Componentes Químicos da Célula

Apresentação em tema: "Componentes Químicos da Célula"— Transcrição da apresentação:

1 Componentes Químicos da Célula
Prof. Ms. Tadaiti Ozato Jr.

2 Componentes Químicos da Célula:
Composto Porcentagem Água 75 a 85% Íons inorgânicos 1% Carboidratos Lípideos 2 a 3% Proteínas 7 a 10% Ácidos nucleicos

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.

4 Estrutura Atômica: prótons - nêutrons núcleo - elétrons - eletrosfera
Os átomos são partículas eletricamente neutras, onde o nº de p+ é igual ao nº de e-.

5 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-

6 Íons

7 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.

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

9 Compostos Moleculares
Interações Moleculares Compostos Iônicos Interações eletrostáticas - Ex.: NaCl - 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

10 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

11 Ligação Covalente

12 Ligação Iônica

13 Pontes de Hidrogênio 4 pontes de H

14 Ligações de Hidrogênio
água Solvatação Interação entre cargas parciais de diferente polaridade

15 Ligações de Hidrogênio

16 Fatores que afetam a ligações fracas
Aquecimento Alteração da concentração iônica do meio Alteração do pH

17 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.

18 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

19 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

20 Principais Biopolímeros
Proteínas Ácidos nucleicos Carboidratos

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

22

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

25 Proteínas Simples  formada somente por aa.
Conjugada  aa + grupos prostético Ex.: nucleoprotéinas: aa + ác. nucléicos lipoproteínas: aa + lipídeos glicoproteínas: aa+ craboidratos

26 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.

27 Estrutura Primária

28 Estrutura Secundária

29 Estrutura Terciária

30 Estrutura Quaternária

31 Níveis estruturais

32 Tipos de proteína Fibrosa: funções estruturais (insolúveis).
Ex.: Colágeno e elastina Globular: várias funções (solúveis). Ex.: Transporte  Hemoglobinas fibrosa globular

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

34 Principais Classes de Enzimas
Nome Exemplos Oxidorredutases Desidrogenases, oxidases Transferases Transaminases, transmetiltransferases Hidrolases Proteases, lipases, fosfatases Liases Descarboxilases Isomerases Racemases Ligases Sintetases

35 Enzimas Enzima (centro ativo) Substrato
(composto específico que sofre ação enzimática – molécula alvo) Produto

36 Enzimas

37 Enzimas Atividade de uma enzima pode ser bloqueada.

38 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.

39 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.

40 Lipídeos Estruturais São moléculas anfipáticas longas (porções polares e apolares) – fosfolipídeos. Compõem: Membrana plasmática, envoltório nuclear e organelas membranosas.

41 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

44 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).

46 Arteriosclerose 3 1 2 5 4

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

48 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.

49 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 (glicose+galactose) Maltose ( glicose+ glicose) Sacarose (frutose+glicose)

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

53 Homopolímeros Heteropolímeros

54 Polissacarídeos

55 Polissacarídeos Reserva: amido (plantas) e glicogênio (animais)
Estruturais: Quitina (animais) e celulose (vegetais). celulose quitina

56 Substâncias de reserva
glicogênio amido

57 Parede celular- celulose

58 Ácidos Nucleicos Prof. Ms. Tadaiti Ozato Junior

59 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

60 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 Transcrição Tradução Duplicação

62 Dogma Central da Biologia

63 DNA e RNA Núcleo – eucariotos (maior parte) Cromatina / Cromossomos
Citoplasma (menor parte) Cloroplastos / Mitocôndrias Núcleo – síntese de RNA RNA Citoplasma – síntese de Proteínas

64 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 Existe também uma forma de Tripla hélice
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

83 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