Aula 2 - Macromoléculas

 Anhanguera Educacional. Faculdade Anhanguera de Anápolis. Farmácia. BIOLOGIA CELULAR  Professor: Marcelo Garcez Rodrigues.  Anápolis, 2012.

BASES MACROMOLECULARES DA  A CONSTITUIÇÃO CONSTITUIÇÃO CELULAR 

Constituição celular:

- As molé molécul culas as que que consti constitue tuem m as célu células las são são form formada adass pelos pelos mesm mesmos os átomos encontrados nos seres inanimados. Massa celular: ox i gên i o e n i t r ogên i o  [fósforo / enxofre  - Carbono , h i dr ogên i o , oxi ]. ]. Seres inanimados da crosta terrestre: si l íci o , al u mín i o e sódio  - Ox i gên i o , sil . - Excluindo-se a água, existe nas células predominância absoluta dos compostos de carbono, extremamente raros na crosta da Terra. Terra. Macromoléculas poliméricas: - É caract caracterí erísti stica ca da maté matéria ria viva viva a pres presenç ençaa de molé molécul culas as de alto alto peso peso,, er os constituídos pela repetição de ou macromoléculas , que são pol ímero unidades menores, chamadas monômeros : omopo opoll ímer os = polímeros formados por monômeros semelhantes. - H om Ex.: glicogênio. opol ímer os = polímeros constituídos por monômeros diferentes. - H eter opol Ex.: ácidos nucléicos. opol ímeros  er os  - Além dos bi opol , moléculas menores como lipídios, água, sais minerais e vitaminas têm relevante papel na constituição e →

Água e os seres vivos:

- A maior maior part partee da massa massa dos seres seres vivos vivos é simple simplesm sment entee água. Água e atividade metabólica das células são diretamente proporcionais. Água e idade são inversamente proporcionais.

Estrutura molecular da água: - A molécula de água (H2O) é formada por 1 átomo de oxigênio (O) unido covalentemente a 2 átomos de hidrogênio (H). - A molécula de água é morfológica e eletricamente assim ssi m é tr i ca . Os dois átomos de  H  formam com o de O um ângulo que, em média, é estimado em 104,5º  . - De Devi vido do à for forte te atr atraç ação ão exe exerc rcid idaa pelo pelo núc núcle leoo do oxigênio sobre os elétrons, a molécula de água é relativamente positiva, no lado dos dois hidrogênios, e negativa, no lado do oxigênio, isto é, a molécula de água é um dipolo

Água e os seres vivos:

Água e os seres vivos:

Água e os seres vivos: - Por su sua natureza dipolar, a água é um excelente solvente  ; Substâncias hidrofílicas substâ Substâncias substâncias ncias com alto teor de grupamento polares (carboxila, hidroxila, aldeído, sulfato e fosfat  fosfato o) » são solúveis / têm afinidade pela água. Ex.: hidratos hidra tos de carbono, ácidos nucléicos e muitas proteínas. Substâncias hidrofóbicas substâncias sem ou com poucos grupamentos polares (são apolares) » são insolúveis em água. Ex.: lipídios. Moléculas anfipáticas macromoléculas, gera geralmente lmente alongadas, que apresentam uma região hidrofílica e outra hidrofóbica. Ex.: fosfolipídios.

Água e os seres vivos: - A água é capaz de dissolver grande variedade de substâncias químicas: sais, gases, açúcares, aminoácidos,  proteínas e ácidos nucléicos; nucléicos; - O líqu líquido ido que preenc preenche he as célul células as vivas, vivas, den denomi ominad nadoo citosol, consiste em uma solução aquosa de diversas substâncias: glicídios, sais, aminoácidos e proteínas.

Proteínas: - Macr Macrom omol oléc écul ulas as cont conten endo do um númer númeroo variá variáve vell de aminoácidos unidos entre si » pol ímero er os de aminoácidos.

Proteínas: - A ligaçã ligaçãoo entre entre dois dois ami aminoá noácid cidos os vizi vizinho nhoss em uma uma molé molécul culaa de proteína é denominada ligação peptídica e se estabelece sempre entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxila do outro.

Proteínas – ligação peptídica:

Em que diferem as proteínas? 1. Pela quantidade de aminoácidos da cadeia polipeptídica; 2. Pel Pelos os tipos de aminoácidos aminoácidos presen presentes tes na cadeia; cadeia; 3. Pel Pelaa sequência em que os aminoácido aminoácidoss estão estão unidos na cadeia.

- A forma forma tridim tridimens ension ional al da moléc molécula ula de uma uma prot proteín eínaa está está relacionada com a sequência de aminoácidos e com o número de cadeias polipeptídicas que constituem sua molécula. - Chama-se configuração nativa a forma tridimensional que uma molécula apresenta nas condições de pH e temperatura existentes nos organismo vivos.

Níveis de Organização das Proteínas: - ESTRUTUR A PRIMÁRIA: - O núme número ro e a sequê sequênc ncia ia line linear ar dos dos resí resíduo duoss de amino aminoáci ácidos dos em uma cadeia polipeptídica determinam a estrutura  pr i már i a da proteína; - Tem impor importân tância cia fund fundam ament ental al para para a funçã funçãoo que a proteí proteína na irá desempenhar. - ESTRUTURA SECUNDÁRIA: - Arranj Arranjoo espaci espacial al defi definid nidoo formad formadoo pela pela dobr dobraa e enro enrolam lament entoo da estrutura primária em helicoidal (comparável a um fio de telefone). tu r a se secun cu n dár i a  - Esse Esse enr enrol olam amen ento to,, conh conhec ecid idoo como como est r u tur ,é causado pela atração entre certos grupos de aminoácidos  próximos.

Níveis de Organização das Proteínas: - ESTRUTUR A SECUNDÁRIA: - A l f a-h . a- h é l i ce 

Níveis de Organização das Proteínas: - ESTRUTUR A SECUNDÁRIA: - A l f a-h . a- h é l i ce / B eta pre pr egue gu eada 

Níveis de Organização das Proteínas: TERCIÁRIA:: - ESTRUTUR A TERCIÁRIA - A cadeia cadeia poli polipep peptíd tídica ica heli helicoi coidal dal gera geralm lment entee dobra-s dobra-see sobre sobre si mesma, formando o que os bioquímicos chamam de ; estr u tur tu r a te t er ciá ci ár i a  - Essas Essas dobr dobras as deve devem-se m-se à atraç atração ão entr entree difere diferente ntess parte partess da molécula e também à atração e à repulsão que os radicais dos aminoácidos exercem sobre as moléculas de água circundante. - ESTRUTURA QUATERNÁRIA: - Arranj Arranjoo espaci espacial al dad dadoo pelas pelas proteí proteína nass que possue possuem m mais mais de uma cadeia polipeptídica no espaço; - Essa Essa estrut estrutura ura é mantid mantidaa graça graçass à coope cooperaç ração ão de numero numerosas sas ligações químicas fracas, como as ligações de hidrogênio.

Estrutura Estrutu ra Terciária:

Níveis de Organização das Proteínas:

Níveis de Organização das Proteínas:

Forças de Estabilização das Proteínas: Ligações eletrostáticas

Interações hidrofóbicas

Desnaturação das Proteínas:

- Perc Percaa da estr estrut utur uraa tridi tridime mens nsio iona nall da prot proteí eína na  perca da função.

-  Exemplos: - De Desn snat atur uraç ação ão pe pelo lo au aum men ento to de temperatura .

- De Desn snat atur uraç ação ão pe pelo lo au aum men ento to da acidez  .

Enzimas: - As enzimas são moléculas protéicas dotadas da propriedade de acelerar intensamente determinadas reações químicas, tanto no sentido da síntese como no da degradação de moléculas. - São elas elas as princi principai paiss respon responsáv sáveis eis pela pela efici eficiênc ência ia da da maquinaria química intracelular. - Além Além da rapi rapidez dez,, as sínt síntese esess enzim enzimáti áticas cas apre apresen sentam tam alto alto rendimento, isto é, no final da reação gera-se apenas o  produto desejado ou alguns produtos, mas todos úteis às células. Ao contrário das sínteses de laboratório » (numerosos subprodutos  molécula desejada deve ser  separada).

Enzimas:

- AÇÃO ENZIMÁTICA: - O comp compost ostoo que que sofre sofre a ação ação de de uma uma enzima enzima chama chama-se -se produto. substrato (reagente) cen tr os ativos  ati vos  - A molé molécu cula la da en enzi zima ma po possu ssuii um ou mai maiss cen , aos quais o substrato se combina ( model ) model o chave-f chave-f echadur chadu r a   para que seja exercida a ação enzimática. enzimática. - NOMENCLATURA: →

Muitas enzimas são designadas pelo nome do substrato sobre o qual atuam mais o sufixo sufixo – ase.. Exemplos:  –ase Lipídio → Lipases Proteínas → Prote Proteases ases Nucleases ases Ácidos nucléicos → Nucle

Ação das Enzimas:

Ação das Enzimas:

Ação das Enzimas:

Enzimas:

- AÇÃO ENZIMÁTICA: - Para Para exerce exercerem rem sua ativ ativida idade, de, muitas muitas enzi enzima mass necess necessita itam m de co-fatores, que podem ser um íon metálico ou uma molécula. Quando o co-fator é uma molécula orgânica, recebe o nome de coenzima .

HOLOENZIMA = complexo formado pela

enzima com o co-fator.  Apoenzima = parte protéica da enzima, ou seja, é a enzima enzima removida removida do co-fator co-fator..

Holoenzimas:

Enzimas: - A ativid atividade ade das das enzim enzimas, as, muit muitoo sensív sensível el a diver diversos sos agen agentes tes químicos e físicos, é capaz de ser inibida de de várias maneiras. A inibição pode ser  competitiva  ou n ão-  . competitiva  - INIBIÇÃO COMPETITIVA: - Oco Ocorre rre quan quando do uuma ma subst substânc ância ia resi resiste stente nte à ação ação enzim enzimáti ática, ca,  porém de molécula muito parecida com a do substrato da enzima, se fixa nos centros ativos da molécula enzimática. NÃO-COMPETITIV TIVA: A: - INIBIÇÃO NÃO-COMPETI - Oco Ocorre rre geralm geralment entee quand quandoo metai metaiss pesad pesados os se se ligam ligam em uma região da enzima e alteram sua forma tridimensional impedindo sua atividade.

Inibição Enzimática:

Carboidratos:

- Hidratos de carbono: carbono , h i dr ogên i o e oxi ox i gên i o . - MONOSSACARÍDIOS: - São os glic glicídi ídios os mais mais sim simple ples, s, que que apres apresent entam am entre entre 3 e 7 átomos de carbono na molécula; - Fórmula geral: Cn(H20)n. n = 3 a 7 átomos de carbono - n = 3 C 3 H 6 O 3  triose; - n = 4 C 4 H 8 O 4  tetrose; - n = 5 C 5 H 10 O 5  pentose » ribose; » desoxirribose; - n = 6  C 6 H 12 O 6  hexose » glicose; » frutose; » galactose; - n = 7  C 7 H 14 O 7  heptose. → → →

→

→

Carboidratos:

- OLIGOSSACARÍDIOS: - Co Comp mpos osto toss por por cad cadei eias as monossacarídicas. - Dissacarídios: - Oligossacarídios formados pela união de 2 monossacarídios por meio de uma l i gação OO- gl i cosídi ca .

curta cu rtass

de

unid un idad ades es

Oligossacarídios:

- Dissacarídios: - Oligoss Oligossaca acaríd rídios ios formado formadoss pela pela união união de de 2 monos monossaca sacarírídios por meio de uma l i gação OO- gl i cosídi ca . MALTOSE = glicose + glicose (hidrólise do amido). SACAROSE = glicose + frutose (frutas). LACTOSE = glicose + galactose (leite).

Carboidratos:

- POLISSACARÍDIOS: - Glicíd Glicídios ios formado formadoss pela pela união união de centen centenas as ou mesmo mesmo milhares de monossacarídios; acr om omol ol é cul cu l as  - São São mol moléc écul ulas as relat relativ ivam amen ente te gran grande dess » M acr . - São pol ímero monossacarídios). er os   (monômeros Oligossacarídios formados pela união de 2 monossacaríO- gl i cosídi ca . dios por meio de uma l i gação O- Amido (polissacarídeo de reserva): - Princip Principal al subs substân tância cia de reserv reservaa ener energét gética ica dos vege vegetai taiss e algas; - Farinh Farinhaa dos dos grãos grãos de milh milhoo e trigo trigo / tubérc tubérculo ulo da batata batata-inglesa e raiz da mandioca; →

Polissacarídios:

- Amido (polissacarídeo de reserva): - Formado Formado pela pela cond condens ensaçã açãoo de de milh milhare aress de moléc molécula ulass de glicose em configuração ;

Amilopectina

Polissacarídios:

- Glicogênio (polissacarídeo de reserva): - Princip Principal al subs substân tância cia de rese reserva rva ener energét gética ica dos anim animais ais;; - Molécu Moléculas las têm estrutu estrutura ra simi similar lar à da da amilo amilopec pecti tina, na, dife diferin rindo do desta por serem maiores e mais ramificadas.

Polissacarídios:

- Celulose (polissacarídeo estrutural): - Princi Principal pal comp componen onente te da pared paredee celula celularr, o esquele esqueleto to básic básicoo das célu células las vegetais; - Formada Formada pela pela un união ião de milh milhare aress de molécu moléculas las de glicos glicosee em configuração .

Lipídios:

- O termo l i pídi o  designa alguns tipos de substâncias orgânicas cuja principal característica é a insolubilidade em água e a solubilidade em certos solventes orgânicos (éter, clorofórmio e benzeno). - As molé molécu cula lass dos dos lipí lipídi dios os são são apolares  .

Lipídios:

- TRIACILGLICERÓIS / TRIGLICÉRIDES / TRIGLICERÍDIOS: - Possuem Possuem molécu moléculas las formad formadas as pelo pelo álcool álcool glicer glicerol ol unido unido a 3 moléculas de ácidos graxos por meio de uma r eação de  ester esterii f i cação .

Lipídios:

- TRIACILGLICERÓIS: - Ácidos graxos de cadeia saturada  sólidos à temperatura ambiente. Ex.: manteiga.

- Ácidos graxos de cadeia insaturada  l íqu i dos à temperatura ambiente. Ex.: óleos vegetais (milho / girassol / soja / canola).

Lipídios:

- TRIACILGLICERÓIS - Funções: - Reserv Reservaa de de ener energia gia em mome momento ntoss de necess necessida idade de;; - Isolante té térmico;

- Impe Imperm rmea eabi bili liza zant ntee de de pen penas as da dass ave avess ( glândula  glândula uropigiana uropigiana).

Lipídios:

- FOSFOLIPÍDIOS: - Possue Possuem m molé molécu culas las longas longas e dotad dotadas as de de uma uma extre extremid midade ade polar  isto é, com carga elétrica e uma longa cadeia apolar , não-ionizada. - Princi Principal pal compon component entee das memb membran ranas as celula celulares. res.  – 

 – 

-

Lipídios: - ESTERÓIDES: - Co Comp mpos osto toss que que cont co ntém ém um núcl nú cleo eo (ciclopentanoperidrofenantreno  ) constituído por 4 anéis de carbono interligados. Ex: Colesterol .

Lipídios:

- ESTERÓIDES - Colesterol: - Import Important antee consti constitui tuinte nte da da membr membrana ana plas plasmá mátic ticaa das das célula célulass animais; - Utiliz Utilizado ado como como prec precurs ursor or para para síntes síntesee dos dos hormô hormônio nioss esteroidais.

Ácidos nucléicos:

- São con consti stituí tuídos dos pela pela polime polimeriz rizaçã açãoo de unid unidad ades es cham chamada adass . n u cl eotí eot ídeos  - Cada Cada nu nucl cleo eotí tíde deoo con conté tém: m: molé molécu cula la de ácido fosfórico, uma  pentose e uma base nitrogenada .

Ácidos nucléicos:

- Dist Distin ingu guem em-se -se 2 tipo tiposs de ácid ácidos os nuc nuclé léic icos: os: D N A / RN A . - No D N A , a pentose encontrada é a desoxirribose. No RN A , o açúcar é a ribose.

Ácidos nucléicos:

- No DNA existem 4 tipos de bases: adenina , timina, citosina e guanina  . - No RNA também existem quatro bases, porém no lugar da timina, existe a uracila .

Ácidos nucléicos:

Ácidos nucléicos:

Ácido desoxirribonucléico (DNA):

- Respon Responsáv sável el pelo pelo armaze armazenam nament entoo e tran transmi smissão ssão da informação genética; - A molécula de D N A consiste em 2 cadeias de nucleotídeos dispostas em hélice enroladas ao longo de um mesmo eixo.

Ácido desoxirribonucléico (DNA):

Ácido desoxirribonucléico (DNA): - A união união entr entree as 2 cadei cadeias as de de nucle nucleotí otídeo deoss dá-se dá-se pelo pelo  pareamento das bases nitrogenadas de forma padronizada: sempre uma purina com uma pirimidina. - A proxim proximida idade de das das bases bases nitro nitrogen genada adass púricas púricas e piri pirimí mídic dicas as  possibilita a formação for mação de l i gações de h i dr ogên i o , sendo que adenina forma duas pontes de hidrogênio com a timina e a citosina forma três pontes com a guanina .

Estrutura da molécula de DNA:

Ácido ribonucléico (RNA): - Ao contrário do D N A , cuja molécula quase sempre é formada por 2 cadeias polinucleotídicas, a molécula de RN A é um filamento único; - Dos pon pontos tos de vist vistaa funcio funcional nal e estru estrutur tural, al, distin distingue guem-s m-see 3 variedades de ácido ribonucléico:

RNA MENSAGEIRO ou mRNA RNA DE TRANSFERÊNCIA ou tRNA RNA RIBOSSÔMICO ou rRNA

RNA x DNA:

RNA mensageiro (mRNA): - O mRNA é sintetizado nos cromossomos, como os demais RNAs da célula, e representa a transcrição de um segmento de uma das cadeias da hélice de DNA; - Sua sequên sequência cia de bases bases é trad traduzi uzida da nos riboss ribossom omos os determinando a sequência de aminoácidos nas proteínas.

RNA transportador (tRNA): - Os tRNAs apresentam segmentos das moléculas formados  por uma hélice dupla devido às pontes de hidrogênio que se estabelecem entre as suas bases; - A represe representa ntação ção plana, plana, esquem esquemáti ática, ca, da molé molécul culaa do tRNA, tem o aspecto de um trevo de 4 folhas.

RNA transportador (tRNA): - Sua função função é trans transfer ferir ir os amino aminoáci ácidos dos para para as posiçõ posições es corretas nas cadeias polipeptídicas em formação nos complexos de ribossomos e mRNA.

RNA ribossômico (rRNA): - RNA ribossôm ribossômico ico com combin bina-se a-se com proteí proteínas nas ribo ribossô ssômi micas cas  para formar os ribossomos, que tem sítios para ligação de todas as moléculas ( mRNA e tRNA ) que devem interagir  durante o processo de síntese proteica.

RNA ribossômico (rRNA):

- Quando Quando presos presos a fila filame mento ntoss de de RNA RNA mensage mensageiro iro,, os os ribossomos formam os polirribossomos, onde tem lugar a síntese de proteínas.

RNAs: - Os 3 tipos tipos de RNAs RNAs desem desempen penham ham um pap papel el coop coopera erativ tivo: o: os ribossomos ligados aos tRNAs e proteínas específicas  podem ser mover fisicamente sobre moléculas de mRNA  para traduzir as informações codificadas. codificadas.

Síntese de Proteínas: