Componentes Qu

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Componentes Químicos da Célula
Prof. Ms. Tadaiti Ozato Jr.
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Componentes Químicos da Célula
Composto Porcentagem
Água 75 a 85
Íons inorgânicos 1
Carboidratos 1
Lípideos 2 a 3
Proteínas 7 a 10
Ácidos nucleicos 1
3
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.
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Estrutura Atômica

• prótons
• - nêutrons

• núcleo

- elétrons
- eletrosfera
Os átomos são partículas eletricamente neutras,
onde o nº de p é igual ao nº de e-.
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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-

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Íons
7
Íons importantes

• Na importante para transmissão do impulso
  nervoso.
• Ca2 contração muscular e processo de
  cicatrização.
• Mg2 presente na clorofila.
• Fe2 hemoglobina.
• I- importante p/ síntese de hormônios T3 e T4.
• F- importante p/a manutenção dos ossos e dos
  dentes.

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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.

Ex. H2, N2, CO2, lipídeos em geral, etc...
µR 0
Obs. Existem moléculas anfipáticas (regiões
polares e apolares na mesma molécula).
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Interações Moleculares

• Interações eletrostáticas - Ex. NaCl

Compostos Iônicos
- Pontes de H - Ex. H2O, NH3
- Pontes de Dissulfeto (S) - Ex.cisteína-cisteína

• Van der Waals ou dipolo-dipolo permanente (DDP)
  Ex. HCl

Compostos Moleculares

• London ou dipolo-dipolo induzido(DDI) Ex.
  CO2 (em geral moléculas pequenas)

• Interações Hidrofóbicas
• Ex. cadeias carbônicas grandes

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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
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Ligação Covalente
12
Ligação Iônica
13
Pontes de Hidrogênio
4 pontes de H
14
Ligações de Hidrogênio
Solvatação
água

• Interação entre cargas parciais de diferente
  polaridade

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Ligações de Hidrogênio
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Fatores que afetam a ligações fracas

• Aquecimento
• Alteração da concentração iônica do meio
• Alteração do pH

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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.
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Macromoléculas Orgânicas
Unidades repetidas
Monômeros
Macromoléculas ou polímeros
Unem-se por ligações covalentes
Polímeros formados por monômeros semelhantes .
Homopolímeros
Polímeros formados por monômeros diferentes .
Heteropolímeros
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Macromoléculas Orgânicas
A-) grupamentos polares ou hidrofílicos
Grupamentos químicos
Polímeros
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
Detergentes, algumas proteínas e fosfolipídeos
3-) Moléculas Anfipáticas
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Principais Biopolímeros

• Proteínas
• Ácidos nucleicos
• Carboidratos

21
Proteínas

• São biopolímeros de aminoácidos formados por
  ligação peptídica.
• Existem 20 tipos de aminoácidos

22
(No Transcript)
23

24
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
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Proteínas

• Simples ? formada somente por aa.
• Conjugada ? aa grupos prostético
• Ex. nucleoprotéinas aa ác. nucléicos
• lipoproteínas aa lipídeos
• glicoproteínas aa craboidratos

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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.

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Estrutura Primária
28
Estrutura Secundária
29
Estrutura Terciária
30
Estrutura Quaternária
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Níveis estruturais
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Tipos de proteína

• Fibrosa funções estruturais (insolúveis).
• Ex. Colágeno e elastina
• Globular várias funções (solúveis).
• Ex. Transporte ? Hemoglobinas

fibrosa
globular
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Enzimas

• Catalisadores biológicos.
• Acelera reações químicas.
• Podem ser utilizadas repetidamente.
• Grupo de moléculas amplo e especializado.

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Enzimas
Principais Classes de Enzimas Principais Classes de Enzimas
Nome Exemplos
Oxidorredutases Desidrogenases, oxidases
Transferases Transaminases, transmetiltransferases
Hidrolases Proteases, lipases, fosfatases
Liases Descarboxilases
Isomerases Racemases
Ligases Sintetases
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Enzimas
Enzima (centro ativo)
Substrato (composto específico que sofre ação
enzimática molécula alvo)
Produto
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Enzimas
37
Enzimas

• Atividade de uma enzima pode ser bloqueada.

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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.
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Função Biológica dos Lipídeos
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.
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Lipídeos Estruturais

• São moléculas anfipáticas longas (porções polares
  e apolares) fosfolipídeos.

• Compõem Membrana plasmática, envoltório nuclear
  e organelas membranosas.

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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-acil-gliceróis
42
Lipídeos de Reserva
43
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
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Esteróides

• São derivados do colesterol.
• Estrutura comum múltiplos anéis de carbono

45
Colesterol

• Reduz a fluidez nas membranas cadeias saturadas
  abundante nas memb. plasm.
• Esterol 8 a 10 C (cadeia alifática).

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Arteriosclerose
3
1
2
5
4
47
Prostaglandinas

• São lipídeos importantes na comunicação celular,
  dando origem ao processo inflamatório, atuação
  similar a dos hormônios.

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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.

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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...

50
Dissacarídeos e Ligação Glicosídica

• Dissacarídeos Formados por dois monossacarídeos
• Ex. Lactose (glicosegalactose)
• Maltose ( glicose glicose)
• Sacarose (frutoseglicose)

51
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

52
(No Transcript)
53
Homopolímeros Heteropolímeros
54
Polissacarídeos
55
Polissacarídeos

• Reserva amido (plantas) e glicogênio (animais)

glicogênio
amido

• Estruturais Quitina (animais) e celulose
  (vegetais).

celulose
quitina
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Substâncias de reserva
glicogênio
amido
57
Parede celular- celulose
Parede celular- celulose
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Ácidos Nucleicos
Prof. Ms. Tadaiti Ozato Junior
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Histórico

• 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

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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 catalisar várias reações químicas
  (ribozimas)

61
Dogma Central da Biologia
RNA
Proteínas

• DNA

Tradução
Transcrição
Duplicação
62
Dogma Central da Biologia
63
DNA e RNA

• Núcleo eucariotos
• (maior parte)

Cromatina / Cromossomos
DNA

• Citoplasma
• (menor parte)

Cloroplastos / Mitocôndrias

• Núcleo síntese de RNA

RNA

• Citoplasma síntese de Proteínas

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Composição dos Ác. nucleicos
São polímeros compostos por nucleotídeos

• Açúcar - pentose

• Grupo fosfato

Nucleotídeo

• Base nitrogenada

65
Composição dos Ác. nucleicos

• pentoses

• numeração da pentose

• pentose grupo fosfato

66
Composição dos Ác. nucleicos

• Bases nitrogenadas

67
Composição dos Ác. nucleicos
68
Ligação Fosfodiéster
O fosfato localizado na posição 5 se liga à
hidroxila localizada na posição 3, liberando uma
molécula de água.
69
RNA DNA
70
DNA
71
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.

72
DNA
73
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

74
Tipos de DNA
75
Genes

• 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.
76
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.

77
RNA
Molécula de RNA

• 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.

1 cadeia de polinucleotídeos
78
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.

79
RNA transportador (RNAt)
80
RNAt
81
RNAt
Síntese de RNAt ver transparência
82
RNA mensageiro (RNAm)

• Sintetizado na cromatina (núcleo interfásico ?
  cromossomos descondensados).
• 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.
• Na outra extremidade (5) do RNAm há a adição de
  um cap (capuz nucleotídico)

RNAm
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Processamento do RNAm (splicing alternativo)
84
RNAm
85
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.

86
RNAr
87
RNAr
Polirribossomos (polissomos)
Ribossomos livres no citoplasma
88
RNAr
Polirribossomos (polissomos)
Ribossomos aderidos ao RE?RER