UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
INSTITUTO DE BIOQÍMICA MÉDICA
DISCIPLINA: BIOQUÍMICA A – ENFERMAGEM – BMQ – 121
BLOCO I: Estrutura de Proteínas e Biologia Molecular
Início: 14/03
Término: 11/04
Horário de aulas: 2ª e 4º de 08:00 às 12:00 horas
Profs. do bloco: Cláudio Masuda, Juliana Brasil e Clícia
Grativol ([email protected])
B IOQUÍMICA
A ULAS :
Aula 1 Introdução à disciplina e às biomoléculas
Aula 2 Água e suas propriedades, solubilidade e pH
Aula 3 Ácidos, bases e soluções tampão
Aula 4 Estudo dirigido
Fluxo de informação gênica: do DNA à proteína
Aula 5 Mini-teste
Aminoácidos e suas propriedades químicas
Proteínas e sua estrutura secundária, terciária e quaternária
Aula 6 Proteínas globulares e transporte de O2.
Aula 7 Mini-teste
Técnicas de diagnóstico
Aula 8 Estudo dirigido
Prova Bloco I
AVALIAÇÕES :
-
MINITESTES :
-
ESTUDO DIRIGIDO :
-
PROVA :
7.0
1.0
PONTO CADA
1.0
PONTOS
PONTO CADA
Universidade Federal do Rio de Janeiro
Centro de Ciências da Saúde
Instituto de Bioquímica Médica
Curso: Enfermagem e Obstetrícia
B IOMOLÉCULAS E C ÉLULA
B IOQUÍMICA
A bioquímica procura explicar a vida em termos químicos!
Estudo das estruturas e das interações entre:
• os átomos e moléculas
• as células e organismos vivos
B IOQUÍMICA
Biscoito maizena
Macarrão instantâneo
C ROSTA TERRESTRE E
C ORPO H UMANO
B IOQUÍMICA
Evolução a partir de um ancestral comum com
base em informações genéticas e bioquímicas
E LEMENTOS ESSENCIAIS PARA VIDA
E MANUTENÇÃO DA SAÚDE
Hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio em termos de porcentagem
correspondem a mais de 99% da massa da maioria das células.
C ARACTERÍSTICAS DO
C ARBONO
Carbono pode formar ligações
Ligação simples
simples com átomos de hidrogênio,
e ligação simples e dupla com
átomos de oxigênio e nitrogênio.
O carbono tem habilidade de
formar ligações simples e estáveis
com outros átomos de carbono.
Cada átomo de carbono pode
formar ligações simples com outros
quatro átomos.
Ligação dupla
C ARACTERÍSTICAS DO
C ARBONO
Dois átomos de carbono também
podem compartilhar dois ou três
pares de elétrons, então formam
duplas ou triplas ligações.
As quatro ligações que o átomo de
carbono pode fazer adquirem
arranjo tetraédrico com ângulo de
109.5 entre as duas ligações.
C OMPOSIÇÃO 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
P RINCIPAIS COMPONENTES
QUÍMICOS DAS CÉLULAS
Componentes Orgânicos
formados por moléculas grandes e muitas vezes complexas,
o elemento principal é o Carbono
• Carboidratos
• Lipídeos
• Proteínas
• Ácidos nucleicos
Componentes Inorgânicos
formados por moléculas pequenas e com poucos átomos.
• Água
• Sais Minerais
B IOMOLÉCULAS
As biomoléculas são compostas de carbono
Carboidratos
Proteínas
Lipídios
Ácidos nucléicos
A S BIOMOLÉCULAS SÃO CONSTITUÍDAS
POR MÚLTIPLAS FUNÇÕES ORGÂNICAS
C ARBOIDRATOS
Também são conhecidos como glicídeos ou açúcares.
(CH2O)n é a fórmula mínima daí o nome carboidrato ou "hidratos
de carbono“
Os monossacarídeos são os açúcares simples, “oses”
Os monossacarídeos são compostos aldeídicos ou cetônicos com
múltiplas hidroxilas
C OMO SÃO CLASSIFICADOS OS
CARBOIDRATOS ??
Classificaçao por número de unidades:
monossacarideos (glicose, frutose, ribose etc…)
dissacarideos (sacarose, lactose, maltose, etc…)
polissacarideos (amido, glicogenio, etc…)
Lactose
Glicogenio
M ONOSSACARÍDEOS
Fontes de energia / Sinalização Celular
Q UAIS AS FUNÇÕES DOS
CARBOIDRATOS ?
Reserva energética (amido, glicogênio...)
Alimentos energéticos (glicose,lactose...)
Intermediários metabólicos
Elementos estruturais (parede de bactérias e vegetais...)
As “oses” ribose e desoxirribose formam parte do arcabouço estrutural do DNA e RNA
G ALACTOSEMIA
Glicose
CLÁSSICA
G ALACTOSEMIA
CLÁSSICA
Á CIDOS NUCLÉICOS
DNA (ácido desoxirribonucleico) é a biblioteca celular,
contém todas as informações necessárias para a construção
das células e dos tecidos de um organismo
Á CIDOS NUCLEÍCOS
O DNA e o RNA são macromoléculas constituídas por centenas ou
milhares de unidades ligadas entre si.
Essas unidades são chamadas nucleotídeos.
Cada nucleotídeo é composto por três partes:
• um grupo fosfato
• uma pentose
• uma base nitrogenada
Os nucleotídeos que compoem o RNA sao ribonucleotideos
Os nucleotídeos que compoem o DNA sao desoxirribonucleotideos
Á CIDOS NUCLÉICOS
• As quatro bases nitrogenadas do DNA são adenina, citosina, guanina e timina
• Essas bases são divididas em dois grupos:
Bases Purínicas- são moléculas formadas por dois anéis: Adenina e Guanina
Bases Pirimidínicas- são moléculas formadas por um único anel: Timina e Citosina.
• No RNA a uracila substitui a timina
Á CIDOS NUCLEÍCOS
Se o açúcar em questão é a RIBOSE, temos um ribonucleosídeo, característico do RNA
Se o açúcar é a desoxirribose - 1 hidroxila a menos em C2 - temos um desoxirribonucleosídeo,
característico do DNA.
Á CIDOS NUCLEÍCOS
Cada cadeia de DNA é composta por vários nucleotídeos ligados uns aos outros pelos fosfatos
As duas cadeias estão ligadas uma à outra pelas suas bases nitrogenadas, por meio de ligação
de hidrogênio
A ligação ocorre entre pares de bases específicas
A citosina liga-se a guanina (3 ligações de hidrogênio)
A adenina liga-se a timina (2 ligações de hidrogênio)
Á CIDOS NUCLEÍCOS
O RNA é também uma longa fita de
nucleotídeos ligados entre si
A molécula de RNA é constituída por uma
fita única
Os nucleotídeos do RNA apresentam
diferenças com relação aos do DNA:
 a pentose no RNA é sempre a ribose
(no DNA é a desoxirribose)
 o nucleotídeo uracila é exclusivo do
RNA substituindo a timina
ADENOSINA TRIFOSFATO
ATP
P ROTEÍNAS
São polímeros de aminoácidos e constituem um grande fração da célula
As proteínas exercem papéis cruciais em todos os processos biológicos
Desempenham inúmeras funções:
• Atividade catalítica (enzimas)
• Elementos estruturais
• Transporte
• Movimento coordenado ( contração muscular…)
• Imunidade
• Transmissão de impulsos nervosos…
A MINOÁCIDOS
Grupo Ácido
Grupo Amino
a
Grupo ou Cadeia Lateral
Cadeia Lateral – varia em tamanho, estrutura, carga elétrica
influencia a solubilidade do aminoácido em água
L IGAÇÃO P EPTÍDICA
a
a
Aminoácido 1
Aminoácido 2
a
a
Ligação Peptídica
Dipeptídeo
L IPÍDIOS
Lipídios são biomoléculas insolúveis em água e muito solúveis em solventes
orgânicos
Quais as funções dos lipídios???
• Alimento energético
• Armazenamento altamente concentrado de energia
• Moléculas sinalizadoras (hormônios)
• Componentes de membrana
As quatro principais classes são:
• Triglicerídeos
• Fosfolipídios
• Esterol
• Glicolipídios
L IPÍDIOS
Os lipídios são mais conhecidos
como gorduras e são os principais
constituintes
da
membrana
plasmática e nuclear.
Ácidos graxos são cadeias de
carbonos e hidrogênios com vários
graus de insaturações (ligações
duplas)
que
terminam
em
carboxilas ( grupamentos ácidos).
T RIACILGLICERÓIS
Triacilgliceróis (3 Ácidos Graxos + Glicerol)
contém uma molécula de glicerol e três acidos graxos ligados
Armazenamento de energia/Metabolismo
os triacilgliceróis do tecido adiposo são a maior forma de armazenamento de
energia do organismo
F OSFOLIPÍDIOS
São abundantes em todas as membranas biológicas
São formados por ácido graxo, fosfato, glicerol e um grupamento
variável (X)
Componentes estruturais
Sinalização celular
Caráter anfipático
E STERÓIDES
Colesterol
Testosterona
Componente Estrutural/Sinalização
As plantas não possuem colesterol!
D EFICIÊNCIA DE V ITAMINA D
G LICOLIPÍDIOS
São lipídios que contém oses
São lipídios desprovidos de glicerol
Cerebrosídeo (Glicosilceramida)
A principal função é sinalização celular
C ÉLULAS
Unidades estruturais e funcionais de todos os organismos vivos
Existem células de diferentes formas e tamanhos e funções, no entanto existem
características estruturais comuns a todas elas:
núcleo, membrana plasmática e citoplasma
C ÉLULAS
Células procarióticas (pro “antes”; karyon “núcleo”)  ausência de núcleo definido
e organização interna simples. Procariotos são representados por bactérias
(eubactérias) e archaea (arquea)
Células eucarióticas (eu “verdadeiro)  núcleo definido limitado por membrana e
estrutura interna complexa
P RINCIPAL DIFERENÇA ENTRE
PROCARIONTE E EUCARIONTE ?
Membrana nuclear e organelas limitadas por membrana
P ROCARIONTE X E UCARIONTE
A tradução e a transcrição em eucariontes ocorrem em compartimentos
celulares distintos, a transcrição ocorre no núcleo e a tradução no
citoplasma
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Limite intra e extra celular!
M EMBRANA
A membrana plasmática define o
limite da célula e é uma barreira a livre
passagem de íons e compostos
carregados
Contém uma variedade de proteínas
transportadoras e canais iônicos que
regulam a passagem de moléculas
através da membrana.
A superfície da membrana possui
“antenas moleculares” bem específicas
que recebem e amplificam sinais do
meio externo
PLASMÁTICA
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Material genético
organizado
N ÚCLEO
O núcleo contém o genoma
É envolto por envelope nuclear (duas camadas de membrana contígua ao
retículo endoplasmático)
Local onde ocorrem os processos de replicação do DNA e transcrição.
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Organiza síntese de
lipídios e proteínas
R ETÍCULO E NDOPLASMÁTICO
Local da síntese de proteínas secretadas e de proteínas de membrana (não de
proteínas que ficam no citosol)
A ligação de ribossomos fornece ao retículo endoplasmático rugoso sua aparência
granular
Quando não existe ligação de ribossomos, o retículo endoplasmático é liso, é o
local da síntese de lipídios e tem aparência mais tubular que o rugoso
Nas células especializadas na secreção de proteínas para o espaço extra celular,
como células pancreáticas que secretam insulina o retículo endoplasmático é
mais proeminente
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Processamento e
Direcionamento das
proteínas
C OMPLEXO
DE
G OLGI
Série de “sacos” achatados perto do núcleo, Essa “pilha de sacos” de Golgi achatados tem
três regiões definidas: cis, medial e trans.
A porção cis faceia o retículo endoplasmático rugoso e o núcleo
A porção trans faceia a membrana plasmática
E os elementos mediais estão entre essas porções
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Degradação
L ISOSSOMOS
São organelas ácidas que contém enzimas degradativas encontradas em células animais
No interior do lisossomo a composição é diferente do citosol que o circunda
As enzimas lisossômicas (capazes de degradar DNA, RNA, proteínas, lipídios...) funcionam de
maneira eficiente em pH ácido e são pouco ativas em pH neutro
Possui inúmeras hidrolases ácidas:
• Proteases
• Nucleases
• Glicosidases
• Lipases e Fosfolipases
• Fosfatases e Sulfatases
Hepatócitos: mitocôndria ~ 10 dias
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Detoxificação
PEROXISSOMO
Enzimas que destroem o peróxido de hidrogênio:
- Catalase
Hepatócitos: mitocôndria ~ 10 dias
Etanol também é oxidado pelo peroxisomo hepático e renal
Beta-oxidação dos ácidos graxos (junto com as mitocondrias em animais)
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Energia!
M ITOCÔNDRIA
Cada mitocôndria tem duas membranas, a externa é lisa e a interna tem invaginações
chamadas cristas (maior área de superfície)
A membrana interna envolve a matriz (solução aquosa concentrada de enzimas e
intermediários envolvidos com a produção de energia)
As mitocôndrias possuem seu próprio DNA, RNA e ribossomos
A mitocôndria é a principal produtora de ATP, fornecendo energia para célula
Células de tecidos metabolicamente ativos tem mais mitocôndrias
C OMPONENTES DAS C ÉLULAS
E UCARIÓTICAS
Estabiliza a
forma celular
C ITOESQUELETO
Tanto células eucarióticas como procarióticas possuem citoesqueleto (arranjo de proteínas
fibrosas) que garante estabilidade estrutural, a forma, e ajuda na movimentação da célula.
É composto por:
•Microtúbulos - constituídos de polímeros de proteínas tubulina,
•Microfilamentos – constituídos da proteína actina,
•Filamentos intermediários – constituído de vimentina,desmina,queratina,etc
C ITOESQUELETO
É uma rede tridimensional interligada em todo o citoplasma, formado
por vários tipos de filamentos de proteínas que cruzam a célula
Funções:
• Estabiliza a forma celular
• Organiza o citoplasma
• Produz movimento
P ORQUE AS CÉLULAS
EUCARIÓTICAS SÃO DIVIDIDAS EM
COMPARTIMENTOS ?
Cada compartimento dentro da célula desempenha uma função
Muitas enzimas só funcionam no interior da organela .
As células podem se tornar especializadas, aumentando componentes
específicos para cada função
H IERARQUIA MOLECULAR NA
ORGANIZAÇÃO DAS CÉLULAS