O documento discute a composição química da célula, abordando: 1) Os principais elementos químicos presentes na célula, como hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio. 2) As principais classes de compostos orgânicos encontrados na célula, como água, proteínas, lipídios, carboidratos e ácidos nucléicos. 3) Breves descrições sobre a estrutura e função de proteínas, enzimas, carboidratos e lipídios.

1. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA
CÉLULA

2. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Quando dois átomos interagem
 Ligação covalente – os elétrons são
compartilhados
 Íons – elétrons passam de um átomo para
outro
 Na água, os elétrons são deslocados para
o átomo de O 2 = molécula polar
 Compostos iônicos só se dissolvem em
solventes polares

3. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Nos seres inanimados, os elementos mais
presentes são:
– Oxigênio
– Silício
– Sódio
– Alumínio

4. UM POUCO DE QUÍMICA...
 99% da massa das células são formados
de
– Hidrogênio
– Carbono
– Oxigênio
– Nitrogênio
 Nas células predominância de:
– Água
– Carbono

5. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Água pura tem um pH = 7,0
 Ácidos = dão um H+ à água = H3O + =
solução maior que pH = 7,0
 Bases = aceitam um H+ à água = =
solução menor que pH = 7,0

6. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Ponte de hidrogênio = um átomo de
hidrogênio entre 2 aceptores de
elétrons (Oxigênio, Nitrogênio ou
Enxofre)

7. UM POUCO DE QUÍMICA...
• Uma ligação peptídica é uma ligação química
que ocorre entre duas moléculas quando o
grupo carboxilo de uma molécula reage com o
grupo amina de outra molécula, liberando
uma molécula de água ( H2O ).
• Reação de síntese por desidratação que ocorre
entre moléculas de aminoácidos
COOH + NH2 = H2O

8. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Monossacarídeos – esqueleto central de
Carbono com muitos grupos OH.
 Dissacarídeos – lactose
 Cadeias longas – glicogênio e celulose
 Adenina, guanina, hipoxantina, citosina,
timina, uracil - moléculas em forma de anel,
ricas em nitrogênio chamadas bases, que se
combinam com ribose ou desoxiribose =
nucleosídeos

9. UM POUCO DE QUÍMICA...
 Aminoácidos – grupo ácido + grupo básico
 Polipeptídeos – polímeros de aminoácidos
unidos por ligações peptídicas
 Lipídeos = ácidos graxos hidrofóbicos de
cadeia longa
 Hidrólise = quebra de ligações covalentes
pela adição de elementos de água

11. Composição Química da Célula
Inorgânicos Orgânicos
• Água • Proteínas
• Sais Minerais • Lipídios
• Carboidratos
• Àcidos Nucléicos

12. Composição Química da Célula
Macromóleculas – polímeros
formados por numerosos monômeros
Biopolímeros
Homopolímeros Heteropolímeros
• Proteínas
• Glicogênio
• Polissacarídeos
• Ácidos nucléicos –
DNA e RNA

13. Composição química da célula
Macromoléculas se associam e formam
complexos:
 Lipoproteínas
 Glicoproteínas
 Proteoglicanas
 Nucloeproteínas

14. POLARIDADE DA ÁGUA
A molécula de água
• É morfológica e eletricamente assimétrica
• É formada por dois átomos de Hidrogênio e
um de Oxigênio (H2O).
Hidrogênio
Oxigênio

15. ÁGUA
Polímeros celulares contém grupamentos
químicos
 Polares - com afinidade pela água
 Apolares – não têm afinidade pela
água, repelindo-a
Moléculas anfipáticas – geralmente
alongadas, associa-se simultaneamente à
água e a compostos hidrofílicos em uma
extremidade e a compostos hidrofóbicos na
outra

16. ÁGUA
 Grupamentos polares
(hidrofílicos) – carboxila,
hidroxila, aldeído, sulfato e
fosfato.
 Grupamentos apolares
(hidrofóbicos) – lipídios,
parafinas e óleos

17. A ÁGUA ENCONTRA-SE NA CÉLULA
Na forma livre
Representa 95% da água total, é a
parte usada principalmente como
solvente para os solutos e como meio
dispersante

18. ÁGUA
 A água é um solvente
 A água é um lubrificante
universal.
ideal,
 A água é um regulador  A água participa de
de temperatura. reações químicas
 A água atua como
mecanismo de proteção

19. PROTEÍNAS
• São constituintes básicos da vida;
• São macromoléculas complexas;
• Constituem cerca de 50 a 80% do peso
seco da célula eucariótica;
• Tem como base de sua estrutura os polipeptídios
formados de ligações peptídicas entre os grupos
amino (-NH2) de um aminoácido e carboxílico (-
COOH) de outro, ambos ligados ao carbono alfa
de cada um dos aminoácidos;

20. PROTEÍNAS
Tipo Função
Proteínas estruturais
Componentes das membranas celulares Desempenham diversas funções:
determinam o diâmetro dos poros; auxiliam
os hormônios no “reconhecimento” celular
Colágeno Componente estrutural dos músculos e
tendões
Queratina Parte da pele e do pêlo
Hormônios peptídicos (p. ex., insulina, Muitos hormônios são proteínas e exercem
hormônio do crescimento) efeitos sobre diversos sistemas orgânicos
Hemoglobina Transporte de oxigênio
Anticorpos Protegem o corpo contra organismos
causadores de doenças
Proteínas plasmáticas Coágulo sangüíneo; equilíbrio de líquidos
Proteínas musculares Tornam o músculo capaz de contrair
Enzimas Regulam os padrões das reações químicas

21. AMINOÁCIDOS
• Um peptídio é formado quando alguns
aminoácidos se unem através de ligações
peptídicas.
• A formação de um polipetídio ocorre
quando diversos aminoácidos se unem.
• As proteínas são polipeptídios muito
grandes, sendo que a maioria das proteínas
é composta por mais de uma cadeia de
polipeptídeos.

22. AMINOÁCIDOS

23. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Quanto à composição:
 Proteínas simples
Ex. albuminas, globulinas
 Proteínas conjugadas
Ex. hemoproteínas, lipoproteínas,
glicoproteínas

24. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Quanto à forma:
 Proteínas fibrosas: são insolúveis
em água, compridas e
filamentosas. A maioria tem função
estrutural ou protetiva. Ex.
colágeno
 Proteínas globulares: geralmente
solúveis em água, formam
estruturas compactas fortemente
enroladas em forma globular ou
esférica.

25. CLASSIFICAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Função relacionada
com manutenção e
regularização de
processos vitais:
enzimática, transporte,
defesa e hormonal.
Ex. hemoglobina.

26. FORÇAS DE ESTABILIZAÇÃO QUE MANTÉM AS
ESTRUTURAS DAS MOLÉCULAS PROTEÍCAS
• Ligações peptídicas - resultantes de ligações
covalentes
• Pontes de Hidrogênio - uso comum de H+
• Interações Hidrofóbicas
• Uniões Covalentes de Dissulfeto ou S - s
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27. GRAU DE ESTRUTURAÇÃO DAS PROTEÍNAS
Estrutura Estrutura Estrutura Estrutura
primária secundária terciária quaternária
Ligações Pontes de Hidrogênio Pontes de Hidrogênio
peptídicas Interações de Van der Waals Interações de Van der Waals
Interações Eletrostáticas Interações Eletrostáticas
Interações Hidrofóbicas Interações Hidrofóbicas
Uniões Covalentes de Dissulfeto

28. ENZIMAS
• Moléculas protéicas dotadas da propriedade
de acelerar intensamente determinadas
reações químicas tanto em síntese como na
degradação de moléculas.
– Rapidez
– Alto rendimento, ou seja, só gera o produtos úteis
à célula
• Através delas, o DNA controla todo o
metabolismo celular

29. Nomenclatura das enzimas
• Substrato – composto que sofre a ação
química de uma enzima
• Muitas enzimas recebem o nome do substrato
sobre a qual atuam mais o sufixo
– Ex: ácido ribonucléico hidrolisado pela enzima
ribonuclease
• Outras não seguem esta regra.
– Ex: pepsina, tripsina

30. FATORES QUE INTERFEREM NA ATIVIDADE
ENZIMÁTICA
• Temperatura
• Concentração de substrato - inibição
competitiva
• Presença de ativadores ou inibidores que
alteram a velocidade de atuação das enzimas

31. CADEIAS ENZIMÁTICAS
• Nas células vivas, a maioria das enzimas
funciona em sequência, de modo que o
produto resultante da ação de uma enzima é o
substrato para a enzima seguinte.
• Cadeias enzimáticas mais eficientes são
ligadas a membranas e funcionam sob
regulação

32. CARBOIDRATOS
• Os carboidratos são também
conhecidos como glicídios ou açúcares,
sendo as moléculas biológicas mais
abundantes na natureza.
• São compostos por carbono,
hidrogênio e oxigênio.
• Representam a principal fonte de
energia para a célula.

33. CARBOIDRATOS
• Abrangem um dos maiores grupos de
compostos orgânicos encontrados na
natureza.
• Junto com as proteínas formam os
principais constituintes dos
organismos vivos.
• São responsáveis pela energia que
move o ser vivo

34. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
• São compostos com uma fórmula geral
Cn(H2O), que não podem ser hidrolisados a
compostos mais simples.
• Contêm de três a seis átomos de carbono.
• Exemplos: Glicose, Frutose e Galactose
• Glicose é o mais importante dos três e é
utilizada pelas células como fonte imediata
de energia.

35. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS
Ribose Desoxirribose

36. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
MONOSSACARÍDEOS

37. UTILIZAÇÃO DA GLICOSE
• A glicose é utilizada de três maneiras:
 pode ser queimada imediatamente
como combustível.
 pode ser armazenada como
glicogênio para queima posterior.
 pode ser armazenada sob a forma de
gordura.

38. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS
• São açúcares duplos, contendo duas
moléculas de monossacarídeos.
• Na grande maioria são compostos
cristalinos, solúveis em água e de sabor
doce.
• Exemplos: Sacarose, Lactose e Maltose.

39. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
DISSACARÍDEOS OU OLIGOSSACARÍDEOS

40. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• São formadas por três ou mais moléculas
de açúcares.
• Podem ser chamadas de glicanas.
• Os três polissacarídeos de interesse para
nós são o amido, o glicogênio e a
celulose.

41. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• Amido
• Glicogênio
• Celulose

42. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• O amido é um depósito de
polissacarídeo encontrado nas
plantas e é constituído por uma
série de moléculas de glicose
ligadas entre si de forma
ramificada.

43. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• O glicogênio, também conhecido
como “amido animal”, é um
polissacarídeo altamente ramificado,
similar ao amido vegetal. O
glicogênio é a forma na qual os seres
vivos armazenam glicose.

44. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS
• A celulose é um polissacarídeo de
cadeia reta encontrado nas plantas. A
celulose fornece a fibra da nossa
dieta e melhora as funções
digestivas de diversas maneiras.

45. CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
POLISSACARÍDEOS

46. LIPÍDIOS
• São compostos orgânicos formados por carbono,
hidrogênio e oxigênio.
• União de ácido graxo e álcool
• São as gorduras, ceras e óleos
• Insolúveis na água.
• Os lipídios mais comuns encontrados no nosso
organismo são os triglicerídeos, os fosfolipídios e
os esteróides.

47. ONDE SÃO ENCONTRADOS
• Associados a membrana;
• Transportados pelo plasma;
• Barreira hidrofóbica (impermeabilização-
ceras)
• Funções reguladoras ou de coenzimas
(óleos);
• Controle da homeostase do corpo
(gorduras)
• A maioria dos componentes não protéicos.

48. LIPÍDIOS NA MEMBRANA PLASMÁTICA
Meio extracelular
proteína de proteína
reconhecimento receptor protéico
transportadora
sítio ligante
bicamada
carboidrato lipídica
fosfolipídio colesterol
filamentos
citoplasma protéicos
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49. LIPÍDIOS MAIS COMUNS
• Trigliceridios
• Fosfolipídios
• Glicolipídios
• Esteróides

50. TRIGLICERIDEOS
Plantas e animais;
São triésteres de glicerol com ácidos graxos;
Reserva de energia em animais;
Formam CO2 e H2O na célula.

51. FOSFOLIPÍDIOS
• Contêm ácidos graxos unidos a uma
molécula de glicerol.
• São moléculas anfipáticas.
• São os principais componentes das
membranas celulares.

52. GLICOLIPÍDIOS
• Todas as membranas do corpo.
• Camada externa da membrana
plasmática.
• Regulação das interações.
• Fonte de antígenos do grupo
sangüíneo.
• Receptores para toxinas.

53. ESTERÓIDES
• Colesterol é o mais importante.
• Está presente em todas as membranas
celulares. CH3
HC CH3
(CH2)3
• É necessário para a síntese de vitamina D
HC CH3
na pele. CH3
HO
Colesterol
• É utilizado pelos ovários e testículos na
síntese dos hormônios sexuais.

54. ELEMENTOS MINERAIS
• Representam cerca de 1% do total
da composição celular;
• São necessários em concentrações
da ordem de miligramas por litro de
cultura.

55. FUNÇÃO
• Atuam principalmente como
reguladores da atividade celular.
• Encontram-se na forma:
• Insolúvel
• Dissolvidos em água

56. FÓSFORO
• É importante na regulação do
metabolismo celular e no
fornecimento de fosfatos para a
geração de energia.
• É essencial para a síntese de ácidos
nucléicos e adenosina trifosfato
(ATP).

57. POTÁSSIO
• Participa do processo de excreção
• Produção de impulso nervoso
(Bomba de Sódio-Potássio)

58. MAGNÉSIO
• É co-fator de várias enzimas;
• Participa na ativação das enzimas
glicolíticas( quebra da glicose);
• Estimula a síntese de ácidos graxos
essenciais;
• Estimula a Bomba Sódio -Potássio

59. ELEMENTOS MINERAIS
• Cálcio: Estimula o crescimento celular pela
incorporação na parede celular e
membrana plasmática.
• Ferro: É necessário para síntese dos
citocromos e de certo pigmentos.

60. VITAMINAS
• São compostos orgânicos imprescindíveis
para algumas reações metabólicas
específicas, requeridos pelo corpo em
quantidades mínimas para realizar
funções celulares.
• São usualmente classificadas em dois
grupos com base na sua solubilidade,
estabilidade, ocorrência em alimentos.

61. CLASSIFICAÇÃO
• HIDROSSOLÚVEIS
Tiamina, Riboflavina, Niacina, Biotina,
Ácido Pantotênico, Ácido Fólico,
Cobalamina, Peridoxida e Ácido
Ascórbico.
• LIPOSSOLÚVEIS
Vitamina A, D, E e K.

62. FUNÇÕES
• Agem muitas vezes como coenzimas ou
como parte de enzimas responsáveis por
reações químicas essenciais à saúde
humana.
• Mantêm a saúde ideal e a prevenção de
doenças crônicas.

63. ÁCIDOS NUCLÉICOS

64. ÁCIDOS NUCLÉICOS
• Moléculas informacionais que controlam:
– os processos básicos de metabolismo celular
– a síntese de macromoléculas
– a diferenciação celular
– a transmissão do patrimônio genético de uma
célula

65. DEFINIÇÕES
 NUCLEOTÍDEOS:
É unidade estrutural
básica dos ácidos
nucléicos (DNA e RNA),
constituídos por bases
purinas (A, G) ou
pirimídicas (C, T), ribose
ou desoxirribose e
ainda grupamento
fosfato.

66. DNA
•Seu comprimento linear seria de 2 m de
comprimento.
•É o responsável pelo armazenamento e
transmissão genética
• Encontrado nos cromossomos, mitocôndrias e
cloroplastos
É um polímero formado por nucleotídeos, sendo
o açúcar desoxirribose e as bases purinas e
pirimídicas (C, T, G, A), proporcionando formação
de uma fita dupla.

67. RNA
Está envolvido em decifrar a informação do DNA e
carregar sua instrução.
Assim como o DNA, o RNA
também é composto por
nucleotídeos, porém difere em
certos aspectos:
• O açúcar é uma ribose;
• A base pirimídica timina é
substituída pela uracila;
• Forma somente fita de RNA
simples, isto implica que haverá
uma porcentagem diferente de A
com T e C com G

68. TIPOS DE RNA
1) RNAm (mensageiro)
Produzido pelo DNA no núcleo;
Leva a “mensagem” ao citoplasma;
Associa-se aos ribossomos.

69. TIPOS DE RNA
2) RNAr (ribossômico) – 80% dos RNA
celulares
É o mais comprido;
Matéria-prima para formar os ribossomos;
Sem ribossomo não há tradução.

70. TIPOS DE RNA
3) RNAt (transportador)
Em certa região, apresenta 3 bases livres,
chamadas anti-códon;
Captura os aminoácidos do citoplasma e os leva
aos ribossomos;
O mesmo aminoácido pode ser carregado por 2
ou 3 tipos de RNA-t.

71. CARACTERÍSTICAS DOS PRINCIPAIS TIPOS DE ÁCIDOS NUCLÉICOS