Constituintes Celulares - Biomoleculas [Modo de Compatibilidade]

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BASES MOLECULARES DA BASES MOLECULARES DA 
CONSTITUIÇÃO CELULARCONSTITUIÇÃO CELULAR
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE 
CENTRO DE BIOCIÊNCIAS
DEPARTAMENTO DE BIOLOGIA CELULAR E GENÉTICA
DISCIPLINA DE BIOLOGIA CELULAR
Elementos mais Elementos mais 
abundantesabundantes
Hidrogênio, Carbono, Oxigênio e Nitrogênio;
CORPO HUMANO
H __________ 63%
O __________25,5%
C __________ 9,5%
N __________ 1,4%
Ca __________ 3,5%
Oxigênio, Silício, Alumínio e Calcio 
 CROSTA TERRESTRE CROSTA TERRESTRE 
O ___________47% O ___________47% 
Si ___________ 28% Si ___________ 28% 
Al ___________7,9% Al ___________7,9% 
Fe ___________4,5% Fe ___________4,5% 
Ca ___________ 0,31% Ca ___________ 0,31% 
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Polímeros
• Moléculas de alto peso (macromoléculas);
• São constituídos por:
Repetição de unidades menores chamadas monômeros.
• EXEMPLOS
Glicogênio (Glicose) Amido (Glicose)Glicogênio (Glicose) Amido (Glicose)
 A cadeia é composta por repetição de apenas uma 
unidade monomérica.
Homopolímeros
CLASSIFICAÇAO
Glicogênio, Amido, poliestireno, entre outros.
 Página 7
 A cadeia é composta por uma mistura de duas ou mais 
unidades monoméricas diferentes.
Heteropolímeros
Proteínas  Aminoácidos.
Ácidos Nucléicos  Nucleotídeos
 Página 8
BiopolímerosBiopolímeros
Polímeros encontrados naturalmente no seres vivos;
MACROMÓLECULAMACROMÓLECULA UNID. FUNDAMENTALUNID. FUNDAMENTAL % DO PESO DA CÉLULA% DO PESO DA CÉLULA
PROTEÍNAPROTEÍNA AMINOÁCIDOSAMINOÁCIDOS 1515
ÁC. NUCLÉICOÁC. NUCLÉICO NUCLEOTÍDEOSNUCLEOTÍDEOS 77
CARBOIDRATOSCARBOIDRATOS MONOSSACARÍDEOSMONOSSACARÍDEOS 33
LIPÍDIOSLIPÍDIOS ÁCIDOS GRAXOSÁCIDOS GRAXOS 22
BIOPOLÍMEROSBIOPOLÍMEROS
Diversidade EstruturalDiversidade Estrutural
 Página 10
A diversidade dos polímeros é caracterizada pela A diversidade dos polímeros é caracterizada pela 
variedade de seus monômeros. variedade de seus monômeros. 
As proteínas As proteínas -- 20 Aminoácidos 20 Aminoácidos 
os ácidos nucléicos os ácidos nucléicos -- 5 nucleotideos
Diversidade estruturalDiversidade estrutural
 Proteínas x Ácidos nucléicos Proteínas x Ácidos nucléicos 
A diversidade estrutural e funcional de um A diversidade estrutural e funcional de um 
polímeropolímero::
Hexoquinase SOR Colágeno
A Molécula da ÁguaA Molécula da Água
Água
Abundante nos sistemas biológicos
– Adulto jovem é cerca de 75% água
– Evolução em torno das propriedades especiais da água
Essencial à vida
– Transporte de substâncias / Citosol
– Termorregulação
– Reagente
– Meio de reação
– Equilíbrio osmótico
– Equilíbrio ácido-base
A molécula da água: oxigênio e dois A molécula da água: oxigênio e dois 
átomos de hidrogênioátomos de hidrogênio
Compartilhamento de elétrons:Compartilhamento de elétrons:
hidrogênio “empresta” para o oxigênio, e ao hidrogênio “empresta” para o oxigênio, e ao 
mesmo tempo “pega emprestado” do oxigêniomesmo tempo “pega emprestado” do oxigênio
átomo de oxigênio mais eletronegativo, atrai átomo de oxigênio mais eletronegativo, atrai 
mais os elétrons que o átomo de hidrogênio. mais os elétrons que o átomo de hidrogênio. 
Assimetria e a natureza dipolar 
Assimetria da ÁguaAssimetria da Água
OsOs átomosátomos dada moléculamolécula dede águaágua
encontramencontram--sese emem planosplanos diferentes,diferentes,
sendosendo assim,assim, aa moléculamolécula dada águaágua éé
assimétricaassimétrica..
Importância da sua Importância da sua 
natureza dipolarnatureza dipolar
PermitePermite aa dissoluçãodissolução dede substânciassubstâncias
cristalinascristalinas ee outrosoutros componentescomponentes
iônicosiônicos..
Solvente Universal
– Substâncias Iônicas
– Alta constante dielétrica = 80
Água – Propriedades Microscópicas
e
Análise dinâmica da dissoluçãoAnálise dinâmica da dissolução
composto que apresenta pela sua estrutura composto que apresenta pela sua estrutura 
uma distribuição de cargas não uniformesuma distribuição de cargas não uniformes
Grupamento PolarGrupamento Polar
Grupamento PolarGrupamento Polar
SubstânciasSubstâncias queque interageminteragem ouou
possuempossuem afinidadeafinidade comcom aa moléculamolécula dada
águaágua..
Grupamento ApolarGrupamento Apolar
SubstânciasSubstâncias queque nãonão possuempossuem afinidadeafinidade
comcom aa moléculamolécula dada águaágua..
Grupamento apolar: compostos que Grupamento apolar: compostos que 
apresentam pela sua estrutura uma uniforme apresentam pela sua estrutura uma uniforme 
distribuição de carga.distribuição de carga.
Moléculas AnfipáticasMoléculas Anfipáticas
ApresentamApresentam umauma regiãoregião hidrofílicahidrofílica ee
outraoutra hidrofóbicahidrofóbica simultaneamentesimultaneamente..
As principais ligações de coesão As principais ligações de coesão 
dos monômeros nos biopolímerosdos monômeros nos biopolímeros
•Ligações peptídicas (fortes)
 Ligações NãoLigações Não--CovalentesCovalentes
 Ligações de HidrogênioLigações de Hidrogênio
•Interações Hidrofóbicas (fracas)
Importância Biológica das Importância Biológica das 
interações e interações e ligaçõesligações fracasfracas
PermitePermite queque aa célulacélula alterealtere estruturas,estruturas,
aumentandoaumentando aa suasua versatilidadeversatilidade ee aa
eficiência,eficiência, semsem grandegrande gastogasto dede
energiaenergia..
ProteínasProteínas
 ..
Polímeros de aminoácidos que Polímeros de aminoácidos que 
se unem por ligações peptídicasse unem por ligações peptídicas
Alto peso molecular Alto peso molecular 
50% a 80% do peso seco celular50% a 80% do peso seco celular
Maior diversidade funcionalMaior diversidade funcional
AminoácidosAminoácidos
Estrutura básicaEstrutura básica
Ligação Peptídica
 Quanto a composição:Quanto a composição:
SimplesSimples
ConjugadasConjugadas
 Quanto a forma:Quanto a forma:
GlobularesGlobulares
FibrosasFibrosas
ClassificaçãoClassificação
Proteínas SimplesProteínas Simples
••São aquelas formadas apenas por São aquelas formadas apenas por 
aminoácidosaminoácidos
AlbuminasAlbuminas
GlobulinasGlobulinas
HistonasHistonas
Proteínas ConjugadasProteínas Conjugadas
Proteínas Proteínas 
conjugadasconjugadas Grupo prostéticoGrupo prostético ExemploExemplo
CromoproteínasCromoproteínas pigmentopigmento
hemoglobina, hemoglobina, 
hemocianina e hemocianina e 
citocromoscitocromos
FosfoproteínasFosfoproteínas ácido fosfóricoácido fosfórico caseína (leite)caseína (leite)
GlicoproteínasGlicoproteínas carboidratocarboidrato mucina (muco)mucina (muco)
LipoproteínasLipoproteínas lipídiolipídio
encontradas na encontradas na 
membrana celular membrana celular 
e no vitelo dos e no vitelo dos 
ovosovos
NucleoproteínasNucleoproteínas ácido nucléicoácido nucléico
ribonucleoproteínas ribonucleoproteínas 
e e 
desoxirribonucleodesoxirribonucleo
proteínasproteínas
ProteínasProteínas globularesglobulares :: estruturaestrutura complexacomplexa ee
sãosão maismais ouou menosmenos esféricasesféricas..
ExEx:: Hemoglobina,Hemoglobina, mioglobinamioglobina..
ProteínasProteínas FibrosasFibrosas :: estruturaestrutura formadaformada porpor
longaslongas moléculasmoléculas maismais oo menosmenos retilíneasretilíneas..
ExEx:: QueratinaQueratina ee colágenocolágeno..
Nível de OrganizaçãoNível deOrganização
Primário Primário SecundárioSecundário
QuaternárioQuaternário
TerciárioTerciário
•• CaracterísticasCaracterísticas
-- catalisadorescatalisadores
-- especificidadeespecificidade
-- unidades funcionais do metabolismounidades funcionais do metabolismo
“Toda enzima é uma proteína, mas “Toda enzima é uma proteína, mas 
nem toda proteína é uma enzima”nem toda proteína é uma enzima”
Características EnzimáticasCaracterísticas Enzimáticas
SubstratoSubstrato
Centro ativoCentro ativo
CoCo--FatoresFatores
CoenzimasCoenzimas
HoloenzimasHoloenzimas
ApoenzimasApoenzimas
Anidrase carbônica II e íon de 
zinco ao centro
Modelo tridimensional da 
coenzima NADH
•• Modelos de interação entre enzima e substratoModelos de interação entre enzima e substrato
-- Modelo da chaveModelo da chave--fechadurafechadura
-- Modelo do encaixe induzidoModelo do encaixe induzido
Enzima com e sem substratoEnzima com e sem substrato
Fatores que interferem na Fatores que interferem na 
atividade enzimáticaatividade enzimática
 TemperaturaTemperatura
 pHpH
 Concentração da enzimaConcentração da enzima
 Concentração do substratoConcentração do substrato
Regulação AlostéricaRegulação Alostérica
Inibição enzimáticaInibição enzimática
 Inibição competitivaInibição competitiva
Inibição enzimáticaInibição enzimática
 Inibição não Inibição não 
competitivacompetitiva
LIPÍDIOS LIPÍDIOS LIPÍDIOS
Biomoléculas Biomoléculas de alta solubilidade em 
solventes orgânicos e baixa solubilidade em 
água. . 
Não apresentam grupo funcional comumNão apresentam grupo funcional comum
São apolares / anfipaticosSão apolares / anfipaticos
LIPÍDIOS
 Lipídios SimplesLipídios Simples : Ácidos Graxos + Álcool: Ácidos Graxos + Álcool
 Lipídios ComplexosLipídios Complexos : Ácidos Graxos + : Ácidos Graxos + 
Álcool + substância adicional ( P , N...) Álcool + substância adicional ( P , N...) 
CLASSIFICAÇAO DOS 
LIPÍDIOS
ACIDOS GRAXOSACIDOS GRAXOS
. . 
Saturados Saturados 
. Insaturados . Insaturados 
ENERGETICA – ISOLANTE TERMICO
GlicerídiosGlicerídios : : Glicerina (álcool) + Glicerina (álcool) + ÁcÁc. . 
Graxo Graxo 
ESTRUTURAISESTRUTURAIS
Membranas celulares.Membranas celulares.
Fosfolipídios (Fosfolipídios (Fosfoglicerídeos e Esfingolipídios)Fosfoglicerídeos e Esfingolipídios)
GlicolipídiosGlicolipídios
EsteróisEsteróis
ColesterolColesterol
CERAS CERAS -- Impermeabilização Impermeabilização 
 Cerídios: Cerídios: Álcool e Ác. Graxos superioresÁlcool e Ác. Graxos superiores
Ceras Vegetais Ceras AnimaisCeras Vegetais Ceras Animais
HORMÔNIOSHORMÔNIOS
 Esteróides : Esteróides : Anéis carbônicos ligados à Anéis carbônicos ligados à 
outros tipos de átomos. outros tipos de átomos. 
POLISSACARÍDEOSPOLISSACARÍDEOS
Características:Características:
Polímeros de monossacarídeos Polímeros de monossacarídeos 
Moléculas lineares ou ramificadas Moléculas lineares ou ramificadas 
Homopolímeros ( amido e glicogênio)Homopolímeros ( amido e glicogênio)
FunçõesFunções
 Reserva nutritiva: Reserva nutritiva: 
-- Amido (células vegetais)Amido (células vegetais)
-- Glicogênio (células animais)Glicogênio (células animais)
Estruturais Estruturais –– informacionaisinformacionais
-- Reconhecimento celularReconhecimento celular
-- Constituição dos receptoresConstituição dos receptores
-- GlicocálixGlicocálix (polissacarídeos + proteínas)(polissacarídeos + proteínas)
-- Ligações estruturais entre citoplasmaLigações estruturais entre citoplasma--
matriz celularmatriz celular
Estruturais Estruturais –– informacionaisinformacionais
-- Celulose Celulose –– parede celularparede celular
-- Quitina Quitina -- parede celular fungoparede celular fungo
PolissacarídeosPolissacarídeos
Amido
Celulose
Proteoglicanos
Glicogênio
ÁCIDOS ÁCIDOS 
NUCLÉICOSNUCLÉICOS
21/08/2013 78
21/08/2013 79
1. Conceito de Ácidos Nucléicos e sua Constituição
Macromoléculas compostas por cadeias de Macromoléculas compostas por cadeias de 
monômeros denominados nucleotídeos;monômeros denominados nucleotídeos;
• Polimerização de nucleotídeos
1. Conceito de Ácidos Nucléicos e sua Constituição
PURICAS E PIRIMIDICAS
PENTOSE
21/08/2013 81
PENTOSES
21/08/2013 82
2. Bases púricas e pirimídicas
NucleotídeosNucleotídeos
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
21/08/2013 84
DNADNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ComponentesComponentes::
NucleotídeosNucleotídeos
DesoxirriboseDesoxirribose;;
BasesBases nitrogenadasnitrogenadas –– Timina*Timina*;;
GrupoGrupo fosfatofosfato;;
LocalizaçãoLocalização::
EucariontesEucariontes:: núcleonúcleo;;
ProcariontesProcariontes:: citoplasmacitoplasma;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
FunçõesFunções::
TransmissãoTransmissão dasdas característicascaracterísticas;;
DesenvolvimentoDesenvolvimento ee funcionamentofuncionamento;;
ArmazenarArmazenar asas informaçõesinformações;;
FormaForma::
EstruturaEstrutura helicoidalhelicoidal:: dupladupla hélicehélice;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
DesnaturaçãoDesnaturação ee renaturaçãorenaturação dada moléculamolécula dede
DNADNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ReplicaçãoReplicação ee autoauto--duplicaçãoduplicação;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ArranjoArranjo antiparaleloantiparalelo
SequênciaSequência alternadaalternada
dede açucaraçucar ee fosfatofosfato;;
PolaridadesPolaridades opostasopostas;;
LigaçõesLigações fosfodiésterfosfodiéster;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNADNA
ArranjoArranjo antiparaleloantiparalelo
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA ComponentesComponentes11..NucleotídeosNucleotídeos
22..RiboseRibose
33..BasesBases nitrogenadasnitrogenadas –– UracilaUracila
44..GrupoGrupo fosfatofosfato
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA localizaçãolocalização
NúcleoNúcleo citoplasmacitoplasma;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS::
11..mRNAmRNA (mensageiro)(mensageiro)
ComandaComanda aa síntesesíntese dede proteínasproteínas;;
PosiçãoPosição dosdos aminoácidosaminoácidos;;
FilamentoFilamento simplessimples;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
TranscriçãoTranscrição;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS
22..tRNAtRNA (transportador)(transportador)
CapturaCaptura ee determinadetermina aa posiçãoposição
dosdos aminoácidosaminoácidos;;
FolhaFolha dede trevotrevo;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
tRNAtRNA dada fenilalaninafenilalanina;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
RNARNA
TIPOSTIPOS EE FORMASFORMAS
33..rRNArRNA (ribossômico)(ribossômico)
CombinaCombina--sese comcom oo mRNAmRNA;;
FormaForma osos ribossomosribossomos;;
RibossomasRibossomas;;
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
DNA e RNADNA e RNA
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS
ÁcidosnucléicosÁcidos nucléicos
ÁÁ
CC
II
DD
OO
SS
NN
UU
CC
LL
ÉÉ
II
CC
OO
SS