Componentes químicos da célula – água e sais

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COMPONENTES QUÍMICOS DA CÉLULA 
Prof. Marcelo Nogueira
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Introdução
Uma das evidências da evolução biológica e da ancestralidade é que todas as formas de vida possuem composição química semelhante;
Essa composição química se divide em dois grandes grupos;
Substâncias inorgânicas e as substâncias orgânicas.
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Introdução
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Introdução
As substâncias orgânicas são formadas por cadeias carbônicas com diferentes funções orgânicas;
Dos elementos químicos da natureza 4 são encontrados com maior frequência na composição dos seres vivos;
Carbono, oxigênio, nitrogênio e hidrogênio;
Além desses, outros são biologicamente importantes, Na, K, Ca, P, S, dentre outros.
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Introdução
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Introdução
Existem inúmeras maneiras desse elementos se combinarem formando substâncias orgânicas e inorgânicas;
Porém alguns tipos de substâncias existem em maior quantidade nos seres vivos.
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Introdução
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Água
A vida na Terra começou na água e ainda hoje, a ela se associa;
As propriedades que a tornam fundamental aos seres vivos se relacionam com sua estrutura molecular;
Constituída por dois átomos de hidrogênios ligados a um de oxigênio por ligações covalentes.
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Água
É considerado o componente químico mais abundante da matéria viva;
A água atua como solvente universal;
Essa característica é de fundamental importância para os seres vivos;
As reações químicas de natureza biológica ocorrem em soluções. 
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Água
A água é também um importante veículo para o transporte de substâncias;
Permite o contínuo intercâmbio de íons e de moléculas entre o LEC e o LIC;
Nos seres vivos a evaporação da água contribui para a manutenção da temperatura corpórea;
Em níveis compatíveis com a vida.
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Água
Nas articulações ósseas a água exerce papel lubrificante;
Contribui para diminuir o atrito entre os ossos;
Nas reações de hidrólise participa como reagente indispensável na transformação de grandes moléculas orgânicas em moléculas menores.
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Água
Na fotossíntese e na respiração celular são indispensáveis;
No homem representa cerca de 65% de sua massa corpórea;
A proporção varia de espécie para espécie e varia conforme a idade, sexo e de um tecido para o outro.
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Água
Nos celenterados chega a representar 95% de todo o peso corporal;
Perdas maiores que 15% da massa de água caracterizam a desidratação;
Pode ter consequências graves pela diminuição do volume de líquido circulante.
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Água
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Água em alimentos
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Principais funções da água
Solvente de líquidos corpóreos;
Meio de transporte de íons e moléculas;
Regulação térmica;
Ação lubrificante;
Atuação nas reações de hidrólise;
Matéria prima para a realização da fotossíntese.
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Sais minerais
Como a célula é um meio aquoso, não se encontram sais minerais, mas íons orgânicos;
Alguns são encontrados em TODOS os seres vivos;
Cátions: sódio, potássio, magnésio, cálcio, ferro, manganês, cobalto, cobre e zinco;
Ânions: cloreto, bicarbonato, fosfato, sulfato e nitrato.
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Sais minerais
Algumas ações são exercidas especificamente por alguns íons;
Cálcio: participa da estrutura das membranas, dos cromossomos, esqueleto dos vertebrados, contração muscular e coagulação do sangue;
Ferro: faz parte das moléculas dos citocromos, componente da respiração celular, da hemoglobina.
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Sais minerais
Magnésio: encontrado na molécula de clorofila;
Zinco, cobre e cobalto atuam como coenzimas em alguns processos;
Sódio e potássio são os principais envolvidos na transmissão de impulsos nervosos;
Fosfato: importante componente da estrutura do ATP e dos nucleotídeos de DNA e RNA.
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Sais minerais
Iodo: faz parte da estrutura dos hormônios (tiroxinas) secretado pela tireóide dos vertebrados;
De um modo geral os sis na forma iônica atuam no metabolismo;
Na forma molecular estão presentes em estruturas esqueléticas, como carapaças, conchas, ossos, chifres;
Onde são comuns o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio.
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Sais minerais
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Componentes orgânicos
Moléculas de maior tamanho;
Maior complexidade;
Moléculas ricas em energia;
Altamente versáteis;
Carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos.
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Carboidratos
Açúcares, glicídios, sacarídios ou hidratos de carbono;
São moléculas compostas principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio;
Os carboidratos mais simples são os monossacarídios.
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Carboidratos
Apresentam fórmula geral (CH2O)n;
O valor de n pode variar de 3 a 7 conforme o tipo de monossacarídeo;
O nome do açúcar é dado de acordo com o número de átomos de carbono seguido da terminação OSE;
São monossacarídeos importantes a glicose, frutose, galactose, ribose e desoxirribose.
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Carboidratos
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Carboidratos
A junção de dois monossacarídeos dá origem a um dissacarídeo, ex sacarose;
Muitos monossacarídeos ligados formam um polissacarídeo, ex amido, celulose, quitina;
Os carboidratos são a fonte primária de açúcar para as atividades celulares;
As plantas produzem seus próprios carboidratos e os animais incorporam-nos pela nutrição.
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Carboidratos
Possuem funções energéticas e estrutural;
Primeira e principal substância a ser convertida em energia calorífica nas células na forma de ATP;
Nas plantas o carboidrato é armazenado como amido nos amiloplastos;
Nos animais é armazenado no fígado e nos músculos como glicogênio.
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Carboidratos
Determinados carboidratos determinam rigidez, consistência e elasticidade a algumas células;
Pectina, hemicelulose e celulose compõe a parede celular dos vegetais;
A quitina forma o exoesqueleto dos artrópodes;
Os ácidos nucleicos apresentam carboidratos como ribose e desoxirribose;
Entram na constituição de determinadas estruturas celulares funcionando como reforço ou como elemento de revestimento.
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Lipídios
A principal propriedade desse grupo é serem insolúveis em água;
São formados por carbono, hidrogênio e oxigênio em proporções diferentes dos carboidratos;
Fazem parte desse grupo as gorduras, os óleos, as ceras e os esteróides.
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Lipídios
As gorduras e os óleos formam o grupo dos triglicerídios;
Por hidrólise ambos liberam um álcool chamado glicerol e 3 “moléculas” de ácidos graxos;
O ácido graxo pode ser saturado ou insaturado;
Um lipídio é chamado de gordura quando está no estado sólido a temperatura ambiente.
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Lipídios
Quando se encontra no estado líquido a temperatura ambiente é chamado de óleo;
As ceras são duras a temperatura ambiente e macias quando aquecidas;
Os esteroides são lipídios de cadeia complexa;
Colesterol e alguns hormônios (testosterona e estrogênio). 
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Funções dos lipídios
Constituintes da membrana plasmática e de todas as membranas internas da célula;
Fornecem energia quando oxidados pelo oxigênio, são normalmente usados como reserva energética;
Fazem parte da estrutura de algumas vitaminas A, D, E e K;
Originam alguns hormônios.
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Proteínas
São os principais constituintes da célula;
Possuem três papéis fundamentais;
Estruturam a matéria viva formando as fibras dos tecidos;
Aceleram as reações químicas celulares – catálise;
Funcionam como elementos de defesa – anticorpos.
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Proteínas
São macromoléculas orgânicas formadas pela união de aminoácidos;
Os aa são as unidades que constituem as proteínas;
Monômeros e polímeros;
Qualquer aa contém um grupo carboxila e um grupo amina.
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Proteínas
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Proteínas
A ligação química entre dois aa chama-se ligação peptídica;
Acontece sempre entre o C do radical ácido e o N do radical amina;
Quando a ligação ocorre entre dois aa chama-se dipeptídio.
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Proteínas
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Proteínas
Quando
ocorre com três aa chama-se tripeptídio;
Acima de quatro é chamada de polipeptídio;
As proteínas são sempre polipeptídios, costumam ter acima de 80 aa;
Existem vários tipos diferentes de aa que fazem parte das proteínas, um mesmo aa pode aparecer várias vezes na mesma molécula.
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Proteínas
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Proteínas
Parte desses aa são essenciais e necessitam ser obtidos na alimentação;
A partir dos quais o organismo pode sintetizar todos os demais, aa naturais;
O que diferencia um aa do outro é o radical R;
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Proteínas
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Proteínas
Se o número de aa que forma determinada molécula for superior a 80, será convencionalmente chamada de proteína;
Apesar de existir apenas 20 aa, o número de proteínas possível é praticamente infinito;
As proteínas se diferem entre si por três pontos essenciais.
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Proteínas
Quantidade de aa na molécula;
Os tipos de aa;
Sequências de aa na molécula;
Duas proteínas podem ter os mesmos aa, na mesma quantidade, porém se a sequência for diferente as proteínas também serão diferentes.
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Proteínas
A sequência de aa na cadeia polipeptídica é o que chamamos de estrutura primária da proteína;
Se a estrutura primária da proteína for mudada, a proteína consequentemente também o será;
A estrutura primária é importante para a forma espacial da proteína.
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Proteínas
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Proteínas
O fio proteico (estrutura primária) não fia esticado mas sim enrolado como um fio de telefone;
Helicoidal;
Devido a projeção espacial da ligação peptídica;
Essa forma é chamada de estrutura secundária das proteínas.
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Proteínas
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Proteínas
Em muitas proteínas a própria hélice sofre dobramentos sobre si mesma;
Adquire forma globosa e é chamada de estrutura terciária;
É a estrutura terciária que determina a função biologicamente ativa;
Fazendo a proteína trabalhar como enzima, anticorpo, catalisador, etc.
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Proteínas
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Proteínas
Vários fatores podem alterar a estrutura espacial de uma proteína sem alterar a sua estrutura primária;
Temperatura, grau de acidez, concentração de sais;
Esse fenômeno é chamado de desnaturação.
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Proteínas
Uma das funções das proteínas é a função estrutural;
Fazem parte da arquitetura de células e tecidos do organismo;
Colágeno, queratina, actina e miosina, albumina e hemoglobina.
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Proteínas
Atuam como catalisadoras de reações químicas que ocorrem nas células – são as enzimas;
A maior parte das informações contidas no DNA é referente a síntese de enzimas;
Cada reação que ocorre na célula necessita de uma enzima específica;
Uma mesma enzima não catalisa duas reações diferentes.
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Proteínas
A especificidade das enzimas é explicada pelo modelo da chave (reagente) e fechadura (enzima);
A forma espacial da enzima deve ser complementar à forma espacial dos reagentes (substratos);
As enzimas não são descartáveis, uma enzima pode ser usada diversas vezes;
A desnaturação de uma enzima implica na sua inatividade;
Perdendo sua forma espacial ela não consegue mais se encaixar ao seu substrato específico.
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Ácidos nucleicos
Formado por um grande polímero de moléculas individuais chamadas de nucleotídeos;
Cada nucleotídeo é formado por três partes;
Uma base nitrogenada, que pode ser uma purina (A e G) ou uma pirimidina (C e T/U);
Uma pentose, açúcar que pode ser de dois tipos;
Um grupo fosfato.
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Nucleotídeo
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Ácidos nucleicos
O conjunto de base nitrogenada + açúcar denomina-se nucleosídeo;
O conjunto de base nitrogenada + açúcar + grupo fosfato denomina-se nucleotídeo;
Dos seus três componentes apenas o radical fosfato não varia no nucleotídeo;
Os açúcares e as bases nitrogenadas são variáveis.
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Ácidos nucleicos
Quando a pentose for a desoxirribose o nucleotídeo forma uma molécula de DNA;
Quando a pentose for a ribose, o nucleotídeo forma uma molécula de RNA;
A desoxirribose se diferencia da ribose por possuir um átomo de oxigênio a menos.
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Ácidos nucleicos
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Ácidos nucleicos
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Ácidos nucleicos
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Ácidos nucleicos
Os nucleotídeos sucessivos são ligados por ligações covalentes fosfodiéster;
Um grupo fosfato liga o carbono 3’ de um açúcar ao carbono 5’ do açúcar vizinho.
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Ácidos nucleicos
O RNA está presente no citoplasma e em altas concentrações no nucléolo do núcleo;
O DNA é encontrado principalmente nos cromossomos e em mitocôndrias e cloroplastos;
Watson e Crick sugeriram que a molécula de DNA era composta de duas cadeias de nucleotídeos;
 Dispostas em espiral, formando uma dupla hélice
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Ácidos nucleicos
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Ácidos nucleicos
Cada cadeia de DNA tem sua polaridade determinada pela orientação da ligação açúcar-fosfato;
A extremidade da cadeia terminada pelo carbono 5’ é chamada de extremidade 5’;
A terminada com carbono 3’ é chamada extremidade 3’.
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Ácidos nucleicos
O final 5’ de uma cadeia é oposta ao final 3’ da outra;
Elas possuem orientação opostas, são ditas antiparalelas;
As duas moléculas de DNA que formam a dupla hélice são unidas por fracas pontes de hidrogênio.
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Ácidos nucleicos
Essas ligações ocorrem entre as bases nitrogenadas opostas formando pares de bases nitrogenadas;
Purina sempre pareia com pirimidina;
A – T;
C – G.
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Ácidos nucleicos
A composição das bases de DNA não é randomizada;
A quantidade de adenina é igual a de timina, e a quantidade de guanina é igual a de citosina;
É comum descrever a sequencia de DNA pela sequência de bases de uma das cadeias na direção 5’ –3’;
Direção da síntese de uma nova molécula de DNA durante sua replicação.
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Ácidos nucleicos
O RNA constitui-se de moléculas simples de ácido ribonucleico;
Fita simples, que pode ser classificada em três grupos;
RNAr, RNAm e RNAt.
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RNA
Existem três tipos de RNA que participam da síntese de proteínas;
RNA ribossômico (RNAr), RNA transportador (RNAt) e RNA mensageiro (RNAm);
Vão se diferir no tamanho, na função e em modificações estruturais especiais.
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RNAm
Compreende cerca de 5% do RNA da célula;
RNA mais heterogêneo com relação ao tamanho;
O RNAm transporta a informação genética do DNA ao citosol onde é usado como molde para sintese de proteínas;
Possui uma longa sequência de nucleotídeos A na extremidade 3’ (cauda poli-A) e na extremidade 5’ (cap 5’).
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RNAm
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RNAt
É a menor das três principais moléculas de RNA;
Existe um tipo específico de RNAt para cada uma dos 20 aa encontrados nas proteínas;
Constituem 15% do RNA da célula;
Possuem bases nitrogenadas intracadeia, o que lhes confere a forma de um trevo.
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RNAt
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RNAt
Cada RNAt serve como um adaptador que transporta seu aa ao sítio de síntese de proteínas;
O RNAt reconhece o códon que especifica a adição de seu aa à cadeia peptídica em formação.
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RNAr
RNA mais abundante da célula, corresponde a 80% do RNA total;
Existe combinado com proteínas formando partículas facilmente visíveis, chamados de ribossomos;
Quando os ribossomos estão presos a filamentos de RNAm, são chamados de polirribossomos;
Onde ocorre a síntese de proteínas.
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RNAr
Os ribossomos são formados por duas subunidades, uma maior e outra menor;
As subunidades se prendem de moro reversível durante a síntese protéica;
Os ribossomos de mitocôndrias e cloroplastos são idênticos aos das células procariotas.
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RNAr
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Questões propostas
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Questões propostas
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Surpresa
AVALIAÇÃO DE BIOLOGIA CELULAR
Células procarióticas e eucarióticas
Água e sais minerais
Carboidratos, lipídios, proteínas
Ácidos nucleicos
Junqueira e Carneiro: Capts. 01; 03
Engenharia de alimentos: 02/04/2014
Agronomia: 03/04/2014
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Biológicas: 04/04/2014