aula 2. composição química das células biotecnologia módulo 1 prof.ª chayane c. de souza
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Aula 2. Composição Química das Células
Biotecnologia
Módulo 1
Prof.ª Chayane C. de Souza
Química da vidaA química que compõe as células de inicio é muito
especial, primeiro pelo fato de ser baseada em compostos de carbono, segundo porque ela
depende de reações químicas que ocorrem dentro da faixa de temperatura que ocorre na Terra.
Ligações químicasA matéria é formada por uma combinação
de elementos. A menor partícula do elemento é o átomo. As características das
substancias considerados não puros dependem da maneira em que os átomos
estas interligados.
Os componentes químicos das células são classificados em:
Inorgânicos Orgânicos Água CarboidratosSais minerais Lipídios
Proteínas Ácidos Nucléicos
Água e Minerais•A água compõe cerca de 70% do peso de uma
célula, devido a isto a maioria das reações ocorrem em meio aquoso;
•A água é o solvente universal;
•Vital para os organismos vivos;
•Solvente natural dos íons e meio de dispersão da maior parte das macromoléculas;
A água na célula é encontrada de duas formas:
Livre Ligada
95% da água é usada como solvente para solutos e como meio de dispersão do sistema
coloidal.
5% da água imobilizada no seio
das macromoléculas.
• A molécula de água é ligada por dois átomos de hidrogênio ligados por ligações covalentes com
um átomo de oxigênio.• Esta é considerada uma molécula polar com
distribuição desigual das cargas, capaz de formar 4 pontes de hidrogênio com outras
moléculas de água - necessita de uma grande quantidade de calor para a separação das
moléculas (100º C).
Sua quantidade varia de acordo com: Idade - Quanto mais jovem, maior a proporção
de moléculas de água ;(Embrião – 90 a 95% - diminui com o passar dos
anos) Metabolismo Quanto maior a atividade
metabólica (atividade do organismo ou da célula para obtenção ou transformação de energia) maior a quantidade de água.
(Células nervosas do cérebro – 78%)
Espécie - existem proporções específicas de moléculas (no homem, a água representa 70%
do peso do corpo);
- Em certos fungos, 83% do peso é de água;
- Em medusas (águas-vivas) 98% de água;
- Organismos mais "desidratados" - são as sementes e os esporos de vegetais - 10 a 20%
de água.)
Funções da água •Solvente universal - (dissolve a maioria dos
compostos, tanto dentro como fora das células);
•Transporte de substâncias - para os meios intra e extracelulares;
Hidrofóbicas- Medo de água;
Hidrofílicas- Amigo da água;
•Regulação térmica - auxilia através da transpiração o processo de regulação de
temperatura;
•Ação lubrificante articulações - água diminui o atrito, reduzindo desgaste ósseo ( o que poderia
provocar artrite reumática)
Desidratação
Perda excessiva de água faz com que o organismo fica com as funções vitais prejudicadas;
Causas:
•Ingestão insuficiente de água;
•Perda excessiva por transpiração;
•Eliminação de grande quantidade de urina (diabéticos);
•Diarréia, vômito.
Sais minerais
Encontrados de três maneiras no organismo: • Dissolvidos na forma de íons na água do
corpo;• Formando cristais, como o carbonato e o
fosfato de cálcio, presentes no esqueleto; • Combinados com moléculas orgânicas, como o ferro na molécula de hemoglobina, o
magnésio na clorofila e o cobalto na vitamina B12.
Na célula encontram se sais como:
• [K+ e Mg2+];
•Líquido extracelular - [Na+ e Cl-];
•Sais dissociados em ânions (Cl- ) e cátions (Na+, K+) são importantes para
manter a pressão osmótica.
Principais sais
Alguns são indispensáveis pequenas quantidades de: Manganês, cobre, cobalto, iodo, selênio, níquel, molibdênio e zinco - necessários para
atividade de enzimas.
Magnésio Atua como co-fator enzimático;
Fosfato Encontrado nos fosfolipídios e nucleotídeos;
Cálcio Encontram-se nas células que desempenham papel como transmissores de sinais.
Substâncias orgânicas
CARBOIDRATOS: (hidratos de carbono ou glicídios)
•Principal fonte de energia da célula;•Compostos orgânicos geralmente constituídos de:
C, H e O;•Constituintes estruturais das membranas celulares
e da matriz celular.
Na molécula de um carboidrato existe sempre:•Um grupo aldeído
• Um grupo cetona
Glicose- C6 H12 O6
Os glicídios são distribuídos em 4
grupos:
•Monossacarídeos
•Dissacarídeos
•Oligossacarídeos
•Polissacarídeos
Monossacarídeos - Carboidratos simples, que não sofrem hidrólise e são formados com uma molécula de açúcar.
Fórmula geral (CH2O)n.
n = pode variar de 3 a 7 (triose, tetrose, entre outros)
Ribose C5H10O5 Frutose C6H12O6
Componente estrutural do RNA.
Encontrado em frutas, cereais e
mel.
Dissacarídeo - Formados pela união de 2 monômeros de hexose, com perda de 1 mol de água.
Sacarose (glicose + frutose)
açúcar da cana e beterraba, função
energética;
Lactose (glicose + galactose)
açúcar do leite, função
energética;
Maltose (glicose + glicose) obtido por
hidrólise de amido, função
energética.
Oligossacarídeos
•Açucares formados pela união de dois a seis monossacarídeos;
•Não estão livres no organismo – ligados a lipídios e proteínas;
•Fazem parte de glicolipídios e glicoproteínas;
Glicolipídios – Carboidrato+
lipídios;
Glicoproteínas- Carboidrato +
proteína.
Polissacarídeos- Macromoléculas formadas por muitos monômeros de hexoses, com perda de mols de água.
Fórmula geral (C6H10O5)n
Glicogênio (em células animais)
Amido (vegetais)
Lipídeos• São moléculas orgânicas que resultam da associação entre ácidos graxos e álcool;
• Insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos (éter, álcool, benzina).
Funções• Reserva de energia ( densas camadas de gordura
permitem a sobrevivência de animais durante a hibernação)
• Isolantes térmicos (permitem a sobrevivência de animais em locais de baixa temperatura)
• Isolantes elétricos (papel importante na transmissão de impulsos nervosos)
• Lubrificantes nas articulações (assim como a água, evitam o atrito das articulações).
Lipídeos abundantes na célula:
Triglicerídios (trigliceróis) – triésteres dos ácidos graxos com glicerol, funcionam como reserva para o
organismo humano.
Fosfolipídios- Lipídios principais nas membranas celulares;
•Glicerofosfolipídios•Esfingofosfolipídios
Esteróides - Grupo de substâncias lipídicas formadas a partir de álcoois policíclicos, de
cadeia fechada: esteróis;
Dentre os vários tipos de esteróides destaca-se: colesterol que participa da composição
química da membrana das células;
• Principais esteróides do organismo: • Hormônios sexuais (estrógenos,
progesterona, testosterona);• Hormônios supra-renais (cortisol,
aldosterona)• Vitamina D.
Proteínas- Compostos orgânicos mais abundantes da
matéria viva. São formadas por unidades denominadas
aminoácidos.
Aminoácidos - ácido orgânico no qual o C unido ao grupo
carboxila (-COOH) está também ligado a um grupo
amina(-NH2)
Estes aminoácidos são organizados em quatro grupos:
•2 ácidos (ácido aspártico, ácido glutâmico)
•3 básicos (histidina, lisina, arginina)
•5 neutros e polares ou hidrofílicos
(serina, treonina, tirosina, asparginina, glutamina)
•10 neutros não-polares ou hidrofóbicos
(glicina, alanina, triptofano, valina, cisteína, leucina, isoleucina, fenilalanina, prolina, metionina).
Proteínas conjugadas- São compostas de um aminoácido e mais um componente não proteico;
•Glicoproteínas – associadas a carboidratos;
•Nucleoproteínas – associadas a ácidos nucléicos;
•Lipoproteínas – associadas a gorduras;
•Cromoproteínas – tem como grupo prostético um pigmento.
Hemoglobina ( proteína localizada nas células sanguíneas) e Mioglobina ( proteína encontrada no musculo
cardíaco e esquelético).
Estrutura proteica-
•Sequência primaria- sequencia linear de aminoácidos de uma cadeia proteica;
•Estrutura secundária- Aminoácidos que se organizam entre si na estrutura primária (Ex: Proteínas como o colágeno
dos ossos e a Fibrina do sangue);
•Estrutura terciária- é a forma que a proteína se organiza no espaço;
•Estrutura quaternária- União de varias moléculas proteicas.
• Forma da proteína- intimamente associada com sua função;
• Altera forma – altera papel biológico;
• Quantidade submetida a temperatura elevadas moléculas- Proteína se desnatura
estrutura química alterada.
Funções das Proteínas
Estrutural - Quando participam da estrutura das células ou dos tecidos em que ocorrem.
Colágeno: proteína de alta
resistência, encontrada na
pele, cartilagens,
ossos e tendões;
Miosina e Actina:
abundantes nos músculos, participam da
contração muscular;
Queratina: Impermeabilizante
encontrada na pele, cabelo e unhas, evita
dessecação, o que contribui para a adaptação do animal a vida
terrestre;
Hormonal – Produção de insulina, hormônio produzido no pâncreas que se relaciona com a manutenção da
glicemia.
Nutritiva - Proteínas – fontes de AA – requeridos pelo ser humano e outros animais;
Enzimática- Proteínas que atuam como moléculas reguladoras das reações biológicas. Ex: lipases
Defesa - Células capazes de “reconhecer” proteínas “estranhas” ao organismo – antígenos
Na presença dos antígenos, o organismo produz proteínas de defesa – anticorpos.
Enzimas: proteínas catalisadoras (aceleram as reações químicas responsáveis pela atividade metabólica de um organismo)
As enzimas devem:
•Aumentar a velocidade das reações. •Não alterar a natureza das reações.
•Pode diminuir a energia de ativação (EA).
Vantagens de as enzimas serem proteicas:
•Células podem sintetizar enzimas conforme a sua necessidade.
•Grande variedade (uma enzima para cada reação).
•Apresenta níveis de organização, podendo ser desnaturada quando necessário.
Ácidos nucléicos- são constituídos pela polimerização de unidade chamadas nucleotídeos. • Maiores moléculas encontradas no mundo vivo;• Responsáveis pelo controle dos processos vitais
básicos em todos os seres;
DNA RNA
DNA – Contém a informação genética.•Quando o DNA é copiado (transcrita) em moléculas de RNAm, cujas sequências de
nucleotídeos contém o código que estabelece a sequência dos AA nas proteínas.
•Por isso a síntese proteica é conhecida como tradução do DNA.
Ácidos Nucléicos tem em sua estrutura:
•Carboidratos (pentose)•Bases nitrogenadas (purinas e pirimidinas)•Ácido fosfórico
Diferenças entre DNA e RNA:
DNA – Tem desoxirribose e timina (T);
A molécula é dupla (2 cadeias polinucleotídicas);
RNA – Tem ribose e uracila (U).
A cadeia de DNA é composta por 2 fitas de nucleotídeos enroladas uma ao redor da outra (dupla hélice). As bases nitrogenadas de uma
hélice se unem as bases da outra hélice através de ligações de hidrogênio da seguinte maneira:
A-T (2 pontes de H)
C-G (3 pontes de H)
Cadeia 1 -
Cadeia 2 -
5’ T G C T G A C G T 3’
3’ A C G A C T G C A 5’
Características importantes do DNA•Autoduplicação ou replicação do DNA -
originando cópias exatas;
•Fundamental para a vida, pois permite que, após uma divisão celular, as células-filhas recebam as
mesmas instruções biológicas contidas nas moléculas de DNA da células-mãe.
Autoduplicação do DNA:•Rompimento das pontes de H que ligam as bases nitrogenadas;•Encaixe de nucleotídeos livres, já existentes na célula, nos nucleotídeos dos filamentos que se separam do DNA;•Formação de 2 moléculas novas de DNA.
RNA -Constituído por uma única cadeia de nucleotídeos (fita simples).
Função: síntese de proteínas
Existem 3 tipos principais:
RNAm
RNAr
RNAt
Síntese de RNA - Rompimento das pontes de H do DNA;
Encaixe dos nucleotídeos livres de RNA (semelhante ao processo de duplicação do DNA) - onde no DNA
ocorreria o encaixe da T – no filamento de RNA encaixa-se sempre a U;
O encaixe dos nucleotídeos de uma determinada molécula de RNA ocorre apenas sobre uma das fitas do DNA - “fita-molde” - RNA constituído apenas por uma fita de nucleotídeos.
RNAm leva a informação genética (copiada do DNA) que estabelece a sequência de AA da proteína;
RNAr representa 50% da massa do ribossoma, que é a estrutura que proporciona o apoio molecular para as reações
químicas que originam a síntese de proteína;
RNAt identificam e transportam os AA até o ribossoma.