ORGANIZAO MOLECULAR DA CLULA

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Introduo

Molculas que constituem a clula so formadas pelos mesmos tomos encontrados nos seres inanimados.

Seres inanimados- os quatro elementos abundantes so O2, Si, Al, Na.

Seres vivos- constituidos por elementos qumicos comuns,99% da massa das celulas so formados por H2, C, O2, N.

Compostos que constituem a clula para alm da gua e sais minerais so chamados de COMPOSTOS ORGNICOS, cujas propriedades quimicas so mais adequadas vida.

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Organizaco molecular da clula4

COMPOSTOS

QUMICOS

Inorgnicos

Orgnicos

gua

(70%)

Sais

minerais

Carbohidratos

LpidosAcidos nuclicos

Protenas

Termos Importantes

Macromolculas- so polimeros constituidos pela

repetio de unidades menores-monmeros.

Homopolmeros- polmeros formados por

monmeros semelhantes. Ex:

Heteropolmeros- polmeros constitudos por

monmeros diferentes. Ex.

Biopolmeros-polmeros encontrados nos seres

vivos. So de maior importncia: as protenas,

polissacardeos, cidos nuclicos.

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1. GUA 70% do contedo celular, para alguns pode perfazer 98%;

Importante para: reaces qumicas (meio

aquoso, solvente e reagente)

Molculas hidroflicas- Polmeros celulares que tem

em sua estrutura agrupamentos que apresentam

afinidade com gua- agrupamento polares.

Ex (maioria dos carbohidratos, cidos nuclecos e muitas

protenas)

Molculas Hidrofbicas- Ex: os lpidos, parafinas e

leos

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Molculas Anfipticas

Macromolculas geralmente alongadas que

apresentam uma regio hidrofilica e outra

hidrofbica.

Capazes de se associar simultneamente a

gua e compostos hidroflicos por uma das suas

extremidades e a compostos hidrofbicos por

outra extremidade.

Exercem importantes funes biolgicas e esto

presentes em todas as membranas celulares.

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2. CARBOHIDRATOS

considerados

polihidrocetonas ou

polihidroxialdedos

e seus derivados,

Apresentam C, H2 e

O2 e em alguns

casos elementos

como N2 ou S.

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Carbohidratos (cont.)

Funo energtica:

forma de armazenamento de energia eintermedirios metablicos

armazenados em forma de acar e depoisdegradados. Ex:

Amido e glicognio

Funo estrutural: fazem parte da estrutura dos cidos nuclicos so elementos estruturais nas paredes celulares das

bactrias e nas plantas Ex: Celulose e quitina 9

Carbohidratos (cont.)

Formam polmeros que em funo das

unidades podem ser:

Monossacardeos,

Dissacardeos e

Polissacardeos.

As unidades de polmeros so chamadas de

acares e o mais frequente a glicose.

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CARBOHIDRATOS (CONT.)

Monossacardeos: f. Geral Cn(H2O)n n=3: 7

Podem ser:

Trioses, Tetroses, Pentoses, Hexoses, Heptoses.

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Aldosrie

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DISSACARDEOS

1. LACTOSE- acar do leite, constitudo por duas

ligaoes monomricas- ligao glicosdea

(resultante da associao de dois grupos OH

com consequente libertaao de gua),

caracterstica dos acares. (ver slide a seguir)

2. SACAROSE- acar da cana, beterraba

Resulta da associacao da Frutose + glucose

3. MALTOSE- (glicose + glicose) accar dos cereais

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Dissacardeos: Ligao Glicosdica

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Esquema da ligao glicosdea

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Figura 2: Molculas da LACTOSE (A) e SACAROSE (B), dois importantes

dissacardeos encontrados no leite e na cana, respectivamente.

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Polissacardeos

resultam da combinao de vrios

monossacardeos.

quando totalmente hidrolisados produzem

monossacardeos.

Mais comuns:

amido; celulose; glicognio; quitina

(polissacardeo nitrogenado que forma o

exoesqueleto dos artrpodes).

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Polissacrideos (cont.)

Existem vrios tipos de polissacardeos;

CRITRIO DE DIFERENCIAO:

Natureza das unidades monomricasrepetitivas;

Comprimento das respectivas cadeias;

Tipo de ligao entre os monmerosconstituintes;

Grau de ramificao.

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3. LPIDOS

So insolveis em gua,

Solveis em solventes orgnicos (ter,

clorofrmio e benzeno)

Funes principais:

Material de reserva de energia e

estrutural,

So hormonas e vitaminas, (cont.)

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3. Lpidos(cont.)

tm papel na proteco trmica e fsica;

So componentes dos cidos biliares queajudam a degradar outros lpidos.

Classificam-se em trs grupos principais

Glicerdeos;

leos e Gorduras;

Ceras, Cerdeos e Esterides.21

Lpidos com funo estrutural:

so componentes de todas as membranas celulares

So mais complexos que os lpidos de reserva e suas molculas so longas.

Ex:OS FOSFOLPIDOS (fosfoglicerdeos e esfingolpidos)-tem nas suas molculas para alm de cidos gordos eglicerol,um cido fosfrico, os glicolpidos e ocolesterol.

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A. GLICERDEOS

1. so encontrados nas sementes de algodo,

amendoim, milho, arroz e soja.

2. Tem funo energtica.

3. Formam-se a partir de unio de um LCOOL

(glicerol /CH2OH-CH2OH-CH2OH) com trs

molculas de CIDO GORDO.

4. Encontram-se tambm nas clulas animais, com

funo de proteco contra a perda de calor e

reserva de energia.

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ACILGLICERIS

(triglicridos, trialcilgliceris, glicerolpidos)

steres do glicerol e cidos gordos

classe mais abundante dos lpidos e constitui o

principal componente de armazenamento de

energia.

temperatura ambiente, so geralmente

slidos e so referidos como gorduras.

Os lquidos so referidos como leos.

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Triacilglicerol25

FOSFOLPIDOS

(fosfoglicridos, glicerofosfatidos)

um grupo hidroxlico primrio do glicerol

esterificado com cido fosfrico e os restantes

com cidos gordos (cido fosfatdico) ;

um dos grupos hidroxlicos do resduo fosfrico, se

encontra esterificado com um grupo polar;

componentes principais das membranas

celulares, ocorrendo em muito poucas

quantidades quando encontradas noutros

componentes celualres.

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Fosfolpidos Mais Importantes

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Fosfolpidos mais importantes (cont.)

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ESFINGOLPIDOS

tm como estrutura bsica a esfingosina ou derivado so compostos membranais tanto nas clulas vegetais

como nas clulas animais,

nos animais, a base a esfingosina ou adehidroesfingosina (contm uma ligao dupla do C4);

nas plantas superiores, a base a fitoesfingosina(contm um grupo OH na posio 4);

nos invertebrados marinhos, a base o 4,8esfingadieno (duplamente insaturado nos C4 e C8);

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Esfingolpidos maioritrios nos animais30

B. CERAS steres slidos de cidos gordos de longas cadeias

(14-15 carbonos) com lcoois monohidroxlicos decadeia longa ou esteris (16-30 carbonos);

So constitudos por cidos gordos e lcool, excepto glicerol;

So mais abundantes no reino vegetal Impermeabilizam a superfcie das folhas, frutos

e ptalas reduzindo desta forma a evaporao. Insectos tem a carapaa revestida por ceras

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CIDOS GORDOS

Compostos hidrocarbonados de cadeia linear com

um grupo funcional terminal carboxlico;

Diferem pelo:

comprimento das suas cadeias,

nmero e

posio das suas ligaes mltiplas;

tipo de ligao - saturados ou insaturados;

nmero de ligaes duplas - mono-, di-, tri-, etc.

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cidos gordos (cont.)

os mais abundantes tm um nmero par de carbonos

comprimentos mais frequentes entre 14 e 22carbonos (predominam os entre 16 e 18carbonos)

Mais comuns entre os saturados so:

o C16 e o C18 (palmtico e esterico)

insaturados o C18 (olico).

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cidos gordos

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c. Esterides

derivados do

Perhidrociclopentanofenantreno

Diferenas

(1)nmero e posio das ligaes duplas,

(2) tipo, localizao e nmero de grupos substituintes e na

(3) configurao ou

pontos de substiuio C3 no anel A, C11 no anel C e C17no anel D.

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ESTERIDES

a este grupo pertencem uma srie de hormonas

colesterol, estrognio testosterona e cidos

biliares;

O colesterol componente das membranas

celulares das clulas animais e percursor das

hormonas sexuais masculinas.

As clula vegetais produzem outros esteris,

denominados fitoesteris, dentre eles o erzosterol,

abundante especialmente no centeio.

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Esterides37

4. PROTENAS

Componentes celulares mais funcionalmente

diversificados.

Participam em quase todos os processos biolgicos

e chegam a perfazer 50% da matria das clulas.

A primeira protena a ser descoberta foi a

mioglobina por John Kendrew.

so constitudas por N, H2, O2 e C, podendo se

encontrar Fe, Mn, Cu, Mg, S.

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4. Protenas (cont.)

So polmeros de -aminocidos e as cadeiasassim constitudas denominam-se cadeias

polipeptdicas e ao atingirem certa dimenso

(peso molecular a partir de 6000 dltons)

recebem o nome de protena.

Os -aminocidos so assim chamados porpossuirem um carbono central (carbono alfa) e

um grupo amino.

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4. Protenas (cont.)

R

H2N-C-COOH

H

R- radical que confere a propriedade especfica do aminocido

Os alfa-a interligam-se para formar cadeias

peptdicas atravs do grupo amino (-NH2) e do

grupo carboxilo (-COOH) de outro a com

produo da chamada Ligao peptdica.

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Ligao peptdica41

42

4. PROTENAS (cont.)

Existem mais de 150 aminocidos e s apenas 20 so

encontrados nas protenas. Podem ser:

ALIFTICOS- Glicina, Leucina, Isoleucina, Valina, Alanina

ALCOOLICOS OU HIDROXILADOS- Serina, Treonina,

Tirosina

AROMATICOS: Fenilalanina, Triptofano

SULFURADOS- Cistena, Metionina

CARBOXLICOS- cido L-aspartico, cido L-glutmico

AMINADOS- Asparagina, Glutamina

IMINO- Prolina

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Aminocidos no polares

44

Aminocidos dicarboxlicos

45

Aminocidos bsicos aminados46

Aminocidos hidroxilados47

Aminocidos sulfurados48

Aminocidos cclicos aromticos

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Aminocidos heterocclicos

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Com base na sua funo, as protenas podem ser:

1. Enzimas (lipase, amilase)

2. Protenas de transporte (hemoglobina,

transferrina)

3. Protenas de armazenamento (ferritina)

4. Estruturais/do sistema contrctil (actina, miosina,

colgeno, elastina etc)

5. Hormonas (insulina)

6. Anticorpos (imunoglobulinas)

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CLASSIFICAO DAS PROTENAS

SIMPLES

CONJUGADAS (caracterizadas pela presena de

em suas molculas de uma parte no proteica

denominada grupo prosttico.

Exemplos:

Nucleoprotenas, Glicoprotenas, Fosfoprotenas;

Hemeprotena (catalases, peroxidases, citocromos);

Flavoprotenas, Metaloprotenas.

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4. PROTENAS (cont.)

Sequncia dos a -determina a

funcionalidade das protenas e a sua forma

tridimensional .

Por sua vez, a sequncia de aminocidos

depende da sequncia das bases no mARN

.

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Estrutura das Protenas (1)

A estrutura das molculas proticas

mantida pelas seguintes foras:

Ligao peptdica,

Interaco hidrofbica,

Pontes de Hidrognio e

Ligaoes Dissulfeto S-S (ligaes

entre molculas da cistena).

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Estrutura das Protenas

Estrutura primria: determinada pelo nmero e

sequncia dos resduos aminocidos em uma cadeia

polipetidica.

o nvel estrutural mais simples e mais importante,

pois dele deriva todo o arranjo espacial da protena.

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Resulta em uma longa cadeia de aminocidos semelhante a um "colar de contas"

Grupos substituintes (R) representados pela estruturaprimria da cadeia peptdica criam a reactividade qumicaespecfica nas funes biolgicas.

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ESTRUTURA SECUNDRIA:

Resulta do arranjo espacial, definidoe tpico (resultante do enrolamentoe dobramento) de aminocidosprximos entre si na seqnciaprimria da protena.

o ltimo nvel de organizao das protenas fibrosas (mais simples estruturalmente)

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Estrutura secundria

HLICE

uma espiral dextrgira

Em cada perodo de 3 aminocidos forma uma ponte de hidrognio interna

Contm 3,6 resduos aminocidos em cada volta

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Estrutura secundria ESTRUTURA

As pontes de hidrognio so externas

Grupos laterais dos a esto dispostos de uma forma

alternada, (acima e abaixo

do plano)

Os resduos polares e no polares encontram-se em

lados opostos do plano

estando os polares dispostos

alternativamente, (+ e -)

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Estrutura terciria

Consiste na

conformao

tridimensional

assumida por um

peptido

A cadeia singular

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Estrutura das Protenas (cont.)

A cadeia contendo estrutura secundria, dobra-se

novamente sobre si mesma, formando estruturas

globosas e alongadas, adquirindo assim uma estrutura

terciria.

Ocorre nas protenas globulares, mais complexas

estrutural e funcionalmente.

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Estrutura Quaternria63

as vrias cadeias peptdicas iguais ou diferentes, que

juntam-se de um modo especfico para formar a molcula

protica, conferindo assim a sua estrutura quaternria.

atravs da estrutura quaternria que se formam

diversas estruturas de grande importncia biolgica.

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Tcnicas utilizadas no estudo da clula

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METODOS DE OBSERVAO (Visualizao)

MICROSCOPIA :

ptica,

Electrnica

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Microscpio usado por Hooke

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Microscpio E. Transmisso

Inventor de ME: 1930, V. Zworkin 70

Microscpio E. de Varrimento

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MICROSCOPIA

a tcnica mais usada.

Atravs desta possivel:

o estudo microscpico de clulas vivas, entretanto,

tem mais vantagem obter um preparadopermanente no qual as clulas ficampreservadas (fixadas e coradas) para melhordemonstrao de seus componentes.

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METODOS DE DETECO

Citoqumica: localizao intracelular das diversas substncias

(moleculas) que compem as clulas.

Aplicada ao nvel da microscopia ptica (1) e electrnica (2).

Por esta tcnica, os cidos nuclicos, as protenas, so corados especificamente.

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CITOQUMICA

Ao nivel da Microscopia ptica:

O produto da reaco citoquimica deve ser corado

Ao nivel da microscopia electrnica

o produto da reaco citoquimica deve dispersar electroes

Algumas reaccoes citoquimicas obedecem a lei de Lambert-Beer ( produzem nas celulas e tecidos uma intensidade de cor proporcional a [subst.] em estudo),

com auxilio do histofotmetro ou citofotmetro- e possivel determinar a intensidade da cor produzida dosando por esse meio, a quantidade de substancia analisada

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RADIOAUTOGRAFIA

Uso de radioistopos para localizao intracelular de compostos

Fornecimento de molcula marcada:

trtio 3H, carbono 14C, enxofre 35S

(cont.)

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Fraccionamento e isolamento

Rompimento de clulas

Ultrassom, detergentes, mecanicamente (pressoou esmagamento)

Centrifugao

DIFERENCIAL: aumento progressivo de velocidade

FRACCIONADA

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4. Centrifugao (cont.)

O isolamento de um organelo , depende:

de seu coeficiente de sedimentao, isto do seu tamanho, forma e densidade, bem como,

da densidade e da viscosidade da soluo em que est sendo centrifugada.

O mtodo mais amplamente utilizado para separar organelos celulares, a Centrifugao Fraccionada.

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Pela centrifugao fraccionada (srie de centrifugaoes a velocidades crescentes) , os organelos maiores e mais densos sedimentam primeiro e o sobrenadante de cada centrifugao centrifugado de novo porm com maior velocidade, separando deste modo os componentes celulares.

Assim, usando-se foras e duraes de centrifugao crescentes, e retirando de cada vez, o sedimento do tubo, ou pellet, ser possvel obter em ordem crescente:

suspenses de ncleos,

mitocndrias,

lisossomas e peroxissomas,

pequenos microssomas,

ribossomas livres.

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CENTRIFUGAO CONTRAGRADIENTE

Separao de particulas por sua diferena de densidade

O Gradiente:-consiste em uma soluo de sacarose (outro sal), cuja concentracao e mxima no fundo do tubo de centrifugao e mnima na superfcie

Coloca-se o homogeneizado sobre a superfcie e faz-se a centrifugao

Cada partcula pra no local onde h equilbrio entre a fora centrfuga da partcula e a concentrao do gradiente.

Deste modo, possvel separar organelos como as mitocndrias, os lisossomas e os peroxissomas.

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Entretanto

Deve ser examinada a pureza das fraces obtidas:

MICROSCPIO OPTICO OU ELECTRNICO OU,

MTODOS BIOQUIMICOS -que demonstram na fraccao a predominancia de um composto que lhe e caracteristico

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CROMATOGRAFIA

Princpio:

As molculas dissolvidas numa soluo podem associar-se ou dissociar-se de uma

superfcie slida.

Se a soluo se mantiver em fluxo as molculas podem-se separar de acordo com

as interaces com o suporte

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Cromatografia em coluna 84

85

TPC

Ler sobre:

Membrana plasmtica (estrutura,

propriedades e funes)

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