Ciências Moleculares e Celulares

• Composição química das células

• Profa: Adriana Silva

Composição Química da Célula

COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA

CÉLULA – constituída por íons, moléculas e macromoléculas que formam as organelas

celulares.Componentes químicos da célulaa) inorgânicos:- água

- minerais

b) Orgânicos - Glicídeos (carboidratos ou açúcares)

- Lipídeos (óleos e gorduras)

- Protídeos (ou proteínas)

- Ácidos nucléicos

- Vitaminas

Composição Química da Célula

Inorgânicos

• Água• Sais Minerais

Orgânicos

• Proteínas• Lipídios• Carboidratos• Àcidos Nucléicos

Composição Química da Célula

POLARIDADE

• A molécula de água é formada por dois átomos de Hidrogênio e um de Oxigênio (H2O).

Oxigênio

Hidrogênio

ÁGUA

A água é um solvente universal.

A água é um regulador de temperatura.

A água é um lubrificante ideal,

A água participa de reações químicas

A água atua como mecanismo de proteção

A águaSubstância essencial à vida – reações químicas do

metabolismo só ocorrem em presença de água. Preenche o interior da célula- solvente de substâncias.

A quantidade de água varia conforme:- A espécie

- A idade

- A atividade celular

Minerais - FUNÇÃO

• Atuam principalmente como reguladores da atividade celular.

• Encontram-se na forma:• Insolúvel• Dissolvidos em água

- Sódio (Na+) e potássio (K+): - responsáveis pela condução do impulso nervoso.

- Ferro (Fe++): - forma a molécula de hemoglobina – transporte de O2 no organismo.

- Fosfato (PO4 ---): componente dos ácidos

nucléicos, alem de atuar nos processos energéticos da célula.

-Iodo - funcionamento da glândula tireóide- Flúor – resistência dos dentes

FÓSFORO (P)

• É importante na regulação do metabolismo celular e no fornecimento de fosfatos para a geração de energia.

• É essencial para a síntese de ácidos nucléicos e adenosina

trifosfato (ATP).

MAGNÉSIO

• É co-fator de várias enzimas; • Participa na ativação das enzimas glicolíticas( quebra da

glicose);

• Estimula a síntese de ácidos graxos essenciais;• Estimula a Bomba Sódio -Potássio

ELEMENTOS MINERAIS

• Cálcio: Estimula o crescimento celular pela incorporação na parede celular e membrana plasmática.

• Ferro: É necessário para síntese dos citocromos e de certo pigmentos.

COMPONENTES ORGÂNICOS DA CÉLULA

São polímeros – moléculas grandes formados pela união de moléculas menores chamadas

monômeros.

Monômero

Polímero

carboidratosChamados de glicídeos ou açúcares.

São formados por carbono, hidrogênio e oxigênio.Fornecem energia para as atividades celulares.

Exemplos: - glicose (combustível celular) , frutose (presente nos

frutos) – são monômeros,

- amido (reserva dos vegetais), glicogênio (reserva dos animais) e celulose (forma a parede das células

vegetais)

sacarose

• Classificação dos carboidratos- monossacarídeos: formados por apenas uma

unidade glicídicaEx. glicose, frutose, desoxirribose- dissacarídeos: formados por duas unidades

glicídicasEx. sacarose, maltose, lactose- polissacarídeos: formados por muitas unidades

glicídicas- Ex. amido, glicogênio, celulose

CARBOIDRATOS

• Abrangem um dos maiores grupos de compostos orgânicos encontrados na natureza.

• Junto com as proteínas formam os principais constituintes dos organismos vivos.

• São responsáveis pela energia que move o ser vivo

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

MONOSSACARÍDEOS

• São compostos com uma fórmula geral Cn(H2O), que não podem ser hidrolisados a compostos mais simples.

• Contêm de três a seis átomos de carbono.

• Exemplos: Glicose, Frutose e Galactose

• Glicose é o mais importante dos três e é utilizada pelas células como fonte imediata de energia.

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

MONOSSACARÍDEOS

Ribose Desoxirribose

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOSMONOSSACARÍDEOS

UTILIZAÇÃO DA GLICOSE

• A glicose é utilizada de três maneiras:

pode ser queimada imediatamente como combustível.

pode ser armazenada como glicogênio para queima posterior.

pode ser armazenada sob a forma de gordura.

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS

• São açúcares duplos, contendo duas moléculas de monossacarídeos.

• Na grande maioria são compostos cristalinos, solúveis em água e de sabor doce.

• Exemplos: Sacarose, Lactose e Maltose.

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

POLISSACARÍDEOS

• São formadas por três ou mais moléculas de açúcares.

• Podem ser chamadas de glicanas.

• Os três polissacarídeos de interesse para nós são o amido, o glicogênio e a celulose.

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS

POLISSACARÍDEOS

• O amido é um depósito de polissacarídeo encontrado nas plantas e é constituído por uma série de moléculas de glicose ligadas entre si de forma ramificada.

• O glicogênio, também conhecido como “amido animal”, é um polissacarídeo altamente ramificado, similar ao amido vegetal. O glicogênio é a forma na qual os seres vivos armazenam glicose.

• A celulose é um polissacarídeo de cadeia reta encontrado nas plantas. A celulose fornece a fibra da nossa dieta e melhora as funções digestivas de diversas maneiras.

CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOSPOLISSACARÍDEOS

LipídiosSão biomoléculas insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos, como o

álcool, benzina, éter e clorofórmio. • Agregam-se para desempenhar a maioria de suas

funções (membranas)• Ex: gorduras, óleos, vitaminas e hormônios• Desempenham 3 principais funções biológicas:

– Componentes essências de membranas biológicas

– Reserva de energia (aqueles com cadeia de hidrocarbonetos)

– Sinalização intracelular (hormônios e outros mensageiros)

lipídeos- Conhecidos por gorduras – são insolúveis em

água e solúveis em solventes orgânicos.- Triglicerídeos ou triglicérides (óleos e

gorduras) – função energética – constituídos por 3 moléculas de ácidos graxos e uma de

glicerol.

Classificação dos lipídios

• Ácidos graxos• Triglicérides• Glicerofosfolipídeos• Esteróides• Outros.

Ácidos Graxos

• Ácidos graxos: ácidos carboxílicos com grupos laterais de longas cadeias de hidrocarbonetos.(Monocarboxilicos).

• Maioria com cadeias com 16 ou 18 C• SATURADOS - não contem duplas ligações• são altamente flexíveis e em geral estendidos• INSATURADOS (contém duplas ligações) • poliinsaturados (+ 1 dupla)

– Ligação dupla ocorre geralmente entre os C 9 e 10 (gerando uma dobra rígida de 30º)

• Insaturados se interagem de forma menos compacta que os saturados

• Grau de insaturação aumenta a fluidez dos lipídeos : mais insaturados, mais fluidos

Ácidos Graxos

Triglicerideos

Plantas e animais; Reserva de energia em animais; Formam CO2 e H2O na célula.

Triglicerídios

Um triacilglicerol é formado pela união de três ácidos graxos a uma molécula de glicerol, cujas

três hidroxilas (grupos –OH) ligam-se aos radicais carboxílicos dos ácidos graxos.

• Óleos e gorduras: (maioria) misturas complexas de triglicérides na forma líquida

(óleo) ou sólida (gorduras)

• Atuam como reserva energética em animais

• Mais abundante classe de lipídeos

• Não são componentes de membranas celulares

• São apolares

Triglicerídios• Óleos vegetais – mais ricos em ácidos graxos insaturados que os animais

• Gorduras – forma eficiente de armazenamento de energia (menos oxidadas que carboidratos e proteínas)

• Armazenados nos adipócitos • São capazes de armazenar gorduras até atingir dez vezes o seu tamanho. • (valores normais = 21% nos homens e 24% nas mulheres), permite a

sobrevivência por 2-3 meses em jejum • (glicogênio = menos de 1 dia)

• Isolamento térmico

Triglicerídios

FOSFOLIPÍDIOS

• Contêm ácidos graxos unidos a uma molécula de glicerol.

• São os principais componentes das membranas celulares.

- Fosfolipídeos – formam a membrana plasmática.

- Esteróides: Hormônios sexuais, colesterol

                

ONDE SÃO ENCONTRADOS

• Associados a membrana;• Transportados pelo plasma;• Barreira hidrofóbica( impermeabilização- ceras)• Funções reguladoras ou de coenzimas( óleos);• Controle da homeostase do corpo( gorduras)• A maioria dos componentes não protéicos.

Meio extracelular

citoplasmafilamentosprotéicos

proteína de reconhecimento receptor protéico

proteínatransportadora

sítio ligantebicamada

lipídica

fosfolipídio colesterolcarboidrato

LIPÍDIOS NA MEMBRANA PLASMÁTICA

Fosfoglicerídios (glicerofosfolipídios)• Glicerol 3-fosfato com as posições C1 e C2 esterificadas com

ácidos graxos e grupo fosfato ligado a outro grupo apolar.

• Moléculas anfipáticas (cauda apolar e cabeça polar)• Principal componente lipídico das membranas biológicas

Esteróides

• Sistema de anéis = rigidez• Colesterol – esteróide mais

abundante nos animais. Componente majoritário de membranas plasmáticas animais.

• Fornece rigidez a membranas

Os esteroides  - compostos solúveis em gordura (lipossolúveis), que têm uma estrutura básica de +/- 17 átomos de carbono dispostos em quatro anéis ligados

entre si. Os esteróides compreendem diversas substâncias químicas com importante papel na fisiologia humana. Alguns esteróides são produzidos sinteticamente com

finalidade médico-terapêutica.

Esteróides

ESTERÓIDES

• Colesterol é o mais importante.• Está presente em todas as

membranas celulares.• É necessário para a síntese de

vitamina D na pele.• É utilizado pelos ovários e

testículos na síntese dos hormônios sexuais.

HC CH3

(CH2)3

CH3HC

CH3

CH3

HOColesterol

VITAMINAS

• São compostos orgânicos imprescindíveis para algumas reações metabólicas específicas, requeridos pelo corpo em quantidades mínimas para realizar funções celulares.

• São usualmente classificadas em dois grupos com base na sua solubilidade, estabilidade, ocorrência em alimentos.

CLASSIFICAÇÃO

• HIDROSSOLÚVEISTiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, Ácido Pantotênico, Ácido Fólico, Cobalamina, Peridoxida e Ácido Ascórbico.

• LIPOSSOLÚVEISVitamina A, D, E e K.

FUNÇÕES

• Agem muitas vezes como coenzimas ou como parte de enzimas responsáveis por reações químicas essenciais à saúde humana.

• Mantêm a saúde ideal e a prevenção de doenças crônicas.

A vitamina D (ou calciferol) é uma vitamina que promove a absorção de cálcio (após a exposição à luz solar), essencial para o desenvolvimento normal dos ossos e dentes,

atua também, como recentemente descoberto, no sistema imune, no coração, no cérebro e na secreção de insulina pelo pâncreas. É uma vitamina lipossolúvel obtida a partir do colesterol.

Funcionalmente, a vitamina D atua como um hormônio que mantém as concentrações de cálcio e fósforo no sangue através do aumento ou diminuição da absorção desses minerais no intestino delgado.

A vitamina D também regula o metabolismo ósseo e a deposição de cálcio nos ossos.

• Vitamina D = formada pela quebra de um dos anéis por UV – raquitismo na carência e calcificação de tecidos moles no excesso.

LIPÍDIOS MAIS COMUNS

• Triglicerideos

• Fosfolipídios

• Glicolipídios

• Esteróides

proteínasSão polímeros formados por monômeros chamados

aminoácidos.

Funções:- estrutural – formam os componentes celulares

(colágeno, queratina, osseína);

- enzimática: promovem reações químicas (enzimas: lipases, amilase salivar, pepsina)

- de movimento (contração muscular) – actina e miosina.

- de transporte: hemoglobina e mioglobina.

- Hormonal: insulina

- de coagulação: fibrinogênio

PROTEÍNAS

• São constituintes básicos da vida;

• São macromoléculas complexas;

• Constituem cerca de 50 a 80% do peso seco da célula eucariótica;

• Tem como base de sua estrutura os polipeptídios formados de ligações peptídicas entre os grupos amino (-NH2) de um aminoácido e carboxílico (-COOH) de outro, ambos ligados ao carbono alfa de cada um dos aminoácidos;

PROTEÍNASTipo Função

Proteínas estruturais

Componentes das membranas celulares Desempenham diversas funções: determinam o diâmetro dos poros; auxiliam os hormônios no “reconhecimento” celular

Colágeno Componente estrutural dos músculos e tendões

Queratina Parte da pele e do pêlo

Hormônios peptídicos (p. ex., insulina, hormônio do crescimento)

Muitos hormônios são proteínas e exercem efeitos sobre diversos sistemas orgânicos

Hemoglobina Transporte de oxigênio

Anticorpos Protegem o corpo contra organismos causadores de doenças

Proteínas plasmáticas Coágulo sangüíneo; equilíbrio de líquidos

Proteínas musculares Tornam o músculo capaz de contrair

Enzimas Regulam os padrões das reações químicas

CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS

Quanto à forma:

Proteínas fibrosas: são insolúveis em água, compridas e filamentosas. A maioria tem função estrutural ou protetiva. Ex. colágeno

Proteínas globulares: geralmente solúveis em água, formam estruturas compactas fortemente enroladas em forma globular ou esférica.

Função relacionada com manutenção

e regularização de processos vitais: enzimática, transporte, defesa e hormonal. Ex. hemoglobina.

GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS

Ligaçõespeptídicas

Pontes de HidrogênioInterações de Van der Waals

Interações EletrostáticasInterações Hidrofóbicas

Uniões Covalentes de Dissulfeto

Pontes de HidrogênioInterações de Van der Waals

Interações EletrostáticasInterações Hidrofóbicas

Estrutura primária

Estrutura secundária

Estrutura terciária

Estrutura quaternária

AMINOÁCIDOS

• Um peptídio é formado quando alguns aminoácidos se unem através de ligações peptídicas.

• A formação de um polipetídio ocorre quando diversos aminoácidos se unem.

• As proteínas são polipeptídios muito grandes, sendo que a maioria das proteínas é composta por mais de uma cadeia de polipeptídeos.

AMINOÁCIDOS

Ácidos nucleicos- Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por nucleotídeos,

compondo o material genético contido nas células de todos os seres vivos.

DNAÁcido Desoxirribonucleico

– material genético da célula, formado por duas cadeias polinucleotídicas

unidas por pontes de hidrogênio e dispostas em

hélice.

Os nucleotídeos de DNA contêm o açúcar

desoxirribose e as bases nitrogenadas:

timina (T), adenina(A), citosina (C) e guanina

(G) .

RNA Ácido ribonucléico

O RNA não possui a base nitrogenada Timina, em seu lugar está presente a Uracila. O açúcar

presente no RNA é a ribose.A molécula de RNA é constituída por apenas uma cadeia polinucleotídica

Há três tipos de RNA: - RNAm – contém a informação genética

- RNAt – transporta aminoácidos- RNAr – Forma os ribossomo

ÁCIDOS NUCLÉICOS

DEFINIÇÕES

É unidade estrutural básica dos ácidos nucléicos (DNA e RNA), constituídos por bases purinas (A, G) ou pirimídicas (C, T), ribose ou desoxirribose e ainda grupamento fosfato.

NUCLEOTÍDEOS:

Seu comprimento linear seria de 2 m de comprimento.

É um polímero formado por nucleotídeos, sendo o açúcar desoxirribose e as bases purinas e pirimídicas (C, T, G, A), proporcionando formação de uma fita dupla.

DNA

PAREAMENTO DAS BASES

A=T

C G

Está envolvido em decifrar a informação do DNA e carregar sua instrução.

Assim como o DNA, o RNA também é composto por nucleotídeos, porém difere em certos aspectos:

• O açúcar é uma ribose;• A base pirimídica timina é substituída pela

uracila;• Forma somente fita de RNA simples, isto

implica que haverá uma porcentagem diferente de A com T e C com G

RNA

TIPOS DE RNA1) RNAm (mensageiro)

Produzido pelo DNA no núcleo;Leva a “mensagem” ao citoplasma;Associa-se aos ribossomos.

2) RNAr (ribossômico)É o mais comprido;Matéria-prima para formar os ribossomos;Sem ribossomo não há tradução.

3) RNAt (transportador) Em certa região, apresenta 3 bases livres, chamadas anti-

códon;Captura os aminoácidos do citoplasma e os leva aos ribossomos;O mesmo aminoácido pode ser carregado por 2 ou 3 tipos de RNA-t.