogenada
Composição dos Ác.
nucleicos
• pentoses:
• numeração da pentose:
• pentose + grupo fosfato
Composição dos Ác.
nucleicos
•Bases nitrogenadas:
Composição dos Ác.
nucleicos
Ligação Fosfodiéster
O 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 DNA
• 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 DNA
Genes
• Seqüência específica de nucleotídeos, que codifica
informações necessárias para a síntese de
proteínas.
Esquema de um
gene de
eucarioto.
Obs.:Em
íntrons.
procariotos
raramente
há ocorrência
de
RNA
Existem 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.
RNA
Molécula 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
cromossomos descondensados).
interfásico

• Transcrição de uma das cadeias da hélice de DNA
•Prolongamento (cauda de poli-A) 
adicionado na extremidade 3´ ainda no
núcleo logo após a transcrição.
RNAm
•Na outra extremidade (5´) do RNAm há a
adição de um cap (capuz nucleotídico)
Processamento do RNAm (splicing alternativo)
RNAm
RNA ribossômico (RNAr)
• Mais abundante que os outros tipos de RNA  80%
do RNA celular.
• Combinado
com
com
(ribonucleoproteínas)
proteínas

RNP
• Formam os ribossomos  principal constituinte.
• Ribossomos + RNAm  polirribossomos.
• Função dos Ribossomos: Tradução de proteínas.
RNAr
RNAr
Polirribossomos
(polissomos)
Ribossomos livres no citoplasma
RNAr
Polirribossomos
(polissomos)
Ribossomos aderidos ao RERER