02 - Composição celular Biomoléculas I - Açucares e Lipídeos

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10/03/2016
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Composição 
celular –
Biomoléculas I
AÇÚCARES E LIPÍDIOS
O que são as biomoléculas?
 Macromoléculas orgânicas que compõem os 
seres vivos:
 C, H, N e O constituem quase 99% da massa 
seca;
 Proteínas, açúcares, lipídios e ácidos nucleicos;
 Formadas por subunidades monômeros;
 Distribuição e funções variadas;
 Água  70% do peso de uma célula;
 Reações químicas ocorrem em ambiente 
aquoso.
Composição química típica das 
células
Composição química típica das 
células
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Distribuição dos 
elementos químicos
O átomo e suas ligações
Ligações dependem de vagas na última camada eletrônica
Ligações covalentes e iônicas Forças interatômicas
 Van der Waals ou dipolo induzido – dipolo induzido:
 Ocorre entre moléculas apolares ou gases nobres;
 Assimetria da nuvem eletrônica  gera o dipolo nos outros átomos;
 Dipolo permanente – dipolo permanente:
 Moléculas polares;
 Extremidade negativa interage com extremidade positiva de outra 
molécula;
 Pontes de hidrogênio:
 Dipolo permanente-dipolo permanente;
 Moléculas polares com H ligado à um átomo muito eletronegativo de 
pequeno raio (F, O, N);
 Ex: H2O, HF, NH3, etc.
Pontes de H > Dipólo > Waals
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Macromoléculas e a célula
Ácidos nucleicos:
núcleo (2, 3), citoplasma (1, 2, 3);
Carboidratos:
membrana plasmática (1, 2, 3), parede celular (1, 3), reserva energética (1, 2, 3), matriz extracelular (2);
Lipídios:
membrana plasmática (1, 2, 3), reserva energética (2, 3);
Proteínas:
núcleo (2, 3), citoplasma (1, 2, 3), cílios e flagelos (1, 2), membrana plasmática (1, 2, 3), parede celular 
(1, 3), matriz extracelular (2);
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2
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A água
Moléculas hidrofílicas vs
hidrofóbicas
Água e Membrana Plasmática
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Osmose
Solutos 
extracelulares Solutos 
intracelulares
Célula em solução isotônica: 
nenhum movimento real de 
água.
Célula em solução hipotônica: a água 
move-se para seu interior, criando 
uma pressão externa; a célula 
distende-se, podendo romper-se.
Célula em solução 
hipertônica: a água move-se 
para fora e célula murcha.
Movimento da água
(difusão passiva)
Solução menos 
concentrada
Solução mais 
concentrada
Macromoléculas
 São compostas de subunidades:
 Proteínas: aminoácidos; 
 Ácidos nucleicos: nucleotídeos;
 Carboidratos: monossacarídeos;
 Lipídios: ácidos graxos, cetoacil ou 
isoprenóis.
Macromoléculas
 Diferentes características físico-químicas 
 diferentes funções:
 Estruturais;
 Reserva;
 Enzimáticas;
 Informacionais;
 Água  constituinte principal dos seres 
vivos modela as conformações das 
moléculas.
Açúcares
 Monossacarídeos:
 Fórmula geral = (CH2O)n;
 Em geral  três e sete átomos de 
carbono (trioses, tetroses, pentoses, 
hexoses e heptoses);
 Aldoses: Monossacarídeos de função 
mista poliálcool-aldeído;
 Cetoses: Monossacarídeos de função 
mista poliálcool-cetona;
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Açúcares
 Isômeros (glicose, manose e 
galactose) = C6H12O6;
 Ligações α e β;
 Dissacarídeos, oligossacarídeos e 
polissacarídeos;
Estrutura de um monossacarídeo 
simples (glicose)
Funções:
Fonte de energia
Estruturas
Oligo- e polissacarídeos
 Ligações α e β;
 Derivados de açúcar;
 Dissacarídeos;
 Oligossacarídeos e polissacarídeos;
 Oligossacarídeos complexos;
Dissacarídeos
 Reação de condensação entre dois monossacarídeos:
 glucose + glucose  maltose
 glucose + galactose  lactose
 glucose + fructose  sucrose
 Formação de uma ligação glicosídica.
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Polissacarídeos
 Glicanos;
 Diferem-se quanto aos tipos de monossacarídeos, tamanhos de 
suas cadeias e tipos de ligações entre as unidades.
 Homopolissacarídeo: apenas um tipo de subunidade; reservas 
alimentares;
 Heteropolissacarídeos: mais de um tipo de monossacarídeo; 
suporte extracelular.
Homopolissacarídeos
 Amido, glicogênio;
 Celulose, quitina;
 Amido:
 Amilose, amilopectina;
 Glicogênio:
 Ramificado e compacto;
 Glicogênio x glicose:
 Apolar x polar  Pressão osmótica!
 Dextranos: 
 Bactérias e leveduras;
 Cromatografias (sephadex)
Celulose:
β-1,4  α-amilases;
Cupins  Triconympha celulase;
Quitina:
Exoesqueleto de artrópodes;
Heteropolissacarídeos
 Parede celular bacteriana;
 Ligados entre si por pequenos peptídeos;
 Lisozima;
 Em algas  ágar;
 Ágar:
 Agarose;
 Agaropectina.
Heteropolissacarídeos
 Glicosaminoglicanos:
 Matriz extracelular;
 Unidades de dissacarídeo;
 Ácido hialurônico.
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Lipídios
 Formado por C, O, e H;
 Podem existir como gorduras, óleos e ceras;
 Insolúveis em água
 Ótima fonte de energia (38kJ/g ~ 9kcal/g)
 Pobres condutores de calor;
 Maioria das gorduras e óleos triglicerídeos.
Funções dos lipídios
1. Principal reserva de energia dos 
animais:
 Gotículas lipídicas são usadas 
como combustível;
 São oxidados nas mitocôndrias em 
CO2 e H2O, usando O2 e formando 
ATP;
2. Componentes de membranas 
celulares:
 Fosfolipídios, glicolipídios, 
colesterol;
3. Isolamento:
 Células (forma e 
compartimentos);
 Elétrico (formação do potencial 
de membrana);
 Tecidos subcutâneos (isolante 
térmico);
4. Comunicação:
 Hormônios;
 Mediadores;
 Sinalização celular.
Ácidos graxos
 Cadeia de hidrocarbonetos;
 4 – 36 carbonos (12 e 24);
 Normalmente nº par de C;
 Ligações saturadas ou 
insaturadas;
 Isomeria cis ou trans;
 Extremidade com ácido 
carboxílico;
 Compõem a maior parte dos 
lipídios;
Estrutura dos ácidos graxos
grupo
carboxila
Cadeia 
carbôni
ca
ácidos 
graxos 
saturados
mistura de ácidos 
graxos saturados e 
insaturados
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Ácidos Graxos
 Grupo carboxil (-COOH) 
 Ligados a uma longa cadeia de hidrocarbonetos apolares 
(hidrofóbico):
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
Ácido graxo saturado (sem dupla ligação)
HH
C
O
O
H
C
H
H
C C
C C H
C
H
H
C
H
H
Ácido graxo polinsaturado
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H Ácido graxo monoinsaturado
H H
Ligações saturadas e insaturadas
Saturada Insaturação cis Insaturação trans
Insaturação cis: promove o dobramento da 
cadeia de hidrocarbonetos.
Nomenclatura de ácidos graxos
 Nº de carbonos : Nº de duplas (Δx,y);
 Sendo X e Y carbonos com ligações duplas (insaturados);
 Nome baseado no número de carbonos e sufixo óico;
 Ex: 12:0  ácido dodecanóico.
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Triglicerídeos
 Formados por esterificação:
 ... uma reação de condensação entre 3 ácidos graxos e glicerol:
Glicerol
H
C
H C
C
H
H
H
H
O
O
O
Esterificação
H
C
H C
C
H
H
H
H
O
O
O
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
Glicerol Ácido Graxo
Esterificação
H
C
H C
C
H
H
H
H
O
O
O
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
Ácido GraxoGlicerol
Esterificação
H
C
H C
C
H
H
H
H
O
O
O
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
Ácido GraxoGlicerol
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Esterificação
H
C
H C
C
H
H
H
H
O
O
O
C
O
O
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
C
H
H
Ligação Ester
Água
Esterificação
 Isto ocorre 3 vezes para formar um triglicerídeo
Glicerol Ácidos graxos
Variedade de TAGs Podem ser compostos por ácidos 
graxos idênticos ou diferentes;
Depósitos de gorduras nas células
a) Animais
a) Gotículas de gorduras nos 
adipócitos;
b) Plantas
a) Corpos oleosos.
Corpos oleosos claros
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Fosfolipídios
 Ésteres de ácidos graxos;
 Utilizam apenas duas hidroxilas do 
glicerol;
 Grupo substituinte:
 “Cabeça” hidrofílica (polar ou 
carregada);
 “Cauda” hidrofóbica;
 Moléculas anfipáticas.
Fosfolipídios
 Um ácido graxo pode ser substituído por um grupo fosfato
polar
Glicerol Ácidos Graxos Hidrofóbicos
Fostato
Hidrofílico
Tipos de fosfoglicerídios Esfingolipídios
 Derivados da esfingosina;
 Álcool longo;
 Cadeia de hidrocarboneto “conta” 
como segundo ácido graxo;
 Importantes na sinalização celular;
 Pode ser fosfolipídio 
(esfingomielinas), ou glicolipídio
(neutros);
 Glicolipídios: Cerebrosídios ou 
gangliosídios complexidade dos 
açúcares.
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Fosfatidilcolina e esfingomielina Sinalização celular
 Dependem de fosfolipases;
 Liberação das “cabeças polares” 
 segundo mensageiro;
 Cauda hidrofóbica  também 
pode agir como mensageiro;
 Fosfolipases são específicas;
 Degradação nos lisossomos 
defeito leva ao acúmulo.
Esteróis
 Confere rigidez à membrana 
plasmática;
 Estrutura planar do núcleo de 
anéis;
 Hidroxila  anfipaticidade;
 Colesterol em animais;
 Stigmasterol em plantas;
 Ergosterol em fungos;
 Precursores de vários hormônios 
esteroides;
 Sais biliares;