Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
30/08/2013 1 Composição celular – Biomoléculas I PROF. HUGO DE ALMEIDA O que são as biomoléculas? Macromoléculas orgânicas que compõem os seres vivos: Compostos de carbono; C, H, N e O constituem quase 99% do peso celular seco; Proteínas, açúcares, lipídios e ácidos nucleicos; Formadas por subunidades monoméricas; Distribuição e função variadas; Água 70% do peso de uma célula; Reações químicas ocorrem em ambiente aquoso. Distribuição de elementos químicos em seres humanos e na crosta da terra Predominância dos elementos “orgânicos” Composição química aproximada de células típicas 30/08/2013 2 Composição química aproximada de células típicas O átomo e suas ligações Ligações dependem de vagas na última camada eletrônica Ligações covalentes e iônicas Força de van der Waals 30/08/2013 3 Cont. Dipolo temporário (induzido) Forças interatômicas Van der Waals, London ou dipolo induzido – dipolo induzido: Ocorre entre moléculas apolares ou gases nobres; Assimetria da nuvem eletrônica gera o dipolo nos outros átomos; Dipolo permanente – dipolo permanente: Moléculas polares; Extremidade negativa interage com extremidade positiva de outra molécula; Pontes de hidrogênio: Dipolo permanente-dipolo permanente; Moléculas polares com H ligado à um átomo muito eletronegativo de pequeno raio (F, O, N); Ex: H2O, HF, NH3, etc. Pontes de H > D.P-D.P > VdW Macromoléculas e a célula Ácidos nucleicos: núcleo (2, 3), citoplasma (1, 2, 3); Carboidratos: membrana plasmática (1, 2, 3), parede celular (1, 3), reserva energética (1, 2, 3), matriz extracelular (2); Lipídios: membrana plasmática (1, 2, 3), reserva energética (2, 3); Proteínas: núcleo (2, 3), citoplasma (1, 2, 3), cílios e flagelos (1, 2), membrana plasmática (1, 2, 3), parede celular (1, 3), matriz extracelular (2); 1 2 3 A água 30/08/2013 4 Moléculas hidrofílicas vs hidrofóbicas Coesão da água Reflete em um alto: Ponto de fusão e ponto de ebulição: Água existe em estado líquido no nosso planeta; Calor de vaporização: Regulação de temperatura; Constante dielétrica (capacidade de interagir com moléculas carregadas): Alta capacidade de dissolver sólidos cristalinos (diminui a força iônica entre os átomos). Lei de coulomb: F=(q1.q2)/r² Constante dielétrica: inversamente proporcional (quanto maior, menor a interação entre íons). Logo: F=(q1.q2)/Dr² Organização de moléculas apolares Devido à alta organização de moléculas de água ao redor de solutos apolares, os mesmos tendem a se agrupar (removendo moléculas de água organizadas e aumentando a entropia do sistema). O mesmo também ocorre para aumentar a espontaneidade de reações enzimáticas Juntas, essas características tornam a água uma molécula ideal para a formação das biomembranas e como constituinte do citoplasma, onde ocorrem as reações enzimáticas. Desidratação do sítio ativo; Aumento da entropia; Favorecimento de reações improváveis. 30/08/2013 5 Adesão e capilaridade Propriedades que derivam da coesão (logo, da capacidade de formar pontes de H); Adesão em tubos e superfícies; Capilaridade: uma molécula “puxa” a outra; A água adere às paredes do vaso, com tendência a recobrir a superfície; como uma molécula puxa a outra, ocorre a formação do menisco De uma maneira muito similar, a água pode alcançar as folhas de uma árvore. Água e Membrana Plasmática Propriedades coligativas e osmose H2O Soluto Formando cristais de gelo Àgua pura Cada molécula é disponível - para a pressão da vapor (superfície) - para formação de cristais (corpo) Solução Concentração da água é reduzida Pressão de vapor e formação de cristais reduzidas Água pura Soluto não- permeante dissolvido na água Pistão Membrana semipermeável Osmose e pressão osmótica (π) Não depende das propriedades químicas do soluto, e sim de sua concentração; Atua pelo aumento da entropia, logo a tendência do líquido em formar gás é diminuída. Osmose Solutos extracelulares Solutos intracelulares Célula em solução isotônica: nenhum movimento real de água. Célula em solução hipotônica: a água move-se para seu interior, criando uma pressão externa; a célula distende-se, podendo romper-se. Célula em solução hipertônica: a água move-se para fora e célula murcha. 30/08/2013 6 IONIZAÇÃO DA ÁGUA e pH Água é anfotérica; Atua como ácido ou base; Dois iontes: H3O+ e OH-; 25 °C Equilíbrio pH neutro; pH = log(1/[H+]) = -log(H+]; Ácidos e Bases Ácidos e bases fortes: Completamente ionizados em solução; Ácidos e bases fracas: Parcialmente ionizados em solução: Conjugado ácido-base: pKa: tendência a perder um próton e se tornar uma base conjugada; Equação de Henderson-Hasselbach Titulação Macromoléculas São compostas de subunidades: Ácidos nucleicos: nucleotídeos; Lipídios: ácidos graxos, cetoacil ou isoprenóis; Carboidratos: monossacarídeos; Proteínas: aminoácidos; Diferentes características físico-químicas diferentes funções: Estruturais; Reserva; Enzimáticas; Informacionais; ... Água constituinte principal dos seres vivos modela as conformações das moléculas. 30/08/2013 7 Açúcares Monossacarídeos: Fórmula geral = (CH2O)n; Em geral três e sete átomos de carbono (trioses, tetroses, pentoses, hexoses e heptoses); Aldoses: Monossacarídeos de função mista poliálcool-aldeído; Cetoses: Monossacarídeos de função mista poliálcool-cetona; Isômeros (glicose, manose e galactose) = C6H12O6; Ligações α e β; Dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos; Estrutura de um monossacarídeo simples (glicose) Funções: Energia; Unidade de construção Oligo- e polissacarídeos Ligações a e b; Derivados de açúcar; Dissacarídeos; Oligossacarídeos e polissacarídeos; Oligossacarídeos complexos; Dissacarídeos Reação de condensação entre dois monossacarídeos: glucose + glucose maltose glucose + galactose lactose glucose + fructose sucrose Formação de uma ligação glicosídica; 30/08/2013 8 Polissacarídeos Glicanos; Diferem-se quanto aos tipos de monossacarídeos, tamanhos de suas cadeias e tipos de ligações entre as unidades. Homopolissacarídeo: apenas um tipo de subunidade; reservas alimentares; Heteropolissacarídeos: mais de um tipo de monossacarídeo; suporte extracelular. Homopolissacarídeos Amido, glicogênio; Celulose, quitina; Amido: Amilose, amilopectina; Glicogênio: Ramificado e compacto; Glicogênio x glicose: Apolar x polar Pressão osmótica! Dextranos: Bactérias e leveduras; Cromatografias (sephadex) Celulose: β-1,4 α-amilases; Cupins Triconympha celulase; Quitina: Exoesqueleto de artrópodes; Heteropolissacarídeos Parede celular bacteriana; Ligados entre si por pequenos peptídeos; Lisozima; Em algas ágar; Ágar: Agarose; Agaropectina; Heteropolissacarídeos Glicosaminoglicanos: Matriz extracelular; Unidades de dissacarídeo; Ácido hialurônico; 30/08/2013 9 Lipídeos Formado por H, C e O; Podem existir como gorduras, óleos e ceras; Insolúveis em água Ótima fonte de energia (38kJ/g) Pobres condutores de calor; Maioria das gorduras e óleos -> triglicerídeos Funções dos lipídios 1. Principal reserva de energia dos animais: Gotículas lipídicas são usadas como combustível; São oxidados nas mitocôndrias em CO2 e H2O, usando O2 e formando ATP; 2. Componentes de membranas celulares: Fosfolipídios, glicolipídios, colesterol; 3. Isolamento: Células (forma e compartimentos); Elétrico (formação do potencial de membrana); Tecidos subcutâneos (isolante térmico); 4. Comunicação: Hormônios; Mediadores; Sinalização celular; Ácidos graxos Cadeia de hidrocarbonetos; 4 – 36 carbonos (12 e 24); Normalmente nº par de C; Ligações saturadas ou insaturadas; Isomeria cis ou trans; Extremidade com ácidocarboxílico; Compõem a maior parte dos lipídios; Estrutura dos ácidos graxos grupo carboxila Cadeia carbôni ca ácidos graxos saturados mistura de ácidos graxos saturados e insaturados 30/08/2013 10 Ácidos Graxos Grupo carboxil (-COOH) Ligados a uma longa cadeia de hidrocarbonetos apolares (hidrofóbico): H H C H H C H H C H C O O H C H H C H H C H H C H H Ácido graxo saturado (sem dupla ligação) HH C O O H C H H C C C C H C H H C H H Ácido graxo polinsaturado C O O H C H H C H H C H H C H C H H C H H C H H Ácido graxo monoinsaturado H H Ligações saturadas e insaturadas Saturada Insaturação cisInsaturação trans Saturação cis: promove o dobramento da cadeia de hidrocarbonetos. Nomenclatura de ácidos graxos Nº de carbonos : Nº de duplas (Δx,y); Sendo X e Y carbonos com ligações duplas (insaturados); Nome baseado no número de carbonos e sufixo óico; Ex: 12:0 ácido dodecanóico. 30/08/2013 11 Triglicerídeos Formados por esterificação: ... uma reação de condensação entre 3 ácidos graxos e glicerol: Glicerol H C H C C H H H H O O O Esterificação H C H C C H H H H O O O C O O H C H H C H H C H H C H H Glicerol Ácido Graxo Esterificação H C H C C H H H H O O O C O O H C H H C H H C H H C H H Glicerol Ácido Graxo Esterificação H C H C C H H H H O O O C O O H C H H C H H C H H C H H Glicerol Ácido Graxo 30/08/2013 12 Esterificação H C H C C H H H H O O O C O O H C H H C H H C H H C H H Ligação Ester Água Esterificação Isto ocorre 3 vezes para formar um triglicerídeo Glicerol Ácidos graxos Variedade de TAGs Podem ser compostos por ácidos graxos idênticos ou diferentes; Depósitos de gorduras nas células a) Gotículas de gorduras nos adipócitos; b) Célula cotiledônia de uma semente de planta Arabdopsis. Corpos oleosos claros 30/08/2013 13 Fosfoglicerídios Ésteres de ácidos graxos; Utilizam apenas duas hidroxilas do glicerol; Grupo substituinte: “Cabeça” hidrofílica (polar ou carregada); “Cauda” hidrofóbica; Moléculas anfipáticas. Fosfolipídeos Um ácido graxo pode ser substituído por um grupo fosfato polar Glicerol Ácidos Graxos Hidrofóbicos Fostato Hidrofílico Tipos de fosfoglicerídios Esfingolipídios Derivados da esfingosina; Álcool longo; Cadeia de hidrocarboneto “conta” como segundo ácido graxo; Ligação do tipo amida; Pode ser fosfolipídio (esfingomielinas), ou glicolipídio (neutros); Glicolipídios: Cerebrosídios ou gangliosídios complexidade dos açúcares. 30/08/2013 14 Fosfatidilcolina e esfingomielina Sinalização celular Dependem de fosfolipases; Liberação das “cabeças polares” segundo mensageiro; Cauda hidrofóbica também pode agir como mensageiro; Fosfolipases são específicas; Degradação nos lisossomos defeito leva ao acúmulo. Esteróis Confere rigidez à membrana plasmática; Estrutura planar do núcleo de anéis; Hidroxila anfipaticidade; Colesterol em animais; Stigmasterol em plantas; Ergosterol em fungos; Precursores de vários hormônios esteroides; Sais biliares;
Compartilhar