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1 Origem da Vida e Teoria Celular; Células eucariontes e procariontes. Todas as coisas vivas são feitas de células: pequenas unidades limitadas por membranas preenchidas com uma solução aquosa e outros compostos; capacidade de criarem cópias delas mesmas; Células são as principais unidades da vida; Células não são todas semelhantes, porém, compartilham algumas características em comum; Em todos os seres vivos, as informações genéticas – genes – estão armazenadas nas moléculas de DNA. O DNA é igual, em todas as células de um organismo. O DNA é formado por nucleotídeos, amarrados uns aos outros em diferentes sequências; carregam informações que são lidas, ou transcritas, pelo RNA; As moléculas de RNA possuem uma variedade de funções, mas a principal classe serve como RNA mensageiro: as mensagens carregadas por essas moléculas são então traduzidas em proteína; Proteínas são as principais responsáveis pelo comportamento das células; são constituídas a partir de aminoácidos; cada ser vivo utiliza o mesmo grupo de 20 aminoácidos para sintetizar suas proteínas; Todas as células atuais evoluíram a partir de um mesmo ancestral; Uma célula se reproduz pela duplicação de seu DNA e depois se divide em duas, passando uma cópia das informações genéticas para suas células filhas; Base de evolução – alteração e seleção genética, aplicados repetidamente durante bilhões de gerações de células. Isso permite que as espécies vivas se modifiquem gradualmente e se adaptem ao seu meio de maneira cada vez mais sofisticada; Teoria da célula: Todas as células vivas são formadas a partir de células existentes; Componentes celulares Membrana plasmática: membrana externa que delimita a célula; Núcleo: grande corpo redondo saliente no meio da célula; Citoplasma: em volta do núcleo, preenchendo o interior da célula; 2 Organelas – estruturas distintas com funções específicas delimitadas por membranas internas; Células procariontes e eucariontes Procariontes: Células mais simples; Ex.: Bactérias – tem a estrutura mais simples e quase chegam a nos mostrar a vida desnuda até o seu âmago; não contém organelas e nem sequer um núcleo; Organismos Eucariontes: organismos cujas células tem um núcleo definido; Organismos Procariontes: organismos cujas células NÃO tem um núcleo definido; Células procariontes Parede celular: cobertura protetora resistente envolvendo a membrana plasmática, que envolve um único compartimento contendo o citoplasma e o DNA, ou seja, não apresenta uma estrutura óbvia organizada; Reproduzem-se rapidamente, dividindo-se em duas, quando os nutrientes são abundantes; Células eucariontes Maiores e mais elaboradas; Unicelulares (amebas e leveduras) ou multicelulares (mais complexos); Possuem um núcleo e organelas (estruturas subcelulares que realizam funções especializadas) Principais organelas das células eucariontes Núcleo: contém material genético dentro do envelope nuclear (carioteca); Mitocôndrias: geram energia a partir de nutrientes; contém seu próprio DNA e se reproduzem dividindo-se em duas; 3 Teoria da endossimbiose: como as mitocôndrias se parecem com as bactérias em vários aspectos, supõe-se que elas derivam de bactérias que foram englobadas por algum ancestral das células eucariontes atuais e isso criou uma relação simbiótica, ou seja, uma relação em que um eucarionte hospedeiro e a bactéria englobada se ajudaram para sobreviver e se reproduzir; Mitocôndrias produzem ATP: combustível químico básico que energiza a maiorias das atividades na célula; consomem oxigênio e liberam gás carbônico: respiração celular; Cloroplastos: apenas em células vegetais e algas; possuem pilhas internas de membranas contendo o pigmento verde clorofila; As plantas podem obter a sua energia diretamente a partir da luz solar, e os cloroplastos são as organelas que permitem que isso aconteça; fotossíntese: captura da energia solar em moléculas de clorofila e liberam oxigênio; Também apresentam seu próprio DNA; supõe-se que também foram desenvolvidos a partir de bactérias (fotossintéticas); Retículo endoplasmático: está envolvido na síntese de proteínas e lípidos, na desintoxicação celular e no transporte intracelular; Aparelho de Golgi: recebe as moléculas sintetizadas no Retículo endoplasmático e as direcionam para o exterior da célula ou outros locais dentro da célula; Lisossomos: digestão intracelular; libera nutrientes a partir de partículas de alimentos e degrada moléculas indesejáveis; Peroxissomos: responsáveis pelo armazenamento de enzimas que catalisam o peróxido de hidrogênio, mais conhecida por água oxigenada (H2O2), substâncias tóxicas para a célula, fonte de radicais livres; Endocitose: Quando as células englobam partículas muito grandes ou até mesmo células inteiras; Exocitose: processo reverso à endocitose; vesículas no interior da célula se fusionam com a membrana plasmática e liberam seus conteúdos para o meio externo; Citosol: gel aquoso que preenche o citoplasma; local de várias reações químicas fundamentais para a célula; Citoesqueleto: responsável pela estrutura celular. 4 Composição química das células e organismos Ligações químicas A matéria é feita de combinações de elementos; A menor partícula de um elemento é o átomo; Os átomos dos elementos podem se ligar entre si, formando moléculas; Cada átomo tem um núcleo central com carga positiva e, a uma certa distância, é rodeado por uma nuvem de elétrons com carga negativa, os quais são mantidos em órbita ao redor do núcleo; 5 O núcleo dos átomos é constituído por 2 tipos de partículas subatômicas: prótons, que são positivos e nêutrons, que são neutros; Existem no total 92 elementos, cada um deles diferenciando dos demais pelo número de prótons e elétrons dos seus átomos; Organismos vivos: Formados principalmente por 4 elementos: Carbono (C), Hidrogênio (H), Nitrogênio (N) e Oxigênio (O) Corpo humano: H – 60%; O – 25%; C – 9%; N – 3%; Como os átomos interagem? Os Elétrons (camada mais externa) é que vão determinar; Os gases querem suas camadas preenchidas para ter maior estabilidade; Todos os átomos encontrados nos tecidos vivos possuem suas camadas eletrônicas mais externas incompletas e assim são capazes de doar, aceitar ou compartilhar elétrons uns aos outros, formando moléculas; Os átomos que possuem uma camada mais externa incompleta tem maior tendência de interagirem com outros átomos, doando ou perdendo elétrons; Essa troca pode ser por transferência (ligação iônica) ou pelo compartilhamento de elétrons (ligação covalente). Ligações iônicas Ganha ou perda de elétrons; Quando um elétron “pula” de um átomo para outro, ambos se tornam íons eletricamente carregados; Quem perdeu um elétron tem carga positiva, quem ganhou um elétron tem carga negativa; Íons positivos são chamados de cátions e íons negativos são chamados de ânions; Ligações covalentes 6 Compartilhamento de elétrons; Os elétrons compartilhados completam sua camada mais externa por compartilhamento, e não por trocas; Quando há o compartilhamento de elétrons, um átomos pode atrair o elétron mais fortemente que o outro, neste caso, temos uma ligação covalente polar; Uma estrutura polar, é uma estrutura com carga mais positiva, ou seja, na ligação covalente, atrai mais fracamente o elétron; Aestrutura apolar, é a mais negativa, ou seja, atrai mais fortemente o elétron; Importância da água Em soluções aquosas, as ligações covalentes são mais intensas; Algumas moléculas se dissolvem mais facilmente na água, e são chamadas hidrofílicas; outras, são insolúveis em água, e são chamadas hidrofóbicas; Moléculas que doam íons de hidrogênio (H+) para a água são chamadas de ácidos, eles podem ser fortes ou fracos, dependendo do quão facilmente doam H+ para a água; Base é o oposto de ácido. Quando a molécula é capaz de receber íons de H+, é chamada de base; O interior das células é mantido perto da neutralidade, pela presença de tampões: ácidos ou bases fracas que podem liberar ou aceitar prótons para deixar a solução perto do pH 7, mantendo o ambiente celular relativamente constante sob várias condições; As moléculas nas células De maneira geral, as células contém 4 famílias principais de moléculas orgânicas pequenas: açúcares, ácidos graxos, aminoácidos e nucleotídeos; Açúcares (carboidratos) Forma mais simples: monossacarídeos 7 Dois monossacarídeos unidos por ligações covalentes formam um dissacarídeo; Oligossacarídos: mais de 2 monossacarídeos (trissacarídeos, tetrassacarídeos...); Polissacarídeos: milhares de monossacarídeos; Glicose: importante fonte de energia para as células; quando degradada, produz energia; Glicogênio: reserva de energia a longo prazo; Ácidos Graxos (lipídios) Componentes da membrana celular; Sua degradação produz 6x mais energia que a degradação da glicose; Armazenada no citoplasma sob a forma de triacilglicerol: 1 molécula de glicerol e 3 de ácidos graxos; AG e seus derivados são exemplos de lipídios; Função mais importante nas células: participar da formação das membranas; também rodeiam as organelas internas; Principalmente os fosfolipídios: apresenta a cabeça (glicerol) hidrofílica e duas caudas hidrofóbicas; Membrana células: Bicamada fosfolipídica; Aminoácidos Cadeia de 2 ou mais aminoácidos: polipeptídeos; Proteínas: cadeia maior de aminoácidos; 20 tipos; Diversas funções. Ex.: Especificidade das células; Nucleotídeos 8 Principal função na célula: armazenamento e disponibilização da informação biológica; Servem como “blocos de construção” para os ácidos nucleicos; 2 tipos de ác. Nucleicos: DNA e RNA; RNA – contém as bases nitrogenadas: A, G, C e U DNA – contém as bases nitrogenadas: A, G, C e T A sequência dos nucleotídeos no DNA e no RNA codifica a informação genética; Coloração e microscopia de células Permitiu o melhor estudo das células, diferenciando as eucariontes das prcariontes 9 Aula 4 – Proteínas Proteínas são moléculas grandes formadas a partir de pequenos blocos de moléculas denominadas aminoácidos; 20 tipos de aminoácidos, que podem ser reunidos em um número quase infinito de combinações; Aminoácidos se formaram a partir das primeiras moléculas (metano CH4, amônia NH3, hidrogênio H2 e vapor de água H2O) da Terra primitiva; 10 Todos os aminoácidos tem uma estrutura básica similar: um átomo de carbono (carbono alfa) central liga-se a um átomo de hidrogênio (H), a um grupo amina (NH2), a um grupo carboxila (COOH) e a um grupo de átomos designados como “R”, que é diferente em cada um dos aminoácidos; Em função dos diferentes grupos R, cada um dos diferentes tipos de aminoácidos reage com outras moléculas de modo único; O corpo humano não sintetiza 9 dos 20 aminoácidos que formam as proteínas; Esses 9, devem ser ingeridos através de proteínas da dieta, são chamados aminoácidos essenciais; Os demais são aminoácidos não essenciais (ou naturais), ou seja, nosso corpo é capaz de produzir; Os aminoácidos podem associarem-se uns aos outros, formando: Peptídeo: 2 a 9 aminoácidos; Polipeptídeo: 10 a 100 aminoácidos; Proteína: mais de 100 aminoácidos; Formas estruturais da proteína A sequência de aminoácidos em uma proteína é denominada estrutura primária; é geneticamente determinada e essencial para a sua função adequada; Após a formação da cadeia de aminoácidos, esta adquire a sua estrutura secundária, que corresponde ao arranjo espacial dos aminoácidos; Este arranjo pode ser em formato de uma hélice (α-Hélice), ou em formato de uma lâmina (lâmina pregueada β); A forma tridimensional de uma cadeia de aminoácidos, corresponde a sua estrutura terciária; algumas proteínas enrolam-se numa espécie de bola quando os grupos R de aminoácidos que estão organizados em hélice atraem-se; 11 Estrutura quartenária: A estrutura quaternária de uma proteína é a conformação espacial da molécula dada pela interação entre diferentes cadeias polipeptídicas de uma proteína. Somente proteínas feitas de duas ou mais cadeias polipeptídicas apresentam a estrutura quaternária; exemplo: hemoglobina e insulina. Desnaturação proteica Quando essas conformações espaciais são alteradas ou destruídas, dizemos que a proteína foi desnaturada ou ocorreu uma desnaturação proteica, mantendo somente a estrutura primária, formada pela sequência de aminoácidos ligados entre si; 12 A estrutura está estritamente ligada à sua função. Dentre as milhares de proteínas, cada uma delas têm funções específicas; O processo de desnaturação proteica ocorre quando o meio é alterado de forma que mude a estrutura tridimensional da proteína, afetando sua atividade biológica; Altas temperaturas: proteínas não suportam uma grande variação de temperatura no meio em que estão ativas. Cada uma delas suporta um limite de calor específico, que quando ultrapassado sofrerá mudanças em sua estrutura. PH: PHs extremos podem levar ao rompimento das ligações de hidrogênio e consequentemente à mudança estrutural da proteína; Cada proteína trabalha tem um PH específico. Algumas desnaturam em pH ácidos, outras não; Exemplo: adicionar ácido no leite induz desnaturação proteica, originando a coalhada.
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