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COMPOSIÇÃO QUÍMICA CELULARBiologia – prof. Marcia MarliseBiologia – prof. Marcia MarliseBiologiaprofma.blogspot.comBiologiaprofma.blogspot.com
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ELEMENTOS QUÍMICOS NA NATUREZA
Nesta representação, a freqüência dos elementos que ocorrem na crosta de terra é indicada pela altura do bloco. Os elementos
encontrados em quantidades significativas em organismos vivos são protegidos no azul.
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INTRODUÇÃO
95% COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS: O, C, H e N
BIOLOGICAMENTE IMPORTANTES: sódio (Na), potássio (K), cálcio (Ca), fósforo (P), enxofre (S), entre outros.
ORGANISMO: 40 tipos de moléculas (CONSTRUÇÃO E MANUTENÇÃO)
SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS E ORGÂNICAS
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Composição Química da Célula*
Substâncias Animais Plantas
Água 62% 74%
Sais Minerais 4% 2,5%
Carboidratos 6% 18%
Lipídios 11% 0,5%
Proteínas 17% 4%
* valores médios
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PRINCIPAIS COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS
Substâncias Inorgânicas
formados por moléculas pequenas e com poucos átomos.
baixa complexidade e rendimento energético
também encontrados livremente no mundo mineral
- Água
- Sais Minerais
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Substâncias Orgânicas
formados por moléculas grandes e muitas vezes complexas.
elemento principal: C.
rica em energia
resultantes da atividade metabólica celular
- Carboidratos
- Lipídios
- Proteínas
- Ácidos nucléicos
- Vitaminas
PRINCIPAIS COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS
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Solvente: sais minerais e substâncias orgânicas.
Transportadora: serve como veículo de transporte de substâncias que são absorvidas ou eliminadas.
Meio ideal para reações químicas celulares: (processos fisiológicos só ocorrem em meio aquoso).
Temorreguladora: é importante na manutenção da temperatura corpórea.
ÁGUA
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livres no reino mineral ou nos seres vivos = reguladores da atividade das células
Podem ser solúveis ou insolúveis em água.
FORMA IÔNICA: sais minerais solúveis dissolvidos em água, formam os íons. É nessa forma que eles desempenham a sua atividade reguladora fundamental.
FORMA IMOBILIZADA: sais minerais insolúveis em água entram na composição de estruturas esqueléticas e de sustentação, como os ossos, nos vertebrados, ou os pólipos de corais ou carapaças de algas diatomáceas, entre outras.
SAIS MINERAIS
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Íon Cálcio (Ca) ++ esqueleto, contração muscular, coagulação.
Íon Magnésio (Mg) 2+ clorofila
Íon Fosfato (PO4) 3- (componente do ATP)
Íon Fluoreto (F) - cáries
Íon Zinco (Zn) ++ enzimas
Íon Iodeto (I) - hormônios da tireóide
Íon Ferro (Fe) ++ hemoglobina
Íon Sódio (Na) + líquido extracelular, estímulos nervosos nos neurônios
Íon Potássio (K) + contração muscular, estímulos nervosos e ao equilíbrio hídrico
SAIS MINERAIS – principais íons
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• SÃO COMPOSTOS DE C-H-O.
• PRINCIPAL FONTE DE ENERGIA
• FUNÇÕES:
• SUBSTÂNCIAS ENERGÉTICA (A CÉLULA QUEIMA ESTAS MOLÉCULAS PARA OBTER ENERGIA)
• OU RESERVAS ENERGÉTICAS (FICAM ARMAZENADAS PARA DELAS OBTER ENERGIA NO FUTURO).
• FORMAM A PAREDE CELULAR DE CÉLULAS VEGETAIS (CELULOSE): ESTRUTURAIS.
CARBOIDRATOS
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• MONOSSACARÍDEOS SÃO OS CARBOIDRATOS MAIS SIMPLES. TEM DE 3 A 6 ATOMOS DE CARBONO NA MOLÉCULA.
• HIDROSSOLÚVEIS E ADOCICADOS
TIPOS DE CARBOIDRATOS - MONOSSACARÍDEOS
PENTOSES
Fórmula Nome Função
C5H10O5 Ribose Componente do RNA
C5H10O4 Desoxirribose Componente do DNA
HEXOSES C6H12O6 Glicose
Frutose
Galactose
Energética
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• SÃO CARBOIDRATOS DE MOLÉCULAS MAIORES E SÃO FORMADOS PELA LIGAÇÃO ENTRE DUAS MOLÉCULAS DE MONOSSACARÍDEO.
• HIDROSSOLÚVEIS E ADOCICADOS
• PRINCIPAIS:
TIPOS DE CARBOIDRATOS – DISSACARÍDEOS
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TIPOS DE CARBOIDRATOS – POLISSACARÍDEOS
• SÃO MOLÉCULAS GRANDES (POLÍMEROS OU MACROMOLÉCULAS)
• REPETIÇÃO DE MUITAS MOLÉCULAS DE MONOSSACARÍDEO
• INSOLÚVEIS E SEM SABOR ADOCICADO
• PRINCIPAIS:
– CELULOSE: FORMA A PAREDE CELULAR DE VEGETAIS.
– AMIDO: RESERVA ENERGÉTICA DE VEGETAIS.
– GLICOGÊNIO: RESERVA ENERGÉTICA DOS ANIMAIS.
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Polissacarídeos
AMIDO É a substância de reserva energética vegetal. É encontrado no trigo, no arroz, na batata-inglesa, na mandioca, etc.
GLICOGÊNIO É a substância de reserva energética animal e dos fungos. No homem é encontrado principalmente nos músculos e no fígado.
CELULOSE Constitui o principal componente estrutural da parede celular das células vegetais. Não servem como fonte de energia.
QUITINA Componente do exoesqueleto dos crustáceos e insetos.
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LIPÍDIOS Moléculas orgânicas insolúveis em água.
Abrangem os glicerídeos (óleos e gorduras), os cerídeos (ceras) e os esteróides (colesterol).
Os fosfolipídios participam da formação da membrana plasmática.
função estrutural,
energética,
hormonal,
impermeabilizante,
isolante térmico,
isolante elétrico.
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COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS – LIPÍDIOS
Membranas celulares
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LIPÍDIOS - GLICERÍDIOS
• SÃO OS ÓLEOS E AS GORDURAS.
• À TEMPERATURA AMBIENTE OS ÓLEOS SÃO LÍQUIDOS E AS GORDURAS SÃO SÓLIDAS.
ÁCIDOS GRAXOS
Saturados – sólidos a temperatura ambienteMargarina
Insaturados - líquidos a temperatura ambienteÓleo de oliva
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LIPÍDIOS - CERAS
SÃO ÉSTERES DE ÁCIDOS GRAXOS COM ÁLCOOL DE CADEIA LONGA (ATÉ 16 C).
SÃO ALTAMENTE INSOLÚVEIS NA ÁGUA.
NOS VEGETAIS IMPERMEABILIZAM EVITANDO A TRANSPIRAÇÃO EXCESSIVA.
CERAS DE ABELHA, CERA DE OUVIDO (CERÚMEN)... SÃO CERAS ANIMAIS.
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LIPÍDIOS - ESTERÓIDES
APRESENTAM 4 ANÉIS DE C INTERLIGADOS.
ALÉM DE FORMAR HORMÔNIOS ENTRAM NA COMPOSIÇÃO DAS MEMBRANAS CELULARES.
O COLESTEROL É O PRINCIPAL: SERVE DE MATÉRIA PRIMA PARA OS DEMAIS.
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COMPONENTES QUÍMICOS DA S CÉLULAS – LIPÍDIOS
O colesterol forma um complexo com os lipídeos e proteínas, chamado
lipoproteína - LDL
A LDL (Low-Density Lipoproteins) acaba sendo oxidada por radicais livres presentes na célula.
O COLESTEROL NO SANGUE
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COMPONENTES QUÍMICOS DA S CÉLULAS – LIPÍDIOS
Esta oxidação aciona um mecanismo de defesa e, imediatamente, glóbulos brancos juntam-se ao sítio, e este fica inflamado
Cria-se uma placa no meio do vaso sanguíneo; ocorre uma deposição
lenta de cálcio, numa tentativa de isolar a área afetada.
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COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS – LIPÍDIOS
Isto pode interromper o fluxo sanguíneo normal
e vir a provocar inúmeras doenças cardíacas. De fato, a
concentração elevada de LDL no sangue é a principal
causa de cardiopatias.
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COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS – LIPÍDIOS
Plantas – produzem fitoalexínas
RESVERATROL - nas cascas da uva
High-Density Lipoproteins - HDLÉ responsável pelo transporte reverso do colesterol - carrega o colesterol em excesso de volta para o fígado.
HDL sanguíneo
Vitis sp.
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PROTEÍNAS SÃO MOLÉCULAS GRANDES FEITAS POR AMINOÁCIDOS LIGADOS POR LIGAÇÕES PEPTÍDICAS.
AS PROTEINAS DIFEREM:
PELA QUANTIDADE DE AMINOÁCIDOS.
PELO TIPO DE AMINÁCIDOS QUE TEM;
PELA ORDEM DOS AMINOÁCIDOS NA MOLÉCULA DA PROTEÍNA.
– DUAS PROTEÍNAS COM O MESMO NÚMERO DE AMINOÁCIDOS E DO MESMO TIPO NÃO SÃO NECESSARIAMENTE IGUAIS.
PROTEÍNAS
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• AS PROTEÍNAS SÃO FEITAS COM 20 TIPOS DE AMINOÁCIDOS, TODOS COM Cα .
• O NÚMERO DE LIGAÇÕES PEPTÍDICAS É IGUAL AO NÚMERO DE AMINOÁCIDOS MENOS 1.
• OS ORGANISMOS ANIMAIS NÃO CONSEGUEM SINTETIZAR TODOS OS AMINOÁCIDOS.
• OS QUE ELES SINTETIZAM SÃO CHAMADOS AMINÁCIDOS NATURAIS E OS QUE ELES NÃO SINTETIZAM SÃO ESSENCIAIS.
• OS AMINOÁCIDOS ESSENCIAIS SÃO ADQUIRIDOS ATRAVÉS DA ALIMENTAÇÃO.
PROTEÍNAS – AMINOÁCIDOS
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AS PROTEÍNAS SÃO FEITAS POR DEZENAS OU CENTENAS DE AMINOÁCIDOS LIGADOS POR LIGAÇÕES PEPTÍDICAS (ENTRE AMINOÁCIDOS).
QUANDO DIGERIMOS AS PROTEÍNAS QUEBRAMOS AS LIGAÇÕES PEPTÍDICAS E USAMOS OS AMINOÁCIDOS.
Ligação peptídica
PROTEÍNAS – LIGAÇÕES PEPTÍDICAS
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A FUNÇÃO DE CADA PROTEÍNA DEPENDE DE SUA FORMA.
PROTEINAS PODEM SER MATERIAL DE CONSTRUÇÃO DOS SERES VIVOS: FUNÇÃO ESTRUTURAL.
PROTEINAS PODEM PROMOVER REAÇÕES QUÍMICAS (CATALISADORES) E SÃO CHAMADAS ENZIMAS.
• A FORMA DA PROTEÍNA É DETERMINADA PELA SUA ESTRUTURA:
• PRIMÁRIA: É DADA PELA SEQÜÊNCIA DE AMINOÁCIDOS. É FILAMENTOSA. A TROCA DE UM AMINOÁCIDO PODE ALTERAR SUA FORMA.
• SECUNDÁRIA: É O FILAMENTO PRIMÁRIO ENROLADO EM ESPIRAL.
• TERCIARIA: A ESPIRAL SECUNDÁRIA SE ENROLA FORMANDO UMA ESFERA.
• QUATERNARIA: É O MODO COMO AS PROTEÍNAS TERCIÁRIAS SE DISPÕEM.
PROTEÍNAS – FUNÇÃO E FORMA
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Ordem dos aminoácidos
Espiral da estrutura primária
A secundária dobrada sobre si em globo.
Várias proteínas terciárias.
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• É A ALTERAÇÃO DA FORMA (ESTRUTURA) DA PROTEÍNA POR EFEITO DO CALOR OU MUDANÇA DO PH. PODE SER IRREVERSÍVEL OU REVERSÍVEL.
• CLARA DE OVO: NO OVO CRU É PROTEINA NATIVA. APÓS FRITA OU COZIDA É PROTEÍNA É DESNATURADA.
• CASEÍNA (DO LEITE) ACRESCENTANDO ÁCIDO (LIMÃO OU VINAGRE) COALHA, VIRA PARACASEÍNA (COALHADA – é a proteína desnanturada).
PROTEÍNAS – DESNATURAÇÃO
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ENZIMAS SÃO PROTEÍNAS CAPAZES DE CATALISAR REAÇÕES QUÍMICAS, DIMINUINDO A ENERGIA DE ATIVAÇÃO OU AUMENTANDO A VELOCIDADE DA REAÇÃO QUÍMICA.
PARA DIGERIR CARNE SEM ENZIMA O HCl A 80ºC LEVARIA 36 HORAS. COM A PEPSINA (ENZIMA DO ESTÔMAGO) LEVA 2 HORAS A 37ºC.
• AS ENZIMAS SÃO ESPECÍFICAS: PROMOVEM UM TIPO DE REAÇÃO.
• CADA ENZIMA POSSUI UM ENCAIXE QUE SÓ SERVE EM UMA SUBSTÂNCIA CHAMADA DE SUBSTRATO.
• O ENCAIXE É CHAMADO CENTRO OU SÍTIO ATIVO. MODIFICANDO O ENCAIXE A ENZIMA NÃO SERVE NO MESMO SUBSTRATO, FICANDO INATIVA.
• É NECESSARIO QUE ENZIMA E SUBSTRATO SE ENCAIXEM PARA A REAÇÃO OCORRER.
ENZIMAS
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• TEMPERATURA:
• O CALOR FORNECE ENERGIA CINÉTICA PARA ENZIMA E SUBSTRATO SE UNIR.
– SE HOUVER FALTA DE ENERGIA CINÉTICA AS ENZIMAS FICAM INATIVAS (O FRIO FAZ ISTO)
– TEMPERATURAS MUITO ALTAS DESNANTURAM AS ENZIMAS (POR ISTO FEBRE ALTA MATA).
• PH:
• CADA ENZIMA TEM SEU PH ÓTIMO.
• A MUDANÇA DE PH AFETA A CARGA ELÉTRICA DA ENZIMA E IMPOSSIBILITA A UNIÃO AO SUBSTRATO. É O QUE OCORRE NA AZIA.
ENZIMAS – INFLUÊNCIA NA AÇÃO ENZIMÁTICA
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ÁCIDOS NUCLÉICOS
• 1869: NUCLEÍNA.
• A NOVA SUBSTÂNCIA ERA UM ÁCIDO E COMO FICAVA NO NÚCLEO FICOU SENDO ÁCIDO NUCLEICO. (ERA O DNA).
• APÓS A DESCOBERTA DO RNA O NOME JÁ CONSAGRADO PERMANECEU EMBORA O MESMO FIQUE PRINCIPALMENTE NO CITOPLASMA.
DNA – ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO: TEM FORMA DE UMA ESCADA EM ESPIRAL. CONTÉM AS INFORMAÇÕES GENÉTICAS DAS CÉLULAS. LOCALIZADO NO NÚCLEO, NAS MITOCÔNDRIAS E PLASTOS.
RNA – ÁCIDO RIBONUCLEICO: É PRODUZIDO A PARTIR DO DNA. ESTÁ LOCALIZADO PRINCIPALMENTE NO CITOPLASMA. AUXILIA O DNA NO CONTROLE DA EXPRESSÃO DE CARACTERISTICAS HEREDITÁRIAS.
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NUCLEOTÍDEOS
DNA E RNA SÃO MACROMOLÉCULAS (POLÍMEROS) FEITOS PELA UNIÃO DE NUMEROSAS MOLÉCULAS PEQUENAS (MONÔMEROS) DENOMINADOS NUCLEOTÍDEOS.
NUCLEOTÍDEO É COMPOSTO DE:
– PENTOSE
– FOSFATO
– BASE NITROGENADA
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NUCLEOTÍDEOS
• AS PENTOSES QUE ENTRAM NOS NUCLEOTÍDEOS SÃO:
– DESOXIRRIBOSE (C5H10O4) NO DNA
– RIBOSE: (C5H10O5) NO RNA.
• AS PENTOSES SÃO OS CENTROS DOS NUCLEOTÍDEOS. NELES LIGAM-SE OS FOSFATOS E AS BASES NITROGENADAS.
• FOSFATO: H3PO4 (ÁCIDO FOSFÓRICO).
– LIGA OS NUCLEOTÍDEOS ENTRE SI.
– DÁ CARÁTER ÁCIDO AO DNA E RNA.
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BASES NITROGENADAS
• SÃO MOLÉCULAS QUE TEM REAÇÃO ALCALINA E RICAS EM NITROGÊNIO.
• DERIVAM DE DOIS GRUPOS:
• DA PURINA: BASES PÚRICAS. SÃO MOLÉCULAS MAIORES.
– ADENINA (A) NO DNA E RNA
– GUANINA (G) NO DNA E RNA
• DA PIRIMIDINA: BASES PIRIMIDICAS. SÃO MENORES.
– CITOSINA (C) NO DNA E RNA
– TIMINA (T) EXCLUSIVA DO DNA
– URACINA (U) EXCLUSIVA DO RNA
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DNA
• A MOLÉCULA DO DNA É MUITO GRANDE SENDO CONSTITUÍDA POR BILHÕES DE PARES DE NUCLEOTÍDEOS.
• A MOLÉCULA DO DNA TEM A FORMA DE UMA ESCADA DE MARINHEIRO EM ESPIRAL.
• OS CORRIMÕES DA ESCADA SÃO FEITOS POR DESOXIRRIBOSES E FOSFATOS.
• OS DEGRAUS DA ESCADA SÃO FEITOS POR PARES DE BASES NITROGENADAS, LIGANDO-SE UMA ADENINA COM UMA TIMINA E UMA ADENINA COM UMA CITOSINA POR MEIO DE PONTES DE HIDROGÊNIO.
• ENTRE UMA ADENINA E TIMINA HÁ DUAS PONTES DE H E ENTRE GUANINA E CITOSINA HÁ 3 PONTES DE H.
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FUNÇÃO DO DNA
O DNA É POR ASSIM DIZER A PROGRAMAÇÃO DE CADA CÉLULA. NELE FICA A INFORMAÇÃO GENÉTICA (OS GENES).
A INFORMAÇÃO GENÉTICA ESTÁ GUARDADA NA ORDEM EM QUE OS NUCLEOTÍDEOS APARECEM NA MOLÉCULA.
ALTERANDO A ORDEM DOS NUCLEOTÍDEOS MUDAMOS A INFORMAÇÃO GENÉTICA: SÃO AS MUTAÇÕES.
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RNA
O RNA É PRODUZIDO A PARTIR DO DNA POR UM PROCESSO CHAMADO TRANSCRIÇÃO.
O RNA TEM SEMPRE CADEIA SIMPLES.
AO INVÉS DE DESOXIRRIBOSE TEM RIBOSE.
EM LUGAR DA TIMINA TEM URACILA.
O RNA AUXILIA O DNA NO CUMPRIMENTO DA INFORMAÇÃO GENÉTICA, AJUDANDO-O A PRODUZIR AS PROTEÍNAS DA CÉLULA.
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Controlam as reações químicas do corpo. Podem ser:
Lipossolúveis – A, D, E, K – que se dissolvem bem nas gorduras;
HIPERVITAMINOSE: VITAMINAS EM EXCESSO
Hidrossolúveis – C e complexo B – que se dissolvem na água.
Não se acumulam no organismo.
VITAMINAS
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VITAMINAS
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VITAMINAS