Era uma vez a vida … Como interagem as Biomoléculas?

1. Era uma vez a vida … Como interagem as Biomoléculas?

2. 1º Seminário Orientado de Bioquímica I Era uma vez a vida. Como é que as biomoléculas interagem? Trabalho realizado por: Adriana Roque, Adriana Formiga, Afonso Castelo Branco, Alicia Rebelo e Ana Carolina Lopes

4. O que são biomoléculas -Moléculas de grandes dimensões e complexidade -São polímeros, resultam da união de várias moléculas mais simples, os monómeros -Apresentam um elevado grau de organização numa estrutura tridimensional -São constituídas por um reduzido nº de componentes químicos: C, H, N e O são os maioritários -

5. Principais classes de biomoléculas Lípidos Ácidos Nucleicos Proteínas Glícidos

6. Importância do Carbono -Todas as biomoléculas são constituídas por carbono, ou seja são esqueletos carbonados -Forma ligações covalentes muito estáveis: .Após sofrer hibridação apresenta 4electrões desemparelhados .Ao ligar-se ao H, apresenta 1e- desemparelhado . Ao ligar-se ao O, apresenta 2e- desemparelhados . Ao ligar-se ao N, apresenta 2e- desemparelhados Deste modo o C, O, H e N podem formar novas ligações covalentes aumentando diversidade química das biomoléculas

7. Importância biomoléculas -As interacções entre biomoléculas são fundamentais no estudo dos mecanismos de doença. -60% dos novos fármacos integram proteínas que irão interagir com as proteínas do organismo.

8. Interacções entre biomoléculas • Ligações covalentes: ligações entre átomos • Forças Van der Walls: forças de atracção entre moléculas polares • Ligações de hidrogénio: forças atractivas entre iões de cargas opostas • Interacções hidrofóbicas: forças de repulsão a água e moléculas com grupos apolares As interacções químicas das biomoléculas devem-se as ligações químicas dos seus grupos funcionais.

9. Grupos funcionais -Grupos de natureza orgânica responsáveis pelas reacções dos compostos -Cada biomolécula contem diferente nº de grupos funcionais que determinam a sua reactividade Grupos funcionais .Álcoois: contêm o grupo hidróxido (OH) .Éteres: contêm o grupo R-O-R’ em que R e R’ são grupos alquilo ou anilo .Aldeídos e Cetonas: contêm o grupo carbonilo ( ) .Ácidos carboxilos: contêm o grupo carboxilo (COOH) .Ésteres: contêm o grupo R´-COOR", em que R e R' são quaisquer grupos orgânicos ligados .Aminas: contêm o grupo R3N em que R é H ou um grupo alquilo ou anilo -Sabendo quais os grupos funcionais presentes num composto podemos muitas vezes prever futuras reacções

10. Hierarquia da organização molecular da célula

11. Formação de uma Proteína, de um Hidrato de Carbono e de um ácido nucleico através da interacção entre as unidades básicas das biomoléculas – aminoácidos, monossacarídeos e nucleótidos, respectivamente

12. Proteínas As proteínas são aglomerados de aminoácidos que se ligam entre si através de interacções (ligações não covalentes).

13. Os aminoácidos são moléculas que contém um grupo carboxilo (COOH) e um grupo amina (NH3). As ligações entre aminoácidos denominam-se por ligações peptidicas e estabelecem-se entre o grupo amina de um aminoácido e o grupo carboxilo de outro aminoácido e dá-se a perda de uma molécula de água.

14. As proteinas são compostos orgânicos de estrutura complexa e massa molecular elevada ( entre 15.000 e 20.000.000 u ) e são sintetizadas pelos organismos vivos através da condensação de um grande número de moléculas de alfa-aminoácidos, através de ligações denominadas ligações peptídicas. São também compostos quaternários de carbono ( C ), hidrogênio ( H ), oxigênio ( O ) e azoto ( N ), e constituídas por dois grupos funcionais: o grupo amina (R-NH- ) e o grupo carboxilo ( R-CO-), derivados dos aminoácidos e que estabelecem as ligações peptídicas.

15. Existem 23 aminoácidos conhecidos, dos quais 8 são essenciais ( essenciais significa que o nosso organismo não é capaz de produzir, por isso temos de os ingerir através dos alimentos para os possuir). Uma cadeia de aminoácidos denomina-se de "peptideo", estas podem possuir 2 aminoácidos (dipeptídeos ), 3 aminoácidos ( tripeptídeos ), 4 aminoácidos ( tetrapeptídeos ), e muitos aminoácidos ( polipeptídeos ). O termo proteina é dado quando na composição do polipeptídeo entram centenas, milhares ou milhões de aminoácidos.

16. Estruturas tridimensionais das proteinas: • As proteinas podem ter 4 tipos de estrutura dependendo de configuração espacial da cadeia polipeptidica, do tamanho da cadeia, e do tipo de aminoácidos que possui. As estruturas são: • Estrutura primária: • Sequência linear de aminoácidos unidos por ligações péptidicas. • Estrutura secundária: • Constituída por uma cadeia de aminoácidos em que se estabelecem ligações por pontes de hidrogénio entre os aminoácidos distantes da cadeia. Estas ligações conferem lhe a forma em hélice ou folha pregueada. • Estrutura terciária: • Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada , sendo mantido por pontes de hidrogénio e dissulfito. Esta estrutura confere a actividade biológica às proteínas. • Estrutura quaternária: • Resulta da associação de várias subunidades com estrutura terciária, estas permanecem unidas através de ligações não covalentes.

17. Desnaturação: As proteínas podem desnaturar. Isto acontece quando, por acção de substâncias químicas ou do calor as proteínas sofrem alteração da estrutura terciária ou a quebra das ligações não covalentes da estrutura quaternária. As proteínas perdem a sua conformação e, consequentemente, a sua funcionalidade. A desnaturação pode ser: reversível ou irreversível. Renaturação: Dependendo da forma pela qual a proteína foi desnaturada, sua conformação nativa pode ser recuperada (renaturação) retirando-se lentamente o agente desnaturante, como por exemplo fazer uma diálise contra água para retirar o agente desnaturante ureia.

18. Funções: As proteínas são parte constituínte dos tecidos biológicos e muitas delas funcionam como enzimas. Juntamente com os açucares e lipidios constituem a alimentação básica dos animais. São substâncias sólidas, incolores, coloidais, insolúveis em solventes orgânicos, outros com alguma solubilidade em água, e outros com alguma solubilidade em soluções aquosas diluidas de ácidos, bases ou sais.

19. Glícidos Os glícidos são compostos orgânicos ternários (constituídos por C, O e H) que podem ser ou aldeídos ou cetonas. De acordo com a sua complexidade podem-se considerar três grandes grupos de glícidos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos Estes compostos orgânicos simples são, de facto as biomoléculas mais abundantes de entre as quatro maiores classes.

20. Funções dos glícidos Função energética (metabolismo) Função de reserva Função estrutural (celulose e quitina) Função de regulação Função de crescimento

21. Monossacarídeos Os monossacarídeos, ou oses, sãos os glicidos mais simples pois não podem ser hidrolisados. A sua fórmula química geral é então (C.H2O)n, em que n é um número entre 3 e 9

22. Os monossacarideos podem então ser classificados de acordo com duas características essenciais: • A localização do grupo funcional carbonilo; Se o grupo Carbonilo estiver numa extremidade da cadeia de carbono, estamos perante um aldeído, ou seja, o monossacarídeo é uma aldose. Se o grupo Carbonilo estiver algures no meio da cadeia de carbono, estamos perante uma cetona, ou seja, o monossacarídeo é uma cetose.

23. 2. O número de átomos de carbono que os compõem (entre 3 e 9) Assim, existem trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses (6C), heptoses (7C), etc. sendo as pentoses e as hexoses as mais frequentes. Estes dois sistemas de classificação são frequentemente combinados. Por exemplo, a glicose é uma aldohexose (um aldeído com seis carbonos) e a frutose é uma cetohexose (uma cetona com seis carbonos) frutose

24. Dissacarídeos Os dissacarídeos (por exemplo, a sacarose e a lactose) são os polissacarídeos mais simples e são compostos pela união de duas oses através de uma ligação covalente conhecida como Ligação Glicosídica formada numa reacção de desidratação, pois uma ose pede um átomo de hidrogénio e a outra ose perde um grupo hidroxilo. Assim, a fórmula geral dos díssacarídeos é C12H22O11.

25. Oligossacarídeos e polissacarídeos São oligossacarídeos as moléculas constituidas por 2 a 10 monossacarídeos unidos entre si. Se este número for superior, as moléculas denominam-se polissacarídeos.

26. LÍPIDOS • Os lípidos não são polímeros,isto é, não são repetições de uma unidade básica. • Biomoléculas insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos éter, acetona,álcool, sulfureto de carbono e tetracloreto de carbono ”semelhante dissolve semelhante”.

27. - Reserva de energia em animais e sementes oleaginosas, sendo a principal forma de armazenamento os triacilgliceróis (triglicerídeos); •   - Armazenamento e transporte de combustível metabólico; •   - Componente estrutural das membranas biológicas; •   - São moléculas que podem funcionar como combustível alternativo à glicose •   - Oferecem isolamento térmico, eléctrico e mecânico para protecção de células e órgãos e para todo o organismo, o qual ajuda a dar a forma estética característica; •   - Dão origem a moléculas mensageiras, como hormonas, prostaglandinas, etc. •   - As gorduras (triacilgliceróis), devido à sua função de substâncias de reserva, são acumuladas principalmente no tecido adiposo, para ocasiões em que há alimentação insuficiente.

28. Sob o ponto de vista energético, os lípidos são compostos muito energéticos devido ao elevado número de ligações C-H, atingindo o dobro da capacidade dos hidratos de carbono (cerca de 9 kcal por grama, comparativamente com os 4 kcal pelo mesmo peso de hidratos de carbono). • A grande heterogeneidade dos lípidos justifica a existência de diversas classificações. Uma delas, que é a mais simples, agrupa os lípidos em três classes: lípidos simples, lípidos conjugados e lípidos derivados.

29. Lípidos SIMPLES • Compreendem os GLICERIDEOS e as CERAS Ésteres do glicerol e de ácidos gordos Ésteres de mono-álcoois de elevado peso molecular Saturados ou insaturados obedecem à fórmula CH3-(CH2)n-COOH possuem nº par de átomos de carbono Tri-álcool com 3 carbonos solúvel na água e insolúvel ou pouco solúvel nos solventes orgânicos

30. Lípidos CONJUGADOS -Álcool estrutural e ácidos gordos -Fosfato -Bases azotadas -Açúcares • Mais importantes: glicerofosfolípidos (fosfolípidos) esfingolípidos glicolípidos

31. fOsFoLíPiDoS • Constituintes básicos das membranas biológicas • Estrutura semelhante à dos triglicerídeos de reserva sendo, porém, constituídos por 4 unidades: • 1 molécula de glicerol • Duas cadeias de ácidos gordos • Um álcool fosforilado

32. Lípidos DERIVADOS • Englobam subst. muito variadas que possuem características dos lípidos, nomeadamente a insolubilidade na água e a solubilidade nos solventes orgânicos. • Englobam: • Ácidos gordos • Álcoois de elevado peso molecular • Hidrocarbonetos • Vitaminas D,E e K • Prostaglandinas • Compostos isoprénicos

33. Compostos isoprénicos • Constituem um importante grupo de compostos orgânicos presentes tanto em animais como nas plantas. • Têm em comum o facto de resultarem da condensação de unidades de isopropeno (um hidrocarboneto insaturado com 5 átomos de carbono). • Entre os compostos isoprénicos encontra-se o colesterol e um grupo de esteróides, do qual fazem parte diversas hormonas como estrogénios.

34. Nucleótidos

35. Ácidos nucleicos Ácido nucleico é um tipo de composto químico, de elevado peso molecular, que possui ácido fosfórico, açúcares e bases purícas e pirimidícas. Ocorrem em todas as células vivas e são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética e por sua tradução que é expressa pela síntese precisa das proteínas.

37. DNA (Ácido desoxirribonucleico) O DNA é uma molécula orgânica que quando transcrita em RNA, tem a capacidade de codificar proteínas. O DNA é composto de uma pentose, grupos fosfato e bases azotadas, As bases do DNA são: Adenina Guanina Citosina Timina Sendo que Adenina se liga por meio de pontes de hidrogênio à Timina, e a Citosina se liga à Guanina. A Cadeia de DNA apresenta-se enrolada numa estrutura dupla-hélice e uma vez no núcleo recebe a acção de histonas e condensa-se para formar os cromossomas O DNA é encontrado em todos os seres incluindo os vírus que ora possuem DNA, ora possuem RNA, porém, rara e recentemente, foram encontrados vírus que possuíam tanto DNA como RNA, ao mesmo tempo.

38. O DNA replica-se através de uma replicação semi-conservativa onde uma cadeia de DNA dá origem a duas cadeias exactamente iguais.

39. RNA (Ácido ribonucleico) A composição do RNA é muito semelhante à do DNA, contudo apresenta algumas diferenças. Este é um polímero de nucleótidos, geralmente em cadeia simples, formado por moléculas de dimensões muito inferiores às do DNA. O RNA é constituído por uma pentose (Ribose), por um grupo fosfato e uma base azotada que pode ser adenina (A), guanina (G), citosina (C) e Uracilo (U). O RNA forma-se no núcleo e migra para o citoplasma.

40. Transcrição do RNA A transcrição consiste na síntese de RNA. É realizada por um complexo enzimático cuja enzima chave é a RNA polimerase, composta por várias subunidades e que realiza a polimerização do RNA a partir de uma cadeia-molde de DNA. Esse processo ocorre em três etapas principais: a iniciação, o alongamento e a terminação.

41. Metabolismo CATABOLISMO ANABOLISMO Oxidação Redução Energia electrões electrões Energia Degradação Síntese