ciências moleculares e celulares composição química das células prof a : adriana silva
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Ciências Moleculares e Celulares
• Composição química das células
• Profa: Adriana Silva
Composição Química da Célula
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA
CÉLULA – constituída por íons, moléculas e macromoléculas que formam as organelas
celulares.Componentes químicos da célulaa) inorgânicos:- água
- minerais
b) Orgânicos - Glicídeos (carboidratos ou açúcares)
- Lipídeos (óleos e gorduras)
- Protídeos (ou proteínas)
- Ácidos nucléicos
- Vitaminas
Composição Química da Célula
Inorgânicos
• Água• Sais Minerais
Orgânicos
• Proteínas• Lipídios• Carboidratos• Àcidos Nucléicos
Composição Química da Célula
POLARIDADE
• A molécula de água é formada por dois átomos de Hidrogênio e um de Oxigênio (H2O).
Oxigênio
Hidrogênio
ÁGUA
A água é um solvente universal.
A água é um regulador de temperatura.
A água é um lubrificante ideal,
A água participa de reações químicas
A água atua como mecanismo de proteção
A águaSubstância essencial à vida – reações químicas do
metabolismo só ocorrem em presença de água. Preenche o interior da célula- solvente de substâncias.
A quantidade de água varia conforme:- A espécie
- A idade
- A atividade celular
Minerais - FUNÇÃO
• Atuam principalmente como reguladores da atividade celular.
• Encontram-se na forma:• Insolúvel• Dissolvidos em água
- Sódio (Na+) e potássio (K+): - responsáveis pela condução do impulso nervoso.
- Ferro (Fe++): - forma a molécula de hemoglobina – transporte de O2 no organismo.
- Fosfato (PO4 ---): componente dos ácidos
nucléicos, alem de atuar nos processos energéticos da célula.
-Iodo - funcionamento da glândula tireóide- Flúor – resistência dos dentes
FÓSFORO (P)
• 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).
MAGNÉSIO
• É co-fator de várias enzimas; • Participa na ativação das enzimas glicolíticas( quebra da
glicose);
• Estimula a síntese de ácidos graxos essenciais;• Estimula a Bomba Sódio -Potássio
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.
COMPONENTES ORGÂNICOS DA CÉLULA
São polímeros – moléculas grandes formados pela união de moléculas menores chamadas
monômeros.
Monômero
Polímero
carboidratosChamados de glicídeos ou açúcares.
São formados por carbono, hidrogênio e oxigênio.Fornecem energia para as atividades celulares.
Exemplos: - glicose (combustível celular) , frutose (presente nos
frutos) – são monômeros,
- amido (reserva dos vegetais), glicogênio (reserva dos animais) e celulose (forma a parede das células
vegetais)
sacarose
• Classificação dos carboidratos- monossacarídeos: formados por apenas uma
unidade glicídicaEx. glicose, frutose, desoxirribose- dissacarídeos: formados por duas unidades
glicídicasEx. sacarose, maltose, lactose- polissacarídeos: formados por muitas unidades
glicídicas- Ex. amido, glicogênio, celulose
CARBOIDRATOS
• Abrangem um dos maiores grupos de compostos orgânicos encontrados na natureza.
• Junto com as proteínas formam os principais constituintes dos organismos vivos.
• São responsáveis pela energia que move o ser vivo
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
• São compostos com uma fórmula geral Cn(H2O), que não podem ser hidrolisados a compostos mais simples.
• Contêm de três a seis átomos de carbono.
• Exemplos: Glicose, Frutose e Galactose
• Glicose é o mais importante dos três e é utilizada pelas células como fonte imediata de energia.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
Ribose Desoxirribose
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOSMONOSSACARÍDEOS
UTILIZAÇÃO DA GLICOSE
• A glicose é utilizada de três maneiras:
pode ser queimada imediatamente como combustível.
pode ser armazenada como glicogênio para queima posterior.
pode ser armazenada sob a forma de gordura.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS
• São açúcares duplos, contendo duas moléculas de monossacarídeos.
• Na grande maioria são compostos cristalinos, solúveis em água e de sabor doce.
• Exemplos: Sacarose, Lactose e Maltose.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• São formadas por três ou mais moléculas de açúcares.
• Podem ser chamadas de glicanas.
• Os três polissacarídeos de interesse para nós são o amido, o glicogênio e a celulose.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• O amido é um depósito de polissacarídeo encontrado nas plantas e é constituído por uma série de moléculas de glicose ligadas entre si de forma ramificada.
• O glicogênio, também conhecido como “amido animal”, é um polissacarídeo altamente ramificado, similar ao amido vegetal. O glicogênio é a forma na qual os seres vivos armazenam glicose.
• A celulose é um polissacarídeo de cadeia reta encontrado nas plantas. A celulose fornece a fibra da nossa dieta e melhora as funções digestivas de diversas maneiras.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOSPOLISSACARÍDEOS
LipídiosSão biomoléculas insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos, como o
álcool, benzina, éter e clorofórmio. • Agregam-se para desempenhar a maioria de suas
funções (membranas)• Ex: gorduras, óleos, vitaminas e hormônios• Desempenham 3 principais funções biológicas:
– Componentes essências de membranas biológicas
– Reserva de energia (aqueles com cadeia de hidrocarbonetos)
– Sinalização intracelular (hormônios e outros mensageiros)
lipídeos- Conhecidos por gorduras – são insolúveis em
água e solúveis em solventes orgânicos.- Triglicerídeos ou triglicérides (óleos e
gorduras) – função energética – constituídos por 3 moléculas de ácidos graxos e uma de
glicerol.
Classificação dos lipídios
• Ácidos graxos• Triglicérides• Glicerofosfolipídeos• Esteróides• Outros.
Ácidos Graxos
• Ácidos graxos: ácidos carboxílicos com grupos laterais de longas cadeias de hidrocarbonetos.(Monocarboxilicos).
• Maioria com cadeias com 16 ou 18 C• SATURADOS - não contem duplas ligações• são altamente flexíveis e em geral estendidos• INSATURADOS (contém duplas ligações) • poliinsaturados (+ 1 dupla)
– Ligação dupla ocorre geralmente entre os C 9 e 10 (gerando uma dobra rígida de 30º)
• Insaturados se interagem de forma menos compacta que os saturados
• Grau de insaturação aumenta a fluidez dos lipídeos : mais insaturados, mais fluidos
Ácidos Graxos
Triglicerideos
Plantas e animais; Reserva de energia em animais; Formam CO2 e H2O na célula.
Triglicerídios
Um triacilglicerol é formado pela união de três ácidos graxos a uma molécula de glicerol, cujas
três hidroxilas (grupos –OH) ligam-se aos radicais carboxílicos dos ácidos graxos.
• Óleos e gorduras: (maioria) misturas complexas de triglicérides na forma líquida
(óleo) ou sólida (gorduras)
• Atuam como reserva energética em animais
• Mais abundante classe de lipídeos
• Não são componentes de membranas celulares
• São apolares
Triglicerídios• Óleos vegetais – mais ricos em ácidos graxos insaturados que os animais
• Gorduras – forma eficiente de armazenamento de energia (menos oxidadas que carboidratos e proteínas)
• Armazenados nos adipócitos • São capazes de armazenar gorduras até atingir dez vezes o seu tamanho. • (valores normais = 21% nos homens e 24% nas mulheres), permite a
sobrevivência por 2-3 meses em jejum • (glicogênio = menos de 1 dia)
• Isolamento térmico
Triglicerídios
FOSFOLIPÍDIOS
• Contêm ácidos graxos unidos a uma molécula de glicerol.
• São os principais componentes das membranas celulares.
- Fosfolipídeos – formam a membrana plasmática.
- Esteróides: Hormônios sexuais, colesterol
ONDE SÃO ENCONTRADOS
• Associados a membrana;• Transportados pelo plasma;• Barreira hidrofóbica( impermeabilização- ceras)• Funções reguladoras ou de coenzimas( óleos);• Controle da homeostase do corpo( gorduras)• A maioria dos componentes não protéicos.
Meio extracelular
citoplasmafilamentosprotéicos
proteína de reconhecimento receptor protéico
proteínatransportadora
sítio ligantebicamada
lipídica
fosfolipídio colesterolcarboidrato
LIPÍDIOS NA MEMBRANA PLASMÁTICA
Fosfoglicerídios (glicerofosfolipídios)• Glicerol 3-fosfato com as posições C1 e C2 esterificadas com
ácidos graxos e grupo fosfato ligado a outro grupo apolar.
• Moléculas anfipáticas (cauda apolar e cabeça polar)• Principal componente lipídico das membranas biológicas
Esteróides
• Sistema de anéis = rigidez• Colesterol – esteróide mais
abundante nos animais. Componente majoritário de membranas plasmáticas animais.
• Fornece rigidez a membranas
Os esteroides - compostos solúveis em gordura (lipossolúveis), que têm uma estrutura básica de +/- 17 átomos de carbono dispostos em quatro anéis ligados
entre si. Os esteróides compreendem diversas substâncias químicas com importante papel na fisiologia humana. Alguns esteróides são produzidos sinteticamente com
finalidade médico-terapêutica.
Esteróides
ESTERÓIDES
• Colesterol é o mais importante.• Está presente em todas as
membranas celulares.• É necessário para a síntese de
vitamina D na pele.• É utilizado pelos ovários e
testículos na síntese dos hormônios sexuais.
HC CH3
(CH2)3
CH3HC
CH3
CH3
HOColesterol
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.
CLASSIFICAÇÃO
• HIDROSSOLÚVEISTiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, Ácido Pantotênico, Ácido Fólico, Cobalamina, Peridoxida e Ácido Ascórbico.
• LIPOSSOLÚVEISVitamina A, D, E e K.
FUNÇÕES
• Agem muitas vezes como coenzimas ou como parte de enzimas responsáveis por reações químicas essenciais à saúde humana.
• Mantêm a saúde ideal e a prevenção de doenças crônicas.
A vitamina D (ou calciferol) é uma vitamina que promove a absorção de cálcio (após a exposição à luz solar), essencial para o desenvolvimento normal dos ossos e dentes,
atua também, como recentemente descoberto, no sistema imune, no coração, no cérebro e na secreção de insulina pelo pâncreas. É uma vitamina lipossolúvel obtida a partir do colesterol.
Funcionalmente, a vitamina D atua como um hormônio que mantém as concentrações de cálcio e fósforo no sangue através do aumento ou diminuição da absorção desses minerais no intestino delgado.
A vitamina D também regula o metabolismo ósseo e a deposição de cálcio nos ossos.
• Vitamina D = formada pela quebra de um dos anéis por UV – raquitismo na carência e calcificação de tecidos moles no excesso.
LIPÍDIOS MAIS COMUNS
• Triglicerideos
• Fosfolipídios
• Glicolipídios
• Esteróides
proteínasSão polímeros formados por monômeros chamados
aminoácidos.
Funções:- estrutural – formam os componentes celulares
(colágeno, queratina, osseína);
- enzimática: promovem reações químicas (enzimas: lipases, amilase salivar, pepsina)
- de movimento (contração muscular) – actina e miosina.
- de transporte: hemoglobina e mioglobina.
- Hormonal: insulina
- de coagulação: fibrinogênio
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;
PROTEÍNASTipo Função
Proteínas estruturais
Componentes das membranas celulares Desempenham diversas funções: determinam o diâmetro dos poros; auxiliam os hormônios no “reconhecimento” celular
Colágeno Componente estrutural dos músculos e tendões
Queratina Parte da pele e do pêlo
Hormônios peptídicos (p. ex., insulina, hormônio do crescimento)
Muitos hormônios são proteínas e exercem efeitos sobre diversos sistemas orgânicos
Hemoglobina Transporte de oxigênio
Anticorpos Protegem o corpo contra organismos causadores de doenças
Proteínas plasmáticas Coágulo sangüíneo; equilíbrio de líquidos
Proteínas musculares Tornam o músculo capaz de contrair
Enzimas Regulam os padrões das reações químicas
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.
GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Ligaçõespeptídicas
Pontes de HidrogênioInterações de Van der Waals
Interações EletrostáticasInterações Hidrofóbicas
Uniões Covalentes de Dissulfeto
Pontes de HidrogênioInterações de Van der Waals
Interações EletrostáticasInterações Hidrofóbicas
Estrutura primária
Estrutura secundária
Estrutura terciária
Estrutura quaternária
AMINOÁCIDOS
• Um peptídio é formado quando alguns aminoácidos se unem através de ligações peptídicas.
• A formação de um polipetídio ocorre quando diversos aminoácidos se unem.
• As proteínas são polipeptídios muito grandes, sendo que a maioria das proteínas é composta por mais de uma cadeia de polipeptídeos.
AMINOÁCIDOS
Ácidos nucleicos- Os ácidos nucléicos são macromoléculas de natureza química, formadas por nucleotídeos,
compondo o material genético contido nas células de todos os seres vivos.
DNAÁcido Desoxirribonucleico
– material genético da célula, formado por duas cadeias polinucleotídicas
unidas por pontes de hidrogênio e dispostas em
hélice.
Os nucleotídeos de DNA contêm o açúcar
desoxirribose e as bases nitrogenadas:
timina (T), adenina(A), citosina (C) e guanina
(G) .
RNA Ácido ribonucléico
O RNA não possui a base nitrogenada Timina, em seu lugar está presente a Uracila. O açúcar
presente no RNA é a ribose.A molécula de RNA é constituída por apenas uma cadeia polinucleotídica
Há três tipos de RNA: - RNAm – contém a informação genética
- RNAt – transporta aminoácidos- RNAr – Forma os ribossomo
ÁCIDOS NUCLÉICOS
DEFINIÇÕES
É unidade estrutural básica dos ácidos nucléicos (DNA e RNA), constituídos por bases purinas (A, G) ou pirimídicas (C, T), ribose ou desoxirribose e ainda grupamento fosfato.
NUCLEOTÍDEOS:
Seu comprimento linear seria de 2 m de comprimento.
É um polímero formado por nucleotídeos, sendo o açúcar desoxirribose e as bases purinas e pirimídicas (C, T, G, A), proporcionando formação de uma fita dupla.
DNA
PAREAMENTO DAS BASES
A=T
C G
Está envolvido em decifrar a informação do DNA e carregar sua instrução.
Assim como o DNA, o RNA também é composto por nucleotídeos, porém difere em certos aspectos:
• O açúcar é uma ribose;• A base pirimídica 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
RNA
TIPOS DE RNA1) RNAm (mensageiro)
Produzido pelo DNA no núcleo;Leva a “mensagem” ao citoplasma;Associa-se aos ribossomos.
2) RNAr (ribossômico)É o mais comprido;Matéria-prima para formar os ribossomos;Sem ribossomo não há tradução.
3) RNAt (transportador) Em certa região, apresenta 3 bases livres, chamadas anti-
códon;Captura os aminoácidos do citoplasma e os leva aos ribossomos;O mesmo aminoácido pode ser carregado por 2 ou 3 tipos de RNA-t.