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