Upload
agustynho-magimba
View
215
Download
0
Embed Size (px)
DESCRIPTION
biologia celular e molecular
Citation preview
ORGANIZAO MOLECULAR DA CLULA
1
2
Introduo
Molculas que constituem a clula so formadas pelos mesmos tomos encontrados nos seres inanimados.
Seres inanimados- os quatro elementos abundantes so O2, Si, Al, Na.
Seres vivos- constituidos por elementos qumicos comuns,99% da massa das celulas so formados por H2, C, O2, N.
Compostos que constituem a clula para alm da gua e sais minerais so chamados de COMPOSTOS ORGNICOS, cujas propriedades quimicas so mais adequadas vida.
3
Organizaco molecular da clula4
COMPOSTOS
QUMICOS
Inorgnicos
Orgnicos
gua
(70%)
Sais
minerais
Carbohidratos
LpidosAcidos nuclicos
Protenas
Termos Importantes
Macromolculas- so polimeros constituidos pela
repetio de unidades menores-monmeros.
Homopolmeros- polmeros formados por
monmeros semelhantes. Ex:
Heteropolmeros- polmeros constitudos por
monmeros diferentes. Ex.
Biopolmeros-polmeros encontrados nos seres
vivos. So de maior importncia: as protenas,
polissacardeos, cidos nuclicos.
5
1. GUA 70% do contedo celular, para alguns pode perfazer 98%;
Importante para: reaces qumicas (meio
aquoso, solvente e reagente)
Molculas hidroflicas- Polmeros celulares que tem
em sua estrutura agrupamentos que apresentam
afinidade com gua- agrupamento polares.
Ex (maioria dos carbohidratos, cidos nuclecos e muitas
protenas)
Molculas Hidrofbicas- Ex: os lpidos, parafinas e
leos
6
Molculas Anfipticas
Macromolculas geralmente alongadas que
apresentam uma regio hidrofilica e outra
hidrofbica.
Capazes de se associar simultneamente a
gua e compostos hidroflicos por uma das suas
extremidades e a compostos hidrofbicos por
outra extremidade.
Exercem importantes funes biolgicas e esto
presentes em todas as membranas celulares.
7
2. CARBOHIDRATOS
considerados
polihidrocetonas ou
polihidroxialdedos
e seus derivados,
Apresentam C, H2 e
O2 e em alguns
casos elementos
como N2 ou S.
8
Carbohidratos (cont.)
Funo energtica:
forma de armazenamento de energia eintermedirios metablicos
armazenados em forma de acar e depoisdegradados. Ex:
Amido e glicognio
Funo estrutural: fazem parte da estrutura dos cidos nuclicos so elementos estruturais nas paredes celulares das
bactrias e nas plantas Ex: Celulose e quitina 9
Carbohidratos (cont.)
Formam polmeros que em funo das
unidades podem ser:
Monossacardeos,
Dissacardeos e
Polissacardeos.
As unidades de polmeros so chamadas de
acares e o mais frequente a glicose.
10
CARBOHIDRATOS (CONT.)
Monossacardeos: f. Geral Cn(H2O)n n=3: 7
Podem ser:
Trioses, Tetroses, Pentoses, Hexoses, Heptoses.
11
Aldosrie
12
DISSACARDEOS
1. LACTOSE- acar do leite, constitudo por duas
ligaoes monomricas- ligao glicosdea
(resultante da associao de dois grupos OH
com consequente libertaao de gua),
caracterstica dos acares. (ver slide a seguir)
2. SACAROSE- acar da cana, beterraba
Resulta da associacao da Frutose + glucose
3. MALTOSE- (glicose + glicose) accar dos cereais
13
Dissacardeos: Ligao Glicosdica
14
Esquema da ligao glicosdea
15
Figura 2: Molculas da LACTOSE (A) e SACAROSE (B), dois importantes
dissacardeos encontrados no leite e na cana, respectivamente.
16
Polissacardeos
resultam da combinao de vrios
monossacardeos.
quando totalmente hidrolisados produzem
monossacardeos.
Mais comuns:
amido; celulose; glicognio; quitina
(polissacardeo nitrogenado que forma o
exoesqueleto dos artrpodes).
17
Polissacrideos (cont.)
Existem vrios tipos de polissacardeos;
CRITRIO DE DIFERENCIAO:
Natureza das unidades monomricasrepetitivas;
Comprimento das respectivas cadeias;
Tipo de ligao entre os monmerosconstituintes;
Grau de ramificao.
18
19
3. LPIDOS
So insolveis em gua,
Solveis em solventes orgnicos (ter,
clorofrmio e benzeno)
Funes principais:
Material de reserva de energia e
estrutural,
So hormonas e vitaminas, (cont.)
20
3. Lpidos(cont.)
tm papel na proteco trmica e fsica;
So componentes dos cidos biliares queajudam a degradar outros lpidos.
Classificam-se em trs grupos principais
Glicerdeos;
leos e Gorduras;
Ceras, Cerdeos e Esterides.21
Lpidos com funo estrutural:
so componentes de todas as membranas celulares
So mais complexos que os lpidos de reserva e suas molculas so longas.
Ex:OS FOSFOLPIDOS (fosfoglicerdeos e esfingolpidos)-tem nas suas molculas para alm de cidos gordos eglicerol,um cido fosfrico, os glicolpidos e ocolesterol.
22
A. GLICERDEOS
1. so encontrados nas sementes de algodo,
amendoim, milho, arroz e soja.
2. Tem funo energtica.
3. Formam-se a partir de unio de um LCOOL
(glicerol /CH2OH-CH2OH-CH2OH) com trs
molculas de CIDO GORDO.
4. Encontram-se tambm nas clulas animais, com
funo de proteco contra a perda de calor e
reserva de energia.
23
ACILGLICERIS
(triglicridos, trialcilgliceris, glicerolpidos)
steres do glicerol e cidos gordos
classe mais abundante dos lpidos e constitui o
principal componente de armazenamento de
energia.
temperatura ambiente, so geralmente
slidos e so referidos como gorduras.
Os lquidos so referidos como leos.
24
Triacilglicerol25
FOSFOLPIDOS
(fosfoglicridos, glicerofosfatidos)
um grupo hidroxlico primrio do glicerol
esterificado com cido fosfrico e os restantes
com cidos gordos (cido fosfatdico) ;
um dos grupos hidroxlicos do resduo fosfrico, se
encontra esterificado com um grupo polar;
componentes principais das membranas
celulares, ocorrendo em muito poucas
quantidades quando encontradas noutros
componentes celualres.
26
Fosfolpidos Mais Importantes
27
Fosfolpidos mais importantes (cont.)
28
ESFINGOLPIDOS
tm como estrutura bsica a esfingosina ou derivado so compostos membranais tanto nas clulas vegetais
como nas clulas animais,
nos animais, a base a esfingosina ou adehidroesfingosina (contm uma ligao dupla do C4);
nas plantas superiores, a base a fitoesfingosina(contm um grupo OH na posio 4);
nos invertebrados marinhos, a base o 4,8esfingadieno (duplamente insaturado nos C4 e C8);
29
Esfingolpidos maioritrios nos animais30
B. CERAS steres slidos de cidos gordos de longas cadeias
(14-15 carbonos) com lcoois monohidroxlicos decadeia longa ou esteris (16-30 carbonos);
So constitudos por cidos gordos e lcool, excepto glicerol;
So mais abundantes no reino vegetal Impermeabilizam a superfcie das folhas, frutos
e ptalas reduzindo desta forma a evaporao. Insectos tem a carapaa revestida por ceras
31
CIDOS GORDOS
Compostos hidrocarbonados de cadeia linear com
um grupo funcional terminal carboxlico;
Diferem pelo:
comprimento das suas cadeias,
nmero e
posio das suas ligaes mltiplas;
tipo de ligao - saturados ou insaturados;
nmero de ligaes duplas - mono-, di-, tri-, etc.
32
cidos gordos (cont.)
os mais abundantes tm um nmero par de carbonos
comprimentos mais frequentes entre 14 e 22carbonos (predominam os entre 16 e 18carbonos)
Mais comuns entre os saturados so:
o C16 e o C18 (palmtico e esterico)
insaturados o C18 (olico).
33
cidos gordos
34
c. Esterides
derivados do
Perhidrociclopentanofenantreno
Diferenas
(1)nmero e posio das ligaes duplas,
(2) tipo, localizao e nmero de grupos substituintes e na
(3) configurao ou
pontos de substiuio C3 no anel A, C11 no anel C e C17no anel D.
35
ESTERIDES
a este grupo pertencem uma srie de hormonas
colesterol, estrognio testosterona e cidos
biliares;
O colesterol componente das membranas
celulares das clulas animais e percursor das
hormonas sexuais masculinas.
As clula vegetais produzem outros esteris,
denominados fitoesteris, dentre eles o erzosterol,
abundante especialmente no centeio.
36
Esterides37
4. PROTENAS
Componentes celulares mais funcionalmente
diversificados.
Participam em quase todos os processos biolgicos
e chegam a perfazer 50% da matria das clulas.
A primeira protena a ser descoberta foi a
mioglobina por John Kendrew.
so constitudas por N, H2, O2 e C, podendo se
encontrar Fe, Mn, Cu, Mg, S.
38
4. Protenas (cont.)
So polmeros de -aminocidos e as cadeiasassim constitudas denominam-se cadeias
polipeptdicas e ao atingirem certa dimenso
(peso molecular a partir de 6000 dltons)
recebem o nome de protena.
Os -aminocidos so assim chamados porpossuirem um carbono central (carbono alfa) e
um grupo amino.
39
4. Protenas (cont.)
R
H2N-C-COOH
H
R- radical que confere a propriedade especfica do aminocido
Os alfa-a interligam-se para formar cadeias
peptdicas atravs do grupo amino (-NH2) e do
grupo carboxilo (-COOH) de outro a com
produo da chamada Ligao peptdica.
40
Ligao peptdica41
42
4. PROTENAS (cont.)
Existem mais de 150 aminocidos e s apenas 20 so
encontrados nas protenas. Podem ser:
ALIFTICOS- Glicina, Leucina, Isoleucina, Valina, Alanina
ALCOOLICOS OU HIDROXILADOS- Serina, Treonina,
Tirosina
AROMATICOS: Fenilalanina, Triptofano
SULFURADOS- Cistena, Metionina
CARBOXLICOS- cido L-aspartico, cido L-glutmico
AMINADOS- Asparagina, Glutamina
IMINO- Prolina
43
Aminocidos no polares
44
Aminocidos dicarboxlicos
45
Aminocidos bsicos aminados46
Aminocidos hidroxilados47
Aminocidos sulfurados48
Aminocidos cclicos aromticos
49
Aminocidos heterocclicos
50
Com base na sua funo, as protenas podem ser:
1. Enzimas (lipase, amilase)
2. Protenas de transporte (hemoglobina,
transferrina)
3. Protenas de armazenamento (ferritina)
4. Estruturais/do sistema contrctil (actina, miosina,
colgeno, elastina etc)
5. Hormonas (insulina)
6. Anticorpos (imunoglobulinas)
51
CLASSIFICAO DAS PROTENAS
SIMPLES
CONJUGADAS (caracterizadas pela presena de
em suas molculas de uma parte no proteica
denominada grupo prosttico.
Exemplos:
Nucleoprotenas, Glicoprotenas, Fosfoprotenas;
Hemeprotena (catalases, peroxidases, citocromos);
Flavoprotenas, Metaloprotenas.
52
4. PROTENAS (cont.)
Sequncia dos a -determina a
funcionalidade das protenas e a sua forma
tridimensional .
Por sua vez, a sequncia de aminocidos
depende da sequncia das bases no mARN
.
53
Estrutura das Protenas (1)
A estrutura das molculas proticas
mantida pelas seguintes foras:
Ligao peptdica,
Interaco hidrofbica,
Pontes de Hidrognio e
Ligaoes Dissulfeto S-S (ligaes
entre molculas da cistena).
54
Estrutura das Protenas
Estrutura primria: determinada pelo nmero e
sequncia dos resduos aminocidos em uma cadeia
polipetidica.
o nvel estrutural mais simples e mais importante,
pois dele deriva todo o arranjo espacial da protena.
55
Resulta em uma longa cadeia de aminocidos semelhante a um "colar de contas"
Grupos substituintes (R) representados pela estruturaprimria da cadeia peptdica criam a reactividade qumicaespecfica nas funes biolgicas.
56
ESTRUTURA SECUNDRIA:
Resulta do arranjo espacial, definidoe tpico (resultante do enrolamentoe dobramento) de aminocidosprximos entre si na seqnciaprimria da protena.
o ltimo nvel de organizao das protenas fibrosas (mais simples estruturalmente)
57
Estrutura secundria
HLICE
uma espiral dextrgira
Em cada perodo de 3 aminocidos forma uma ponte de hidrognio interna
Contm 3,6 resduos aminocidos em cada volta
58
Estrutura secundria ESTRUTURA
As pontes de hidrognio so externas
Grupos laterais dos a esto dispostos de uma forma
alternada, (acima e abaixo
do plano)
Os resduos polares e no polares encontram-se em
lados opostos do plano
estando os polares dispostos
alternativamente, (+ e -)
59
Estrutura terciria
Consiste na
conformao
tridimensional
assumida por um
peptido
A cadeia singular
60
Estrutura das Protenas (cont.)
A cadeia contendo estrutura secundria, dobra-se
novamente sobre si mesma, formando estruturas
globosas e alongadas, adquirindo assim uma estrutura
terciria.
Ocorre nas protenas globulares, mais complexas
estrutural e funcionalmente.
61
62
Estrutura Quaternria63
as vrias cadeias peptdicas iguais ou diferentes, que
juntam-se de um modo especfico para formar a molcula
protica, conferindo assim a sua estrutura quaternria.
atravs da estrutura quaternria que se formam
diversas estruturas de grande importncia biolgica.
64
65
Tcnicas utilizadas no estudo da clula
66
METODOS DE OBSERVAO (Visualizao)
MICROSCOPIA :
ptica,
Electrnica
67
Microscpio usado por Hooke
68
69
Microscpio E. Transmisso
Inventor de ME: 1930, V. Zworkin 70
Microscpio E. de Varrimento
71
MICROSCOPIA
a tcnica mais usada.
Atravs desta possivel:
o estudo microscpico de clulas vivas, entretanto,
tem mais vantagem obter um preparadopermanente no qual as clulas ficampreservadas (fixadas e coradas) para melhordemonstrao de seus componentes.
72
METODOS DE DETECO
Citoqumica: localizao intracelular das diversas substncias
(moleculas) que compem as clulas.
Aplicada ao nvel da microscopia ptica (1) e electrnica (2).
Por esta tcnica, os cidos nuclicos, as protenas, so corados especificamente.
73
CITOQUMICA
Ao nivel da Microscopia ptica:
O produto da reaco citoquimica deve ser corado
Ao nivel da microscopia electrnica
o produto da reaco citoquimica deve dispersar electroes
Algumas reaccoes citoquimicas obedecem a lei de Lambert-Beer ( produzem nas celulas e tecidos uma intensidade de cor proporcional a [subst.] em estudo),
com auxilio do histofotmetro ou citofotmetro- e possivel determinar a intensidade da cor produzida dosando por esse meio, a quantidade de substancia analisada
74
RADIOAUTOGRAFIA
Uso de radioistopos para localizao intracelular de compostos
Fornecimento de molcula marcada:
trtio 3H, carbono 14C, enxofre 35S
(cont.)
75
Fraccionamento e isolamento
Rompimento de clulas
Ultrassom, detergentes, mecanicamente (pressoou esmagamento)
Centrifugao
DIFERENCIAL: aumento progressivo de velocidade
FRACCIONADA
76
4. Centrifugao (cont.)
O isolamento de um organelo , depende:
de seu coeficiente de sedimentao, isto do seu tamanho, forma e densidade, bem como,
da densidade e da viscosidade da soluo em que est sendo centrifugada.
O mtodo mais amplamente utilizado para separar organelos celulares, a Centrifugao Fraccionada.
77
Pela centrifugao fraccionada (srie de centrifugaoes a velocidades crescentes) , os organelos maiores e mais densos sedimentam primeiro e o sobrenadante de cada centrifugao centrifugado de novo porm com maior velocidade, separando deste modo os componentes celulares.
Assim, usando-se foras e duraes de centrifugao crescentes, e retirando de cada vez, o sedimento do tubo, ou pellet, ser possvel obter em ordem crescente:
suspenses de ncleos,
mitocndrias,
lisossomas e peroxissomas,
pequenos microssomas,
ribossomas livres.
78
79
CENTRIFUGAO CONTRAGRADIENTE
Separao de particulas por sua diferena de densidade
O Gradiente:-consiste em uma soluo de sacarose (outro sal), cuja concentracao e mxima no fundo do tubo de centrifugao e mnima na superfcie
Coloca-se o homogeneizado sobre a superfcie e faz-se a centrifugao
Cada partcula pra no local onde h equilbrio entre a fora centrfuga da partcula e a concentrao do gradiente.
Deste modo, possvel separar organelos como as mitocndrias, os lisossomas e os peroxissomas.
80
81
Entretanto
Deve ser examinada a pureza das fraces obtidas:
MICROSCPIO OPTICO OU ELECTRNICO OU,
MTODOS BIOQUIMICOS -que demonstram na fraccao a predominancia de um composto que lhe e caracteristico
82
CROMATOGRAFIA
Princpio:
As molculas dissolvidas numa soluo podem associar-se ou dissociar-se de uma
superfcie slida.
Se a soluo se mantiver em fluxo as molculas podem-se separar de acordo com
as interaces com o suporte
83
Cromatografia em coluna 84
85
TPC
Ler sobre:
Membrana plasmtica (estrutura,
propriedades e funes)
86