Composição e Estrutura das Células

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Bases macromoleculares 
da constituição celular
Ligações Químicas
As células são constituídas relativamente de poucos tipos de átomos
Energia dispendida para romper algumas ligações
moleculares de interesse biológico.
AS MOLÉCULAS NAS CÉLULAS
As células contêm quatro famílias principais de moléculas
orgânicas pequenas.
Carboidratos, açúcares ou hidratos de carbono 
Os açúcares são fonte de energia para as células e também subunidades
de polissacarídeos, tem fórmula geral (CH2O)n, onde n pode ser 3,4,5,6,7
ou 8 e possuem ainda dois ou mais grupos hidroxila. Podem ser aldoses ou
cetoses.
H
Formação do anel
Isômeros
O carbono que carrega o
aldeído ou a cetona pode
reagir com qualquer uma
das hidroxilas de uma
segunda molécula de
açúcar, formando um
dissacarídeo.
Maltose (glicose + glicose)
Lactose (galactose + glicose)
Sacarose (glicose + frutose)
Oligossacarídeos e Polissacarídeos
São polímeros de monossacarídeos. Podem ser formados a
partir de simples repetição de unidades. Cadeias curtas são
denominadas oligossacarídeos (componente de parte de
moléculas), enquanto que cadeias longas são denominadas
polissacarídeos.
Existem dois tipos de polissacarídeos
 Polissacarídeos simples ou homopolímeros: repetição
de um único tipo de monossacarídeo.
Ex: Amido e glicogênio. São polissacarídeos de reserva
energética, amido (vegetais) glicogênio (animais), ambos são
polímeros de D-glicose.
O glicogênio é armazenado no citosol na forma de grânulos
(glicogênio + proteínas responsáveis pela sua degradação ou
síntese). É bastante ramificado.
(α 14)
(α 1 4)
O amido é constituído de dois tipos de moléculas: amilose
(linear) e amilopectina (ramificada) ambos formados por
unidades de glicose.
A celulose é utilizada para suporte mecânico nos vegetais é 
um polissacarídeo de glicose. 
 Polissacarídeos complexos ou heteropolímeros: constituídos por mais
de um tipo de monossacarídeo ou derivados, são menos freqüentes nas
células e desempenham papel estrutural e informacional.
Ex: glicocálice das células animais (hidratos de carbono ligados a proteínas
ou a lipídios que une as células umas as outras e a matriz extracelular),
glicosaminoglicanas, proteoglicanas e glicoproteínas (são estruturais e
informacionais).
Proteínas
Proteínas são polímeros formados a partir de
ligações peptídicas entre aminoácidos.
Aminoácidos são as unidades monoméricas formadores
das proteínas. Vinte tipos de aminoácidos formam as
proteínas animais, vegetais e bacterianas.
Os aminoácidos formam isômeros ópticos, o 
átomo de carbono  é assimétrico.
Grupos R alifáticos, não polares
Glicina Alanina
Prolina Valina
Leucina Isoleucina
Metionina
Grupos R polares mas não carregados
Serina
Treonina Cisteína
Asparagina
Glutamina
Grupos R aromáticos
Fenilalanina
Tirosina
Triptofano
Grupos R carregados positivamente
Lisina
Arginina
Histidina
Grupos R carregados negativamente
Aspartato
Glutamato
Os vinte tipos de aminoácidos se ligam através de
ligações peptídicas para formar as proteínas. Veja a
figura que mostra a ligação entre quatro aminoácidos.
Existem 2 categorias de proteínas:
Proteínas simples: formadas só por aminoácidos.
Ex: albumina e globulina do sangue (proteína transportadora de
tiroxina).
Proteínas conjugadas: aminoácidos mais grupo prostético.
EX: fosfoproteínas (caseína do leite), hemeproteínas (catalase) e
metaloproteínas (insulina).
As proteínas possuem duas formas:
Globulares: cadeia enovelada.
Ex: hemoglobina, mioglobina, proteínas de membrana celular e etc.
Fibrosas: cadeia mais longa.
Ex: queratina, colágeno e etc.
As proteínas podem ser de natureza ácida ou básica:
Proteínas básicas: quando predominar na estrutura da
proteína um maior número de aminoácidos básicos.
Ex: histonas que são ricas em lisina e arginina se
combinam com os grupos fosfato do DNA.
Proteínas ácidas: quando predominar na estrutura da
proteína um maior número de aminoácidos ácidos.
Ex: proteína ácida fibrilar da glia.
A distribuição de aminoácidos polares e apolares influi
na forma tridimensional e no papel biológico das
moléculas protéicas.
No organismo em condições homeostáticas (pH e
temperatura normais), as proteínas estão na sua
configuração nativa.
A configuração nativa é mantida por forças de
estabilização das moléculas protéicas. Dentre elas
temos:
-ligação peptídica;
-interação hidrofóbica e forças de Van der Waals;
-Pontes de hidrogênio;
-Pontes dissulfeto;
- Ligação iônica.
Estrutura das proteínas:
Estrutura primária: é formada pela seqüência de
aminoácidos unidos por ligações peptídicas.
Estrutura secundária: ocorre em duas formas, -hélice
e folha . São resultantes da interação de pontes de
hidrogênio formadas entre os grupos N-H e C=O do
esqueleto peptídico, sem envolver as cadeias laterais
dos aminoácidos.
Estrutura das proteínas:
Estrutura primária: é formada pela seqüência de
aminoácidos unidos por ligações peptídicas.
Estrutura secundária: ocorre em duas formas, -hélice
e folha . São resultantes da interação de pontes de
hidrogênio formadas entre os grupos N-H e C=O do
esqueleto peptídico, sem envolver as cadeias laterais
dos aminoácidos.
Estrutura secundária em -hélice
Estrutura secundária em folha 
Estrutura terciária: é a conformação tridimensional da
cadeia polipeptídica como um todo. É formada por três
tipos de ligações não covalentes.
Estrutura quaternária: é formada por um complexo de
mais de uma cadeia polipeptídica.
Domínio protéico: é o resultado de qualquer parte da
cadeia protéica que se pode enovelar
independentemente, para formar uma estrutura
compacta estável. Os diferentes domínios de uma
proteína estão associados a diferentes funções.
As proteínas extracelulares são freqüentemente
estabilizadas por ligações covalentes: são as ligações
dissulfeto (S-S entre cadeias laterais de cisteína) que
se formam nas proteínas a medida que elas estão
sendo exportadas para fora da célula.
As proteínas podem ser classificadas em famílias:
cada membro apresenta uma seqüência de
aminoácidos e uma conformação tridimensional que
é similar a todos os outros membros da família.
Enzimas: são moléculas protéicas dotadas da propriedade
de acelerar intensamente determinadas reações químicas.
Muitas enzimas necessitam de cofatores para funcionarem
que podem ser um íon metálico ou uma molécula
(coenzima)
Enzima (apoenzima inativa) + cofator = holoenzima
A atividade enzimática é sensível a diversos fatores:
-Temperatura;
-Concentração do substrato;
-Presença de ativadores (um exemplo de um ativador
enzimático atuando neste sentido é a frutose 2,6-bisfosfato,
a qual ativa fosfofrutoquinase 1 e aumenta a taxa de glicólise
em resposta ao hormônio glucagon) ou inibidores.
 Inibição competitiva
 Inibição não-competitiva
L-treonina
Proteína alostérica
Regulação alostérica
Os sítios de ligação dos anticorpos são especialmente versáteis
Funções das proteínas:
-São enzimas;
-Componentes da membrana plasmática, formando canais e 
bombas;
-São mensageiros químicos (ex: fatores de crescimento);
-Atuam como partes móveis;
-Anticorpos;
-Toxinas;
-Hormônios;
-etc.
Obs: o que determina a função de uma proteína é a sua
estrutura.
NUCLEOTÍDEOS E
ÁCIDOS NUCLÉICOS
Nucleotídeo é uma molécula constituída de um
composto que possui um anel contendo nitrogênio que
se liga a um açúcar de cincocarbonos ligadas a um ou
mais grupos fosfato.
NH2
a
Os nucleotídeos que contêm a ribose são ribonucleotídeos.
Os que contêm a desoxirribose são desoxirribonucleotídeos.
Funções dos nucleotídeos:
-Podem agir como carreadores de energia química;
-Unidades constitutivas dos ácidos nucléicos;
-Combinam-se com outros grupos para formar coenzimas;
-São utilizados pelas células como moléculas de sinalização 
específica. 
Podem agir como carreadores de energia química

Ligação
fosfodiéster
Unidades constitutivas dos ácidos nucléicos
Combinam-se com outros grupos para formar coenzimas
Ex: A adrenalina age no
coração provocando aumento
no ritimo cardíaco e na força
de contração via cAMP.
São utilizados pelas células como moléculas de sinalização
específica.
Ácidos nucléicos são polímeros
longos nos quais as
subunidades de nucleotídeos
estão covalentemente ligados
pela formação de uma ligação
fosfodiéster entre os grupos
fosfatos ligados ao açúcar de
um nucleotídeo e o grupo
hidroxila do açúcar do
nucleotídeo seguinte.
Ligação
fosfodiéster
Existem dois tipos de ácidos nucléicos:
DNA  ácido desoxirribonucléico
RNA  ácido ribonucléico
Constituintes 
do DNA
Constituintes 
do RNA
O DNA está na forma de uma molécula de fita dupla
composta de duas cadeias polinucleotídicas posicionadas de
maneira antiparalela que são mantidas juntas por pontes de
hidrogênio. O DNA está associado a proteínas histonas na
célula eucariótica.
Em certos vírus o DNA pode aparecer como fita única.
Nas células o RNA geralmente ocorre na forma de uma
cadeia única.
Estrutura do RNA
transportador para o
aminoácido fenilalanina
LIPÍDIOS 
Lipídios são compostos de carbono extraídos de
células e tecidos por solventes orgânicos não-polares
– como éter, clorofórmio e benzeno.
De acordo com suas funções existe duas categorias:
-lipídios de reserva nutritiva;
-lipídios estruturais.
Temos ainda:
-Vitaminas A,D,E e K;
-Hormônios esteróides.
Lipídios de reserva nutritiva: As reservas de natureza
lipídica compõem-se de gorduras neutras. Estes são
compostos de ácidos graxos com o triálcool glicerol
ou glicerina, formando triacilglicerol ou triglicerídeos.
Lipídios estruturais: comumente encontrados em todas
as membranas celulares. Possuem duas extremidades:
polar (hidrofílica) com carga elétrica e apolar
(hidrofóbica) não-ionizada.
Os lipídios que exercem essencialmente papel estrutural
são:
-fosfolipídios (fosfoglicerídeos e esfingolipídios);
-glicolipídios;
-colesterol.
Lipídios estruturais: comumente encontrados em todas
as membranas celulares. Possuem duas extremidades:
polar (hidrofílica) com carga elétrica e apolar
(hidrofóbica) não-ionizada.
Os lipídios que exercem essencialmente papel estrutural
são:
-fosfolipídios (fosfoglicerídeos e esfingolipídios);
-glicolipídios;
-colesterol.
Fosfoglicerídeos: fosfatidilcolina, fosfatidiletanolamina,
fosfatidilserina e fosfatidilinositol.
São moléculas anfipáticas
Fosfatidilcolina
Esfingolipídio:
Ex: esfingomielina (colina +
ácido fosfórico + esfingosina +
ácido graxo). Abundante nas
bainhas de mielina do tecido
nervoso.
Glicolipídios: glicídio (ex: D-galactose) +
glicerol + 2 ácidos graxos. São
receptores da superfície celular.
Cerebrosídios: São glicoesfingolipídios (esfingosina + 
AG + glicídio; ex: D-galactose)
Colesterol: é um esterol, presente na membrana
plasmática das células animais, diminuindo a fluidez de
membrana.
Nos lipídios as interações hidrofóbicas são importantes:
-Permitem a formação da bicamada lipídica das membranas 
celulares; 
-Fixação de proteínas integrais de membrana;
-Transporte de lipídios no plasma.