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Aula 04   moléculas da vida -  origem da vida e diversidade dos seres vivos - ufabc
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  1. MOLÉCULAS DA VIDA (macromoléculas) BC 0304 - Origem da Vida e Diversidade dos Seres Vivos
  2. O que diferencia um organismo vivo de um não-vivo ? • Alto grau de complexidade química e de organização microscópica; • A existência de sistemas para extrair, transformar e utilizar a energia do ambiente; • Capacidade de auto-replicação e auto-organização; • A existência de mecanismos para sentir e responder às mudanças ambientais; • Ter funções definidas para cada um dos seus componentes e a capacidade de regular a interação entre eles.
  3. Do que são constituídos os organismos vivos ?
  4. Os organismos vivos podem ser: • Unicelulares •Pluricelulares
  5. E o que há dentro das células para que o organismo vivo execute todas as funções anteriormente citadas ? MOLÉCULAS mioglobina
  6. Biomoléculas •Sais minerais Inorgânicas •Água •Gases Biomoléculas •Carboidratos ou açúcares •Lípidios Orgânicas macromoléculas •Proteínas •Ácidos nucleicos •Vitaminas Átomos majoritários: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio (N)
  7. Element o % na célula Função fisiológica Carbono 50 Constituinte de todos os componentes orgânicos Oxigênio 20 Constituinte da água celular e componentes orgânicos Nitrogênio 14 Constituinte das proteínas, ácidos nucléicos, coenzimas Hidrogênio 8 Constituinte da água celular e componente orgânicos Fósforo 3 Constituinte de ácidos nucléicos, fosfolipídios, coenzimas Enxofre 1 Constituinte de alguns aminoácidos e coenzimas Potássio 1 Importante cátion inorgânico e cofator de atividades enzimáticas Sódio 1 Um dos principais cátions inorgânicos no transporte de membrana Cálcio 0.5 Importante cátion inorgânico e cofator de atividades enzimáticas Magnésio 0.5 Importante cátion inorgânico e cofator de atividades enzimáticas Ferro 0.2 Constituinte do citocromo e de algumas proteínas Restante ~0.3
  8. CÉLULA DE BACTERIA íons, moléculas pequenas (4%) Micromo léculas fosfolipídios (2%) DNA (1%) RNA (6%) 70% H2O proteínas (15%) polissacarídeos (2%) MACROMOLÉCULAS 30% compostos químicos
  9. Macromoléculas no metabolismo celular podem ser interconvertidas para a utilização como fonte energética, ou são armazenadas ou excretadas. Bioquímica Básica, 3ª. Ed. Marzzoco
  10. ESTRUTURA E FUNÇÃO DAS MACROMOLÉCULAS • Carboidratos • Lipídios • Proteínas • Ácidos nucléicos
  11. MACROMOLÉCULAS •São polímeros construídos por ligações covalentes de moléculas menores chamadas de monômeros. •As propriedades especiais de ligação covalente do carbono permitem a formação de uma grande variedade de moléculas… POLÍMERO MONÔMERO Proteínas Aminoácido Ácidos nucleicos Nucleotídeo Carboidratos monosacarídeo
  12. Carboidratos ou Açúcares • Contém apenas 3 elementos na sua fórmula: C, H, O • Para muitos carboidratos, a fórmula geral é: [C(H2O)]n, daí o nome "carboidrato", ou "hidratos de carbono" . • Contém vários grupos químicos funcionais hidroxila e um aldeído • Biomoléculas orgânicas mais abundantes na natureza • Glicose é a principal forma pela qual o carboidrato absorvido no intestino é apresentado às células do corpo e é o principal “combustível” do corpo. • Os animais não são capazes de sintetizar carboidratos, sendo necessária sua obtenção através da alimentação
  13. Monossacarídeos (simples) • Açúcar simples formado de uma molécula • Possuem pelo menos 3 átomos de carbono • Trioses, tetroses, pentoses, hexoses, heptoses... • Hexoses são os mais abundantes • 2 pentoses merecem destaque: ribose e desoxirribose
  14. Dissacarídeos • São formados a partir da ligação de 2 monossacarídeos, através das Ligações Glicosídicas. • Sua fórmula geral C12H22O11. Exemplos: • Maltose, Sacarose e Lactose .
  15. Polissacarídeos • • São formadas por três ou mais moléculas de açúcares. Funções biológicas principais:  Armazenamento de energia.  Elemento estrutural. • Os mais encontrados são o amido, o glicogênio e a celulose.
  16. Algumas funções dos polissacarídeos • Amido nos vegetais e glicogênio nos animais: exemplos de polissacarídeos armazenadores de carboidratos como fonte de energia para o organismo. • Quitina (artrópodes) e celulose (plantas) são polissacarídeos estruturais
  17. CURIOSIDADE • Animais não possuem celulose - Celulases são encontradas em algumas espécies de protozoários e bactérias, como as localizadas no trato intestinal de cupins auxiliando na digestão da madeira e em animais ruminantes auxiliando na digestão do capim. Atualmente há um interesse biotecnológico grande em celulases de diferentes organismos pois a utilização da celulose como fonte de glicose para a fermentação alcóolica poderá ser uma fonte de produção de biocombustíveis.
  18. Outras funções de carboidratos Sinalização celular, presentes em proteínas de membranas :
  19. Proteínas Características e Funções: • Macromoléculas mais abundantes nas células; • Constituídas por aminoácidos (monômeros); • Com diferentes números de aminoácidos e funções biológicas: enzimas, hormônios, anticorpos, transportadores, fibras musculares, etc;
  20. Monômero Aminoácidos Fórmula de estrutura ácido carboxílico α amina Define propriedades como a polaridade e o grau de ionização Existem 20 aminoácidos diferentes que originam diferentes proteínas. Todos contém um grupo amina (NH3) e um grupo ácido carboxílico (COOH) ligados ao Cα
  21. PROTEÍNAS SÃO CONSTITUÍDAS POR L AMINOÁCIDOS Os esteroisômeros especulares dos aminoácidos são chamados de enântiomêros. Os enantiômeros podem ser D ou L, sendo essa classificação referente à semelhança com a estrutura do D-gliceraldeído e do L-gliceraldeído, respectivamente. Somente os L-aminoácidos são constituintes das proteínas.
  22. Tipo de Ligação entre os aminoácidos Peptídica entre o grupo amina (R-NH-) de um aminoácido e o grupo carboxila (R-CO-) de outro aminoácido, com perda de uma molécula de água
  23. Estrutura das Proteínas • Cerca de 4000 estruturas. • São moléculas empacotadas. • Proteínas com funções similares geralmente apresentam estruturas similares (aminoácidos constituintes). Níveis de organização das proteínas: •Estrutura Primária •Estrutura Secundária •Estrutura Terciária •Estrutura Quaternária
  24. Estrutura Primária Seqüência de aminoácidos Estrutura Secundaria Constituição dos domínios estruturais hélice ou folhas
  25. Estrutura Terciária Enovelamento das subunidades da proteína Estrutura Quaternária Proteína integralmente enovelada com todas as subunidades
  26. ALGUMAS FUNÇÕES
  27. Transporte de gases: hemoglobina Anemia falciforme
  28. Sinalização molecular, apresentação de antígenos: MHC I e II
  29. Sistema imune : anticorpos The cell, 4ª. Ed., Alberts
  30. Contração muscular Filamento grosso : miosina Filamento fino: actina, Troponina, tropomiosina Bioquímica Básica, 3ª. Ed. Marzzoco
  31. Hormônios Color Atlas of Biochemistry, 2005
  32. Ex: ferritina Ex: lipases Armazenamento Enzimática Hormonal Sistemas contrácteis Funções das Proteínas Transporte Ex: hemoglobina Ex: insulina Estrutural Nutricional Ex: caseína Ex: troponina Imunidade Ex: imunoglobolina Ex: colágeno
  33. O DNA e/ou RNA não tem funcionalidade sem as proteínas DNA RNA Proteína
  34. Flexibilidade Interação
  35. DNA RNA Proteína Este sistema utiliza energia: Lipídeos e Açúcares
  36. Lipídios •Os lipídios definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos como o éter, o clorofórmio e o benzeno, e baixa solubilidade em água. •Estão distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e , claro,nos vertebrados, nas células do tecido adiposo.
  37. Estão distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e, claro, nos vertebrados, nas células do tecido adiposo. • • • • • Ácidos Graxos Triacilgliceróis Fosfolipídios Ceras Esteróis • • • • • Reserva energética Função estrutural Função protetora Função vitamínica Função hormonal
  38. Estrutura de alguns lipídios Reserva energética Constituintes de membranas
  39. Ácidos Graxos Ácidos orgânicos de cadeia linear. • Possuem uma cadeia longa de hidrocarbonetos (14 a 22 átomos de carbono). • Possuem um grupamento carboxila em uma das extremidades. • Podem ser saturados ou insaturados.
  40. Ácidos Graxos Comuns: saturados Nomes Fórmulas Fontes Butírico C4H8O2 Manteiga Caprílico C8H16O2 Óleo de coco Palmítico C16H32O2 Óleo de palma esteárico C18H36O2 Toucinho
  41. Ácidos Graxos Comuns: insaturados Nomes Fórmulas Fontes Oleico C18H34O2 Óleo de oliva Linoleico C18H32O2 Óleo de linhaça Araquidônico C19H32O2 Óleo de palma
  42. Triacilgliceróis - estrutura Ésteres do álcool glicerol ligados a três cadeias de ácidos graxos. Reserva energética: animais e vegetais. Lipídios mais abundantes É formada por moléculas de glicerol e moléculas de ácido graxo
  43. Agrupamentos de lipídios: Importante para o surgimento das membranas Parte polar e parte apolar
  44. Membrana plasmática
  45. Outros lipídios e suas funções
  46. Ceras • São parecidos com os glicerídios. • Possuem ácidos graxos, mas o álcool da sua constituição não é o glicerol. • São muito úteis às plantas e aos animais que as fabricam. Triacontanol palmitato – mais abundante cerídeo presente na cera da abelha
  47. Abelhas são produtoras de cera utilizada para a construção dos favos (tornando-a impermeável) e para proteger a colméia isolando-a da penetraçã de água e insetos em seu interior .
  48. Esteróis • Compostos constituídos por quantro anéis carbônicos conjugados, presentes nas membranas celulares de muitos organismos e desempenhando funções digestivas e hormonais; • O esterol mais abundante é o colesterol. Outros: sais biliares e diversos hormônios (testosterona e estrógeno, entre eles).
  49. Esteróis: colesterol e ergosterol • Colesterol: gorduras animais • Cérebro e no tecido nervoso • Derivado ou sintetizado a partir de outras substâncias ou proveniente da dieta
  50. Hormônios derivados do colesterol
  51. Ácidos Nucleicos • DNA e o RNA • Polímeros lineares especializados no armazenamento, na transmissão e uso da informação genética • Biomoléculas de grande importância no controle celular • são polímeros em que os monômeros, os nucleotídeos, são constituídos por: – Uma pentose (ribose ou desoxirribose); – Um grupo fosfato (ou ácido fosfórico); – Uma base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina ou uracila). Compostos de nucleotídeos
  52. Bases Nitrogenadas Pentoses Nucleotídeos e Nucleosídeos
  53. Ligações fosfodiéster Polarização 5’ – 3’
  54. Á c i d o s N u c l e i c o s: t i p o s Existem dois tipos de ácidos nucleicos com constituição e estrutura distintas:
  55. Ácidos Nucleicos:RNA e DNA O RNA (ácido ribonucleico) pode possuir diferentes tipos de estrutura conforme a função que desempenham: RNAt •RNAm •RNAr O DNA (ácido desoxirribonucleico) é formado por cadeia dupla antiparalela enrolada em dupla hélice.
  56. O RNA se apresenta como simples fita na célula
  57. Complementaridade Dupla hélice Interações Cargas A-T e C-G, no DNA
  58. Informação genética Dogma central da biologia DNA RNA proteínas tradução transcrição mRNA tRNA rRNA
  59. Bibliografia • Vida: a ciência da biologia – volume I, capítulo 3 • LEHNINGER, A. L.; NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de Bioquímica. Worth Publishers, 3a. ed. 2002 • STRYER, L. Bioquímica, 5a. ed. • Alberts et al. Molecular Biology of the Cell, 4ª. Ed. • Marzzoco A, Bayardo B.T, Bioquímica Básica 3ª. Ed. • Koolman, J., Roehm, KH. Color Atlas of Biochemistry. 2.ed. 2005.

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