Aula 4 - Composição Química da Célula - 2014

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Composição química das 
células
Junqueira e Carneiro, cap. 03
De Robertis, 02
Alberts, cap. 02
Biologia Celular
Prof. Me. Leandro Pivato
Componentes celulares
 Inorgânicos:
Água 
Sais minerais
 Orgânicos:
Carboidratos
Lipídios
Ácidos nucléicos
Aminoácidos e proteínas
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ÁGUA
ÁGUA
 Maior componente da maioria dos tecidos corpóreos de 
todos os organismos vivos
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LIC
Líquido 
intersticialPlasma
LEC
 Idade X atividade metabólica
ÁGUA
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 Forma livre X forma ligada
 Funções:
 Solvente universal
ÁGUA
misturas
heterogênea Homogênea - solução
Homogênea - Coloide Suspensão
Mistura
Solução
Coloide
Suspensão
ÁGUA
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 Funções:
 Transporte;
 Reações metabólicas;
 Camada de solvatação;
 Controle de temperatura;
 Transferência de energia;
 Lubrificante.
ÁGUA
ÁGUA
Estrutura molecular
x x 
H • x O x • H
x x
Momento dipolar
+
_
+
_
Ponte de 
hidrogênio
Ligação 
covalente
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VAPOR
LÍQUIDO
GELO
 Estados físicos da água
Polaridade;
Pontes de hidrogênio:
Modelo das pencas oscilantes.
ÁGUA
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 Coesão e tensão superficial.
ÁGUA
Solubilidade 
de compostos
Polares Apolares Anfipáticos
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Ponte de 
hidrogênio
forte
Ponte de
Hidrogênio
fraca
ACEPTORA 
DE
HIDROGÊNIO 
PAR ELÉTRONS
LIVRES
( O ou N )
DOADOR 
DE
HIDROGÊNIO
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 Ionização
ÁGUA
H2O = H
+ + OH-
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Salto de Próton
Escala de pH
Ácidos fracos
Bases fracas
[H+] mol/L pH [OH-] mol/L pOH
1 (1 x 100) 0 1 x 10-14 14
1 x 10-1 1 1 x 10-13 13
1 x 10-2 2 1 x 10-12 12
1 x 10-3 3 1 x 10-11 11
1 x 10-4 4 1 x 10-10 10
1 x 10-5 5 1 x 10-9 9
1 x 10-6 6 1 x 10-8 8
1 x 10-7 7 1 x 10-7 7
1 x 10-8 8 1 x 10-6 6
1 x 10-9 9 1 x 10-5 5
1 x 10-10 10 1 x 10-4 4
1 x 10-11 11 1 x 10-3 3
1 x 10-12 12 1 x 10-2 2
1 x 10-13 13 1 x 10-1 1
1 x 10-14 14 1 (1 x 100) 0
ácido
neutro
básico
(alcalino)
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Na dissociação de um ácido fraco o ácido e sua base 
conjugada coexistem em equilíbrio dinâmico
Base conjugada:
Íon (ânion) acetato
Dissocia-se parcialmente quando dissolvido em água. 
Ex.: Ácido acético
Ácidos fracos
CH3COOH(aq) CH3COO
-
(aq) + H
+
(aq)
ÁGUA
Soluções tampão
Tampão bicarbonato:
H+ + HCO3
-H2CO3 H2O +CO2
Tampão fosfato:
H+ + HPO4
-2  H2PO4
-
OH- + H2PO4
- HPO4
-2 + H2O
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Os sistemas biológicos são sempre 
tamponados
SAIS MINERAIS
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SAIS MINERAIS
FORMA IONIZADA:
Íons dissociados – manter a pressão osmótica e o 
equilíbrio ácido-base;
Concentrações no LIC e no LEC;
LIC LEC
Potássio
Magnésio
Fosfato
Sódio
Cloreto
Cálcio
Bicarbonato
SAIS MINERAIS
Co-fatores enzimáticos;
Partes de moléculas distintas;
FORMA NÃO IONIZADA (IMOBILIZADOS):
 Cálcio, fosfato, ferro;
OLIGOELEMENTOS:
 manganês, cobre, cobalto, iodo, selênio, 
níquel, molibdênio, zinco.
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PROTEÍNAS
PROTEÍNAS
 Macromoléculas poliméricas;
 Cadeias de aminoácidos unidas por ligação 
covalente (peptídica);
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AMINOÁCIDOS
Grupos R não polares e alifáticos
Grupos R não polares e alifáticos
Glicina Alanina Valina
Leucina Metionina Isoleucina
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Fenilalanina Tirosina Triptofano
Grupos R aromáticos
Grupos R não carregados, mas polares
Serina Treonina Cisteína
Prolina Asparagina Glutamina
Iminoácido
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Formação de pontes de dissulfeto
Grupos R carregados positivamente
Lisina Arginina Histidina
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Grupos R carregados negativamente
Aspartato Glutamato 
Estereoisomeria em aminoácidos
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AMINOÁCIDOS
Peptídeos e Proteínas
Carboxi
terminal
Amino
terminal
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PROTEÍNAS
 Níveis de organização
PROTEÍNAS
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Estrutura 
primária
Estrutura 
secundária
Estrutura 
terciária
Estrutura 
quaternária
Resíduos de 
aminoácidos
α-hélice Cadeia 
polipeptídica ou 
proteína 
monomérica
Proteína 
multissubunidade
PROTEÍNAS
 Proteínas globosas ou globulares
 Proteínas fibrosas ou filamentosas
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PROTEÍNAS
 Domínios: Partes da cadeia polipeptídica com 
estrutura compacta estável
PROTEÍNAS
 Desnaturação e renaturação proteica;
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PROTEÍNAS
 Proteínas conjugadas
PROTEÍNAS
 Ponto ou pH isoelétrico
Forma não-iônica Forma zwitteriônica
Doador de 
H+
Receptor de 
H+
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ENZIMAS
 Catalisadores biológicos:
 Aumentam velocidade da reação;
 Diminuem energia de ativação.
Reagentes Produtos
Energia de ativação
sem catalisador
Energia de ativação 
com catalisador
Apoenzima Holoenzima
Cofator ou
Coenzima
Íon metálico
Vitamina
 Catalisadores biológicos – proteínas ou ribozimas;
 Importância da conformação nativa.
Grupos 
prostéticos
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Coenzima
Apoenzima
HOLOENZIMA
Sítio ativoCofator
ENZIMAS
 Sítio (s) ativo (s);
 Reutilizadas;
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• Tripsina (gr.: 
tryein –
desgastar).
•Mesma enzima com 
2 ou mais nomes; 
duas ou mais 
enzimas com o 
mesmo nome.
• Pepsina (gr.: 
pepsis –
digestão).
• Urease;
• DNA 
polimerase...
Nome do 
substrato + 
Sufixo -ase
Função 
geral
Forma de 
obtenção
Variantes
E + S ES EP E + P
Complexos
transitórios
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ENZIMAS
Modelo chave fechadura
Modelo do encaixe induzido
ENZIMAS
pH e temperatura ideais;
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ENZIMAS
V
el
o
ci
d
ad
e 
(µ
M
/m
in
)
Concentração de substrato, [S] (mM)
Vma
x
½ Vmax
Km
Velocidade = transformar substrato em 
produto/ tempo ( µM/ min)
Cinética enzimática
ENZIMAS
Inibição:
Irreversível;
Reversível:
Competitiva
Não competitiva
Mista
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ENZIMAS
Cascata – reações em cadeia;
Complexos multienzimáticos;
Localização específica;
ENZIMAS
Modulação
A B C D E F
Enzima 1 Enzima 2 Enzima 3 Enzima 4 Enzima 5
Retroalimentação negativa
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CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
(CH2O)n
Funções:
Reserva energética
Estrutural
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CARBOIDRATOS
Polihidroxialdeído Polihidroxicetona
CARBOIDRATOS
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CARBOIDRATOS
Monossacarídeos
CARBOIDRATOS
Formação de anel
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D-glicose
α-D-glucopiranose β-D-glucopiranose
Anômeros
Mutarrotação
CARBOIDRATOS
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Alfa-D-Frutofuranose Beta-D-Frutofuranose Furano
Alfa-D-Glicopiranose Beta-D-Glicopiranose Pirano
D-Manose
C-2
D-Glicose D-Galactose
C-4
Epímeros
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CARBOIDRATOS
CARBOIDRATOS
Ligação glicosídica
Dissacarídeos
Oligossacarídeos
Polissacarídeos
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Maltose
hemiacetal
álcool
hemiacetalacetal
Dissacarídeos
Sacarose = glicose + frutose
Maltose = glicose + glicose
Lactose = glicose + galactose
CARBOIDRATOS
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Lactose ( forma b)
Sacarose (forma a)
CARBOIDRATOS
Oligossacarídeos
Poucos resíduos: glicoconjugados (glicolipídios
glicoproteínas);
São cadeias ramificadas compostas por vários tipos de 
monossacarídeos combinados;
Açúcares complexos: Glicosaminoglicanas.
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CARBOIDRATOS
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Ácido 
urônico
NAcGal ou NAcGli
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CARBOIDRATOS
Polissacarídeos
Glicogênio
Amido
Celulose
Quitina
Ramificado
Homopolissacarídeos
Não ramificado Não ramificado, 
dois monômeros
Heteropolissacarídeos
Ramificado,
múltiplos monômeros
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•Peptídeoglicanos
Staphylococcus
aureus
Local de 
clivagem da 
lisozima
Pentapeptídeo de 
Gly
(ligação cruzada)
(β14)
N acetilmurâmico
ácido (Mur2Ac)
N-acetilglicosamina
(GlcNAc)
Heteropolissacarídeos estruturais
Lisozima
Penicilina
LIPÍDEOS
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LIPÍDEOS
Caracterizadas peloseu caráter apolar;
Cadeias hidrocarbonadas;
Alguns lipídeos: caráter anfipático;
FUNÇÕES
•Armazenamento
•Estrutural
•Pigmentos
•Sinalizadores
•Isolamento térmico
•Impermeabilização
LIPÍDEOS
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ÁCIDOS GRAXOS
ÁCIDOS GRAXOS
Insaturados
Cis
Trans
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ÁCIDOS GRAXOS
ÁCIDOS GRAXOS
Forma ionizada
Éster
amida
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LIPÍDEOS
Ésteres de ácidos graxos
Monoacilglicerol
Diacilglicerol
Triacilglicerol
FOSFOLIPÍDEOS
1. Glicerofosfolipídeos
Ácido fosfatídico + álcool/aminoácido ou álcool
(Etanolamina; serina; colina; inositol)
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FOSFOLIPÍDEOS
FOSFOLIPÍDEOS
CARDIOLIPINA: 2 ác. fosfatídicos unidos por um glicerol
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FOSFOLIPÍDEOS
Caráter anfipático: micelas, lipossomos e bicamadas
FOSFOLIPÍDEOS
Constituinte de membranas
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FOSFOLIPÍDEOS
2. Esfingofosfolipídeos (contém ceramida)
FOSFOLIPÍDEOS
Esfingomielina: ácido fosfórico +colina + ceramida
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GLICOLIPÍDEOS
neutros – glicose ou galactose + 
ceramida (cerebrosídeos e globosídeos);
Gangliosídeos – ceramida + 
oligossacarídeo contendo ácido 
siálico.
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ESTEROIDES
Derivados do CICLOPENTANOPERIDROFENANTRENO
ESTEROIDES
Hormônios
Sexuais
Adrenais
Ácidos biliares
Vitamina D
Colesterol
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ESTEROIDES
POLIISOPRENOIDES
Derivados do isopreno
Dolicol fosfato - RE
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