Química da célula

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Química da Célula
Daniel Ardisson-Araújo
daniel_ardisson@yahoo.com.br
Sumário
I. Introdução a citologia
II. Química da célula
Literatura recomendada:
1. Biologia Molecular da Célula:
45 a 65 – química da célula
106 a 117 – painéis
ALBERTS, B.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; 
ROBERTS, K.; WALTER, P. 2010. Biologia 
Molecular da Célula. 5ª Edição. Editora 
Artmed. Capítulo 5 (páginas 295 a 328).
I. Introdução a Citologia
• Fábricas químicas organizadas de forma complexa que recebem substâncias de 
sua vizinhança e as utilizam para gerar cópias de si.
• 10-100 milhões de espécies habitam a terra – reprodução (progênie da mesma 
espécie)  heteditariedade
• Unicelulares (vasta maioria) e multicelulares  divisão celular de uma única 
célula – código químico linear (DNA)
• Duplicam a informação por polimerização
a partir de um molde.
Por que todas as células compartilham da mesma 
estratégia para replicação?
A origem da vida: PROCARIOTOS x EUCARIOTOS
Qual o foco da disciplina CITOLOGIA?
Eucariotos
• Principais características:
1. Surgido como predadoras.
Fagocitose – células brancas apresentam essa característica para eliminar 
células velhas. Protozoários utilizam a fagocitose como mecanismos de 
obtenção de alimento.
Presença de Mitocôndrias e Cloroplastos corrobora tal comportamento
2. Células eucarióticas atuais – simbiose
Heterotróficas
Autotróficas
(bactéria aeróbia)
(bactéria fotossintetizante)
2. Química celular
• Do que as células são compostas: elementos 
mais abundantes
Elementos interagem entre si  estabilidade química! Preenchimento total das
camadas eletrônicas (regra do octeto)
• Ligações covalentes (sobreposição de elétrons) – compartilhamento
• Ligações não-covalentes – interações químicas fracas: ligação de hidrogênio,
força de van der Walls (dipolo permanente / polar e dipolo induzido / apolar) e
ligações eletrostáticas.
Interações eletrostáticas Ligações de hidrogênio)
Somatório de ligações fracas
Química da vida
• Por que é especial?
• Baseada em C – química orgânica
• 70 %  Água (reações químicas ocorrem em soluções aquosas)
• Orgânicos e inorgânicos
• Química complexa – moléculas poliméricas
• Caráter polar da molécula de água
• Distribuição assimétrica de elétrons
• carga absoluta neutra
• Ligações de Hidrogênio
1. Água
Componentes químicos celulares podem ser divididos em:
A vida respeita as propriedades da água:
2. Íons
• SAIS MINERAIS 
• Características 
• Manutenção da pressão osmótica (K, Na, Cl-)
• Manutenção do equilíbrio ácido-base 
• Co-fatores enzimáticos Mg2+
• Formação de ATP  FOSFATO INORGÂNICO
• Função reguladora e formação de ossos  Ca2+ 
• Oligoelementos: Fe, I e outros 
3. Compostos de carbono: 
• Quatro famílias principais de moléculas orgânicas pequenas 
constituem as células:
Catabolismo
(hidrólise)
Anabolismo
(condensação)
Água
Água
Energia
Energia
M
o
n
ô
m
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o
s
Po
lím
er
o
s
Visão geral dos processos biológicos:
• DNA, RNA e proteína (informação permanente, informação
transiente e molécula efetora/estrutural): replicação, transcrição,
tradução.
• Lipídeos: delimitação de microambientes celulares, armazenamento e
fontes de energia.
• Carboidratos: armazenamento (glicogênio, amido), energia (glicose) e
estrutura (celulose).
3.1. Açúcares (carboidratos)
• Fontes de energia para as células - açúcares simples (monossacarídeos) – (CH2O)n – n = 3, 4, 5, 6, 
7 ou 8  Carboidratos – mais comum – Glicose – C6H12O6
• Aldose e cetoses (reage com hidroxila da própria cadeia)
• Podem existir na forma cadeia aberta ou anel
• Isômeros (mesma fórmula, estrutura diferente)
• Monossacarídeos se ligam e formam polissacarídeos:
• Monossacarídeos: glicose, galactose, manose, frutose. 
• Ligação glicosídica: alfa e beta. Isômeros
Celulose x Glicogênio
• Dissacarídeo – o carbono que carrega o aldeído ou a
cetona pode reagir com qualquer grupo hidroxila de
outro açúcar (glicosídica)
• Maltose, lactose, sacarose
3.2. Ácidos graxos 
• Componentes das membranas celulares e 
fonte de energia
• Duas regiões distintas:
• longa cadeia hidrocarbonada (hidrofóbica) –
baixa reatividade – saturada ou insaturada.
• grupo carboxila (ácido – hidrofílica) – alta 
reatividade (liga-se a outros TAGs)
• Número de ligações duplas e números de carbonos variam.
Interfere na capacidade 
de se agregar
(óleos x manteigas).
• Armazenados no citoplasma em gotículas de triacilglicerol (três cadeias de ácidos 
graxos ligados a uma molécula de glicerol) – gordura animal.
• Fornecimento de energia  cadeia liberada de TAGs e degradadas em unidades 
de dois carbonos
• Ácidos graxos formam membranas celulares – (delimita a célula e as 
organelas)  Compostas por fosfolipídeos bicamada lipídica
3.3. Aminoácidos
• Classe variada de moléculas  grupo amino e um grupo ácido carboxílico ligados 
a um carbono α.
• Variabilidade  cadeias laterais (R) – 20 tipos diferentes
• Bloco de construção das proteínas – aminoácidos se ligam por
ligações peptídicas e formam extensas cadeias polipeptídeos
denominadas proteínas que se enovelam numa estrutura 3D única.
• Polaridade – região amino ou N-terminal e carboxi
ou C-terminal
• Cadeias laterais (R)
• Catalisa a ligação peptídeo  subunidade maior do ribossomos
Estrutura das proteínas:
1. Estrutura primária (sequencia de aminoácidos)
2. Estrutura secundária (torção inicial da cadeia principal)
3. Estrutura terciária (interação entre as cadeias laterais)
Força hidrofóbica.
4. Estrutura quaternária (interação entre proteínas) 
3.4. Nucleotídeos
• Monômeros do DNA e do RNA
• Armazenamento e disponibilidade da 
informação genética
• Nucleotídeos  blocos para construção dos ácidos 
nucléicos.
• Ligação covalente entre nucleotídeos – ligação 
fosfodiéster.
• Libera Pirofosfato inorgânico (PPi) e apenas um P 
permanece na ligação.
• Existem dois tipos de ácidos nucléicos:
• DNA (2’-desoxirribose)
• RNA (ribose)
• Outras funções:
DNA
• Caráter permanente de informação
• Dupla-hélice antiparalela
• Enovelado dentro do núcleo
• Replicado pela DNA-polimerase
Estrutura do DNA (Watson e Crick, 1956)
• Regra de Chargaff: A=T e C=G  A+G = C+T (Pu=Py)
• Rosalind Franklin: raio X – periodicidade.
• Dupla-hélice com fitas antiparalelas
• Sentido oposto (5’3’)
• Projeção das bases para o interior
• Interação por ligação de H
• Fenda maior e fenda menor
• Na estrutura está a resposta da hereditariedade
• Replicação semi-conservativa!
RNA
• Produzido a partir da transcrição do DNA pela RNA 
polimerase
• Função:
• Transportador transiente da informação
• mRNA (codifica informação para gerar o efetor)
• tRNA (faz a ponte entre a sequência codificada pelo mRNA e a 
produção do efetor)
• Catalítica e estrutura
• rRNA – ribossomos
• Ribozimas
Composição química da célula: