Aula 2. Composição Química das
Células
Biotecnologia
Módulo 1
Prof.ª Chayane C. de Souza
Química da vida
A 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 químicas
A 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
 Carboidratos
Sais 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
95% da água é usada como
solvente para solutos e como
meio de dispersão do sistema
coloidal.
Ligada
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);
HidrofóbicasMedo de água;
Hidrofílicas- Amigo
da água;
• Transporte de substâncias - para os meios intra
e extracelulares;
• 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
Magnésio
Fosfato
Cálcio
Atua como co-fator
enzimático;
Encontrado nos fosfolipídios
e nucleotídeos;
Encontram-se nas células
que desempenham papel
como transmissores de
sinais.
Alguns são indispensáveis pequenas quantidades
de: Manganês, cobre, cobalto, iodo, selênio,
níquel, molibdênio e zinco - necessários para
atividade de enzimas.
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
Encontrado em
frutas, cereais e
mel.
estrutural do RNA.
Dissacarídeo - Formados pela união de 2
monômeros de hexose, com perda de 1 mol de
água.
Lactose (glicose
+ galactose)
açúcar do leite,
função
energética;
Sacarose (glicose
+ frutose)
açúcar da cana e
beterraba, 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;
GlicoproteínasCarboidrato +
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 destacase: 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 -
5’ T G C T G A C G T 3’
Cadeia 2 -
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 célulasmãe.
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.
Dúvidas??
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