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BIOMOLÉCULAS ORIGEM DA VIDA E DIVERSIDADE DOS SERES VIVOS O que diferencia um organismo vivo de um não-‐vivo ? Alto grau de complexidade química e de organização microscópica. Capacidade para extrair, transformar e uIlizar a energia do ambiente. Capacidade para senIr e responder às mudanças ambientais. Capacidade de auto-‐replicação e auto-‐organização. Funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles. Do que são consItuídos os organismos vivos ? Os organismos vivos podem ser: Unicelulares Pluricelulares E o que há dentro das células para que o organismo vivo execute todas as funções anteriormente citadas ? MOLÉCULAS mioglobina Biomoléculas Inorgânicas • Água • Gases • Sais minerais Moléculas • Ácidos nucleicos • Carboidratos ou açúcares • Lípidios • ProteínasOrgânicas • Vitaminas macromoléculas Átomos majoritários: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N) Composição Celular The cell, 4ª ed., Alberts No metabolismo celular as macromoléculas podem ser converIdas para a uIlização como fonte energéIca ou armazenadas ou excretadas. Bioquímica Básica, 3ª ed., Marzzoco ESTRUTURA E FUNÇÃO DAS MACROMOLÉCULAS Carboidratos Lipídios Proteínas Ácidos nucléicos São polímeros construídos por ligações covalentes de moléculas menores chamadas de monômeros. As propriedades especiais de ligação covalente do carbono permitem a formação de uma grande variedade de moléculas. POLÍMERO MONÔMERO Proteínas Aminoácido Ácidos nucleicos Nucleo\deo Carboidratos Monosacarídeo MACROMOLÉCULAS CARBOIDRATOS OU AÇÚCARES Para muitos carboidratos, a fórmula geral é: [C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato", ou "hidratos de carbono". Contém apenas 3 elementos na sua fórmula: C, H, O. Contém grupos químicos funcionais -‐ aldeído ou cetona. Biomoléculas orgânicas mais abundantes na natureza. Os animais não são capazes de sinteIzar carboidratos, sendo necessária sua obtenção através da alimentação. A glicose é a principal forma pela qual o carboidrato absorvido no intesIno é captado pelas células e é o principal “combus\vel” do corpo. Monossacarídeos (simples) Açúcar simples formado de uma molécula. Possuem pelo menos 3 átomos de carbono. Trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses... Hexoses são os mais abundantes. 2 pentoses merecem destaque: ribose e desoxirribose Formados a parIr da ligação de 2 monossacarídeos, através das ligações glicosídicas. Fórmula geral C12H22O11. Exemplos: Maltose, Sacarose e Lactose . Dissacarídeos Formadas por três ou mais moléculas de açúcares. Funções biológicas principais: Armazenamento de energia: glicogênio e amido. Elemento estrutural: quiIna e celulose. Os mais abundantes: amido e celulose. Polissacarídeos Outras funções de carboidratos Sinalização celular, presentes em proteínas de membranas : CaracterísFcas e Funções: Macromoléculas mais abundantes nas células. ConsItuídas por aminoácidos (monômeros). Com diferentes números de aminoácidos e funções biológicas: enzimas, hormônios, anIcorpos, transportadores, fatores de transrição, fibras musculares, etc. PROTEÍNAS Monômero Aminoácidos Fórmula de estrutura Existem 20 aminoácidos diferentes que originam diferentes proteínas. Todos contém um grupo amina (NH3) e um grupo ácido carboxílico (COOH) ligados ao Cα. α amina ácido carboxílico Define propriedades como a polaridade e o grau de ionização Estrutura dos Aminoácidos Proteínas são consItuídas por L aminoácidos Esteroisômeros especulares dos aminoácidos são chamados de enanIômeros. EnanIômeros podem ser D ou L, sendo essa classificação referente à semelhança com a estrutura do D-‐gliceraldeído e do L-‐gliceraldeído. Somente os L-‐aminoácidos são consItuintes das proteínas. Funções dos Aminoácidos Peptídica Ligação entre o grupo amina (R-‐NH2) de um aminoácido e o grupo carboxila (R-‐COOH) de outro aminoácido, com formação de uma molécula de água. Tipo de Ligação entre os Aminoácidos Estrutura das Proteínas Cerca de 4000 estruturas. Homólogos: proteínas com funções similares geralmente apresentam estruturas similares. Níveis de organização das proteínas: Estrutura Primária Estrutura Secundária Estrutura Terciária Estrutura Quaternária Estrutura Primária Sequência de aminoácidos Estrutura Secundária Constituição dos domínios estruturais α- hélice ou folhas β Estrutura Terciária Estrutura Quaternária Enovelamento das subunidades da proteína Proteína integralmente enovelada com todas as subunidades ALGUMAS FUNÇÕES Transporte de gases: hemoglobina Sinalização molecular, apresentação de anUgenos: MHC I e II Sistema imune: anFcorpos The cell, 4ª. Ed., Alberts Contração muscular Filamento grosso : miosina Filamento fino: actina, Troponina, tropomiosina Bioquímica Básica, 3ª. Ed., Marzzoco Hormônios Color Atlas of Biochemistry, 2005 Proteínas Conjugadas Algumas proteínas apresentam a cadeia de aminoácidos ligada a um grupo prostéIco Glicoproteínas: mucina (saliva) e imunoglobulina Fosfoproteínas: vitelina (gema do ovo) e caseína (leite) Lipoproteínas: HDL, LDL, IDL, VLDL, Quilomicrons Transporte de lípidos através do plasma Funções das Proteínas Enzimática Ex: lipases Nutricional Hormonal Transporte Armazenamento Sistemas contrácteis Estrutural Imunidade Ex: ferritina Ex: hemoglobinaEx: insulina Ex: colagénio Ex: imunoglobolina Ex: caseína Ex: troponina • São um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos como o éter, o clorofórmio e o benzeno, e baixasolubilidade em água. • Estão distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células do tecido adiposo. LIPÍDIOS CaracterísIcas químicas e AIvidades biológicas • Reserva energética • Função estrutural • Função protetora • Função vitamínica • Função hormonal • Ácidos Graxos • Triacilgliceróis • Fosfolipídios • Ceras • Esteróis Estrutura de alguns lipídios Constituintes de membranas Reserva energética ÁCIDOS GRAXOS Ácidos orgânicos de cadeia linear. Possuem uma cadeia longa de hidrocarbonetos (14 a 22 carbonos). Possuem um grupamento carboxila em uma das extremidades. Podem ser saturados ou insaturados. Em geral, não existem livres dentro das células. Estão quase sempre combinados com glicerol. Glicerol: poliálcool com 3 C e 3 OH. Ácidos Graxos comuns: Saturados Butírico C4H8O2 Manteiga Caprílico C8H16O2 Óleo de coco Palmítico C16H32O2 Óleo de palma Esteárico C18H36O2 Toucinho Ácidos Graxos comuns: Insaturados Oleico C18H34O2 Óleo de oliva Linoleico C18H32O2 Óleo de linhaça Araquidônico C19H32O2 Óleo de palma Triacilgliceróis Ésteres do álcool glicerol ligados a três cadeias de ácidos graxos. Reserva energéIca: animais e vegetais. Lipídios mais abundantes. Triacilgliceróis Agrupamentos de lipídios: surgimento das membranas Membrana PlasmáFca Controle da troca de substâncias entre o meio intra e extracelular, sinalização celular e formação das organelas dentro da célula Bicamada fosfolipídica intercalada por proteínas A interação das biomoléculas deve-‐se às suas propriedades simultaneamente hidroslicas e hidrofóbicas e é muito importante na manutenção da fluidez das membranas Modelo Mosaico Fluido Outros lipídios e suas funções Ceras São parecidos com os glicerídios. Possuem ácidos graxos, mas o álcool da sua consItuição não é o glicerol. São muito úteis às plantas e aos animais que as fabricam. Triacontanol palmitato – mais abundante cerídeo presente na cera da abelha. Abelhas são produtoras de cera uIlizada para a construção dos favos e para proteger a colméia, isolando-‐a da penetração de água e insetos em seu interior. Esteróis Compostos consItuídos por quatro anéis carbônicos conjugados, presentes nas membranas celulares de muitos organismos e desempenhando funções digesIvas e hormonais; O mais abundante é o colesterol. Outros: sais biliares e hormônios como testosterona e estrógeno. Esteróis: colesterol e ergosterol Colesterol: gorduras animais. Cérebro e no tecido nervoso. Derivado ou sinteIzado a parIr de outras substâncias ou proveniente da dieta. Sais biliares também são derivados do colesterol Hormônios derivados do colesterol Nucleotídeos: Uma pentose (ribose ou desoxirribose). Um grupo fosfato (ou ácido fosfórico). Uma base nitrogenada (Adenina, Guanina, Citosina, Timina ou Uracila). Polímeros lineares, consItuídos por nuclei\deos. Especializados no armazenamento, na transmissão e uso da informação genéIca. Ácidos Nucleicos Bases Nitrogenadas Pentoses Nucleosídeos e Nucleo\deos Ligações fosfodiéster -‐> polarização 5’ – 3’ Ácidos Nucleicos Existem dois Ipos de ácidos nucleicos com consItuição e estrutura disIntas. R N A e D N A O RNA (ácido ribonucleico) pode possuir diferentes tipos de estrutura conforme a função que desempenham: • RNA transportador • RNA mensageiro • RNA ribossômico O DNA (ácido desoxirribonucleico) é formado por cadeia dupla antiparalela enrolada em dupla hélice. Complementaridade: dupla hélice A-‐T e C-‐G, no DNA Interações Cargas Flexibilidade Interação As possibilidades estruturais do RNA ReaIvidade do OH em C2 Ribozimas RNA Bibliografia Savada et al. Vida, a Ciência da Biologia. Artmed, 8ª ed., 2009. Lehninger et al. Princípios de Bioquímica. Worth Publishers, 3ª ed., 2002. Stryer, L. Bioquímica, Guanabara Koogan, 5ª ed., 2004. Alberts et al. Biologia Molecular da Célula, Artmed, 4ª ed., 2004. Koolman, J. Roehm, KH. Color Atlas of Biochemistry. 2ª ed., 2005.
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