Aula 3 - Constituição Celular (1)

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BASES MOLECULARES DA 
CONSTITUIÇÃO CELULAR
Prof. Dr. Velber Xavier Nascimento
velberxavier@gmail.com
- 99% da massa da célula é formada por
HIDROGÊNIO, CARBONO, OXIGÊNIO E
NITROGÊNIO;
- As células são constituídas de macromoléculas
poliméricas;
MACROMOLÉCULAS
POLÍMEROS
MONÔMEROS
CONSTITUIÇÃO CELULAR
- Biopolímeros são aqueles encontrados nos seres vivos:
 Proteínas (Aminoácidos);
 Polissacarídeos (Monossacarídeos);
 Ácidos nucléicos (DNA e RNA);
- Moléculas menores também tem papel relevante no
funcionamento da célula:
 Água
 Sais minerais
 Vitaminas
 Lipídios
Inorgânicos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
Água 65%
Proteínas 14%
Lipídios 8%
Glicídios 5%
Sais Minerais 4%
Ácidos Nucleicos 3%
Outros Compostos 1%
Total 100%
Distribuição dos componentes celular
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Tipos de ligações
-Ligações Fortes: Ligações estáveis que necessitam de
muita energia para serem formadas;
 Ligações covalentes
-Ligações Fracas: Ligações instáveis que se formam
com pequeno gasto energético
 Pontes de Hidrogênio
 Ligações eletrostáticas
 Interações hidrofóbicas
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Molécula de Água
- Importância em seres vivos: transporte de
nutrientes e reações metabólicas;
- Todos os aspectos de estrutura celular e suas
funções são adaptadas às propriedades físico-
químicas da água;
- Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular:
40-45%;
- Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Molécula de Água
- Todas as células contêm água (65-70% do peso
corporal);
- Células que desempenham intensa atividade
possuem maior quantidade de água. Isso se explica
por 2 razões :
1. A água é um produto final de muitas reações
químicas; A+B C + água.
2. A água é imprescindível para que ocorram as
reações de hidrólise.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de Água – Porcentagem de Água
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de Água
- A molécula de água é morfológica e eletricamente
assimétrica;
- A molécula de água é polar (dipolo);
- A água é um dos melhores solventes conhecidos;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de Água
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 O grau de afinidade pela água tem relevante papel
nas propriedades biológicas das macromoléculas
-Moléculas hidrofílicas: Afinidade por água (Ex.: ácidos
nucléicos e muitas proteínas);
-Moléculas Hidrofóbicas: Insolúveis em água
(Ex.:lipídios e óleos);
-Moléculas Anfipáticas: Apresentam regiões
hidrofóbicas e hidrofílicas (Ex.: Fosfolipídios).
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- São substâncias formadas por íons, que resultam de
átomos que receberam ou doaram elétrons. Um sal é
formado por 2 tipos de íon:
- CÁTIONS= doaram elétrons e têm carga elétrica (+);
- ÂNIONS= que receberam elétrons e têm carga
elétrica (-).
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- Podem ser encontradas sob a forma não solúvel,
como constituintes estruturais de certas partes do
corpo (ossos, ovos) ou sob a forma solúvel em água,
sendo, dissociados;
- Os sais minerais, participam de numerosas
atividades celulares: permeabilidade, contração
muscular, constituintes dos ossos, equilíbrio osmótico
e manutenção do ph.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- Cálcio (Ca): coagulação sangüínea; contração
muscular; formação dos ossos e dentes. A carência
pode determinar o raquitismo nas crianças e
osteoporose nos adultos. Ë encontrado nas verduras,
soja, leite e derivados.
- Sódio (Na), Potássio (K), Cloro (Cl): importante no
equilíbrio osmótico, agindo no funcionamento da
membrana e no impulso nervoso. O Na regula a
pressão do sangue. O K é a bateria de energia dentro
da célula e na condução nervosa.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- Iodo (I): importante para o funcionamento da
tireóide. É encontrado nos peixes e frutas. Estimula
a glândula tireóide.
- Ferro (Fe): forma a hemoglobina dos glóbulos
vermelhos. Ë encontrado nos feijão, espinafre,
ostras, castanhas e carnes em geral.
- Flúor (F): importante na formação dos ossos e do
esmalte dos dentes.
- Magnésio (Mg): faz parte da molécula de clorofila ,
ajuda os músculos a trabalhar.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- Zinco (Zn): participa da fabricação de insulina e de
certas enzimas, estimula o crescimento e a
cicatrização da pele. Encontramos nas carnes,
frutos do mar, peixes, leite e ovos.
- Fósforo (P): auxilia as células nervosas.
- Cromo (Cr): estimula a absorção da glicose.
Importante para o metabolismo. Encontramos no
queijo, aves, pimenta do reino e cereais.
- Fosfato (Po4) – forma os nucleotídeos.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes Inorgânicos - Sais Minerais
- Carbonato (Co3): quando passam bicarbonato HCo3
têm ação impedindo a acidez da célula.
- Cobalto (Co): componente da vitamina B12.
Essencial para as hemácias.
- Cobre (Cu): componente de muitas enzimas.
Essencial para a síntese da hemoglobina.
- Molibidênio (Mo): componente de algumas enzimas.
- Selênio (Se)-funciona em intima associação com a
vitamina E.
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 Proteínas
- São macromoléculas contendo um número variável
de aminoácidos, unidos por ligações peptídicas;
- Embora existam mais de 150 aminoácidos, só 20
são encontrados nas proteínas;
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 Aminoácidos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Aminoácidos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Proteínas
- Podem ser classificadas em duas categorias:
 Proteínas simples ou homoproteínas: Moléculas
formadas exclusivamente por aminoácidos
Ex.: Albuminas (albumina do plasma sangüíneo);
Globulinas (anticorpos) e as proteínas fibrosas
(colágeno e elastina).
 Proteínas conjugadas ou holoproteínas: Se
caracterizam pela presença de uma parte não
protéica denominada grupo prostético.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Proteínas
-A função das proteínas conjugadas depende do
grupo prostético:
Proteínas conjugadas Grupo prostético Exemplo
Cromoproteínas pigmento
hemoglobina e 
citocromos
Fosfoproteínas ácido fosfórico caseína (leite)
Glicoproteínas carboidrato mucina (muco)
Lipoproteínas lipídio
encontradas na 
membrana celular e 
no vitelo dos ovos
Nucleoproteínas ácido nucléico
ribonucleoproteínas 
e desoxirribonucleo-
proteínas
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Estrutura tridimensional das Proteínas
- A forma tridimensional da molécula de uma
proteínas está relacionado com a sequência de
aminoácidos e o número de cadeias polipeptídicas;
- Podem ser classificadas:
 Primária
 Secundária
 Terciária
 Quaternária
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Estrutura Primária
- Sequência linear de aminoácidos;
- É o nível de estrutura mais simples a partir do qual
todos os outros derivam
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 Estrutura Secundária
- As cadeias primárias dobram e enrolam de modo
complexo constituindo um arranjo espacial definido
e típico – Estrutura Alfa-Hélice;
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 Estrutura Terciária
- Estrutura secundária dobra-se novamente sobre si
mesma, formando estruturas globosas ou alongadas;
- Interação de aa’s situados a longas distâncias na
cadeia polipeptídica
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Estrutura Quaternária
- Moléculas constituídas por várias cadeias
polipeptídicas, iguais ou diferentes;
- Cada uma das cadeias apresenta os três níveis
estruturais citados.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Proteínas – Moléculas Chaperones
- São proteínas cuja função principal é se unirem às
cadeias polipeptídicas para que estas se ligam as
cadeias polipeptídicas corretas;
- Também desfazem as agregações defeituosas e
promovem por hidrólise a quebra das moléculas
protéicas formadas incorretamente;
- As principais chaperones são: hsp60 e hsp70.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Funções das Proteínas
- Função estrutural: participam da estrutura dos
tecidos.
- Ex.: Colágeno: encontrada na pele, nas cartilagens,
nos ossos e tendões.
- Ex.: Actina o Miosina: participam do mecanismo da
contração muscular.- Ex.: Queratina: proteína encontrada na pele, no
cabelo e nas unhas;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Funções das Proteínas
- Função enzimática: toda enzima é uma proteína. As
enzimas são fundamentais como moléculas
reguladoras das reações biológicas;
- Função hormonal - muitos hormônios de nosso
organismo são de natureza protéica.
-Ex.: Insulina, hormônio produzido no pâncreas e que
se relaciona com e manutenção da glicemia.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Funções das Proteínas
- Função de defesa: Alguns anticorpos são produzidos
por proteínas denominadas gamaglobulinas;
- Função nutritiva: As proteínas servem como fontes
de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos
pelo homem;
- Coagulação sangüínea: Fibrinogênio, globulina anti-
hemofílica, etc...
- Transporte: Hemoglobina, proteína responsável pelo
transporte de oxigênio no sangue.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Enzimas
- São catalisadores biológicos, de natureza protéica,
que aceleram as reações químicas;
- A maioria absoluta das reações é catalisada por
essas proteínas;
- São produzidas dentro da célula ao nível do retículo
endoplasmático rugoso.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Enzimas
- As enzimas são específicas, podem ser reutilizadas e
atuam nos dois sentidos das reações químicas;
- Sua ação é influenciada pela concentração do
substrato, pela influencia do pH e pela variação da
temperatura.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Enzimas – Ação Enzimática
- Substrato: Composto que sofre a ação de uma
enzima.
- Cofatores: Colaboradores não protéicos necessários
para a atividade da enzima. Podem ser íons
metálicos (Zn, Fe) ou moléculas orgânicas
(coenzima);
Enzima + Cofator = HOLOENZIMA
Enzima + SEM Cofator = APOENZIMA
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Enzimas – Ação Enzimática
- Regulação: Enzimas podem ser ativadas ou inibidas
de modo que a velocidade de formação do produto é
adequado para o momento.
- Especificidade: Interagem com um ou poucos
substratos e catalisam poucos tipos de reação
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Enzimas – Ação Enzimática
-
 Ácidos Nucléicos
- São constituídos pela polimerização de unidade
chamadas nucleotídeos;
- Cada nucleotídeo é formado por:
 Uma pentose (açúcar)
 Um grupo fosfato
 Uma base nitrogenada (púrica e pirimídica).
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Nucleotídeos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Ligação dos Nucleotídeos
- Os nucleotídeos estão ligados covalentemente por
ligações fosfodiéster;
- O grupo hidroxila do carbono-3 da pentose do
primeiro nucleotídeo se liga ao grupo fosfato
ligado a hidroxila do carbono-5 da pentose do
segundo nucleotídeo;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Ligação dos Nucleotídeos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Ligação dos Nucleotídeos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Bases Nitrogenadas
- Purinas: Adenina e Guanina
- Pirimidinas: Citosina, Timina (DNA) e Uracila
(RNA)
 Complementariedade
- Sempre uma purina se liga a uma pirimidina:
Adenina – Timina (DNA)
Adenina – Uracila (RNA)
Guanina - Citosina
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Componentes dos ácidos nucléicos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Funções dos Ácidos Nucléicos
 Moléculas que controlam os processos básicos do
metabolismo celular;
 A síntese de macromoléculas;
 A diferenciação celular;
 A transmissão da carga genética de uma célula
para suas descendentes.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Tipos de Ácidos Nucléicos
 Desoxirribose ou DNA
 Ribose ou RNA
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de DNA
- Responsável pelo armazenamento e transmissão
da informação genética;
- Presente no núcleo nos cromossomos,
mitocôndrias e cloroplastos;
- Nas células eucariontes o DNA está associado
proteínas básicas – Histonas;
- Composta por dois filamentos (complementares e
antiparalelos) enrolados um no outro – Dupla
Hélice;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de DNA
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Molécula de RNA
- Molécula de fita simples;
- Todos os RNAs são sintetizados nos cromossomos;
- É dividido em:
- RNA mensageiro (RNAm)
- RNA transportador ou transferência (RNAt)
- RNA ribossômico (RNAr)
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 DNA X RNA: Diferenças
- O DNA é bifilamentar; o RNA geralmente é
unifilamentar.
- O açúcar do DNA é a desoxirribose, enquanto do
RNA é a ribose.
- Finalmente, os nucleotídeos do DNA incluem a
timina, enquanto o RNA possui uracila.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 RNA mensageiro (RNAm)
- Representa a transcrição de umas das cadeias de
DNA;
- É formado por trincas de nucleotídeos – Códon;
- Cada códon corresponde a um aminoácido na
proteína que irá se formar.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 RNA transportador ou trasnferência (RNAt)
- Levam os aminoácidos para o RNAm durante o
processo de síntese protéica;
- As moléculas de RNAt apresentam, em uma
determinada região, uma trinca de nucleotídeos
que se destaca, denominada anticódon.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 RNA transportador (RNAr)
- São os RNAs mais abundantes na célula – 80%;
- São componentes dos ribossomos, organela onde
ocorre a síntese protéica;
- Os ribossomos são formados por RNAr e
proteínas.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Lipídios
- Compostos de carbono extraídos de células e
tecidos;
- Podem ser divididos em duas categorias:
 Lipídios de reserva nutritiva
 Lipídios estruturais
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Lipídios de reserva nutritiva
- São as reservas de natureza lipídica denominadas
gorduras neutras – GLICEROL OU GLICERINA;
- Quando o glicerol é esterificado por três ácidos
graxos forma-se os TRIGLICERÍDEOS;
- Os depósitos de triglicerídeos ocorrem em quase
todos os tipos celulares;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Lipídios estruturais
- São componentes estruturais de todas membranas
celulares: membrana plasmática, envoltório
nuclear, retículo endoplasmático, aparelho de
Golgi etc...
- Moléculas longas com uma extremidade polar e
outra apolar: Polar é hidrofílica e Apolar é
hidrofóbica;
- Muitas propriedades destas membranas decorrem
das características químicas e físicas de seus
lipídios;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Lipídios estruturais
- Os lipídios estruturais podem ser divididos em:
 Fosfolipídios: Membranas celulares
- Fosfoglicerídos e esfingolipídios
 Glicolipídios: Membranas das células do tecido
nervoso.
 Colesterol: Membranas celulares da células
animais.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
Carboidratos
- São macromoléculas formadas por polímeros
naturais de monossacarídeos;
CARBOIDRATO = AÇÚCAR = GLICÍDIO
CONSTITUIÇÃO CELULAR
Carboidratos
- Classificação quanto ao tamanho:
Monossacarídeos: sua quebra não resulta em outros.
Oligossacarídeos: Podem ser quebrados formando
outros de 2 a 8 ou 10 unidades.
Polissacarídeos: Podem ser quebrados em muitos de
10 a centenas ou até milhares.
CONSTITUIÇÃO CELULAR
Carboidratos
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Carboidratos
- Quando o polissacarídeo é constituído pela
repetição de um único tipo de monossacarídeo é
denominado simples ou homopolímeros;
- Ex.: Amido e Glicogênio são polímeros simples de
glicose.
- Polissacarídeos complexos ou heteropolímeros são
menos frequentes na célula;
CONSTITUIÇÃO CELULAR
 Classificação dos Polissacarídeos
- Polisscarídeos de reserva: reserva energética da
célula;
Glicogênio: células animais
Amido: células vegetais.
- Polisscarídeos estruturais: Fazem parte da
glicocálise das células animais, da parede das
células bacterianas e da parede das células
vegetais;
Glicosaminoglicanas
CONSTITUIÇÃO CELULAR
- Capítulo 3. Carneiro J, Junqueira LC. Biologia
celular e molecular. 8a ed. Rio de Janeiro:
Guanabara Koogan; 2005.
- Robertis, EDP. Biologia celular e molecular. 14a ed.
Rio de Janeiro: Guanabara Koogan; 2006
Bibliografia