AULA 1. BIOMOLÉCULAS E CÉLULA. Juliana Brasil

A

ULA

1. B

IOMOLÉCULAS E CÉLULA

.

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 (brasiljn@gmail.com) e Clícia Grativol

(grativol@bioqmed.ufrj.br)

A

ULAS

:

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

A

VALIAÇÕES

:

-

MINITESTES

: 1.0

PONTO CADA

-

ESTUDO DIRIGIDO

: 1.0

PONTO

B

IOMOLÉCULAS E

C

ÉLULA

Universidade Federal do Rio de Janeiro Centro de Ciências da Saúde

Instituto de Bioquímica Médica Curso: Enfermagem e Obstetrícia

Biscoito maizena

Macarrão instantâneo

O QUE SOMOS?

O QUE COMEMOS?

Evolução a partir de um ancestral comum com

base em informações genéticas e bioquímicas

Hidrogênio, carbono, nitrogênio e oxigênio em termos de porcentagem correspondem a mais de 99% da massa da maioria das células.

Elementos essenciais para vida e manutenção

da saúde

Ligação dupla

Ligação simples Cada átomo de carbono pode formar

ligações simples com outros quatro átomos.

O carbono tem habilidade de formar ligações simples e estáveis com outros átomos de carbono.

Carbono pode formar ligações simples com átomos de hidrogênio, e ligação simples e dupla com átomos de oxigênio e nitrogênio.

C

ARACTERÍSTICAS DO

C

ARBONO

C-H C=N C=O

Dois átomos de carbono também podem compartilhar dois ou três pares de elétrons, então formam duplas ou triplas ligações.

C

ARACTERÍSTICAS DO

C

ARBONO

LIGAÇÃO SIMPLES: os grupos participantes podem girar

livremente ao redor.

LIGAÇÃO DUPLA: são mais curtas e mais rígida (não permite livre

Componentes Inorgânicos

formados por moléculas pequenas e com poucos átomos.

• Água

• Sais Minerais

Componentes Orgânicos

formados por moléculas grandes e muitas vezes complexas,

o elemento principal é o Carbono

• Carboidratos

• Lipídeos

• Proteínas

• Ácidos nucleicos

Principais componentes

químicos das células

As biomoléculas são compostas de carbono

Biomoléculas

Os monossacarídeos são compostos aldeídicos

ou cetônicos com múltiplas hidroxilas

Classificação por número de unidades:

monossacarídeos (glicose, frutose, ribose etc…) dissacarídeos (sacarose, lactose, maltose, etc…) polissacarídeos (amido, glicogenio, etc…)

Lactose Glicogenio

SUBUNIDADE MONOMÉRICA

-POLISSACARÍDEOS

Reserva energética (amido, glicogênio...) Alimentos energéticos (glicose,lactose...) Intermediários metabólicos

Elementos estruturais (parede de bactérias e vegetais...)

A ribose e a desoxirribose formam parte do arcabouço estrutural do DNA e RNA

G

ALACTOSEMIA CLÁSSICA

DNA

(ácido desoxirribonucleico) é a biblioteca celular,

contém todas as informações necessárias para a construção

das células e dos tecidos de um organismo

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 compõem o RNA sao ribonucleotideos

Os nucleotídeos que compõem o DNA sao desoxirribonucleotideos

Os componentes dos ácidos nucléicos Timina Citosina Desoxiribose Adenina Guanina Uracila Ribose Purinas Pirimidinas Fosfato Pentose

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.

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.

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 (ligações triplas de hidrogênio) A adenina liga-se a timina (ligações duplas de hidrogênio)

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

Á

CIDOS NUCLÉICOS

RNA DNA

ATP

Nicotinamide adenine dinucleotide

NAD

-Reação de redox, transportam elétrons Adenina

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

Grupo ou Cadeia Lateral

Grupo Amino

Grupo Ácido

Cadeia Lateral – varia em tamanho, estrutura, carga elétrica

influencia a solubilidade do aminoácido em água

Alguns dos aminoácidos formadores de proteínas

Alanina Serina _Ácido

aspártico

Tirosina Histidina

Cisteína O que os aminoácidos tem em comum? E diferente?

a a Aminoácido 1 Aminoácido 2 Ligação Peptídica

Dipeptídeo

L

IGAÇÃO

P

EPTÍDICA

F

ENILCETONÚRIA

(PKU)

A alta concentração de fenilalanina acarreta uma série de consequências para o indivíduo, que aparecem dos 3 aos 6 meses de vida. Estas podem ser: retardo mental, retardo no desenvolvimento psicomotor (andar e falar), convulsões, cérebro de tamanho reduzido e outras

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

• Componentes de membrana

As três principais classes são:

• Triglicerídeos (armazenamento) • Fosfolipídios (membrana)

• Esterol (colesterol e vitamina D)

• Glicolipídios (membrana, reconhecimento celular)

Ácidos graxos são cadeias de

carbonos e hidrogênios com vários graus de insaturações (ligações

duplas) que terminam em carboxilas ( grupamentos ácidos).

São os principais constituintes da membrana plasmática e nuclear.

Triacilgliceróis

contém uma molécula de glicerol e três ácidos graxos ligados

Armazenamento de energia/Metabolismo

os triacilgliceróis do tecido adiposo são a maior forma de

armazenamento de energia do organismo

T

RIACILGLICERÓIS

=

G

ORDURAS

(

O

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 (lágrima)

Colesterol _Testosterona

Componente Estrutural/Sinalização

plasmática e importante para sua fluidêz.

São lipídios que contém uma “OSE” e um ácido graxo

Cerebrosídeo (Glicosilceramida)

A principal funçao é sinalizaçao celular

Procariotos X Eucariotos Sistema de endomembranas

Limite intra e extra celular!

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

“Antenas moleculares” altamente específicas

Material genético organizado

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.

Organiza síntese de lipídios e

proteínas

C

OMPONENTES DAS

C

ÉLULAS

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

o retículo endoplasmático liso, é o local da síntese de lipídios e tem aparência mais tubular

R

ETÍCULO

E

NDOPLASMÁTICO

Nas células especializadas na secreção de proteínas para o

espaço extra celular, como células pancreáticas que secretam insulina o retículo endoplasmático é mais proeminente

Processamento e Direcionamento das

proteínas

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

Degradação

São organelas ácidas que contém enzimas degradativas

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

L

ISOSSOMOS

Detoxificação

Etanol também é oxidado pelo peroxisomo hepático e renal

Beta-oxidação dos ácidos graxos (junto com as mitocondrias em animais) reações oxidativas na degradação dos aminoácidos e gorduras produzem

radiciais livres e peróxido de hidrogênio (H2O2) podendo lesar a

maquinaria celular. Para proteger a célula o peroxissomo engloba o H2O2 que é degradado pela catalase.

PEROXISSOMO

Energia!

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

Estabiliza a forma celular

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

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

Comparação entre células procarióticas e eucarióticas

Características Célula procariótica Célula Eucariótica

Geralmete grande (5-100mm) DNA fromando complexos com histonas e não histonas ;

Cromossomo no núcleo com envelope membranoso.

Mitose, incluindo fuso mitótico: centríolos em muitas espécies. Mitocôndria, cloroplastos

(plantas e algas), retículo

endoplasmático, complexo de golgi, lisossomos (em animais). Absorção, ingestão, fotossíntese em algumas espécies.

Enzimas oxidativas localizadas na mitocôndria, maior

uniformidade no modelo do metabolismo oxidativo.

Complexo, com microtúbulos, filamentos intermediários, filamentos de actina

Endocitose, fagocitose, mitose, transporte de vesículas.

Geralmente pequeno (1-10mm)

DNA sem proteínas histonas, genoma em nucleóide, não envolto por membrana.

Fissão, sem mitose

Ausente

Absorção; algumas realizam fotossíntese

Sem mitocôndria, enzimas oxidativas ligadas a

membrana plasmática, alta variação no modelo metabólico Ausente Ausente Tamanho Genoma Divisão celular Organelas ligadas à membrana Nutrição Metabolismo de energia Citoesqueleto Movimento intracelular