UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA-UFSC P

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA-UFSCPÓS-G
RADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICADISCIPLINA DE
ENGENHARIA BIOQUÍMICAPROFESSOR AGENOR FURIGO
JÚNIOR
PRINCIPAIS CONSTITUINTES DOS MICRORGANISMOS

• Franciane
• Isabella
• Mailes
• Marcel
• Marcia

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CONSTITUINTES DOS MICRORGANISMOS

• INTRODUÇÃO
• PROTEÍNAS
• ÁCIDOS NUCLEICOS
• CARBOIDRATOS
• LIPÍDIOS
• ÁGUA, ELEMENTOS MINERAIS E VITAMINAS
• ESTRURA DOS MICRORGANISMOS
• CONSIDERAÇÕES FINAIS
• REFERÊNCIAS

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3
INTRODUÇÃO

• As células de todos os organismos vivos são
  constituídas por substâncias inorgânicas, e por
  substâncias orgânicas
• Os 4 elementos mais abundantes na composição dos
  organismos são H, C, N, O
• S, P, Na, Fe, Zn, Cu , também são considerados
  elementos essenciais

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4
Componentes moleculares de uma célula de E.coli
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5
INTRODUÇÃO

• Cada célula da bactéria Escherichia coli contém
  mais de 6000 diferentes tipos de compostos
  orgânicos, incluindo perto de 3000 proteínas
  diferentes e um número similar de moléculas de
  ácidos nucléicos.

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6
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

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AMINOÁCIDOS
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8
Ligação Peptídica
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9
20 aminoácidos padrão
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CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS

• Quanto a composição
• Proteínas simples
• Ex. albuminas, globulinas
• Proteínas conjugadas
• Ex. hemeproteínas, lipoproteínas,
  glicoproteínas

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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

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ORGANIZAÇÃO ESTRUTURAL DAS PROTEÍNAS

• Uma proteína pode apresentar diferentes graus de
  estruturação (primária, secundária, terciária,
  quaternária) que são mantidas por vários tipos de
  ligação e/ou interações entre os vários grupos
  funcionais dos aminoácidos que as compõem.

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Grau de estruturação das proteínas
Pontes de Hidrogênio Interações de Van der
Waals Interações Eletrostáticas Interações
Hidrofóbicas Uniões Covalentes de Dissulfeto
Pontes de Hidrogênio Interações de Van der
Waals Interações Eletrostáticas Interações
Hidrofóbicas
Ligações peptídicas
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FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS

• Estrutural lipoproteínas e peptideoglicanos
  parede celular flagelina flagelo polímero de
  ácido glutâmico - cápsula) colágeno actina e
  miosina.
• Enzimática são proteínas especiais, com função
  catalítica.Ex. lisozima
• Hormonal muitos hormônios são proteínas
  especializados em estimular ou inibir a
  atividades de determinados órgãos. Ex. insulina
• Transporte de nutrientes e metabólitos entre
  fluídos e tecidos. Ex. porinas - membrana externa
  G-.

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FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS

• Defesa antígenos e anticorpos, toxinas liberadas
  pelas bactérias
• Nutritiva são fontes de aa, indispensáveis ao
  seres vivos.
• Reguladorafunção desempenhada por um grupo
  especial de proteínas, as vitaminas.
• Reservaproteínas da cápsula

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ÁCIDOS NUCLÉICOS
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DEFINIÇÕES

• BASES NITROGENADAS
• PURINAS (A, G) PIRIMÍDICAS (C, T, U)

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DEFINIÇÕES

• RIBOSE E DESOXIRRIBOSE

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DEFINIÇÕES

• NUCLEOTÍDEOS

• É unidade estrutural básica dos Acidos Nucléicos
  (DNA e RNA), constituídos por bases Purinas (A,
  G) ou Pirimidínas (C, T), ribose ou desoxirribose
  e ainda grupamento Fosfato

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ÁCIDOS NUCLÉICOS

• São copolímeros de quatro nucleotídeos unidos por
• ligações éster de fosfato.

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Seu comprimento linear seria de 2 m de
comprimento.
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D N A

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

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São as moléculas mais longas nas células vivas.
D N A

• Nas moléculas de DNA estão armazenadas toda
  informação hereditária da célula, através
  justamente do sequenciamento das bases em ambas
  as fitas, pois há uma complementaridade entre as
  bases purínas e pirimidinas.

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

• Assim como o DNA, o RNA também é composto por
  nucleotídeos, porém difere em certos aspectos
• O açúcar é uma ribose
• A base pirimidina 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, para diferentes moléculas de RNA e não é
  necessariamente 11 como no DNA

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CARBOIDRATOS

• Os carboidratos são também conhecidos como
  glicídios ou açúcares, sendo as moléculas
  biológicas mais abundantes na natureza.
• São compostos por carbono, hidrogênio e oxigênio.
• Representam a principal fonte de energia para a
  célula.

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CARBOIDRATOS

• São os constituintes estruturais mais importantes
  das membranas celulares e da matriz extracelular.
• Abrangem um dos maiores grupos de compostos
  orgânicos encontrados na natureza.
• Junto com as proteínas formam os principais
  constituintes dos organismos vivos.

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CLASSIFICAÇÃO

• MONOSSACARÍDEOS
•  São compostos com uma fórmula geral Cn(H2O),
  que não podem ser hidrolisados a compostos mais
  simples.
• EXEMPLOS
• Glicose, Frutose e Galactose

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27
ESTRUTURA QUÍMICA
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Glicose
Frutose
Carbono
Oxigênio
Hidrogênio
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CLASSIFICAÇÃO

• DISSACARIDEOS OU OLIGOSSACARIDEOS
• São açúcares duplos, contendo duas moléculas de
  monossacarídeos.
•  Sua fórmula geral C12H22O11
•  Na grande maioria são compostos cristalinos,
  solúveis em água e de sabor doce.
• EXEMPLOS Sacarose, Lactose e Maltose

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29
ESTRUTURA QUÍMICA


Galactose
Glicose
Glicose
Glicose
Lactose
Maltose
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ESTRUTURA QUÍMICA


Glicose
Sacarose
Frutose
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CLASSIFICAÇÃO

• POLISSACARÍDEOS
• São formadas por três ou mais moléculas de
  açúcares
• Podem ser chamadas de glicanas
• Alguns funcionam como reserva de carboidratos

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CLASSIFICAÇÃO

• POLISSACARÍDEOS
• Outros funcionam na morfologia celular
• Os polissacarídeos de reserva mais importante são
  o amido e o glicogênio
• Os polissacarídeos geralmente são compostos
  insolúveis, sem sabor e de alto peso molecular.

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33
ESTRUTURA QUÍMICA

Amilose
Amilopectina
Celulose
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LIPÍDIOS

• CARACTERÍSTICAS
• Insolúveis na água
• Facilmente separáveis
• Predomínio de cadeias longas.

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ONDE SÃO ENCONTRADOS

• Associados a membrana
• Transportados pelo plasma
• Barreira hidrofóbica
• Funções reguladoras ou de coenzimas
• Controle da homeostase do corpo
• A maioria dos componentes não protéicos.

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LIPÍDIOS MAIS COMUNS

• Triacilgliceróis
• Fosfolipídios
• Glicolipídios
• Esteróides
• Dolicol

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TRIACILGLICERÓIS

• Plantas e animais
• São triésteres de glicerol com ácidos graxos
• Reserva de energia em animais
• Número par de carbonos, ligações duplas que
  aumentam A flexibilidade da cadeia
• Formam CO2 e H2O na célula.

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TRIACILGLICERÓIS
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39
FOSFOLIPÍDIOS

• Contêm ácidos graxos unidos a uma molécula de
  glicerol
• São moléculas anfipáticas
• São os principais componentes das membranas
  celulares

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FOSFOLIPÍDIOS
Ácidos Graxos
Y
Base nitrogenada
X
Fonte Lucas Meyer. Lecithin - Properties and
Applications.
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GLICOLIPÍDIOS

• Derivados de ceramidas
• Todas as membranas do corpo
• Camada externa da membrana plasmática
• Regulação das interações
• Fonte de antígenos do grupo sanguíneo
• Receptores para toxinas

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GLICOLIPÍDIOS
Ésteres do glicerol com dois ácidos graxos e um
carbohidrato
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ESTERÓIDES

• Ciclopentanoperidrofenantreno
• Colesterol
• Maior rigidez
• Funciona como precursor
• Funções fisiológicas

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DOLICOL

• Retículo endoplasmático
• Incorporação dos oligossacarídeos

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ÁGUA

• É o componente celular mais abundante, perfazendo
  70 ou mais da massa da maioria dos organismos.
• É indispensável para a atividades metabólicas,
  sendo que os processos fisiológicos ocorrem
  exclusivamente em meios aquosos.

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ÁGUA

• A água permeia todas as porções de todas as
  células e é o meio no qual ocorrem o transporte
  de nutrientes, as reações metabólicas catalisadas
  enzimaticamente e a transferência de energia
  química.

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POLARIDADE
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• A molécula de água é formada por dois átomos de
  Hidrogênio e um de Oxigênio (H2O).
• A disposição espacial dos átomos estabelece a sua
  polaridade

Hidrogênio
Oxigênio
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FUNÇÕES

• Solvente dos líquidos orgânicos (sangue, linfa,
  substâncias intracelulares e intersticiais)
• Veículo das substâncias que atravessam a membrana
  plasmática, no intercâmbio entre o meio
  extracelular e citoplasmático

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49
FUNÇÕES

• Participa nas reações de hidrólise (reações de
  decomposição em que a água é um dos reagentes)
• Contribui para a estabilidade dos colóides,
  formando a camada de solvatação ao redor das
  micelas
• Conserva a temperatura dos animais homeotermos

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50
ENCONTRA-SE NA CÉLULA

• Na forma livre
• Representa 95 da água total, é a parte usada
  principalmente como solvente para os solutos e
  como meio dispersante do sistema coloidal.

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51
ENCONTRA-SE NA CÉLULA

• Na forma ligada
• Representa somente 5, e a fração que está unida
  a outras moléculas por meio de uniões não
  covalentes, corresponde por tanto a água
  imobilizada no interior de macromoléculas.

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ELEMENTOS MINERAIS

• Representam cerca de 1 do total da composição
  celular
• São necessários em concentrações da ordem de
  miligramas por litro de cultura.

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53
FUNÇÃO

• Atuam principalmente como reguladores da
  atividade celular.
• Encontram-se na forma
• Insolúvel
• Dissolvidos em água

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POTÁSSIO

• Regulador da pressão osmótica (para cada íon
  metálico divalente absorvido, o dobro da
  quantidade de K é excretada)
• Estimula fermentação e respiração em pH reduzido
• É co-fator de várias enzimas.

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FÓSFORO

• 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)
• A concentração intracelular de PO43- regula a
  síntese de lipídeos e carboidratos

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MAGNÉSIO

• É co-fator de várias enzimas
• Participa na ativação das enzimas glicolíticas
• Estimula a síntese de ácidos graxos essenciais
• Regula os níveis iônicos celulares, a ativação
  de ATPase na membrana e a absorção de fosfato
  juntamente com k.

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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.
• Enxofre representa 1 a 2 do peso seco celular e
  entra na constituição dos aminoácidos sulfurados
  metionina e cisteína.

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ELEMENTOS MINERAIS

• Outros íons como Cl-, Na, Ba2, Zn2, Mn2, Co2
  são encontrados na composição elementar de muitos
  microrganismos e estão envolvidos em importantes
  etapas do metabolismo.

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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.

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CLASSIFICAÇÃO

• HIDROSSOLÚVEIS
• Tiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, Ácido
  Pantotênico, Ácido Fólico, Cobalamina, Peridoxida
  e Ácido Ascórbico.
• LIPOSSOLÚVEIS
• Vitamina A, D, E e K.

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FUNÇÕES

• Agir muitas vezes como coenzimas ou como parte de
  enzimas responsáveis por reações químicas
  essenciais à saúde humana.
• Manter a saúde ideal e a prevenção de doenças
  crônicas.

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62
BACTÉRIAS
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polissacarídica, polipeptídeos
Lipoprotéica
Glicoproteína
Peptideoglicano
Flagelina
DNA
Flagelina
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BACTÉRIAS
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64
ESTRUTURAS FÚNGICAS
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ESTRUTURAS FÚNGICAS
ESTRUTURA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Parede celular Bolores Camadas de polissacarídeos complexos e glicoproteínas, dentre os quais se destaca a quitina. Leveduras Parede de manana, polímero de manose
Núcleos Delimitados por uma membrana nuclear dupla, contendo cromossomos lineares constituídos de cromatina (DNA associado a proteínas).
Membranas citoplasmáticas Constituída por uma camada dupla de fosfolipídeos e um arranjo de proteínas embebidas na bicamada lipídica, com proteínas de superfície fracamente ligadas à membrana e pequenas quantidades de carboidratos
Citoplasma E um colóide que contém vacúolos, os quais armazenam glicogênio que serve como fonte de energia.

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VÍRUS
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67
VÍRUS
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ESTRUTURA COMPOSIÇÃO QUÍMICA
Nucleóide DNA ou RNA
Capsídeo Proteína
Envelope Membrana lipoprotéica
Espículas Glicoproteína
68
PROTOZOÁRIOS
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CONSIDERAÇÕES FINAIS

• As funções vitais da célula dependem da presença
  de macromoléculas poliméricas de compostos de
  carbono
• Os biopolímeros mais importantes são as
  proteínas, formadas por aminoácidos, os
  polissacarídeos constituídos de monossacarídeos e
  os ácidos nucléicos formados por nucleotídeos
• A água é um dipolo com características especiais
  que a tornam indispensáveis à vida
• As proteínas têm papel enzimático e participam da
  estrutura e dos movimentos celulares

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CONSIDERAÇÕES FINAIS

• O papel dos ácidos nucléicos é principalmente
  informacional constituem os genes e são
  responsáveis pela expressão da informação neles
  contida
• Os lipídios estão presentes em todas as membranas
  celulares, onde têm papel estrutural, e formam
  reservas nutritivas
• Os polissacarídeos estão presentes principalmente
  nas reservas energéticas (glicogênio, amido) e
  nas glicoproteínas da parede celular.

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REFERÊNCIAS

• ATKINS, P. JONES, L. Princípios de química.
  Porto Alegre Bookman, 2001.
• BIOQUÍMICA. Disponível em http//www.biomania.com
  .br.Acesso em 5 jul.2004.
• CHAMPE P. C. HARVEY R. A. Bioquimica ilustrada.
  2.ed. Sao Paulo Sarvier, 2002.
• JÚNIOR PELCZAR,M.J., CHAN,E.C.S. KRIEG, N.R.
  Microbiologia conceitos e aplicações. São Paulo
  Makron Books, 1996. 1v.
• LEHNINGER, A. L. NELSON, D. L. COX, M. M.
  Princípios de bioquímica. 2.ed. São Paulo
  Sarvier, 1995.
• LIMA, U. de A. AQUARONE, E. BORZANI, W.
  SCHMIDELL, W. Biotecnologia indutrial processos
  fermentativos e enzimáticos. São Paulo Edgard
  Blücher Ltda, 2001.1v.
• Swern D. (Ed) Baileys Industrial Oil and Fat
  Products. John
• Wiley Sons. 1979. v. 1

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72

Obrigado !
Dúvidas ???
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