Aula_Bioquimica Celular - Marilanda Bellini

Transcrição

02/03/2012
Componentes Químicos da Célula
Composto
Unidade III:
Bioquímica Celular
Porcentagem
Água
Disciplina: Biologia Celular e Molecular
Centro de Ciências da Saúde
Profa. Dra. Marilanda Ferreira Bellini
[email protected]
Pró Reitoria de Pesquisa e de Pós Graduação – Bloco L
75 a 85%
Íons inorgânicos
1%
Carboidratos
1%
Lípideos
2 a 3%
Proteínas
7 a 10%
Ácidos nucléicos
Composição Química Atmosfera
1%
Composição Química das Células
• 600 bilhões de anos;
•
Tipos de Ligações:
• Ligações fortes:
• Covalentes (compartilhamento de elétrons);
• Ligações fracas:
Ligação iônica
(doação de elétrons);
Atrações eletrostáticas
(atração entre átomos carregados
com cargas opostas).
Pontes de Hidrogênio
(Átomo de H é
parcialmente
compartilhado por
outros dois átomos)
http://aprendendofisica.wordpress.com/page/2/, http://pre-vestibular.arteblog.com.br/27010/LIGACOES-IONICAS/, http://www.dbio.uevora.pt/jaraujo/biocel/agua.htm,
http://www.wikienergia.pt/~edp/index.php?title=Liga%C3%A7%C3%A3o_covalente,
http://quimica-enem.blogspot.com/
Composição Química Atmosfera
•
Pontes de Hidrogênio: ligação não-covalente que se forma entre
dois átomos eletronegativos (O ou N) onde um deles está ligado
covalentemente a um átomo de H (doador).
O2
O2
CO2
Ligação covalente
Ponte de hidrogênio
doador
CO2
O2
O2
CO2
CO2
N ou O
•
aceptor
H
O
H
N ou O
São ligações fracas que podem ser rompidas e refeitas facilmente →
grande importância biológica.
http://capitaocavernatrabalhodesociologia.blogspot.com/ , http://www.finerminds.com/consciousness-awareness/the-intuition-revolution/attachment/albert-einstein/,
http://www.comofazergratis.com.br/michel-telo-musicas-em-mp3-historia-e-fotos/ , http://www.clinicafederico.com.br/blog/?p=203
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Componentes Químicos das Células
Componentes Químicos da Célula
• Orgânicos: contém ao menos uma molécula
de carbono e uma de hidrogênio em sua
composição.
• Ex: proteínas, carboidratos,
nucléicos, aminoácidos
lipídios,
ácidos
• 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...
http://www.fotoseimagens.etc.br/n/foto-imagem-laranja-na-agua/
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg
• Íons: partículas eletricamente carregadas (+ ou -),
onde o nº de elétrons (e-) não é mesmo que o nº de
prótons (p+).
• Componente celular mais abundante:
• 70% da massa total.
Cátions:
derivados
átomos
perderam
carga (+).
de
que
e-,
Ânions:
derivados
de
átomos
que
ganharam e-,
carga (-).
Ex: Na+, átomo
de Na perdeu 1
e-
Ex: Cl-, átomo
de Cl ganhou 1
e-
• Indispensável às atividades metabólicas:
• Processos fisiológicos meio aquoso
http://www.anutricionista.com/o-que-uma-boa-ingesta-de-agua-faz-por-voce.html
http://www.dmacc.edu/instructors/rbwollaston/Biology_I/Chapter_2_Chemistry_of_Life.htm
• 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.
• F-: importante p/a manutenção dos ossos e
dos dentes.
• Teoria Quimiossíntética de
Oparin:
• Vida originou-se, evoluiu e
desenvolveu-se nos oceanos
•
Estruturas e funções
celulares:
• Propriedades físico-químicas
da água
http://setimocientista.blogspot.com/2010/02/o-experimento-de-stanley-miller-e.html
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0,1nm
• Propriedades:
• Solubilidade:
• 2 átomos de H;
• 1 átomo de O;
• Estrutura Tetraédrica
• substância podem ser classificadas em:
104,9o
• hidrofílicas: solúveis em água;
• hidrofóbicas: insolúveis em água;
• Dipolo:
• O: átomo muito eletronegativo
• H: átomo pouco eletronegativo
Bom solvente
• NÃO é solvente universal !!!!
• solubiliza grande número de
substâncias.
• anfifílicas ou anfipáticas: a substância apresenta
parte da molécula hidrofóbica e parte hidrofílica.
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg/, http://www.comentariojovem.com.br/2011/11/24/agua-e-oleo-%E2%80%93-qui-2411/,
http://pt.dreamstime.com/stock-photography-water-molecule-h2o-isolated-oxygen-hydrogen-red-wh-image17629172
•
Força coesiva a água líquida à temperatura ambiente e sólida à
baixas temperaturas.
•
Cada molécula de H2O pode fazer no máximo 4 pontes de H com
O
H
H
H2O no estado sólido (gelo): 4 pontes H/H2O
•
H2O no estado líquido: 3 - 4 pontes H/H2O
•
H2O no estado gasoso: 1-2 pontes H/H2O
H
H
O
• Solubilidade:
• hidrofílicas: solúveis em água;
• substância polares: formam pontes de hidrogênio com a
H2O.
outras moléculas de H2O ao mesmo tempo
H
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg/,
H
O
• Exemplos: açúcar, álcool e acetona.
O
H
H
H
O
H
• Solubilidade:
http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg/
• Solubilidade:
• H2O pontes de hidrogênio e interação eletrostática
outras substâncias
• hidrofóbicas: insolúveis em água;
•
Dissolver = “envolver” uma substância com moléculas
•
• substância apolares: não interagem com a H2O, não
sendo,
de água
SEMELHANTE DISSOLVE SEMELHANTE
portanto,
dissolvidas.
Os
hidrocarbonetos
(composto de C e H somente) são altamente apolares.
• Exemplos: gasolina, petróleo, óleo diesel, etc.
http://meioambiente.culturamix.com/poluicao/os-impactos-do-vazamento-depetroleo, http://pt.wikipedia.org/wiki/Ficheiro:%C3%81gua_digital1654564.jpg/
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Proteínas
• São polímeros de aminoácidos;
• Solubilidade:
• anfifílicas ou anfipáticas: a substância apresenta
parte da molécula hidrofóbica e parte hidrofílica.
• Exemplo:
fosfolipídeos,
detergentes,
• Moléculas mais abundantes e com maior
diversidade de funções nos sistemas vivos;
ácidos
• Nos animais:
graxos.
Cauda Hidrofóbica
• 80% do peso dos músculos desidratados,
• 70% da pele e
• 90% do sangue seco.
Cabeça Hidrofílica
Composição Química da Célula
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/proteinas.html
Proteínas
• Macromoléculas: moléculas grandes;
Polímeros
união ou repetição de Monômeros
• Homopolímeros: repetição de monômeros idênticos.
• Heteropolímeros: união de monômeros diferentes.
• Aminoácidos (aas) –
apresentam um grupo
carboxila, um grupo amino e
uma cadeia lateral distinta
(“grupo R”) ligados ao átomo
de carbono α.
Glicogênio: homopolímero de glicose
DNA: heteropolímero de nucleotídeos
http://pt.wikipedia.org/wiki/Glicog%C3%A9nio
http://www.qmc.ufsc.br/qmcweb/artigos/vida.html
Lehninger, 2004.
Proteínas
• > 300 aminoácidos
• 20 tipos em proteínas.
Junqueira e Carneiro, 2012
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Proteínas
Proteínas
• Níveis estruturais das Proteínas
A seqüência de aminoácidos, que define
as características das proteínas, é
determinada pelas informações genéticas
contidas no núcleo da célula (tradução).
• Estrutura terciária: as hélice começam a se
enrolar e a proteína assume estrutura
tridimensional conferindo a atividade biológica
das maiorias das proteínas.
• Chaperonas: família de proteínas que participa do
des/enovelamento da estrutura terciária das
proteínas.
Proteínas
Proteínas
• Estrutura primária: a sequência linear de aas
em uma proteína, unidos por ligações
peptídicas.
• Estrutura quartenária: duas ou mais cadeias
polipeptídicas interagem através de
interações hidrofóbicas, ligações iônicas e por
ponte de hidrogênio.
• Cada cadeia polipeptídica possui o terceiro nível
de organização.
ESTRUTURA QUATERNÁRIA
ESTRUTURA
Carboxila + Amina H2O (desidratação)
PRIMÁRIA
Proteínas
NÍVEIS ESTRUTURAIS DAS PROTEÍNAS
• Estrutura secundária: primeiro nível de
enrolamento helicoidal da proteína.
• Pontes de hidrogênio entre aminoácidos.
ESTRUTURA SECUNDÁRIA
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Proteínas
Qual a importância das proteínas p/ a cél.?
•
•
•
•
•
•
Proteínas - ENZIMAS
Nomenclatura:
SUBSTRATO + FUNÇÃO + ASE
Ex.: nitrato redutase, isocitrato desidrogenase, etc.
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
• ENZIMAS: catalisadores de reações químicas
(aceleram as reações) altamente específicas. A grande
maioria são proteínas (exceção: ribozima)
• Propriedades:
• Aceleram as reações
• Não são consumidos na reação
•
Atuam em pequenas concentrações
Substratos
Complexo ES (Enzima-Substrato)
Ligação ao Sítio Ativo ou sítio catalítico (Chave-fechadura)
Liberação do Produto + Enzima inalterada
• Não alteram o equilíbrio das reações
• Podem ter sua atividade regulada
Reações químicas catalisadas (enzimas)
• Fatores que alteram a atividade de uma enzima:
• Fatores decorrentes da natureza protéica das enzimas
E+S
ES
E+P
• pH
• temperatura
• Fatores decorrentes da formação do complexo ES
Energia de ativação sem enzima
• concentração do substrato
• concentração da enzima
• Presença de inibidores
S
Energia de ativação com enzima
P
Caminho da Reação
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Lipídeos – Triglicerídeos (TAG)
LIPÍDEOS
•
3 moléculas de ácidos graxos + glicerol;
•
fornecem, por grama, aproximadamente o dobro da energia
fornecida por carboidratos;
•
principal função: reserva de energia.
•
armazenados no tecido adiposo .
Lipídeos
Lipídeos – Fosfolipídeos
• Classe de moléculas bastante variada;
•
Lipídios "Polares", que contém fosfato na sua estrutura;
•
Baixa solubilidade em água, muitos são compostos
anfifílicos;
•
desempenham importante função na estrutura e função das
membranas biológicas, por serem anfipáticos.
•
Desempenham várias funções no organismo:
•
•
•
•
•
•
•
•
Combustível celular
Hormônios ou precursores hormonais
Reserva de energia
Componente estrutural das membranas biológicas
Isolamento e proteção de órgãos
Isolamento térmico
Vitaminas
A maioria dos lipídeos é derivada ou possui na sua estrutura
ácidos graxos.
Lipídeos – Ácidos Graxos
Lipídeos – Ceras
Saturados
Insaturados
•
•
• Não possuem duplas
ligações;
•
Possuem uma ou mais
duplas ligações;
Ceras são insolúveis em H2O;
Têm ação impermeabilizante na superfície da pele de animais, nas
folhas de plantas e nas penas de aves.
•
Exemplos:
•
•
Mono ou poliinsaturados;
•
Geralmente sólidos à
temperatura ambiente;
Ex: Gorduras de origem
animal.
•
•
•
Geralmente líquidos à
temperatura ambiente;
•
Ex: óleos de origem
vegetal
cera de carnaúba: usada no polimento de carros, sapatos, pisos, isolante em
chips, revestimento de comprimidos etc.
lanolina: protege a lã. É rapidamente absorvida pela pele humana sendo por
isso utilizada em cosméticos e produtos farmacêuticos.
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Lipídeos – Esteróides
Lipídeos – Lipoproteínas
• Lipídeos com funções hormonais.
• Colesterol.
• esteróide importante na estrutura das membranas biológicas,
• atua como precursor na biossíntese dos esteróides
biologicamente ativos, como os hormônios esteróides, os ácidos
e sais biliares e a vitamina D.
• Lipídeo + Proteína
• A fração lipídica das lipoproteínas é muito variável, e
permite a classificação das mesmas em 5 grupos, de
acordo com suas densidades e mobilidade
eletroforética:
•
•
•
•
•
CARBOIDRATOS
Quilomicron
Lipoproteína de muito baixa densidade (VLDL)
Lipoproteína de densidade intermediária (IDL)
Lipoproteína de baixa densidade (LDL)
Lipoproteína de alta densidade (HDL)
Carboidratos
•
Quilomícron = É a lipoproteína menos densa, transportadora de
triacilglicerol exógeno na corrente sanguínea.
•
VLDL = "Lipoproteína de Densidade Muito Baixa", transporta
triacilglicerol endógeno.
•
IDL = "Lipoproteína de Densidade Intermediária", é formada na
transformação de VLDL em LDL.
•
LDL = "Lipoproteína de Densidade Baixa", é a principal transportadora
de colesterol para os tecidos; seus níveis aumentados no sangue
aumentam o risco de infarto agudo do miocárdio. – “Colesterol ruim”
• Também chamados sacarídeos, glicídios, hidratos de
carbono ou açúcares;
• biomoléculas mais abundantes na natureza;
• maior parte da ingestão calórica da maioria dos
organismos;
• fórmula geral é: [CH2O]n, daí o nome "carboidrato" ou
"hidrato de carbono" ;
• Fonte de energia;
• Reserva de energia;
•
HDL = "Lipoproteína de Densidade Alta"; atua retirando o colesterol da
circulação. Seus níveis aumentados no sangue estão associados a uma
diminuição do risco de infarto agudo do miocárdio. “Colesterol bom”
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Carboidratos - Monossacarídeos
Carboidratos - Polissacarídeos
• sólidos, cristalinos, incolores, solúveis em H2O, alguns
têm sabor doce;
• fórmula geral é: [CH2O]n, n≥3
• cadeia não ramificada de átomos de C ligados entre si
por ligações simples. Um dos C é ligado ao O por uma
dupla ligação (carbonila), os outros C estão ligados a OH
(hidroxila).
• AMIDO:
• polissacarídeo de reserva da célula vegetal
• Formado por moléculas de glicose ligadas entre si através de
numerosas ligações
AMILOSE
AMILOPECTINA
Carboidratos - Monossacarídeos
• Classificação dos Monossacarídeos: baseada no número
de carbonos de suas moléculas:
• Glicogênio:
•
•
•
•
TRIOSES (3C):
TETROSES (4C):
PENTOSES(5C): Ribose, Arabinose, Xilose
HEXOSES (6C): Glicose, Galactose, Manose, Frutose
• Polissacarídeo de reserva da célula animal (fígado – manutenção
da glicemia; e músculos – fornecimento energia exercício
intenso).
• semelhante ao amido, mas possui um número bem maior de
ligações , o que confere um alto grau de ramificação à sua
molécula
• Alto número de ramificações facilita a ação da enzima glicogênio
fosforilase (do músculo e do fígado) liberando grandes
quantidades de monossacarídeo rapidamente.
Carboidratos - Celulose
• Macromoléculas formadas por centenas a milhares de
unidades monossacarídicas ligadas entre si por ligações
glicosídicas.
• Celulose:
• Carboidrato mais abundante na natureza.
• Função estrutural na célula vegetal parede celular.
•
Polissacarídeos importantes → formados pela
polimerização da glicose: amido, glicogênio e celulose.
• Fibras insolúveis em água e não digeríveis pelo ser humano.
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Bibliografia Sugerida
•
JUNQUEIRA, L. C.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 7.
ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2000. – Capítulo 3
•
CARVALHO, H. F.; RECCO-PIMENTEL, S. M. A célula 2001. São
Paulo: Manole, 2001.
•
De ROBERTIS, E. M. F.; HIB, J. Bases da biologia celular e
molecular. 3. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2001.
•
ALBERTS, B. et al. Fundamentos da biologia celular. Porto
Alegre: Artmed, 2004.
Material Disponível em:
http://marilandabellini.wordpress.com
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