Bases moleculares da constituição celular aula I

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BASES MOLECULARES DA 
CONSTITUIÇÃO CELULAR 
Aula I 
Componentes da matéria viva 
Inorgânicos Orgânicos 
Água 
Sais minerais: 
Ca, Na, Fe, etc 
Carboidratos 
Lipídios 
Proteínas 
Ácidos nucleicos 
Componentes da matéria viva 
Figure 2-7 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Número atômico (prótons) 
Peso atômico (Prótons + nêutrons) 
Vermelho = 99 % 
Azul = 0,9 % 
Verde = traços 
Amarelo = ? 
Elementos químicos constituintes das células 
Uma revisão de ligação 
química.... 
Figure 2-1 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
SERES VIVOS SÃO SISTEMAS 
QUÍMICOS 
nêutron elétron 
prótron 
Átomo de carbono Átomo de hidrogênio 
 
Número atômico = 6 (Prótons) 
Peso atômico = 12 (Prótons + neutrons) 
 
Número atômico = 1 
Peso atômico = 1 
Núcleo 
 
Nuvem de elétrons 
em órbita 
Constituintes químicos das células 
A reatividade química de um elemento se baseia em como 
a sua camada eletrônica mais externa está preenchida 
Figure 2-6 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Átomos Átomos 
COMPARTILHAMENTO DE 
ELÉTRONS 
TRANSFERÊNCIA 
 DE ELÉTRONS 
molécula 
Íon 
positivo 
Íon 
negativo 
Ligação covalente Ligação iônica 
Ligações químicas 
Figure 2-8 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Átomo de sódio (Na) Átomo de cloro (Cl) 
Cloreto de sódio (NaCl) 
íon cloreto (Cl -) íon sódio (Na+) 
CLORETO DE SÓDIO CRISTALINO 
Ligações químicas – Ligações iônicas 
Figure 2-9 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Dois átomos de hidrogênio 
PRÓXIMOS DE MAIS 
(os núcleos repelirão 
um ao outro) 
MUITO DISTANTES 
(sem atração) 
EXATAMENTE CERTO 
(ligação covalente) 
Comprimento da ligação: 
Moléculas de hidrogênio 
A molécula de hidrogênio é mantida por 
ligações covalentes 
Figure 2-11 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
etano 
eteno 
As ligações C=C são mais curtas e mais rígidas do 
que as ligações C-C 
Figure 2-12 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
água oxigênio 
LIGAÇÕES COVALENTES POLARES E 
APOLARES 
MOLÉCULAS HIDROFÍLICAS 
Íons com carga positiva ou 
negativa 
Moléculas polares que fazem 
ligações de Hidrogênio com a Água 
Dissolvem rapidamente em água 
Alberts et al., 2008 
MOLÉCULAS HIDROFÓBICAS 
Insolúveis em água 
Moléculas apolares 
Alberts et al., 2008 
A ÁGUA COMO SOLVENTE 
Cristal de açúcar 
Açúcar 
dissolvido 
Molécula de açúcar 
Molécula 
de água 
Alberts et al., 2008 
Figure 2-13 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
LIGAÇÃO DE MOLÉCULAS GRANDES POR 
CARGAS COMPLEMENTARES 
BIOMOLÉCULAS 
Figure 2-26 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Célula 
bacteriana 
30% 
Substâncias 
químicas 
Íons, moléculas 
pequenas (4%) 
Fosfolipídeos (2%) 
Proteínas (15%) 
MACROMOLÉCULAS 
Polissacarídeos (2%) 
Table 2-2 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
Tabela 2-2 Composição química aproximada de uma célula bacteriana 
PORCENTAGEM DO PESO 
DA CÉLULA 
NÚMERO DE TIPOS CADA 
MOLÉCULAS 
Água 
Íons inorgânicos 
Açúcares e precursores 
Aminoácidos e precursores 
Nucleotídeos e precursores 
Ácidos graxos e precursores 
Outras pequenas moléculas 
Macromoléculas (proteínas, ácidos 
nucléicos e polissacarídeos) 
Moléculas orgânicas pequenas estão em menor percentagem (10%) 
numa célula do que as macromoléculas orgânicas. 
AS QUATRO FAMÍLIAS PRINCIPAIS 
DE MOLÉCULAS ORGÂNICAS DA CÉLULA 
Principais famílias de 
moléculas orgânicas pequenas 
Principais famílias de 
macromoléculas orgânicas 
Figure 2-27 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
SUBUNIDADE MACROMOLÉCULAS 
AÇÚCAR POLISSACARÍDEO 
PROTEÍNA AMINOÁCIDO 
NUCLEOTÍDEO ÁCIDO NUCLÉICO 
Figure 2-28 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010) 
AS MACROMOLÉCULAS SÃO FORMADAS PELA 
ADIÇÃO DE SUBUNIDADES A UMA DAS 
EXTREMIDADES 
Lodish et al., 2004 
Princípios gerais de organização das 
biomoléculas 
Carboidratos 
 Os primeiros químicos observaram que os carboidratos têm 
fórmulas moleculares que os fazem parecer hidratos de carbono, 
Cn(H2O)n, daí o nome carboidratos 
 
 Mais tarde, estudos estruturais revelaram que essas substâncias 
não eram hidratos, porque não continham moléculas de água 
intacta, mas o termo carboidrato persiste 
Estrutura química: poliidroxialdeídos 
(D-glucose) ou poliidroxicetonas (D-
frutose) ou substâncias orgânicas que 
geram estes produtos por hidrólise 
(sacarose) 
Carboidratos 
 Carboidratos são substâncias biorgânicas encontradas em 
sistemas biológicos 
 
 Trata-se da classe e substâncias mais abundante no mundo 
biológico, a qual perfaz mais de 50% do peso seco da biomassa 
 
 Os carboidratos são constituintes importantes de todos os 
organismos vivos e possuem várias funções: 
• Componentes estruturais essenciais das células 
• Atuam como sítios de reconhecimento na superfícies das células 
• Servem de principal fonte de energia metabólica nas células 
Centros quirais 
Quase todos os açucares encontrados na natureza são da 
série D, a qual é caracterizada pela presença de uma 
hidroxila do lado direito no carbono mais distante da 
carbonila, representada na projeção de Fischer 
Formas cíclicas 
Carboidratos 
 Numero de unidades 
• monossacarídeos → glicose, frutose 
• oligossacarídeos → sacarose, maltose 
• polissacarídeos → amido, celulose 
 Função química → aldoses e cetoses 
 Número de C → trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses 
Classificação 
Monossacarídeos 
Uma única unidade de poliidroxialdeído ou 
poliidroxicetona 
Oligossacarídeos 
2 a 50 unidades de monossacarídeos 
 maltose → produto de hidrólise do amido (2 unidades de glucose) 
 sacarose → transporte de C nos vegetais (1 unidades de gluccose 
e 1 e frutose) 
Polissacarídeos 
Mais de 50 unidades de monossacarídeos 
 amido → polissacarídeo de reserva dos vegetais 
amilose (linear, 14) 
amilopectina (ramificada, 14 e 16) 
 
 glicogênio → polissacarídeo de 
reserva dos animais 
(ramificado, 14 e 16) 
Polissacarídeos 
 celulose → polissacarídeo de suporte dos vegetais 
 ► linear, β14 
 
 quitina → polissacarídeo do exoqueleto dos insetos, parede celular 
de fungos, etc 
 ► cadeia longa de N-acetilglicosamina 
Lipídios 
Lipídios 
PRINCIPAIS FUNÇÕES 
Propriedades físico-químicas: substâncias orgânicas 
insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos 
(éter, acetona, clorofórmio) e gorduras 
Nelson e Cox, 2008 
 Classificação 
• triacilgliceróis (triglicerídeos) 
• ceras 
• esteróis 
• isoprenóides (terpenos) 
• glicerofosfolipídios (fosfoglicerídeos) 
• gliceroglicolipídios (glicosilglicerídeos) 
Lipídios 
Ácidos graxos 
Saturados 
Sem ligações duplas entre os C 
H3C – (CH2) 14 – COOH 
Ácido palmítico (C16:0) 
H3C – (CH2) 16 – COOH 
Ácido esteárico (C18:0) 
 
Insaturados 
Com ligações duplas entre os C 
 ligação cis → dobra na cadeia 
H3C – (CH2) 7 – CH = CH – (CH2) 7 – COOH 
Ácido oléico (C18:19) 
H3C – (CH2) 4 – CH = CH – CH2– CH = CH – (CH2) 7 – COOH 
Ácido linoléico (C18:29,12) 
Ácidos monocarboxílicos de cadeia hidrocarbonada longa 
► número par de C, sem ramificações 
Propriedades físico-químicas dos ácidos graxos 
Triacilgliceróis 
Nelson e Cox, 2008 
Formação dos Ácidos graxos 
A hidrólise de gorduras gera Glicerol e Ácidos graxos 
Óleos e Gorduras 
São triacilgliceróis de ocorrência natural,também 
chamados de triglicerídeos 
 Gorduras são sólidas 
 Óleos são líquidos 
Á temperatura ambiente 
Exemplos de gorduras 
 A cadeira pode ser saturada ou conter uma ou mais insaturações 
 Poucos ácidos graxos com duplas trans ocorrem naturalmente. 
Geralmente são produzidas no processamento de óleos e gorduras 
naturais 
Gorduras em alguns alimentos 
Fosfolipídios 
 Derivados de lipídeos contendo fósforo são conhecidos como 
fosfolipídeos, e fosfoglicerídeos são um tipo de fosfolipídios 
 
 Os ácidos fosfatídicos são intermediários em biossíntese de 
triacilglicerois e são também precursores biossintéticos de outros 
membros de compostos chamados de fosfoglicerídeos ou glicerol 
fosfato 
Glicerofosfolipídios e esfingolipídios 
ceramida Ceramida + fosfolipídeo 
Ceras 
A cera de abelha contém o éster hexadecanoato 
triacontilo como um componente de uma mistura 
complexa de hidrocarbonetos, álcoois e ésteres 
Muito usadas na industria de cosméticos 
 As ceras são sólidos repelentes à água que fazem parte do 
revestimento de proteção de uma série de seres vivos, incluindo as 
folhas das plantas, a pele de animais, e as penas das aves. 
 
 São ésteres de cadeia longa, podendo ser saturada ou insaturada, 
com número de carbonos que vai de 14 a 36. 
Esteróides 
PRINCIPAIS 
FUNÇÕES 
Esteróides