Aula 2. Biomoléculas e composição química da célula reduzido

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Aula 2
Biomoléculas e composição química da célula
Profa. Dra. Adriana Fiorini
Disciplina de Biologia Celular
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Composição química da célula
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HIERARQUIA MOLECULAR NA ORGANIZAÇÃO DAS CÉLULAS
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CARBOIDRATOS E GLICOCONJUGADOS
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Carboidratos e Glicogonjugados
Carboidratos: biomoléculas mais abundantes da Terra: 
Fotossíntese converte + 100 bilhões toneladas de CO2 e H2O em carboidratos (celulose e outros açúcares).
Polímeros insolúveis: elementos estruturais ou de proteção nas paredes celulares bacterianas e de vegetais e de tecidos conjuntivos de animais.
Lubrificantes de articulações esqueléticas e participam do reconhecimento e da coesão entre células.
Glicoconjugados: carboidratos ligados covalentemente a proteínas ou lipídios – sinais de localização intracelular ou de destino metabólico destas moléculas.
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MONOSSACARÍDEOS
 Aldeídos ou cetonas com um ou mais grupos hidroxila na molécula.
 Monossacarídeos com 6 átomos de carbono (glicose e frutose) tem 5 hidroxilas.
 Átomos de carbono nos quais os grupos hidroxilas se ligam: normalmente centros quirais.
Fórmulas cíclicas:
 predominam em solução aquosa.
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MONOSSACARÍDEOS
Séries das aldoses
representação linear apenas para simplificar
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MONOSSACARÍDEOS
Séries das cetoses
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DISSACARÍDEOS
Lactose: 
açúcar redutor presente no leite. D-galactosidase ou lactase intestinal: comum a ausência em africanos e orientais: Intolerância à lactose 
Sacarose: açúcar não redutor
Formado somente por plantas 
Trealose: açúcar não redutor
Fonte de armazenamento de energia presente na hemolinfa de insetos
Lactose
Sacarose
Trealose
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POLISSACARÍDEOS ou GLICANOS
Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto (celulose e quitina)
Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida e componente estrutural de parede celular de bactérias
Homopolissacarídeos
 Lineares Ramificados
Heteropolissacarídeos
Dois tipos de monômeros lineares
Múltiplos monômeros ramificados
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AMIDO: dois tipos de polímero de -D-glicose
(amilose e amilopectina) 
Amilose: linear, ligações glicosídicas (14) 
Amilopectina: ramificado; ligações glicosídicas (14) 
e (16) a cada 24 a 30 resíduos
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POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS
Homopolissacarídeos: celulose e quitina
Estrutura da celulose: polímero de -D-glicose 
10.000 a 15.000 D-glicose cadeias lineares alinhadas lado a lado e estabilizadas por ligacões de H intra e intercadeias
Fungos e bactérias possuem celulase: hidrolisam lig. 14 
Unidades de D-glicose ligadas (1-4)
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POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS
Homopolissacarídeos: quitina
Estrutura: polímero de N-acetil-D-glicosamina
Ligações (14) 
Principal componente do exoesqueleto de artrópodes
Insetos, caranguejos, lagostas 
Segundo + abundante polissacarídeo depois da celulose
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POLISSACARÍDEOS ESTRUTURAIS
Heteropolissacarídeo: N-acetilglicosamina alternado com ác. N-acetilmurâmico(ligações (14)
Ác.N- acetilmuramato e
D-aminoácidos: ausentes em
plantas e animais 
Componente do peptideoglicano da parede celular de Staphylococcus aureus (bactéria gram +)
Lisozima: rompe a Ligação 14
Forma um envelope que 
protege a bactéria de 
lise osmótica
Penicilina (Fleming) inibe a enzima transpeptidase
responsável pelas ligações
cruzadas: bactéria é lisada
Penicilinase (bactérias resistentes)  desenvolvimento de penicilinas semi-sintéticas
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Glicoconjugados: Proteoglicanos, glicoproteínas e glicolipídios
Glicoconjugados: carboidratos ligados covalentemente a proteínas ou lipídios. Atuam no reconhecimento e adesão célula-célula e célula-matriz extracelular.
Proteoglicanos: superfície das células ou matriz extracelular. São formados por uma proteína central ligada a glicosaminoglicano(s), os quais são componentes da matriz extracelular.
Glicoproteínas: um ou vários oligossacarídeos ligados à proteína. Estão no lado externo da membrana plasmática, na matriz extracelular e no sangue. Na célula – complexo de Golgi, grânulos secretores e lisossomos. Os oligossacarídeos são mais ricos em informação do que os glicosaminoglicanos.
Glicolipídios: Lipídios nos quais os grupos hidrofílicos são os oligossacarídeos.
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Função dos oligossacarídeos no reconhecimento e adesão celular
Glicolipídio
Proteína de membrana plasmática
Cadeia de oligossacarídeo
Oligossacarídeos componentes de glicoproteínas ou glicolípídios.
Interação vírus com glicoproteínas
Toxinas bacterianas ligadas a glicolipídios
Bactérias ligadas a glicolipídios
Interação linfócitos T com células epiteliais, por exemplo, mediadas por lecitinas
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Lipídios: estrutura, classificação, função
 
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LIPÍDIOS
Insolúveis em água
Triacilgliceróis: Gorduras e óleos: principais formas de armazenamento de energia
Fosfolipídios e esteróis: elementos estruturais de membranas biológicas
Outros: co-fatores enzimáticos, transportadores de elétrons, pigmentos que absorvem radiações luminosas, âncoras hidrofóbicas, agentes emulsificantes, hormônios e mensageiros intracelulares.
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OS TRIACILGLICERÓIS SÃO ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS NO GLICEROL
Triacilgliceróis (triglicerídeos, gorduras ou gorduras neutras): são os lípídios mais simples 
Compostos de três ácidos graxos em ligação éster com um glicerol
Um triacilglicerol
glicerol
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A ESTRUTURA DOS LIPÍDIOS de membranas e de armazenamento
Principais classes de lipídios de armazenamento e de membrana. Todos aqui representados contém glicerol ou esfingosina como estrutura básica
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Esteróis como lipídios estruturais de membranas celulares
 
Colesterol: mais importante esterol (anfipático): grupo polar (grupo hidroxila) e um corpo não polar hidrocarbônico)
Estrutura dos esteróides: núcleo esteróide formado por quatro anéis fundidos (3 com seis carbonos e 1 com 5)
Outras funções: Ácidos biliares – esteróides que agem como detergentes na luz intestinal emulsificando as gorduras da dieta e tornando-as mais acessíveis à ação das lipases digestivas e hormônios esteróides.
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Hormônios esteróides
Ovários e placenta
Testículos 
Córtex da glândula adrenal
 Todos contém um núcleo esteróide intacto.
 São produzidos em um tecido e transportados para um tecido alvo através do sangue, onde se ligam a proteínas específicas e desencadeiam mudanças na expressão gênica e no metabolismo.
Fármaco pertencente ao grupo dos antiinflamatórios esteróides. 
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Eicosanóides são potentes efetores biológicos
 Ao contrário dos hormônios agem no próprio tecido em que são produzidos.
Envolvidos na função reprodutiva, inflamação, febre e na sensação de dor, na formação de coágulos sanguíneos, regulação da pressão sanguínea, secreção gástrica, etc.
São todos derivados do ácido araquidônico (um ácido graxo presente nas membranas das células corporais).
Três classes: prostaglandinas, tromboxanas e leucotrienos.
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Prostaglandinas
Estimulam a contração do músculo liso do útero durante o parte ou menstruação, podem atuar também no fluxo de sangue para órgãos específicos atuando no ciclo sono-vigília, e também a sensibilidade de certos tecidos a hormônios como epinefrina e glucagon, elevam também a temperatura corporal e provocam a inflamação.
Tromboxanas
São produzidas pelas plaquetas e agem na formação dos trombos sanguíneos e redução do fluxo do sangue.
Leucotrienos
São sinais biológicos que induzem a contração da camada muscular que pavimentam as vias aéreas
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AMINOÁCIDOS, PEPTÍDEOS E PROTEÍNAS 
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São as unidades fundamentais das PROTEÍNAS. 
São ácidos orgânicos formados por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Alguns tipos de aminoácidos contêm também átomos de enxofre e fósforo que aparecem, portantona composição das proteínas. 
AMINOÁCIDOS 
Grupo amino
Grupo carboxílico
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Classificação dos Aminoácidos
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Peptídeos e Proteínas
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Peptídeos - polímeros de aminoácidos
Dipetídeo
Tripeptídeo
Tetrapeptídeo
Pentapeptídeo
Oligopeptídeos (poucos resíduos de AAs)
Polipeptídeos (muitos)
Polipeptídeos X Proteínas
PM de até 10.000. Pode conter de dois a milhares de AAs
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Peptídeos
Oligopeptídeos:
Insulina: Composta por 2 cadeias de peptídeos (uma com 30 resíduos de AAs, outra com 21)
Glucagon (produz ação antagônica à insulina): 29 resíduos
Corticotropina: 39 resíduos. Secretada pela hipófise anterior (estimula o córtex adrenal)
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Ligação peptídica
Carboxi-terminal
Amino-terminal
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Proteínas e cadeia polipeptídica
Algumas proteínas possuem apenas uma cadeia polipeptídica.
Outras são multissubunitárias (2 ou mais polipeptídeos associados de forma não covalente)
Proteínas oligoméricas (pelo menos duas cadeias, protômeros, são idênticas)
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Hemoglobina:
Formada por 4 subunidades de polipeptídeos.
É um tetrâmero (formada por dímeros de protômeros)
Duas alpha idênticas
Duas beta idênticas
Ambas unidas por interações não covalentes.
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Ligações importantes para o dobramento de uma proteína
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Níveis de organização estrutural (dobramento) de proteínas
Estrutura primária = seqüência de aminoácidos;
Estrutura secundária = Como os aas dobram para formar estruturas do tipo alfa-hélice e folha beta;
Estrutura terciária = Interação ou dobramento entre as estruturas para formar uma proteína;
Estrutura quaternária = Montagem de subunidades de diferentes polipeptídeos para forma uma estrutura funcional.
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Em geral, estas ligações forçam a proteína a assumir uma forma helicoidal, como uma corda enrolada em torno de um tubo imaginário. 
Esta forma, a mais comum, é chamado de alfa hélice. 
Outras duas formas na estrutura secundária são as folhas beta pregueadas. 
Alfa-hélice
Folha-Beta
Estrutura Secundária
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Estrutura Terciária
Principais ligações da estrutura terciária.
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Estrutura Quaternária
 Estrutura quaternária da hemoglobina: 4 cadeias polipeptídicas.
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Classificação das proteínas
Proteínas fibrosas: 
Cadeias de polipetídeos em arranjos de folhas ou feixes.
Apresentam um único tipo de estrutura secundária.
Fornecem suporte, forma e proteção externa aos vertebrados.
Apresentam propriedades que conferem resistência e/ou flexibilidade às estruturas que as compõem.
Insolúveis em água (contém AA hidrofóbicos tanto no interior quanto na superfície).
Exemplos: 
-queratina do cabelo, penas e unhas;
Colágeno dos tendões, matriz óssea;
Fibroína da seda
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Proteínas globulares: 
Proteínas globulares: cadeias polipeptídicas enoveladas, em formas esféricas ou globulares.
Podem conter diversos tipos de estruturas secundárias.
Exemplos: Enzimas, proteínas transportadoras, motoras, regulatórias, imunoglobulinas.
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Nucleotídeos e Ácidos nucléicos 
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Ácidos nucléicos
Compostos de nucleotídeos:
Os nucleotídeos são compostos de: bases purinas e pirimidinas, Fosfatos, Açúcar pentose (ribose ou desoxirribose)
Funções = informação genética (DNA e RNA), energia (ATP), sinalização celular (cAMP) e enzimática (coenzima A).
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A Molécula de DNA
Nucleotídeo de DNA: Desoxirribonucleotídeo
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Unidade básica formadora dos ácidos nucléicos: NUCLEOTÍDEOS
Composição dos nucleotídeos:
Uma base nitrogenada (anel heterocíclico de átomos de carbono e nitrogênio)
Uma pentose (açúcar com cinco carbonos)
Um grupo fosfato (molécula com um átomo de fósforo cercado por 4 de oxigênios) 
Ligação glicosídica
Ligação fosfodiéster
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Transferência da informação na célula 
expressão gênica
Fita simples
- nucleotídeos: A, U, C, G
Sintetizados pela RNA polimerase 
 Processo de transcrição
A Molécula de RNA
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Principais Tipos de RNA
RNA mensageiro (mRNA): contém a informação genética para a sequência de aminoácidos das proteínas
RNA transportador (tRNA): identifica e transporta os aminoácidos até o ribossomo
RNA ribossômico (rRNA): constituinte dos ribossomos
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tRNA
-Estrutura secundária com grampos e alças formando um trevo
Sintetizado pela RNA Polimerase III em eucariotos
-Alto número de bases modificadas depois da sua transcrição
Outros presentes em eucariotos:
hnRNA – Heterogêneo nuclear
snRNA – Pequenos nucleares ribonucleoproteínas
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Os RNAs ribossomais fazem parte da estrutura do ribossomo, junto com diversas outras proteínas e são eles que catalisam a ligação entre dois aminoácidos na síntese de proteínas. 
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Ribossomos e rRNA
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ATP – Adenosina trifosfato
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