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12/04/2015 1 Composição molecular da célula MSc.Felipe Guimarães Teixeira Composição molecular da célula • Uma molécula é uma estrutura eletricamente neutra que possui pelo menos dois átomos 12/04/2015 2 Constituição macromolecular da célula Monômeros Polímeros Pequena molécula que pode ligar-se a outros monômeros formando moléculas maiores Homopolímero Polímeros formados por monômeros semelhantes Heteropolímero Polímeros formados por monômeros semelhantes Composição Química 12/04/2015 3 Composição Química Substâncias Inorgânicas ÁGUA SAIS MINERAIS 12/04/2015 4 Água • Principal constituinte das células; • Não é obtida apenas pela ingestão de água, ou outros líquidos, e alimentos. É também obtida através da respiração e das reações de síntese de proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos. Variação do teor de Água: Apresenta polos Positivo (representados pelos hidrogênios) Negativo (representado pelo oxigênio na molécula) DIPOLO Por isso, é um ótimo solvente de compostos iônicos e substâncias cristalinas: 12/04/2015 5 Água • Substâncias hidrofílicas - polares: muita afinidade com a água (carboidratos, proteínas e ácidos nucléicos) • Substâncias hidrofóbicas - apolares: pouca afinidade com a água (lipídios) • Substâncias anfipáticas: possuem parte hidrofílica e hidrofóbica (presentes em todas as membranas celulares) Água • Tipos de ligações: – Ligações fortes - COVALENTES (ligações peptídicas entre aa): consomem muita energia para a formação. – Ligações fracas - PONTES DE HIDROGÊNIO (cadeias de DNA), LIGAÇÕES ELETROSTÁTICAS (entre ácidos e bases), INTERAÇÕES HIDROFÓBICAS (membrana plasmática) • As ligações fracas são importantes, pois permitem as células alterar, montar e desmontar estruturas sem grande gasto energético. • As pontes de hidrogênio estabilizam vários tipos de estruturas moleculares como, por exemplo, proteínas e ácidos nucleicos. 12/04/2015 6 Água • Funções: – Solvente- todos os componentes químicos das células encontram-se dissolvidos em água e ela é o solvente dos líquidos orgânicos (sangue, líquor, substâncias intercelulares). – Transporte- transporta substâncias através das membranas, auxiliando a comunicação entre o meio intracelular e o extracelular. – Mantém estável a temperatura dos seres homeotermos. Sais Minerais 12/04/2015 7 Sais Minerais • Principais: – Cálcio- forma dentes e ossos; atua no funcionamento dos músculos e nervos e na coagulação sanguínea. – Sódio- ajuda no equilíbrio dos líquidos do corpo e no funcionamento dos nervos e das membranas das células. – Cloro- age junto com o sódio e forma o ácido clorídrico do estômago. Sais Minerais • Principais: – Potássio- age com o sódio no equilíbrio de líquidos e no funcionamento dos nervos e das membranas. – Ferro- forma a hemoglobina, que ajuda a levar oxigênio e atua na respiração celular. – Iodo- faz parte dos hormônios da tireóide, que controlam a taxa de oxidação da célula e o crescimento. 12/04/2015 8 Substâncias Orgânicas • CARBOIDRATOS • LIPÍDIOS • PROTEÍNAS • ÁCIDOS NUCLÉICOS CARBOIDRATOS • Chamados também de glicídios • Constituídos: C, H, O • Função energética e estrutural (membrana celular) • Moléculas orgânicas constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio; • Podem ser monossacarídeos, dissacarídeos, oligossacarídeos ou polissacarídeos 12/04/2015 9 Monossacarídeos Baseia-se na quantidade de átomos de carbono, variando de 3 a 7. Carboidratos Papel biológico Pentoses 5C Ribose Matéria-prima para produção de ácido ribonucléico (RNA) Desoxirribose Matéria-prima para produção de ácido desoxirribonucléico (DNA) Glicose Molécula mais usada Abundante em vegetais, no sangue, no mel. Hexoses 6C Frutose Papel fundamental energético. Galactose Constituinte da lactose do leite. Papel energético. 12/04/2015 10 Dissacarídeos • Dissacarídeos (união de dois monossacarídeos; ligações glicosídicas) Sacarose = glicose + frutose Maltose = glicose + glicose Lactose = glicose + galactose Dissacarídeos Sacarose Lactose Maltose 12/04/2015 11 Oligossacarídeos e Polissacarídeos oligossacarídeos (do grego oligos = pouco) = reunião de dois a dez monossacarídeos; Ex: sacarose (açúcar comum) lactose (açúcar do leite) maltose (açúcar do malte) polissacarídeos = moléculas enormes = numerosos monossacarídeos. Ex: amido, o glicogênio e a celulose; Carboidrato Tipo Monossacarídeo Função Sacarose glicose + frutose Cana-de-açúcar, beterraba. Papel energético. Dissacarídeo Lactose glicose + galactose Encontrada no leite. Papel energético Maltose glicose + glicose Encontrada e, alguns vegetais. Provém também da digestão do amido no tubo digestivo de animais. Papel energético. Amido muitas moléculas de glicose Em raízes, caules e folhas. Papel de reserva. Polissacarídeo Celulose muitas moléculas de glicose Componente esquelético da parede de células vegetais, funcionando como reforço. Glicogênio muitas moléculas de glicose Encontrado no fígado e nos músculos. Reserva energética dos animais. 12/04/2015 12 Lipídios • São biomoléculas compostas por: – Carbono (C), hidrogênio (H) e oxigênio (O) – Fisicamente caracterizadas por serem insolúveis em água, e solúveis em solventes orgânicos (álcool, benzina, éter, clorofórmio e acetona) – A família de compostos designados por lipídios é muito vasta. Lipídios • Funções: – Estruturação da membrana plasmática – Reserva nutritiva: ácidos graxos (triglicerídeos) e células adiposas – Isolante térmico – Dão origem a moléculas mensageiras, como hormônios (esteróides) – Auxiliam na absorção de vitaminas lipossolúveis (A, D, E e k) 12/04/2015 13 Classe de Lipídios Exemplos Papel biológico Lipídios Simples glicerídeos Óleos Forma estrutural Líquida Origem vegetal (sementes) Gorduras Forma estrutural Sólida Origem animal (panículo adiposo) Lipídios Compostos Cerídeos Impermeabilização de superfícies Ex.: superfície de folhas e frutos. Fosfolipídio abundantes no tecido nervoso e nas membranas plasmáticas. Colesterol Componente estrutural das membranas celulares. Precursor dos outros esteróides. Esteróides Testosterona Progesterona Hormônios relacionados com atividade sexual, caracteres sexuais secundários e gravidez. Proteína • São macromoléculas contendo um número variado de aminoácidos ligados por ligação peptídica. • O que diferencia uma proteína da outra é: 1. tipo de aminoácido; 2. número de aminoácidos; 3. sequência de aminoácidos; • 20 aminoácidos diferentes apenas pelo radical; – Aminoácidos naturais = organismo animal produz; – Aminoácidos essenciais = organismos deve ingerir; 12/04/2015 14 Proteína • Composição elementar: • Participam do funcionamento do corpo basicamente de duas formas como componentes: 1) Estruturais: formando estruturas como ossos, músculo e pele. 2) Funcionais: como enzimas que catalisam as reações químicas do organismo. Proteína • Papel de defesa: anticorpos; • Papel de regulador: hormônios; • Papel de controle osmótico: albumina; • Papel de transporte: hemoglobina • Fonte energética (terceirafonte) 12/04/2015 15 Proteína • Funções: – Defesa: • Existem células no organismo capazes de reconhecer proteínas estranhas que são chamadas de antígenos. • Antígenos são substâncias que não são reconhecidas pelo sistema imunológico como próprio do corpo. • Um antígeno pode ser uma bactéria ou um fragmento dela, um vírus ou até uma substância qualquer. Proteína • Funções: – Estrutural: • São proteínas que servem para dar firmeza e proteção à organismos. • Um exemplo muito comum deste tipo de proteína é o colágeno, altamente encontrado em cartilagem e tendões, sendo bastante resistente à tensão. • Unhas e cabelos são formados, basicamente, por queratina, um outro tipo de proteína estrutural. 12/04/2015 16 Proteína • Funções: – Hormonal: • Muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica. • Resumidamente, podemos caracterizar os hormônios como substâncias elaboradas pelas glândulas endócrinas e que, uma vez lançadas no sangue, vão estimular ou inibir a atividade de certos órgãos. • Exemplo: Insulina, hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com e Proteína • Funções: – Enzimática: • Toda enzima é uma proteína. • São capazes de catalisar reações bioquímicas. • As enzimas não reagem, são reutilizadas (sempre respeitando o sítio ativo) e são específicas. • As enzimas reduzem a energia de ativação das reações químicas. – Ex: Lipases são enzimas que atuam sobre lipídeos. 12/04/2015 17 Proteína Proteína 12/04/2015 18 Ácidos Nucléicos • O código da vida • DNA e RNA: cadeia de polinucleotídeos Ácidos Nucléicos • Composição – Açúcar (pentose) • ribose: -D-ribofuranose (RNA) • desoxirribose: -D-2´-desoxirribofuranose (DNA) – Base nitrogenada: ligado ao carbono 1 do açúcar • Purinas (Pu): adenina, guanina • Pirimidina (Py): citosina, timina, uracila • Grupo Fosfato: ligado ao carbono 5 do açúcar 12/04/2015 19 Bases nitrogenadas DNA – ácido desoxirribonucléico • É o material genético das células. • É grande e complexo e possui grande quantidade de informações. • Pode se duplicar, gerando cópias perfeitas de si mesmo. • Comanda a síntese de proteínas, controla o metabolismo e a arquitetura da célula 12/04/2015 20 DNA – ácido desoxirribonucléico • No DNA o número de Timinas (T) é igual ao número de Adeninas (A) e o número de Guanina (G) é igual ao de Citosina (C). • O modelo de Watson e Crick (1953) mostra o DNA como uma fita retorcida (Dupla Hélice). • As ligações na mesma fita são do tipo fosfodiéster. • As interações entre as fitas são do tipo ligações (pontes) de hidrogênio • Entre A e T são duas e entre C e G são três. 12/04/2015 21 RNA – ácido ribonucléico • O RNA é geralmente fita simples. • É menor que o DNA. • É relacionado com a síntese protéica. • Material genético de alguns vírus. • Classificado em RNA mensageiro, transportador e ribossômico. RNA – ácido ribonucléico • RNA mensageiro • • O número de nucleotídeos é diretamente proporcional ao tamanho da proteína que codifica. • • Carrega as informações do núcleo até o citoplasma. • RNA ribossômico • • É a maior molécula de RNA. • • É o mais abundante (80% do RNA celular). • • Constitui os ribossomos junto com as proteínas. • RNA transportador • • Menor molécula de RNA • • Liga-se a um aminoácido para conduzi-lo até o local onde está ocorrendo a síntese proteica. • • Existe no mínimo um RNAt para cada tipo de aminoácido. 12/04/2015 22 Ácidos Nucléicos • Diferenças entre DNA e RNA:
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