Composição e Estrutura Molecular dos Sistemas Biológicos

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1 Pontifícia Universidade Católica de Goiás Departamento de Biologia Prof. Hugo Henrique Pádua M.Sc. Fundamentos de Biofísica Composição e Estrutura Molecular dos Sistemas Biológicos

2 Átomos e Moléculas Hierarquia Estrutural do elementos Níveis de organização dos seres vivos Átomos Moléculas Células Tecidos Órgãos Sistemas Organismos

3 Átomos e Moléculas Níveis de organização dos seres vivos

4 Átomos e Moléculas Os átomos são as unidades fundamentais dos sistemas moleculares A carga elétrica do conjunto atômico e a disponibilidade de alguns elétrons para trocas ou compartilhamento por diferentes átomos, são as características fundamentais que definem as propriedades químicas da matéria.

5 Átomos e Moléculas Evolução dos modelos atômicos Dalton (bola de bilhar) 1803 Thomson (pudim de passas) Rutherford - Bohr(sistema planetário) 1908/1910 Modelo Atômico de Schrödinger

6 Átomos e Moléculas OBS: não foram apresentados as séries dos lantanídeos e actinídeos. O fundo cinza indica os metais. Os elementos com borda vermelha são os mais abundantes no ser humano. Os elementos com borda azul são elementos importantes para o metabolismo humano, mas existindo em baixa concentração

7 Átomos e Moléculas As moléculas são formadas por átomos unidos por ligações químicas covalentes Componentes abundantes dos Seres Vivos : Íons e pequenas moléculas água (H2O) Sódio (Na+) Cloro (Cl-) Potássio (K+) (Ca++) Proteínas; DNA; RNA; Carboidratos; Lipídios

8 Carbono átomo mais abundante na maioria dos seres vivos*. Arcabouço de ligação a outros grupos funcionais apresentando função biológica, estrutural, informacional e etc...

9 Cálcio formação dos ossos e dentes. Participação na coagulação sanguínea, contração e relaxamento muscular, transmissão de impulsos nervosos, etc... Sódio controle da pressão osmótica dos tecidos corporais, excitabilidade elétrica do sistema nervoso e muscular e etc... Potássio Transmissão neural e neuro muscular, controle da contractibilidade dos músculos esqueléticos, manutenção da pressão, controle dos níveis de acidez (PH) do sangue e do rítimo cardíaco, etc...

10 Ácidos Nucléicos - são componentes essenciais dos sistemas biológicos formando as estruturas poliméricas associadas ao código genético.

11 Ácidos Nucléicos Ácido Desoxirribonucleico (DNA) - contêm as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de um ser vivo. Armazena as informações necessárias para a construção das proteínas através da síntese de um RNA mensageiro. Ácido Ribonucleico (RNA) - é o responsável pela síntese de proteínas da célula. O RNA é um polímero de nucleótidos, geralmente em cadeia simples, que pode, por vezes, ser dobrado. As moléculas formadas por RNA possuem dimensões muito inferiores às formadas por DNA.

12 Ácidos Nucléicos

13 Ácidos Nucléicos

14 Ácidos Nucléicos

15 Ácidos Nucléicos

16 Ácidos Nucléicos

17 Aminoácidos e Proteínas Todas as proteínas são constituídas, basicamente, por até 20 tipos diferentes de aminoácidos, cuja a estrutura química fundamental é a seguinte: R - radical específico de cada aminoácido

18 Aminoácidos e Proteínas Embora a molécula seja globalmente neutra, os grupos NM3 + e COO - exibem cargas opostas formando o que se denomina um zwiterion (carga líquida = 0). São anfóteros

19 Aminoácidos e Proteínas

20 * * * * * * * *

21 Aminoácidos e Proteínas

22 Aminoácidos e Proteínas Os polímeros proteicos são formados por ligações peptídicas, através da reação do grupo COO - de um aminoácido com o grupo NH 3+ do aminoácido subsequente.

23 Aminoácidos e Proteínas Ligação peptídica Ligação do tipo amida que une os aminoácidos para a formação de peptídeos e proteínas. É uma ligação covalente, rígida e estável, com caráter parcial de dupla ligação.

24 Aminoácidos e Proteínas Insulina hormônio pancreático, que contém duas cadeias polipeptídicas, uma com 30 resíduos e outra com 21 resíduos. Aspartame um dipeptídeo usado como adoçante. (fenilalanina + glutamato)

25 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas

26 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Estrutura Primária Estrutura primária é a sequencia de aminoácidos e ligações peptídicas do esqueleto da molécula

27 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Estrutura Secundária Folhas β Estrutura secundária refere-se aos arranjos regulares entre aminoácidos (sem incluir as cadeias laterais) α - hélice

28 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Estrutura Terciária Estrutura terciária e a conformação espacial da proteína como um todo. Aminoácidos localizados em regiões distintas da cadeia se relacionam quimicamente. Configuração tridimensional: globulares / fibrosas

29 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Estrutura Terciária

30 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Estrutura Quaternária Estrutura quaternária - ocorrem em proteínas formadas por mais de uma subunidade.

31 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas

32 Aminoácidos e Proteínas Estruturas tridimensional das proteínas Proteínas simples constituída somente por aminoácidos Proteínas conjugadas contém um grupo prostético (carboidrato, íon, lipídio, etc...)

33 Aminoácidos e Proteínas

34 Aminoácidos e Proteínas Desnaturação Proteica É a modificação da estrutura tridimensional da proteína sem que tenha ocorrido alteração na sua estrutura primaria. Agentes desnaturantes: temperatura substancias químicas (ureia, guanidina, detergentes) solventes orgânicos (clorofórmio, álcool, éter, etc.) A função proteica e perdida juntamente com a sua estrutura tridimensional

35 Carboidratos Carboidratos = Glicídios = Hidratos de Carbono = Açúcar Carbono (C), hidrogênio (h) e oxigênio (O) Fonte de energia para a célula Constituentes estruturais de parede celular

36 Carboidratos C n (H 2 O) n A maioria dos carboidratos tem a fórmula empírica C n (H 2 O) n e ainda podem conter N, P ou S

37 Carboidratos Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na face da Terra E o que os carboidratos têm a ver com... Origem da vida? Energia? Transfusão de sangue? Árvores? Articulações? Sorvete? Vírus HIV? Cultivo de bactérias? Inflamação? Maizena? Diarréia? Roupas? Fotossíntese? Cerveja?

38 Carboidratos

39 Carboidratos

40 Carboidratos

41 Carboidratos

42 Carboidratos

43 Carboidratos

44 Carboidratos

45 Carboidratos

46 Carboidratos

47 Carboidratos

48 Carboidratos

49 Carboidratos

50 Carboidratos α ou β?

51 Carboidratos

52 Carboidratos

53 Carboidratos

54 Carboidratos

55 Carboidratos

56 Carboidratos

57 Carboidratos

58 Carboidratos

59 Carboidratos

60 Carboidratos

61 Carboidratos

62 Lipídios

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