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Aula 2. Composição Química das Células Biotecnologia Módulo 1 Prof.ª Chayane C. de Souza.

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1 Aula 2. Composição Química das Células Biotecnologia Módulo 1 Prof.ª Chayane C. de Souza

2 Química da vida A química que compõe as células de inicio é muito especial, primeiro pelo fato de ser baseada em compostos de carbono, segundo porque ela depende de reações químicas que ocorrem dentro da faixa de temperatura que ocorre na Terra.

3 Ligações químicas A matéria é formada por uma combinação de elementos. A menor partícula do elemento é o átomo. As características das substancias considerados não puros dependem da maneira em que os átomos estas interligados.

4 Os componentes químicos das células são classificados em: Inorgânicos Orgânicos  Água  Carboidratos  Sais minerais  Lipídios  Proteínas  Ácidos Nucléicos

5 Água e Minerais A água compõe cerca de 70% do peso de uma célula, devido a isto a maioria das reações ocorrem em meio aquoso; A água é o solvente universal; Vital para os organismos vivos; Solvente natural dos íons e meio de dispersão da maior parte das macromoléculas;

6 A água na célula é encontrada de duas formas: Livre Ligada 95% da água é usada como solvente para solutos e como meio de dispersão do sistema coloidal. 5% da água imobilizada no seio das macromoléculas.

7 A molécula de água é ligada por dois átomos de hidrogênio ligados por ligações covalentes com um átomo de oxigênio. Esta é considerada uma molécula polar com distribuição desigual das cargas, capaz de formar 4 pontes de hidrogênio com outras moléculas de água - necessita de uma grande quantidade de calor para a separação das moléculas (100º C).

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9 Sua quantidade varia de acordo com:  Idade - Quanto mais jovem, maior a proporção de moléculas de água ; (Embrião – 90 a 95% - diminui com o passar dos anos)  Metabolismo  Quanto maior a atividade metabólica (atividade do organismo ou da célula para obtenção ou transformação de energia) maior a quantidade de água. (Células nervosas do cérebro – 78%)

10 Espécie - existem proporções específicas de moléculas (no homem, a água representa 70% do peso do corpo); - Em certos fungos, 83% do peso é de água; - Em medusas (águas-vivas) 98% de água; - Organismos mais "desidratados" - são as sementes e os esporos de vegetais - 10 a 20% de água.)

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12 Funções da água Solvente universal - (dissolve a maioria dos compostos, tanto dentro como fora das células); Transporte de substâncias - para os meios intra e extracelulares; Hidrofóbicas- Medo de água; Hidrofílicas- Amigo da água ;

13 Regulação térmica - auxilia através da transpiração o processo de regulação de temperatura; Ação lubrificante articulações - água diminui o atrito, reduzindo desgaste ósseo ( o que poderia provocar artrite reumática)

14 Desidratação Perda excessiva de água faz com que o organismo fica com as funções vitais prejudicadas; Causas: Ingestão insuficiente de água; Perda excessiva por transpiração; Eliminação de grande quantidade de urina (diabéticos); Diarréia, vômito.

15 Sais minerais Encontrados de três maneiras no organismo: Dissolvidos na forma de íons na água do corpo; Formando cristais, como o carbonato e o fosfato de cálcio, presentes no esqueleto; Combinados com moléculas orgânicas, como o ferro na molécula de hemoglobina, o magnésio na clorofila e o cobalto na vitamina B12.

16 Na célula encontram se sais como: [K + e Mg 2+ ]; Líquido extracelular - [Na + e Cl - ]; Sais dissociados em ânions (Cl - ) e cátions (Na +, K + ) são importantes para manter a pressão osmótica.

17 Principais sais Alguns são indispensáveis pequenas quantidades de: Manganês, cobre, cobalto, iodo, selênio, níquel, molibdênio e zinco - necessários para atividade de enzimas. MagnésioAtua como co-fator enzimático; FosfatoEncontrado nos fosfolipídios e nucleotídeos; CálcioEncontram-se nas células que desempenham papel como transmissores de sinais.

18 Substâncias orgânicas CARBOIDRATOS: (hidratos de carbono ou glicídios) Principal fonte de energia da célula; Compostos orgânicos geralmente constituídos de: C, H e O; Constituintes estruturais das membranas celulares e da matriz celular.

19 Na molécula de um carboidrato existe sempre: Um grupo aldeído Um grupo cetona Glicose- C 6 H 12 O 6

20 Os glicídios são distribuídos em 4 grupos: Monossacarídeos Dissacarídeos Oligossacarídeos Polissacarídeos

21 Monossacarídeos - Carboidratos simples, que não sofrem hidrólise e são formados com uma molécula de açúcar. Fórmula geral (CH2O)n. n = pode variar de 3 a 7 (triose, tetrose, entre outros) Ribose C 5 H 10 O 5 Frutose C 6 H 12 O 6 Componente estrutural do RNA. Encontrado em frutas, cereais e mel.

22 Dissacarídeo - Formados pela união de 2 monômeros de hexose, com perda de 1 mol de água. Sacarose (glicose + frutose) açúcar da cana e beterraba, função energética; Sacarose (glicose + frutose) açúcar da cana e beterraba, função energética; Lactose (glicose + galactose) açúcar do leite, função energética ; Lactose (glicose + galactose) açúcar do leite, função energética ; Maltose (glicose + glicose) obtido por hidrólise de amido, função energética. Maltose (glicose + glicose) obtido por hidrólise de amido, função energética.

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24 Oligossacarídeos Açucares formados pela união de dois a seis monossacarídeos; Não estão livres no organismo – ligados a lipídios e proteínas; Fazem parte de glicolipídios e glicoproteínas; Glicolipídios – Carboidrato+ lipídios; Glicoproteínas- Carboidrato + proteína.

25 Polissacarídeos- Macromoléculas formadas por muitos monômeros de hexoses, com perda de mols de água.  Fórmula geral (C 6 H 10 O 5 ) n Glicogênio (em células animais) Amido (vegetais)

26 Lipídeos São moléculas orgânicas que resultam da associação entre ácidos graxos e álcool; Insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos (éter, álcool, benzina).

27 Funções Reserva de energia ( densas camadas de gordura permitem a sobrevivência de animais durante a hibernação) Isolantes térmicos (permitem a sobrevivência de animais em locais de baixa temperatura) Isolantes elétricos (papel importante na transmissão de impulsos nervosos) Lubrificantes nas articulações (assim como a água, evitam o atrito das articulações).

28 Lipídeos abundantes na célula: Triglicerídios (trigliceróis) – triésteres dos ácidos graxos com glicerol, funcionam como reserva para o organismo humano.

29 Fosfolipídios- Lipídios principais nas membranas celulares; Glicerofosfolipídios Esfingofosfolipídios

30 Esteróides - Grupo de substâncias lipídicas formadas a partir de álcoois policíclicos, de cadeia fechada: esteróis; Dentre os vários tipos de esteróides destaca- se: colesterol que participa da composição química da membrana das células;

31 Principais esteróides do organismo: Hormônios sexuais (estrógenos, progesterona, testosterona); Hormônios supra-renais (cortisol, aldosterona) Vitamina D.

32 Proteínas- Compostos orgânicos mais abundantes da matéria viva. São formadas por unidades denominadas aminoácidos. Aminoácidos - ácido orgânico no qual o C unido ao grupo carboxila (-COOH) está também ligado a um grupo amina(-NH2)

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35 Estes aminoácidos são organizados em quatro grupos: 2 ácidos (ácido aspártico, ácido glutâmico) 3 básicos (histidina, lisina, arginina) 5 neutros e polares ou hidrofílicos (serina, treonina, tirosina, asparginina, glutamina) 10 neutros não-polares ou hidrofóbicos (glicina, alanina, triptofano, valina, cisteína, leucina, isoleucina, fenilalanina, prolina, metionina).

36 Proteínas conjugadas- São compostas de um aminoácido e mais um componente não proteico; Glicoproteínas – associadas a carboidratos; Nucleoproteínas – associadas a ácidos nucléicos; Lipoproteínas – associadas a gorduras; Cromoproteínas – tem como grupo prostético um pigmento. Hemoglobina ( proteína localizada nas células sanguíneas) e Mioglobina ( proteína encontrada no musculo cardíaco e esquelético).

37 Estrutura proteica- Sequência primaria- sequencia linear de aminoácidos de uma cadeia proteica; Estrutura secundária- Aminoácidos que se organizam entre si na estrutura primária (Ex: Proteínas como o colágeno dos ossos e a Fibrina do sangue); Estrutura terciária- é a forma que a proteína se organiza no espaço; Estrutura quaternária- União de varias moléculas proteicas.

38 Forma da proteína- intimamente associada com sua função; Altera forma – altera papel biológico; Quantidade submetida a temperatura elevadas moléculas- Proteína se desnatura estrutura química alterada.

39 Funções das Proteínas  Estrutural - Quando participam da estrutura das células ou dos tecidos em que ocorrem. Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, cartilagens, ossos e tendões; Miosina e Actina: abundantes nos músculos, participam da contração muscular; Queratina: Impermeabilizante encontrada na pele, cabelo e unhas, evita dessecação, o que contribui para a adaptação do animal a vida terrestre;

40 Hormonal – Produção de insulina, hormônio produzido no pâncreas que se relaciona com a manutenção da glicemia. Nutritiva - Proteínas – fontes de AA – requeridos pelo ser humano e outros animais; Enzimática- Proteínas que atuam como moléculas reguladoras das reações biológicas. Ex: lipases Defesa - Células capazes de “reconhecer” proteínas “estranhas” ao organismo – antígenos Na presença dos antígenos, o organismo produz proteínas de defesa – anticorpos.

41 Enzimas: proteínas catalisadoras (aceleram as reações químicas responsáveis pela atividade metabólica de um organismo) As enzimas devem: Aumentar a velocidade das reações. Não alterar a natureza das reações. Pode diminuir a energia de ativação (EA).

42 Vantagens de as enzimas serem proteicas: Células podem sintetizar enzimas conforme a sua necessidade. Grande variedade (uma enzima para cada reação). Apresenta níveis de organização, podendo ser desnaturada quando necessário.

43 Ácidos nucléicos- são constituídos pela polimerização de unidade chamadas nucleotídeos. Maiores moléculas encontradas no mundo vivo; Responsáveis pelo controle dos processos vitais básicos em todos os seres; DNA RNA

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45 DNA – Contém a informação genética. Quando o DNA é copiado (transcrita) em moléculas de RNAm, cujas sequências de nucleotídeos contém o código que estabelece a sequência dos AA nas proteínas. Por isso a síntese proteica é conhecida como tradução do DNA.

46 Ácidos Nucléicos tem em sua estrutura: Carboidratos (pentose) Bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas) Ácido fosfórico

47 Diferenças entre DNA e RNA: DNA – Tem desoxirribose e timina (T); A molécula é dupla (2 cadeias polinucleotídicas); RNA – Tem ribose e uracila (U).

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49 A cadeia de DNA é composta por 2 fitas de nucleotídeos enroladas uma ao redor da outra (dupla hélice). As bases nitrogenadas de uma hélice se unem as bases da outra hélice através de ligações de hidrogênio da seguinte maneira: A-T (2 pontes de H) C-G (3 pontes de H) Cadeia 1 - Cadeia 2 - 5’ T G C T G A C G T 3 ’ 3’ A C G A C T G C A 5’

50 Características importantes do DNA Autoduplicação ou replicação do DNA - originando cópias exatas; Fundamental para a vida, pois permite que, após uma divisão celular, as células-filhas recebam as mesmas instruções biológicas contidas nas moléculas de DNA da células-mãe.

51 Autoduplicação do DNA: Rompimento das pontes de H que ligam as bases nitrogenadas; Encaixe de nucleotídeos livres, já existentes na célula, nos nucleotídeos dos filamentos que se separam do DNA; Formação de 2 moléculas novas de DNA.

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53 RNA -Constituído por uma única cadeia de nucleotídeos (fita simples). Função: síntese de proteínas Existem 3 tipos principais: RNAm RNAr RNAt

54 Síntese de RNA - Rompimento das pontes de H do DNA; Encaixe dos nucleotídeos livres de RNA (semelhante ao processo de duplicação do DNA) - onde no DNA ocorreria o encaixe da T – no filamento de RNA encaixa-se sempre a U; O encaixe dos nucleotídeos de uma determinada molécula de RNA ocorre apenas sobre uma das fitas do DNA - “fita-molde” - RNA constituído apenas por uma fita de nucleotídeos.

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56 RNAm leva a informação genética (copiada do DNA) que estabelece a sequência de AA da proteína; RNAr representa 50% da massa do ribossoma, que é a estrutura que proporciona o apoio molecular para as reações químicas que originam a síntese de proteína; RNAt identificam e transportam os AA até o ribossoma.

57 Dúvidas??


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