Aula 2 - Elementos químicos dos microrganismos

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Elementos químicos dos microrganismos
Profa. Dra. Thaís Santos
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Bioquímica microbiana
Seres vivos = elementos e reações químicas – bioquímica
Compostos importantes contendo carbono: carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos
Átomos – elétrons, prótons e nêutrons
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Íons – átomo com carga elétrica positiva ou negativa
 K+, Cl-, PO42-
Moléculas = átomos ligados uns aos outros
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Compostos biologicamente importantes
Carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos
Carboidratos – açúcares e amido – fonte primária de energia para células
Nas paredes celulares microbianas e fonte de reserva
Fórmula geral: (CH2O)n
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Carboidratos - Monossacarídeos
mais simples são as trioses – 3 átomos de C. Ex.: gliceraldeído
Com 4 carbonos = tetroses. Ex.: eritrose
5 carbonos = pentoses; Ex.: ribose, desoxirribose
6 carbonos = hexoses,. Ex.: glicose, galactose, manose e frutose
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Carboidratos – Monossacarídeos
Glicose – interesse especial de bioquímicos – fonte de C para maioria dos organismos vivos
Mais de 7 carbonos – raramente acontecem na natureza
Monossacarídeos podem ser estruturas lineares mas quando dissolvidas em água tem a forma de anel
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Carboidratos maiores – ligação de dois ou mais monossacarídeos = DISSACARÍDEOS
Lactose = galactose + glicose
Sacarose (açúcar comum) = glicose + frutose
Dissacarídeos
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Polissacarídeo = ligação de muitos monossacarídeos. Ex.: amido
Não solúveis em água
Estrutura das células
Armazenamento de energia
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Lipídeos
Agrupamento de substâncias orgânicas solúveis em solventes apolares como acetona, clorofórmio, éter ou benzeno
Insolúveis em água
Constituídos de átomos de hidrogênio e carbono e menor proporção de oxigênio, nitrogênio e fósforo
3 grupos biologicamente importante: triglicerídeos, fosfolipídeos e esteróis
Compostos biologicamente importantes
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Lipídeos – Triglicerídeos
Constituídos de 2 tipos de agrupamentos: glicerol (3 átomos de carbono) e ácidos graxos
Compostos biologicamente importantes
Grupamentos hidroxila (OH) são polares e tornam o glicerol solúvel em água
Quando 3 moléculas de ácidos graxos são ligadas por uma enzima a uma molécula de glicerol se forma um triglicerídeo
Um ácido graxo tem a fórmula geral CH3-(CH2)n-COOH
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Exemplos de ácidos graxos
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Lípideos – Fosfolipídeos
Constituintes das membranas celulares
Somente 2 moléculas de ácidos graxos estão ligadas à molécula de glicerol e um grupo fosfato está ligado ao glicerol
Grupo fosfato hidrofílico
Cadeias longas de hidrocarbonetos dos ácidos graxos são apolares = hidrofóbicos = parte voltada para interior da bicamada lipídica
Molécula é portanto anfipática
Antibióticos usualmente formulados para romper membranas celulares
Compostos biologicamente importantes
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Lipídeos – Esteróis
Moléculas altamente apolares
Constituída de vários anéis de átomos de carbono ligados entre si
Animais usam esteróis para sintetizar vitamina D e hormônios esteróis
Também encontrados em membranas de células eucarióticas e algumas bactérias
Ex.: colesterol – presente em membranas
Compostos biologicamente importantes
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Proteínas
Em peso ultrapassam lipídeos e carboidratos nas células
Múltiplas funções: enzimas, agentes catalíticos, estrutura celular, estrutura de flagelos, controle do transporte de nutrientes, atuam como toxinas liberadas pelas bactérias
Compostas de muitas moléculas de aminoácidos ligadas entre si em cadeia
Compostos biologicamente importantes
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Proteínas
Aminoácidos
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Aminoácidos ligados por uma cadeia longa denominada polipeptídica – de 100 a 1000 aminoácidos
Cada célula possui de 1000 ou mais tipos de proteínas – cada um com sequência própria e única de aminoácidos
Compostos biologicamente importantes
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Ácidos nucléicos = DNA e RNA
Substâncias químicas que carregam informação genética
Ácido desoxirribonucléico (DNA) – responsável pelas características hereditárias dos organismos – contém a informação
RNA – envolvido em decifrar a informação do DNA e carregar sua instrução
Compostos biologicamente importantes
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Ácidos nucleicos – DNA
Moléculas mais longas das células vivas. E. coli – DNA estendido 1000 vezes maior que o tamanho da célula
Se enrola de forma muito compacta
DNA é composto por moléculas denominadas nucleotídeos (3 partes = base nitrogenada, pentose (desoxirribose) e grupo fosfato)
4 tipos de bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e timina
Duas bases ligadas por pares de bases complementares – dupla hélice
Compostos biologicamente importantes
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Ácidos nucléicos – RNA
RNA também é composto por nucleotídeos
Diferenças do DNA:
Açúcar é uma ribose e não desoxirribose
Não possui timina e sim uracila
Fita simples
Compostos biologicamente importantes
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Enzimas
Especificidade enzimática
Complexo enzima-substrato
Inibição competitiva e não competitiva
Sítio ativo
Enzimologia
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COMO AGEM AS ENZIMAS
Como a enzima lisosima funciona. a) um sulco na lisosima encaixa-se com a forma de um polissacarídio que forma a parede celular de uma bactéria; b) ao se encaixar o polissacarídio induz a enzima a alterar sua forma e se ajustar mais precisamente. Esse ajuste faz com que um ácido glutâmico da enzima se encaixe entre duas ligações de açúcares. O ácido sequestra um elétron da ligação e a molécula quebra.
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O ciclo catalítico de uma enzima. Sacarose = glicose
+ frutose
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ENZIMAS PODEM TER MUITAS FORMAS
A enzima piruvato desidrogenase. A enzima (modelo a) que facilita a oxidação do piruvato é uma das mais complexas enzimas conhecidas – ela tem 60 subunidades, muitas das quais podem ser vistas na fotografia eletrônica (b) com aumento de 200.000X.
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Co-fatores. Como a enzima pode ser inibida. a) inibição competitiva, o inibidor interfere com o sítio ativo; b) inibição não competitiva, o inibidor se liga a um outro sítio que modifica a conformação do sítio ativo.
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Uma via metabólica. O substrato original é modificado por uma enzima 1; este é então reconhecido por uma enzima 2 que o transforma novamente para ser reconhecido por uma enzima 3. O processo segue até o produto final.