Ciências Moleculares e
Celulares
• Composição química das células
• Profa: Adriana Silva
Composição Química da Célula
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA
CÉLULA – constituída por íons, moléculas e
macromoléculas que formam as organelas
celulares.
Componentes químicos da célula
a) inorgânicos:
- água
-
minerais
b) Orgânicos
- Glicídeos (carboidratos ou açúcares)
- Lipídeos (óleos e gorduras)
- Protídeos (ou proteínas)
- Ácidos nucléicos
- Vitaminas
Composição Química da Célula
Inorgânicos
• Água
• Sais Minerais
Orgânicos
•
•
•
•
Proteínas
Lipídios
Carboidratos
Àcidos Nucléicos
Composição Química da Célula
POLARIDADE
• A molécula de água é formada por dois
átomos de Hidrogênio e um de Oxigênio
(H2O).
Hidrogênio
Oxigênio
ÁGUA
 A água é um solvente
universal.
 A água é um regulador de
temperatura.
 A água é um lubrificante ideal,
 A água participa de reações
químicas
 A água atua como mecanismo
de proteção
A água
Substância essencial à vida – reações químicas do
metabolismo só ocorrem em presença de água.
Preenche o interior da célula- solvente de
substâncias.
A quantidade de água varia conforme:
- A espécie
- A idade
- A atividade celular
Minerais - FUNÇÃO
• Atuam principalmente como reguladores
da atividade celular.
• Encontram-se na forma:
• Insolúvel
• Dissolvidos em água
- Sódio (Na+) e potássio (K+): - responsáveis pela
condução do impulso nervoso.
- Ferro (Fe++): - forma a molécula de hemoglobina
– transporte de O2 no organismo.
- Fosfato (PO4 ---): componente dos ácidos
nucléicos, alem de atuar nos processos
energéticos da célula.
-Iodo - funcionamento da glândula tireóide
- Flúor – resistência dos dentes
FÓSFORO (P)
• É importante na regulação do metabolismo celular e no
fornecimento de fosfatos para a geração de energia.
• É essencial para a síntese de ácidos nucléicos e adenosina
trifosfato (ATP).
MAGNÉSIO
• É co-fator de várias enzimas;
• Participa na ativação das enzimas glicolíticas( quebra da
glicose);
• Estimula a síntese de ácidos graxos essenciais;
• Estimula a Bomba Sódio -Potássio
ELEMENTOS MINERAIS
• Cálcio: Estimula o crescimento celular pela incorporação
na parede celular e membrana plasmática.
• Ferro: É necessário para síntese dos citocromos e de
certo pigmentos.
COMPONENTES ORGÂNICOS DA
CÉLULA
São polímeros – moléculas grandes formados
pela união de moléculas menores chamadas
monômeros.
Monômero
Polímero
sacarose
carboidratos
Chamados de glicídeos ou açúcares.
São formados por carbono, hidrogênio e oxigênio.
Fornecem energia para as atividades celulares.
Exemplos:
- glicose (combustível celular) , frutose (presente nos
frutos) – são monômeros,
- amido (reserva dos vegetais), glicogênio (reserva dos
animais) e celulose (forma a parede das células
vegetais)
• Classificação dos carboidratos
- monossacarídeos: formados por apenas uma
unidade glicídica
Ex. glicose, frutose, desoxirribose
- dissacarídeos: formados por duas unidades
glicídicas
Ex. sacarose, maltose, lactose
- polissacarídeos: formados por muitas unidades
glicídicas
- Ex. amido, glicogênio, celulose
CARBOIDRATOS
•
Abrangem um dos maiores grupos de compostos
orgânicos encontrados na natureza.
•
Junto com as proteínas formam os principais
constituintes dos organismos vivos.
•
São responsáveis pela energia que move o ser vivo
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
•
São compostos com uma fórmula geral Cn(H2O), que
não podem ser hidrolisados a compostos mais
simples.
•
•
•
Contêm de três a seis átomos de carbono.
Exemplos: Glicose, Frutose e Galactose
Glicose é o mais importante dos três e é utilizada
pelas células como fonte imediata de energia.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
Ribose
Desoxirribose
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
UTILIZAÇÃO DA GLICOSE
•
A glicose é utilizada de três maneiras:

pode ser queimada imediatamente como
combustível.

pode ser armazenada como glicogênio para queima
posterior.

pode ser armazenada sob a forma de gordura.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS
•
São açúcares duplos, contendo duas moléculas de
monossacarídeos.
•
Na grande maioria são compostos cristalinos,
solúveis em água e de sabor doce.
•
Exemplos: Sacarose, Lactose e Maltose.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
•
São formadas por três ou mais moléculas de
açúcares.
•
Podem ser chamadas de glicanas.
•
Os três polissacarídeos de interesse para nós são o
amido, o glicogênio e a celulose.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
•
•
•
O amido é um depósito de polissacarídeo encontrado nas
plantas e é constituído por uma série de moléculas de
glicose ligadas entre si de forma ramificada.
O glicogênio, também conhecido como “amido animal”, é
um polissacarídeo altamente ramificado, similar ao amido
vegetal. O glicogênio é a forma na qual os seres vivos
armazenam glicose.
A celulose é um polissacarídeo de cadeia reta encontrado
nas plantas. A celulose fornece a fibra da nossa dieta e
melhora as funções digestivas de diversas maneiras.
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
Lipídios
São biomoléculas insolúveis em água, e
solúveis em solventes orgânicos, como o
álcool, benzina, éter e clorofórmio.
• Agregam-se para desempenhar a maioria de suas
funções (membranas)
• Ex: gorduras, óleos, vitaminas e hormônios
• Desempenham 3 principais funções biológicas:
– Componentes essências de membranas
biológicas
– Reserva de energia (aqueles com cadeia de
hidrocarbonetos)
– Sinalização intracelular (hormônios e outros
mensageiros)
lipídeos
- Conhecidos por gorduras – são insolúveis em
água e solúveis em solventes orgânicos.
- Triglicerídeos ou triglicérides (óleos e
gorduras) – função energética – constituídos
por 3 moléculas de ácidos graxos e uma de
glicerol.
Classificação dos lipídios
•
•
•
•
•
Ácidos graxos
Triglicérides
Glicerofosfolipídeos
Esteróides
Outros.
Ácidos Graxos
• Ácidos graxos: ácidos carboxílicos com grupos laterais de
longas cadeias de hidrocarbonetos.(Monocarboxilicos).
• Maioria com cadeias com 16 ou 18 C
• SATURADOS - não contem duplas ligações
• são altamente flexíveis e em geral estendidos
• INSATURADOS (contém duplas ligações)
• poliinsaturados (+ 1 dupla)
– Ligação dupla ocorre geralmente entre os C 9 e 10
(gerando uma dobra rígida de 30º)
• Insaturados se interagem de forma menos compacta que os
saturados
• Grau de insaturação aumenta a fluidez dos lipídeos : mais
insaturados, mais fluidos
Ácidos Graxos
Triglicerideos
 Plantas e animais;
 Reserva de energia em animais;
 Formam CO2 e H2O na célula.
Triglicerídios
Um triacilglicerol é formado pela união de três ácidos graxos a uma molécula de
glicerol, cujas três hidroxilas (grupos –OH) ligam-se aos radicais carboxílicos
dos ácidos graxos.
• Óleos e gorduras: (maioria) misturas complexas de triglicérides na forma
líquida (óleo) ou sólida (gorduras)
• Atuam como reserva energética em animais
• Mais abundante classe de lipídeos
• Não são componentes de membranas celulares
• São apolares
Triglicerídios
• Óleos vegetais – mais ricos em ácidos graxos insaturados que os
animais
• Gorduras – forma eficiente de armazenamento de energia
(menos oxidadas que carboidratos e proteínas)
• Armazenados nos adipócitos
• São capazes de armazenar gorduras até atingir dez vezes o seu
tamanho.
• (valores normais = 21% nos homens e 24% nas mulheres),
permite a sobrevivência por 2-3 meses em jejum
• (glicogênio = menos de 1 dia)
• Isolamento térmico
Triglicerídios
FOSFOLIPÍDIOS
• Contêm ácidos graxos unidos a uma molécula de glicerol.
• São os principais componentes das membranas celulares.
- Fosfolipídeos – formam a membrana
plasmática.
- Esteróides: Hormônios sexuais, colesterol
ONDE SÃO ENCONTRADOS
•
•
•
•
•
•
Associados a membrana;
Transportados pelo plasma;
Barreira hidrofóbica( impermeabilização- ceras)
Funções reguladoras ou de coenzimas( óleos);
Controle da homeostase do corpo( gorduras)
A maioria dos componentes não protéicos.
LIPÍDIOS NA MEMBRANA PLASMÁTICA
Meio extracelular
proteína de
reconhecimento
proteína
transportadora
receptor protéico
sítio ligante
bicamada
lipídica
carboidrato
fosfolipídio
colesterol
citoplasma
filamentos
protéicos
Fosfoglicerídios (glicerofosfolipídios)
• Glicerol 3-fosfato com as posições C1 e C2 esterificadas com
ácidos graxos e grupo fosfato ligado a outro grupo apolar.
• Moléculas anfipáticas (cauda apolar e cabeça polar)
• Principal componente lipídico das membranas biológicas
Esteróides
Os esteroides - compostos solúveis em gordura (lipossolúveis), que têm uma
estrutura básica de +/- 17 átomos de carbono dispostos em quatro anéis ligados
entre si. Os esteróides compreendem diversas substâncias químicas com
importante papel na fisiologia humana. Alguns esteróides são produzidos
sinteticamente com finalidade médico-terapêutica.
• Sistema de anéis = rigidez
• Colesterol – esteróide mais
abundante nos animais.
Componente majoritário de
membranas plasmáticas
animais.
• Fornece rigidez a membranas
Esteróides
ESTERÓIDES
• Colesterol é o mais importante.
• Está presente em todas as
membranas celulares.
• É necessário para a síntese de
vitamina D na pele.
• É utilizado pelos ovários e
testículos na síntese dos
hormônios sexuais.
CH3
HC
CH3
(CH2)3
HC
CH3
CH3
HO
Colesterol
VITAMINAS
• São compostos orgânicos imprescindíveis para algumas
•
reações metabólicas específicas, requeridos pelo corpo
em quantidades mínimas para realizar funções celulares.
São usualmente classificadas em dois grupos com base na
sua solubilidade, estabilidade, ocorrência em alimentos.
CLASSIFICAÇÃO
• HIDROSSOLÚVEIS
Tiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina, Ácido Pantotênico,
Ácido Fólico, Cobalamina, Peridoxida e Ácido Ascórbico.
• LIPOSSOLÚVEIS
Vitamina A, D, E e K.
FUNÇÕES
• Agem muitas vezes como coenzimas ou como parte de
enzimas responsáveis por reações químicas essenciais à
saúde humana.
• Mantêm a saúde ideal e a prevenção de doenças
crônicas.
• Vitamina D = formada pela quebra de um dos anéis por UV –
raquitismo na carência e calcificação de tecidos moles no
excesso.
A vitamina D (ou calciferol) é uma vitamina que promove a absorção de cálcio (após a exposição à luz solar),
essencial para o desenvolvimento normal dos ossos e dentes,
atua também, como recentemente descoberto, no sistema imune, no coração, no cérebro e na secreção de insulina pelo pâncreas.
É uma vitamina lipossolúvel obtida a partir do colesterol.
Funcionalmente, a vitamina D atua como um hormônio que mantém as concentrações de cálcio e fósforo no sangue através do aumento ou diminuição da
absorção desses minerais no intestino delgado.
A vitamina D também regula o metabolismo ósseo e a deposição de cálcio nos ossos.
LIPÍDIOS MAIS COMUNS
• Triglicerideos
• Fosfolipídios
• Glicolipídios
• Esteróides
proteínas
São polímeros formados por monômeros chamados
aminoácidos.
Funções:
- estrutural – formam os componentes celulares
(colágeno, queratina, osseína);
- enzimática: promovem reações químicas
(enzimas: lipases, amilase salivar, pepsina)
- de movimento (contração muscular) – actina e
miosina.
- de transporte: hemoglobina e mioglobina.
- Hormonal: insulina
- de coagulação: fibrinogênio
PROTEÍNAS
• São constituintes básicos da vida;
• São macromoléculas complexas;
• Constituem cerca de 50 a 80% do peso seco da célula
eucariótica;
• Tem como base de sua estrutura os polipeptídios formados
de ligações peptídicas entre os grupos amino (-NH2) de um
aminoácido e carboxílico (-COOH) de outro, ambos ligados
ao carbono alfa de cada um dos aminoácidos;
PROTEÍNAS
Tipo
Função
Proteínas estruturais
Componentes das membranas celulares
Desempenham diversas funções:
determinam o diâmetro dos poros; auxiliam
os hormônios no “reconhecimento” celular
Colágeno
Componente estrutural dos músculos e
tendões
Queratina
Parte da pele e do pêlo
Hormônios peptídicos (p. ex., insulina,
hormônio do crescimento)
Muitos hormônios são proteínas e exercem
efeitos sobre diversos sistemas orgânicos
Hemoglobina
Transporte de oxigênio
Anticorpos
Protegem o corpo contra organismos
causadores de doenças
Proteínas plasmáticas
Coágulo sangüíneo; equilíbrio de líquidos
Proteínas musculares
Tornam o músculo capaz de contrair
Enzimas
Regulam os padrões das reações químicas
CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Quanto à forma:

Proteínas fibrosas: são insolúveis em
água, compridas e filamentosas. A
maioria tem função estrutural ou
protetiva. Ex. colágeno

Proteínas globulares: geralmente
solúveis em água, formam estruturas
compactas fortemente enroladas em
forma globular ou esférica.
Função relacionada com manutenção
e regularização de processos vitais:
enzimática, transporte, defesa e
hormonal.
Ex. hemoglobina.
GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Estrutura
primária
Ligações
peptídicas
Estrutura
secundária
Pontes de Hidrogênio
Interações de Van der Waals
Interações Eletrostáticas
Interações Hidrofóbicas
Estrutura
terciária
Estrutura
quaternária
Pontes de Hidrogênio
Interações de Van der Waals
Interações Eletrostáticas
Interações Hidrofóbicas
Uniões Covalentes de Dissulfeto
AMINOÁCIDOS
• Um peptídio é formado quando alguns aminoácidos se unem
através de ligações peptídicas.
• A formação de um polipetídio ocorre quando diversos
aminoácidos se unem.
• As proteínas são polipeptídios muito grandes, sendo que a
maioria das proteínas é composta por mais de uma cadeia de
polipeptídeos.
AMINOÁCIDOS
Ácidos nucleicos
- Os ácidos nucléicos são macromoléculas de
natureza química, formadas por nucleotídeos,
compondo o material genético contido nas células
de todos os seres vivos.
DNA
Ácido Desoxirribonucleico
– material genético da
célula, formado por duas
cadeias polinucleotídicas
unidas por pontes de
hidrogênio e dispostas em
hélice.
Os nucleotídeos de
DNA contêm o açúcar
desoxirribose e as
bases nitrogenadas:
timina (T), adenina(A),
citosina (C) e guanina
(G) .
RNA
Ácido ribonucléico
O RNA não possui a base
nitrogenada Timina, em seu lugar
está presente a Uracila. O açúcar
presente no RNA é a ribose.
A molécula de RNA é constituída por
apenas uma cadeia polinucleotídica
Há três tipos de RNA:
- RNAm – contém a informação genética
- RNAt – transporta aminoácidos
- RNAr – Forma os ribossomo
ÁCIDOS NUCLÉICOS
DEFINIÇÕES

NUCLEOTÍDEOS:
É unidade estrutural básica
dos ácidos nucléicos (DNA e
RNA), constituídos por
bases purinas (A, G) ou
pirimídicas (C, T), ribose ou
desoxirribose e ainda
grupamento fosfato.
DNA
Seu comprimento linear seria de 2 m de comprimento.
É um polímero formado por
nucleotídeos, sendo o açúcar
desoxirribose e as bases purinas
e pirimídicas (C, T, G, A),
proporcionando formação de
uma fita dupla.
PAREAMENTO DAS BASES
A=T
C G
RNA
Está envolvido em decifrar a informação do DNA e carregar sua
instrução.
Assim como o DNA, o RNA também é
composto por nucleotídeos, porém difere
em certos aspectos:
• O açúcar é uma ribose;
• A base pirimídica timina é substituída pela
uracila;
• Forma somente fita de RNA simples, isto
implica que haverá uma porcentagem
diferente de A com T e C com G
TIPOS DE RNA
1) RNAm (mensageiro)
Produzido pelo DNA no núcleo;
Leva a “mensagem” ao citoplasma;
Associa-se aos ribossomos.
2) RNAr (ribossômico)
É o mais comprido;
Matéria-prima para formar os ribossomos;
Sem ribossomo não há tradução.
3) RNAt (transportador)
Em certa região, apresenta 3 bases livres, chamadas anticódon;
Captura os aminoácidos do citoplasma e os leva aos ribossomos;
O mesmo aminoácido pode ser carregado por 2 ou 3 tipos de RNA-t.