Aula 3 Organizacao Molecular e Tecnicas Biologia 2015
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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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
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Aminocidos dicarboxlicos
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Aminocidos bsicos aminados46
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Aminocidos hidroxilados47
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Aminocidos sulfurados48
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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
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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
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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
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TPC
Ler sobre:
Membrana plasmtica (estrutura,
propriedades e funes)
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