BIOQUÍMICA DA CÉLULA Aspectos Conceituais & Rotas Metabólicas Prof. Henrique Santana Costa, M.Sc.

INTRODUÇÃO Histórico 1665: Robert Hooke  Compartimentos (Células) 1840: Theodor Schwann  Teoria Celular Todos os organismos são constituídos de uma ou mais células A célula é a unidade básica de organização dos organismos Toda a célula vem de outra preexistente

CÉLULA Características Unidades de vida compartimentalizadas Complexo de moléculas agrupadas por funções Características estruturais comuns: Arquitetura Processos metabólicos: Replicação de DNA Síntese protéica Produção de energia Classificação: Procarióticas e Eucarióticas

PROCARIOTO

EUCARIOTO → ANIMAL

EUCARIOTO → VEGETAL

PROCARIOTO x EUCARIOTO Características Procariotos Eucariotos Ausente Único Cromossomos separados por ligação à MP Sem Citoesqueleto Nenhuma Principalmente Unicelular Envoltório Nuclear 2. Cromossomo 3. Nucléolo 4. Divisão Celular 5. Citoplasma 6. Organelas 7. Organização Celular Presente Múltiplos Cromossomos separados por Microtúbulos Citoesqueleto Várias Principalmente Multicelular

CONSTITUINTES BIOQUÍMICOS Água e Minerais Carboidratos Lipídios Proteínas Ácidos Nucléicos O segredo da vida!

COMPONENTES MOLECULARES Orgânicos Inorgânicos Proteínas Carboidratos Lipídios Ácidos Nucléicos Água Sais Minerais 75 a 85% 12 a 23% 2 a 3%

ÁGUA Características Encontrado em maior quantidade nas células Solvente natural de íons, minerais e outras substâncias Indispensável para o metabolismo Conteúdo de água: Idade Atividade Metabólica 90% a 95%

SAIS MINERAIS Características Patologia Manutenção da pressão osmótica Manutenção do equilíbrio ácido-básico Co-fatores enzimáticos  Mg Formação de ATP  Pi Função reguladora e formação de ossos  Ca Oligoelementos: Fe, I e outros Cl- Na+ e K+ Patologia Anemia Insuficiência Renal Crônica Doença óssea ou Osteoporose

LIPÍDEOS Características Duas regiões → Hidrofílica (Polar) e Hidrofóbica (Apolar) Relativamente insolúveis em água Solúveis em solventes orgânicos Bicamadas → Membrana Plasmática Cabeça Polar Cauda Apolar Grupo Fosfato Glicerol Molécula Fosfolipídio

LIPÍDEOS Principais Lipídeos Celulares Patologias Cabeça Polar Cauda Apolar Grupo Fosfato Glicerol Molécula Fosfolipídio Fosfolipídios → pequenas moléculas lipídicas formadas por ácido graxo e glicerol Colesterol → constituinte de muitas membranas celulares Precursor para a síntese de hormônios Patologias Doenças Cardiovasculares Obesidade Patológica

Importantes Polímeros Celulares POLÍMEROS BIOLÓGICOS Características Monômeros ligados covalentemente Importantes Polímeros Celulares Ácidos Nucléicos Polissacarídeos Polipeptídeos

CARBOIDRATOS Características Principal fonte de energia celular Importantes constituintes estruturais → Parede Celular Sinais de reconhecimento → Função informacional Substância intercelular → Função estrutural

CARBOIDRATOS CLASSIFICAÇÃO Monossacarídeos → glicose (fonte de energia celular) Dissacarídeos → maltose Oligossacarídeos → ribose e desoxirribose Polissacarídeos → glicogênio, amido, quitina e celulose

PROTEÍNAS Características Funções Polímeros de aminoácidos Constituem mais da metade do peso seco de uma célula Funções Catalisam reações químicas Controlam a permeabilidade das membranas Regulam a concentração de metabólitos Reconhecem e ligam (não covalentemente) outras biomoléculas Proporcionam movimento Controlam a função gênica

AMINOÁCIDOS

NÍVEIS DE ORGANIZAÇÃO Estrutura Secundária Estrutura Primária Estrutura Terciária Estrutura Quaternária

PROTEÍNAS CLASSIFICAÇÃO Fibrosas Globulares Patologia → possuem uma estrutura filamentosa → desenvolvem papel estrutural em células e tecidos animais → proteínas da pele, tecido conjuntivo, cabelo, lã, seda, entre outros Globulares → possuem uma estrutura enovelada e compacta → podem ser encontradas em qualquer organismo → realizam a maioria do trabalho bioquímico celular Patologia → anemia falciforme → desnutrição

PROTEÍNAS Funções Importantes Controle da permeabilidade celular Morfologia celular Regulação a concentração de metabólitos Ligam a outras biomoléculas: Transporte Controle da expressão gênica Catalisadores das reações químicas

ÁCIDOS NUCLÉICOS Características Grandes biomoléculas: Nucleotídeos Tipos DNA e RNA DNA: Cromossomos contendo genes RNA: Síntese de proteínas

ÁCIDOS NUCLÉICOS 5’ → 3’ DNA Polímero formado por monômeros (nucleotídeos) Açúcar + Fosfato → elementos invariáveis Bases nitrogenadas → A, G (purinas) C, T (pirimidinas) # O grupo fosfato liga o carbono 3’ do açúcar de um nucleotídeo ao carbono 5’ do nucleotídeo seguinte através de uma ligação fosfodiéster. ◙ Você já se perguntou acerca do REAL SENTIDO DA VIDA?? 5’ → 3’

FLUXO DA INFORMAÇÃO GÊNICA ÁCIDOS NUCLÉICOS FLUXO DA INFORMAÇÃO GÊNICA DNA → DNA (replicação) DNA → RNA (transcrição) RNA → proteína (tradução) RNA → DNA (transcrição reversa)

ÁCIDOS NUCLÉICOS PATOLOGIAS Alterações Numéricas → Aneuploidias (alteração do nº de cromossomos) Síndrome de Cri-Du-Chat → miado de gato (deleção de parte do braço curto de um dos cromossomos 5) Síndrome de Patau → 47, XX ou XY +13 Síndrome de Edwards → 47, XX ou XY +18 Síndrome de Turner → 45, X0 Síndrome de Klinefelter → 47, XXY Síndrome do Triplo X → 47, XXX; 48, XXXY Síndrome de Down → 47, XX ou XY +21

ÁCIDOS NUCLÉICOS PATOLOGIAS Alterações Estruturais → Síndromes e Cânceres Mutações → Desordens Genéticas

CONCLUSÕES A bioquímica das células apresenta constituintes inorgânicos e orgânicos A água é o constituinte mais abundante Existem reservas de carboidratos e lipídios, mas não de proteínas Todos os constituintes bioquímicos são importantes, pois realizam funções vitais Os ácidos nucléicos coordenam direta ou indiretamente todo o metabolismo celular