Era uma vez a vida …

Como interagem as Biomoléculas?

1º Seminário Orientado de 1º Seminário Orientado de Bioquímica IBioquímica I

Era uma vez a vida.Era uma vez a vida.Como é que as biomoléculas Como é que as biomoléculas

interagem?interagem?Trabalho realizado por: Adriana Roque, Adriana Formiga, Afonso Castelo Branco,

Alicia Rebelo e Ana Carolina Lopes

O que são biomoléculasO que são biomoléculas-Moléculas de grandes dimensões e -Moléculas de grandes dimensões e complexidadecomplexidade-São polímeros, resultam da união de várias -São polímeros, resultam da união de várias moléculas mais simples, os monómerosmoléculas mais simples, os monómeros-Apresentam um elevado grau de -Apresentam um elevado grau de organização numa estrutura tridimensionalorganização numa estrutura tridimensional

-São constituídas por um reduzido nº de -São constituídas por um reduzido nº de componentes químicos: C, H, N e O são os componentes químicos: C, H, N e O são os maioritáriosmaioritários

- -

Principais classes de Principais classes de biomoléculasbiomoléculas

Proteínas

Lípidos

Glícidos

Ácidos Nucleicos

Importância do CarbonoImportância do Carbono-Todas as biomoléculas são constituídas por -Todas as biomoléculas são constituídas por carbono, ou seja são esqueletos carbonadoscarbono, ou seja são esqueletos carbonados

-Forma ligações covalentes muito estáveis:-Forma ligações covalentes muito estáveis:.Após sofrer hibridação apresenta 4electrões desemparelhados.Após sofrer hibridação apresenta 4electrões desemparelhados.Ao ligar-se ao H, apresenta 1e- desemparelhado.Ao ligar-se ao H, apresenta 1e- desemparelhado. Ao ligar-se ao O, apresenta 2e- desemparelhados. Ao ligar-se ao O, apresenta 2e- desemparelhados . Ao ligar-se ao N, apresenta 2e- desemparelhados. Ao ligar-se ao N, apresenta 2e- desemparelhadosDeste modo o C, O, H e N podem formar novas ligações Deste modo o C, O, H e N podem formar novas ligações covalentes aumentando diversidade química das biomoléculascovalentes aumentando diversidade química das biomoléculas

Importância biomoléculasImportância biomoléculas

-As interacções entre biomoléculas são fundamentais -As interacções entre biomoléculas são fundamentais no estudo dos mecanismos de doença.no estudo dos mecanismos de doença.-60% dos novos fármacos integram proteínas que -60% dos novos fármacos integram proteínas que irão interagir com as proteínas do organismo.irão interagir com as proteínas do organismo.

Ligações covalentes: Ligações covalentes: ligações entre átomosligações entre átomos Forças Van der Walls:Forças Van der Walls: forças de atracção entre forças de atracção entre

moléculas polaresmoléculas polares Ligações de hidrogénio:Ligações de hidrogénio: forças atractivas entre forças atractivas entre

iões de cargas opostasiões de cargas opostas Interacções hidrofóbicas:Interacções hidrofóbicas: forças de repulsão a forças de repulsão a

água e moléculas com grupos apolares água e moléculas com grupos apolares

As interacções químicas das biomoléculas devem-se as As interacções químicas das biomoléculas devem-se as ligações químicas dos seus grupos funcionais.ligações químicas dos seus grupos funcionais.

Interacções entre biomoléculasInteracções entre biomoléculas

Grupos funcionaisGrupos funcionais-Grupos de natureza orgânica responsáveis pelas reacções dos compostos-Grupos de natureza orgânica responsáveis pelas reacções dos compostos-Cada biomolécula contem diferente nº de grupos funcionais que -Cada biomolécula contem diferente nº de grupos funcionais que determinam a sua reactividadedeterminam a sua reactividade

Grupos funcionaisGrupos funcionais.Álcoois: contêm o grupo hidróxido (OH).Álcoois: contêm o grupo hidróxido (OH).Éteres: contêm o grupo R-O-R’ em que R e R’ são grupos alquilo ou anilo.Éteres: contêm o grupo R-O-R’ em que R e R’ são grupos alquilo ou anilo.Aldeídos e Cetonas: contêm o grupo carbonilo ( ).Aldeídos e Cetonas: contêm o grupo carbonilo ( ).Ácidos carboxilos: contêm o grupo carboxilo (COOH).Ácidos carboxilos: contêm o grupo carboxilo (COOH).Ésteres: contêm o grupo R´-COOR", em que R e R' são quaisquer grupos .Ésteres: contêm o grupo R´-COOR", em que R e R' são quaisquer grupos orgânicos ligadosorgânicos ligados.Aminas: contêm o grupo R.Aminas: contêm o grupo R33N em que R é H ou um grupo alquilo ou aniloN em que R é H ou um grupo alquilo ou anilo

-Sabendo quais os grupos funcionais presentes num composto podemos -Sabendo quais os grupos funcionais presentes num composto podemos muitas vezes prever futuras reacçõesmuitas vezes prever futuras reacções

Hierarquia da Hierarquia da organização organização molecular da molecular da

célulacélula

Formação de uma Proteína, de um Hidrato

de Carbono e de um ácido nucleico através da

interacção entre as unidades básicas das

biomoléculas – aminoácidos,

monossacarídeos e nucleótidos,

respectivamente

As proteínas são aglomerados de aminoácidos que se ligam entre si através de interacções (ligações não covalentes).

Proteínas

Os aminoácidos são moléculas que contém um grupo carboxilo (COOH) e um grupo amina (NH3).As ligações entre aminoácidos denominam-se por ligações peptidicas e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxilo de outro aminoácido e dá-se a perda de uma molécula de água.

As proteinas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada ( entre 15.000 e 20.000.000 u ) e são sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande número de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas.

São também compostos quaternários de carbono ( C ), hidrogênio ( H ), oxigênio ( O ) e azoto ( N ), e constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina (R-NH- ) e o grupo carboxilo ( R-CO-), derivados dos aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas.

Existem 23 aminoácidos conhecidos, dos quais 8 são essenciais ( essenciais significa que o nosso organismo não é capaz de produzir, por isso temos de os ingerir através dos alimentos para os possuir). Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de "peptideo", estas podem possuir 2 aminoácidos (dipeptídeos ), 3 aminoácidos ( tripeptídeos ), 4 aminoácidos ( tetrapeptídeos ), e muitos aminoácidos ( polipeptídeos ). O termo proteina é dado quando na composição do polipeptídeo entram centenas, milhares ou milhões de aminoácidos.

Estruturas tridimensionais das proteinas:

As proteinas podem ter 4 tipos de estrutura dependendo de configuração espacial da cadeia polipeptidica, do tamanho da cadeia, e do tipo de aminoácidos que possui. As estruturas são:• Estrutura primária:Sequência linear de aminoácidos unidos por ligações péptidicas.• Estrutura secundária:Constituída por uma cadeia de aminoácidos em que se estabelecem ligações por pontes de hidrogénio entre os aminoácidos distantes da cadeia. Estas ligações conferem lhe a forma em hélice ou folha pregueada.• Estrutura terciária:Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada , sendo mantido por pontes de hidrogénio e dissulfito. Esta estrutura confere a actividade biológica às proteínas.• Estrutura quaternária:Resulta da associação de várias subunidades com estrutura terciária, estas permanecem unidas através de ligações não covalentes.

Desnaturação:As proteínas podem desnaturar. Isto acontece quando, por acção de substâncias químicas ou do calor as proteínas sofrem alteração da estrutura terciária ou a quebra das ligações não covalentes da estrutura quaternária.As proteínas perdem a sua conformação e, consequentemente, a sua funcionalidade. A desnaturação pode ser: reversível ou irreversível.

Renaturação:Dependendo da forma pela qual a proteína foi desnaturada, sua conformação nativa pode ser recuperada (renaturação) retirando-se lentamente o agente desnaturante, como por exemplo fazer uma diálise contra água para retirar o agente desnaturante ureia.

Funções:

As proteínas são parte constituínte dos tecidos biológicos e muitas delas funcionam como enzimas. Juntamente com os açucares e lipidios constituem

a alimentação básica dos animais. São substâncias sólidas, incolores, coloidais, insolúveis em solventes orgânicos, outros com alguma solubilidade em água, e outros com alguma solubilidade em soluções aquosas diluidas de

ácidos, bases ou sais.

GlícidosGlícidosOs glícidos são compostos orgânicos ternários (constituídos por C, O e H) que podem ser ou aldeídos ou cetonas.

De acordo com a sua complexidade podem-se considerar três grandes grupos de glícidos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos

Estes compostos orgânicos simples são, de facto as biomoléculas mais abundantes de entre as quatro maiores classes.

Funções dos glícidosFunções dos glícidos Função energética (metabolismo)Função energética (metabolismo) Função de reservaFunção de reserva Função estrutural (celulose e quitina)Função estrutural (celulose e quitina) Função de regulaçãoFunção de regulação Função de crescimentoFunção de crescimento

Os monossacarídeos, ou oses, sãos os glicidos Os monossacarídeos, ou oses, sãos os glicidos mais simples pois não podem ser hidrolisados. A mais simples pois não podem ser hidrolisados. A sua fórmula química geral é então (C.Hsua fórmula química geral é então (C.H22O)n, em O)n, em que n é um número entre 3 e 9que n é um número entre 3 e 9

Monossacarídeos

Os monossacarideos podem então ser classificados de acordo com duas características essenciais:

1. A localização do grupo funcional carbonilo;

Se o grupo Carbonilo estiver numa extremidade da cadeia de carbono, estamos perante um aldeído, ou seja, o monossacarídeo é uma aldose.

Se o grupo Carbonilo estiver algures no meio da cadeia de carbono, estamos perante uma cetona, ou seja, o monossacarídeo é uma cetose.

2. O número de átomos de carbono que os compõem (entre 3 e 9)

Assim, existem trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C), heptoses (7C), etc. sendo as pentoses e as hexoses as mais frequentes.

Estes dois sistemas de classificação são frequentemente combinados. Por exemplo, a glicose é uma aldohexose (um aldeído com seis carbonos) e a frutose é uma cetohexose (uma cetona com seis carbonos)

frutose

DissacarídeosDissacarídeosOs dissacarídeos (por exemplo, a sacarose e a lactose) são os polissacarídeos mais simples e são compostos pela união de duas oses através de uma ligação covalente conhecida como Ligação Glicosídica formada numa reacção de desidratação, pois uma ose pede um átomo de hidrogénio e a outra ose perde um grupo hidroxilo.

Assim, a fórmula geral dos díssacarídeos é C12H22O11.

Oligossacarídeos e polissacarídeos

São oligossacarídeos as moléculas constituidas por 2 a 10 monossacarídeos unidos entre si. Se este número for superior, as moléculas denominam-se polissacarídeos.

Os lípidos não são polímeros,isto é, Os lípidos não são polímeros,isto é, não são repetições de uma unidade não são repetições de uma unidade básica.básica.

Biomoléculas insolúveis em água e Biomoléculas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos solúveis em solventes orgânicos éter, acetona,álcool, sulfureto de éter, acetona,álcool, sulfureto de carbono e tetracloreto de carbono carbono e tetracloreto de carbono ”semelhante dissolve ”semelhante dissolve semelhante”. semelhante”.

LÍPIDOSLÍPIDOS

- - Reserva de energiaReserva de energia em animais e sementes em animais e sementes oleaginosas, sendo a principal forma de oleaginosas, sendo a principal forma de armazenamento os triacilgliceróis (triglicerídeos); armazenamento os triacilgliceróis (triglicerídeos);

    - - ArmazenamentoArmazenamento e e transporte de combustíveltransporte de combustível metabólico;metabólico;

    - Componente estrutural das - Componente estrutural das membranas membranas biológicasbiológicas; ;

    - São moléculas que podem funcionar como - São moléculas que podem funcionar como combustível alternativo à glicosecombustível alternativo à glicose

    - Oferecem - Oferecem isolamento térmicoisolamento térmico, , eléctricoeléctrico e e mecânicomecânico para protecção de células e órgãos e para para protecção de células e órgãos e para todo o organismo, o qual ajuda a dar a forma estética todo o organismo, o qual ajuda a dar a forma estética característica;característica;

    - - Dão origem a moléculas mensageirasDão origem a moléculas mensageiras, como , como hormonas, prostaglandinas, etc.hormonas, prostaglandinas, etc.

    - As gorduras (triacilgliceróis), devido à sua função - As gorduras (triacilgliceróis), devido à sua função de de substâncias de reservasubstâncias de reserva, são acumuladas , são acumuladas principalmente no tecido adiposo, para ocasiões em principalmente no tecido adiposo, para ocasiões em que há alimentação insuficiente. que há alimentação insuficiente.

Sob o ponto de vista energético, os lípidos Sob o ponto de vista energético, os lípidos são compostos muito energéticos devido são compostos muito energéticos devido ao elevado número de ligações C-H, ao elevado número de ligações C-H, atingindo o dobro da capacidade dos atingindo o dobro da capacidade dos hidratos de carbono (cerca de 9 kcal por hidratos de carbono (cerca de 9 kcal por grama, comparativamente com os 4 kcal grama, comparativamente com os 4 kcal pelo mesmo peso de hidratos de carbono). pelo mesmo peso de hidratos de carbono).

A grande heterogeneidade dos lípidos A grande heterogeneidade dos lípidos justifica a existência de diversas justifica a existência de diversas classificações. Uma delas, que é a mais classificações. Uma delas, que é a mais simples, agrupa os lípidos em três classes: simples, agrupa os lípidos em três classes: lípidos simpleslípidos simples, , lípidos conjugadoslípidos conjugados e e lípidos derivadoslípidos derivados..

Lípidos SIMPLESLípidos SIMPLES Compreendem os GLICERIDEOS e Compreendem os GLICERIDEOS e

as CERASas CERASÉsteres do glicerol e de ácidos gordos

Tri-álcool com 3 carbonossolúvel na água e insolúvel ou pouco solúvel nos solventes orgânicos

Saturados ou insaturadosobedecem à fórmula CH3-(CH2)n-COOH possuem nº par de átomos de carbono

Ésteres de mono-álcoois de elevado peso molecular

Lípidos CONJUGADOSLípidos CONJUGADOS-Álcool estrutural e ácidos gordos-Álcool estrutural e ácidos gordos-Fosfato-Fosfato-Bases azotadas-Bases azotadas-Açúcares-Açúcares

Mais importantes:Mais importantes:glicerofosfolípidos (fosfolípidos)glicerofosfolípidos (fosfolípidos)esfingolípidosesfingolípidosglicolípidosglicolípidos

fOsFoLíPiDoSfOsFoLíPiDoS Constituintes básicos das membranas Constituintes básicos das membranas

biológicasbiológicas

Estrutura semelhante à dos Estrutura semelhante à dos triglicerídeos de reserva sendo, porém, triglicerídeos de reserva sendo, porém, constituídos por 4 unidades:constituídos por 4 unidades:

1 molécula de glicerol1 molécula de glicerol Duas cadeias de ácidos gordosDuas cadeias de ácidos gordos Um álcool fosforiladoUm álcool fosforilado

Lípidos DERIVADOSLípidos DERIVADOS Englobam subst. muito variadas que possuem Englobam subst. muito variadas que possuem

características dos lípidos, nomeadamente a características dos lípidos, nomeadamente a insolubilidade na água e a solubilidade nos solventes insolubilidade na água e a solubilidade nos solventes orgânicos.orgânicos.

Englobam:Englobam: Ácidos gordosÁcidos gordos Álcoois de elevado peso molecularÁlcoois de elevado peso molecular HidrocarbonetosHidrocarbonetos Vitaminas D,E e KVitaminas D,E e K ProstaglandinasProstaglandinas Compostos isoprénicosCompostos isoprénicos

Compostos isoprénicosCompostos isoprénicos Constituem um importante grupo de Constituem um importante grupo de

compostos orgânicos presentes tanto em compostos orgânicos presentes tanto em animais como nas plantas. animais como nas plantas.

Têm em comum o facto de resultarem da Têm em comum o facto de resultarem da condensação de unidades de isopropeno (um condensação de unidades de isopropeno (um hidrocarboneto insaturado com 5 átomos de hidrocarboneto insaturado com 5 átomos de carbono).carbono).

Entre os compostos isoprénicos encontra-se o Entre os compostos isoprénicos encontra-se o colesterolcolesterol e um e um grupo de esteróidesgrupo de esteróides, do , do qual fazem parte diversas hormonas como qual fazem parte diversas hormonas como estrogénios.estrogénios.

Nucleótidos

Ácidos nucleicos

Ácido nucleico é um tipo de composto químico, de elevado peso molecular, que possui ácido

fosfórico, açúcares e bases purícas e pirimidícas. Ocorrem em todas as células vivas e são

responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética e por sua tradução que é

expressa pela síntese precisa das proteínas.

DNA (Ácido desoxirribonucleico)DNA (Ácido desoxirribonucleico)

O DNA é uma molécula orgânica que quando transcrita em RNA, tem a capacidade de codificar proteínas.

O DNA é composto de uma pentose, grupos fosfato e bases azotadas,

As bases do DNA são:AdeninaGuaninaCitosinaTimina

Sendo que Adenina se liga por meio de pontes de hidrogênio à Timina, e a Citosina se liga à Guanina.

A Cadeia de DNA apresenta-se enrolada numa estrutura dupla-hélice e uma vez no núcleo recebe a acção de histonas e

condensa-se para formar os cromossomasO DNA é encontrado em todos os seres incluindo os vírus que

ora possuem DNA, ora possuem RNA, porém, rara e recentemente, foram encontrados vírus que possuíam tanto

DNA como RNA, ao mesmo tempo.

O DNA replica-se através de uma replicação semi-conservativa onde uma cadeia de DNA dá origem a duas cadeias exactamente iguais.

RNA (Ácido ribonucleico)RNA (Ácido ribonucleico)

A composição do RNA é muito semelhante à do DNA, contudo apresenta algumas diferenças.

Este é um polímero de nucleótidos, geralmente em cadeia simples, formado por moléculas de dimensões

muito inferiores às do DNA. O RNA é constituído por uma pentose (Ribose), por um

grupo fosfato e uma base azotada que pode ser adenina (A), guanina (G), citosina (C) e Uracilo (U).

O RNA forma-se no núcleo e migra para o citoplasma.

Transcrição do RNA

A transcrição consiste na síntese de RNA. É realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase, composta por várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de uma cadeia-molde de DNA.Esse processo ocorre em três etapas principais: a iniciação, o alongamento e a terminação.

MetabolismoCATABOLISMO ANABOLISMO

electrões electrões

Oxidação Redução

Energia

Energia

SínteseDegradação