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FUNDAMENTOS DE BIOLOGIA CELULAR - GBI174
Profa. Giovana Torres
Professora Associada
Setor de Biologia Celular - Departamento de Biologia
TEMA 2: 
ORGANIZAÇÃO MOLECULAR DA CÉLULA
• Características inerentes aos seres vivos:
• Composição química da célula: moléculas
inorgânicas e íons (água e sais minerais) e
moléculas orgânicas (natureza variada)
Introdução
• Complexidade estrutural
• Dinâmica energética
• Reprodução
• Composição química da célula estimada de
uma célula procariótica:
• Biomoléculas: C, H, O, N, P, S
• Estrutura e polaridade: distribuição assimétrica dos 
elétrons)
• Pontes de hidrogênio
Água
Região 
eletropositiva
Região 
eletronegativa
Pontes de 
hidrogênio
• Propriedades da Água
Solvente universal de substâncias hidrofílicas 
(interagem com a água)
• Substâncias iônicas – ligação iônica
• Substâncias polares – pontes de hidrogênio
Substâncias Iônicas Substância Polar
Proteína Solúvel 
em água
Cristal de sal dissolvido em 
água
Exemplos: solubilização do sal de cozinha e de uma proteína
Indução de interações hidrofóbicas entre moléculas 
apolares (não interagem com a água)
Substância Não-polar
Organização das moléculas com base em sua polaridade: 
Polar
Apolar
Anfipática
• Importância da água:
Favorece o metabolismo (solubilização de moléculas) e 
participa diretamente de reações químicas
Transporte de susbtâncias – difusão
Termorregulação (alto calor específico)
Equilíbrio osmótico
• Estrutura geral:
Esqueleto de carbono (C-C-C-C-C) em diferentes 
configurações combinados com diferentes grupamentos 
químicos PO4 (fosfato); NH2 (amino); C=O (carbonila); OH 
(hidroxila); COOH (carboxila); SH (sulfidrila); CH3 
(metila); COH (aldeído), etc..
Biomoléculas
Carboidratos 
Unidade básica: monossacarídeos
• Cadeias com 3 a 7 carbonos
• Estrutura: Poliidroxialdeído e poliidroxicetona
• Função: estrutural (p. ex parede celular) ou energética 
• Aldoses e cetoses
gliceraldeído eritrose treose
ribose arabinose xilose lixose
alose altrose glicose manose gulose idose galactose talose
• Família das aldoses : classificação com relação ao número de 
carbonos
• Aldoses e Cetoses com importância biológica
• Numeração dos carbonos e formação de estrutura 
cíclica (>5C) em solução aquosa
• Formas α e β das estruturas cíclicas derivadas de uma 
aldose ou de uma cetose
• Monossacarídeos modificados
Adição de grupos funcionais (fosfato, amino)
Amino 
açúcares
• Oligossacarídeos
• Ligação glicosídica formando cadeias de 2 a 20 monossacarídeos 
(monômeros)
H2O
H2O
• Variação entre as diversas cadeias possíveis: tipo de ligação 
glicosídica e de monossacarídeos
• Exemplos de dissacarídeos e trissacarídeo
Melositose (constituinte do mel)
• Polissacarídeos
• Estrutura: formados por milhares de unidades de 
monossacrídeos unidos de forma linear ou ramificada
• Variação:
Tipo de monossacarídeo (Homopolissacarídeos ou 
Heteropolissacarídeos)
Tipo de de ligação glicosídica (α-1,4 β-1,4 etc)
• Exemplos: amido e glicogênio (energia)
celulose e quitina (estrutural) 
• Glicogênio: reserva de energia nas células animais
Ocorre ligação glicosídica α 1-4 (linear) e 
α 1-6 (ramificação no carbono 6) 
Ramificação
• Amido = amilose (linear) e amilopectina (ramificada)
Amilose
(linear)
Amilopectina
(ramificada)
α 1-4
α 1-6
α 1-4
• Celulose: principal componente da parede celular 
vegetal
• Quitina: carboidrato estrutural do exoesqueleto de 
invertebrados
Ácidos Nucléicos
• Dois tipos:
DNA: Ácido Desoxirribonucléico 
RNA: Ácido Ribonucléico
• Função: Armazenamento, transmissão e tradução da 
informação genética
• Estrutura básica (monômero): nucleotídeo
Nucleotídeo: base nitrogenada (púrica 
ou pirimídica) + pentose (ribose ou 
desoxirribose) + grupo fosfato
Açúcar
DNA
• Duas cadeias de 
polinucleotídeos unidas 
por pontes de 
hidrogênio
• Antiparalelas (5’->3’)
• Complementares 
(A=T; GΞC)
DNA
• Dupla hélice
• Informação
armazenada na
sequência de bases
• Replicação: produção de 
duas moléculas de DNA 
idênticas a partir de um 
DNA molde
• Cadeia única (polinucleotídeo) 
resultante da transcrição do 
DNA (complementar a ele)
RNA
Enzima RNA 
polimerase
RNA
DNA
DNA molde 
(gene)
• Três tipos: 
RNA mensageiro (mRNA)
RNA transportador (tRNA)
RNA ribossômico (rRNA)
mRNA
tRNA
Aminoácidos
Ribossomo (rRNA)
“Proteína”
• Envolvidos na expressão gênica: síntese de proteínas 
(tradução)
• RNA Mensageiro (mRNA): 
molécula linear que contém a 
sequência de bases que 
codifica para uma proteína
• RNA transportador (tRNA): 
molécula com dobramentos 
internos que transporta o 
amioácido para sua 
incorporação em uma cadeia 
polipetídica em formação no 
ribossomo
• RNA ribossômico (rRNA): 
molécula altamente dobrada 
que constitui a estrutura dos 
ribossomos junto com 
proteínas
• Ácidos nucléicos trabalhando juntos na célula eucariótica
Proteínas
• Polímeros compostos por resíduos de aminoácidos 
unidos por ligações peptídicas.
• Moléculas complexas, variadas e versáteis
• Funções: regulação, movimento, estruturação,
reserva, hormônio, receptor de membrana,
transporte, sensor de sinais, defesa,
enzimática, etc.
• Estrutura básica do aminoácido (aa): 
Hidrogênio
Grupamento 
Carboxila
Grupamento 
Amino
Grupamento R variável que 
origina 20 tipos diferentes 
de aminoácidos 
Proteínas
• Os 20 aa
• Ligação peptídica: união do grupo carboxila de um aa 
com o grupo amino de outro com liberação de uma 
molécula de água
• Polipetídeo (união de vários aa) é formado nos 
ribossomos e passa por etapas de organização 
estrutural para se tornar uma proteína
Estrutura 
Primária
Estrutura 
Secundária
Estrutura 
Terceária
Estrutura 
Quaternária
• Níveis 
estruturais 
da protéina
• Interações internas da estrutura terciária
Pontes de 
hidrogênio
Interações 
hidrofóbicas
Interações
iônicas
Ponte 
dissulfeto
Afetadas por temperatura e pH 
podendo levar à desnaturação
(perda da forma ativa)
Classe Funcional Exemplo
Enzima Fosfatase ; Catalase
Regulatória Insulina
Transportadora Hemoglobina
Armazenamento Zeína; Caseína; Faseolina
Contráteis e motoras Actina; Miosina; Dineína
Estruturais Queratina; Colágeno ; Elastina
Defesa Imunoglobulinas; Trombina; 
Venenos
• Exemplos de funções biológicas das proteínas
• Grupo heterogêneo de moléculas: gorduras, 
óleos, ceras e esteroides
• Insolúveis em água e solúveis em solventes 
orgânicos
• Nas células são encontrados na forma de: 
Triglicerídeos
Fosfolipídeos
Esteróis
Lipídeos
Triglicerídeos
Ácidos Graxos
Glicerol (álcool)
• Óleos e gorduras (lipídeos simples) com função 
energética
• Formados por 2 blocos: glicerol + ácidos graxos
• Síntese de um Triglicerídeo
• Variações nos tipos de ácidos graxos:
Número de carbonos
Saturação (C-C) ou instauração (C=C ; C C) da cadeia HC
Insaturados
< Ponto de Fusão
Saturados
> Ponto de Fusão
• A saturação/instauração das cadeias hidrocarbonadas
afetam o grau de associação dos ácidos graxos 
determinando seu ponto de fusão
Maior a proporção de 
ácidos graxos insaturados
Menor o ponto de fusão 
do conjunto
Gorduras - saturadas, 
sólidas temp. ambiente
Óleos - insaturadas, 
líquidos temp. ambiente
• Estrutura: Glicerol + hidrocarboneto + fosfato + 
grupo hifrofílico variável
Molécula Anfipática: 
cabeça POLAR e cauda 
APOLAR
Variação no grupo polare tipo 
de ácido graxo 
F
os
fa
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d
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 (
le
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ti
na
)
Fosfolipídeos
• Comportamento dos fosfolipídeos em ambiente aquoso
Micela Lipossomo Bicamada 
• Fosfolipídeos e as Membranas Biológicas
• Lipídeos derivados de hidrocarboneto cíclico, com 
funções diversas:
Vitaminas lipossolúveis: A, D, E , K
Hormônio: cortisol e testosterona
Constituinte de membrana: colesterol (diminui 
fluidez)
Esteróis