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Processos biológicos Luíza Cunha CÉLULAS Composição Química · A célula é formada por citoplasma,núcleo, membrana plasmática · Células são íons, lipídios, DNA, RNA, proteínas, polissacarídeos e 75% de água · Células quando montam consomem energia e quando desmontam, liberam energia das ligações químicas · Tudo são átomos · Moléculas são átomos em lig covalente (Compartilham átomos) ou iônica (Doam átomos) · Biomoléculas=tem relação com o organismo · Bioquímica=descreve em termos moleculares as estruturas, os mecanismos e os processos químicos compartilhados por todos os organismos, e fornece os princípios organizacionais que fundamentam a vida em todas as suas diferentes formas. Bioquímica · Presença em grande quantidade de carbonos · Também o, h e n · Todos os seres vivos são universalmente construídos pelas mesmas famílias de macromoléculas biológicas: as proteínas, os carboidratos, os lipídeos e os ácidos nucléicos. · Polímeros=macromoléculas · Que tipo de macromoléculas tínhamos se encontrássemos diversos aminoácidos? PROTEÍNAS Membrana · São compostas por lipídeos e proteínas e as vezes carboidratos · Bicamada Fosfolipídica, modelo mosaico fluído · A membrana plasmática é a estrutura que deve ter o maior controle sobre entrada e saída de substâncias, comunicação celular · Barreira Seletiva: Controla a passagem de substâncias. · Comunicação Celular: Recebe e transmite sinais químicos. · Adesão Celular: Permite que células se liguem umas às outras. · Transporte: Facilita a movimentação de moléculas essenciais. · A membrana plasmática é semipermeável ou possui permeabilidade seletiva · META=FICAR MEIO ISOTÔNICO · Transporte Passivo = Não há gasto de energia e ocorre a favor do gradiente eletroquímico (gradiente de concentração e voltagem da membrana) · Transporte Ativo=Há gasto de energia e ocorre contra o gradiente eletroquímico (gradiente de concentração e voltagem da membrana) · Difusão Simples Difusão Facilitada (Passagem soluto de maior concentração p de menor e a facilitada tem ajuda de proteínas) · Osmose(ocorre com a água O processo de movimento da água sem gasto de energia é chamado osmose) do meio menos concentrado para o mais concentrado · Bombas (As bombas transportam o soluto contra o gradiente de concentração), As bombas utilizam energia para realizar o transporte A bomba de Sódio-Potássio transporta o Potássio e o Sódio contra seus gradientes de concentração em direções opostas · Transporte de macromoléculas: Endocitose · Transporte de macromoléculas: Exocitose=Liberação de moléculas grandes para o exterior do citoplasma: · Solvente: é a substância que permite a dispersão de outra substância em seu meio, · Soluto: é a substância que pode ser dissolvida · Mistura soluto e solvente forma uma solução · Especialização das membranas: Glicocálix: Reconhecimento celular · Microvilosidades=Aumento da Superfície de Absorção: As microvilosidades aumentam significativamente a área de superfície da membrana plasmática da célula, o que é crucial para processos que envolvem absorção, como a absorção de nutrientes no intestino delgado. Núcleo e Cromatina · Formado por duas bicamadas lipídicas – composição membranosa para permitir troca de substâncias entre núcleo e citoplasma, a membrana do núcleo contém diversos poros nucleares · Função= o núcleo das células eucarióticas protege o DNA. · O DNA é a molécula responsável por armazenar a codificação das proteínas · O DNA é composto por duas cadeias paralelas formadas por nucleotídeos · As principais proteínas envolvidas na compactação do DNA de eucariotos são as histonas. · Cromatina= É o conjunto de DNA associado a proteínas encontrado no núcleo celular. Pode-se dizer que a cromatina é o material genético em sua forma ativa, descondensada · Cromossomo=Os cromossomos são a forma condensada da cromatina duplicada. Este é um estado funcional do material genético durante o processo de divisão celular (mitose ou meiose). · Cromossomos Autossomos =determinam características não ligadas diretamente ao sexo do indivíduo · Cromossomos Sexuais Determinam o sexo dos indivíduos (XX ou XY) · Procariotos= possuem DNA do nucleóide, e pequenos pedaços de DNA circulares Esses pequenos pedaços de DNA são chamados de plasmídeos. Geralmente os plasmídeos são relacionados à resistência aos antibióticos · HOJE É POSSÍVEL COLOCAR GENES DE UMA CÉLULA EM OUTRA ATRAVÉS DA TÉCNICA DE DNA RECOMBONANTE. POR MEIO DESTA TÉCNICA É POSSÍVEL PRODUZIR OS TRANSGÊNICOS, VACINAS,E MEDICAMENTOS. Organelas · Citoesqueleto=esqueleto das células, formado pela proteína actina, sustenta a membrana plasmática e junto com proteínas motoras, faz a locomoção celular. · Microtúbulos=Formam os centríolos, transporte intracelular, cílios e flagelos, Algumas proteínas são capazes de se associar aos microtúbulos essas proteínas funcionam como verdadeiros motores dentro da célula, sendo capazes de transportar determinados componentes de um lado a outro da células · Filamentos Intermediários=proporcionando resistência física a células e tecidos, muito importante em animais nematodes e vertebrados que não possuem citoesqueleto. · Retículo endoplasmático=pode ser dividido em retículo endoplasmático rugoso (produzir todas as proteínas, tanto em eucariotos quanto em procariotos) e retículo endoplasmático liso (variedade de processos metabólicos nas células,síntese de lipídeos nas células,processar substâncias tóxicas ao organismo, especialmente barbitúricos e álcool, glicogenólise e síntese muscular ) · Ribossomos=responsáveis pela tradução do RNAm → síntese proteica. São os únicos presentes em procariontes · Sistema Golgiense=Responsável por modificações adicionais em proteínas sintetizadas nos retículos ex: inserção de carboidratos em proteínas, ao passarem através do sistema golgiense as moléculas sofrem modificações, formação do acrossoma. · Lisossomos= Contêm enzimas digestivas hidrolíticas ativas em pH ácido (hidrolases ácidas), como proteases, nucleases e outras; · Peroxissomos=Esféricas, são as menores organelas membranosas da célula , diferenciam-se dos lisossomos pelo conteúdo enzimático · Mitocôndria= respiração celular,Utiliza-se de oxigênio e glicose e os converte em energia - ATP, que devolve para a célula. A energia produzida é química é usada em reações bioquímicas que gastam energia. Está presente em várias células que possuem muita atividade celular · Existem diversas mitocôndrias por célula A quantidade dependerá do requerimento energético, Dna somente da mãe. · O ATP é gerado através de um processo chamado de respiração celular · Simplificadamente, a respiração celular envolve oxigênio, glicose e uma série de enzimas · RESPIRAÇÃO CELULAR=A glicólise é o primeiro grande conjunto de reações para produção de ATP nas células eucariótica · A “quebra” da glicose gera ácido pirúvico (piruvato) · O piruvato é a primeira substância do segundo grande conjunto de reações para a produção de ATP, chamado de Ciclo de Krebs Essa etapa ocorre na matriz mitocondrial · O terceiro conjunto de reações é chamado de cadeia respiratória (mais gera ATP) Ocorre na membrana interna da mitocôndria Carboidratos (glicídios ou açúcares) 1. formadas por carbono, hidrogênio e oxigênio (moléculas orgânicas) 2. Eles estão armazenados em apenas duas moléculas de carboidratos: amido e celulose. 3. Função estrutural, energética, fixação e identificação 4. Local de armazenamento=fígado 5. Membrana plasmática extracelular possui carboidratos 6. Podem ser monossacarídeos(glicose,frutose, desoxirribose), dissacarídeos(maltose,sacarose, lactose) e polissacarídeos (amido, sacarose, não são tão adocicados e precisam ser quebrados em monossacarídeos para serem digeridos, insolúveis em água) 7. Polissacarídeos=Principal fonte da nossa alimentação, digestão feita pela amilase, quebrada em maltose depois glicose, nas plantas é a celulose, usado como fonte de energia 8. Homopolissacarídeos: forma de armazenamento de energia (amido e glicogênio) e componente estrutural de parede celular de vegetais e exoesqueleto(celulosequitina). Heteropolissacarídeos: suporte extracelular em muitas formas de vida (glicoproteínas e ácido hialurônico) e componente estrutural de parede celular de bactérias 9. Polissacarídeos de armazenamento=amido, glicogênio/Estruturais=celulose, quitina 10. Glicose é o carbo mais importante 11. Amido o mais importante de reserva nas plantas 12. Na ausência de insulina a glicose não entra nas células Lipídios 1. Funções reserva energética, estrutura das células, isolante térmico etc. 2. moléculas formadas a partir da associação entre ácidos graxos e álcool 3. Com ácido graxo(simples ou composto) sem ac graxo 4. Ácido Graxo Saturado=Gordura Animal, Insaturado(mais difícil de ser degradado pois tem uma lig de carbonos mais forte)=Vegetal 5. Região polar e apolar(hidrofóbica) 6. Lipídios cis= átomos de hidrogenio estão do mesmo lado,comum em óleos e vegetais 7. Lipídios trans=átomos de hidrogênio estão em lados opostos, possibilitando maior agrupamento, comum em pequenas quantidades de gordura animal 8. Hdl=colesterol ao fígado/Ldl=no sangue 9. Digestão: Ocorre no intestino, com a ajuda de enzimas como a lipase pancreática. 10. Transporte: Lipídios são transportados no sangue por lipoproteínas (ex.: LDL e HDL). 11. Armazenamento: Excesso de lipídios é armazenado no tecido adiposo. 12. Oxidação: Ácidos graxos são oxidados para produção de energia no processo de beta-oxidação. 13. Função estrutural, energética, fixação e identificação Proteínas 1. As proteínas são polímeros formados por monômeros chamados de aminoácidos 2. C alfa 3. Fundamentais para o metabolismo celular 4. Função estrutural, hormonal, defesa e energética 5. Colágeno é a principal proteína de sustentação 6. Depois da água é o principal constituinte 7. São 20 aa organizados de formas diferentes 8. Aminoácidos essenciais são aqueles não produzidos pelo corpo 9. Se ligam por ligações peptídicas=grupo carboxila de uma molécula reage com o grupo amina de outra molécula, liberando uma molécula de água 10. A junção de dois aminoácidos forma um peptídeo Dois aminoácidos: dipeptídeo, Três a cinquenta: oligopeptídeo e assim vai podendo fazer até 50 . 11. Quanto à forma, podemos classificar as proteínas em globulares e fibrosas Essas conformações dependem da interação entre os aminoácidos 12. Desnaturação de proteínas pode ser reversível ou irreversível Enzimas 1. Toda enzima é uma proteína mas nem toda proteína é uma enzima 2. São proteínas que agem como catalisadores, ou seja, compostos que aumentam a velocidade das reações químicas. 3. As enzimas diminuem a energia de ativação necessária para o início da reação 4. Fatores que afetam=concentração de substrato, temperatura e ph 5. Quanto maior a temperatura, mais rápida a reação (muito elevada: desnaturação) 6. Mais substrato=mais rápida Ácidos nucleicos 1. Moléculas orgânicas ácidas importantes para a produção de proteínas 2. Rna e Dna 3. Associação de nucleótidos 4. Desoxirribonucleotídeo= o Ácido desoxirribonucléico (DNA) é um polímero composto por unidades de desoxirribonucleotídeos. 5. Dna bases nitrogenadas=adenina (A), timina (T), citosina (C) e guanina (G). 6. Dna=Nucleotídeo: Fosfato + desoxirribose + base (A, T, C, G). 7. A pentose do DNA é a desoxirribose, Devido à cadeia carbônica, é importante observar a numeração dos C. O Carbono 1 é sempre o mais próximo da base nitrogenada. 8. Dupla fita dna= O pareamento das bases é fundamental para a manutenção da hélice dupla. Cada base nitrogenada de uma das cadeias está pareada com a base complementar na outra cadeia de DNA. 9. As duas fitas se associam através de ligações de hidrogênio. 10. As bases nitrogenadas ficam direcionadas para o centro, protegidas pelos grupamentos fosfatos. 11. Ribonucleotídeo= Ácido ribonucléico (RNA) é um polímero composto por unidades de ribonucleotídeos 12. A associação entre os nucleotídeos é realizada entre os fosfatos através da ligação fosfodiéster. Esse conjunto forma a fita de RNA 13. Dna transcreve em Rna e traduz em proteína Genética · Cromatina=DNA + proteínas (histonas e não-histônicas) · Regulação Epigenética (imagem ao lado) · Existe diferentes tipos de RNA, sendo os mais conhecidos o mRNA (RNA mensageiro), que transporta a informação genética do DNA para os ribossomos; o tRNA (RNA transportador), que traz aminoácidos para a síntese proteica; e o rRNA (RNA ribossômico), que compõe a estrutura dos ribossomos. · O RNA é essencial para a transcrição e tradução da informação genética. · A replicação do DNA é o processo pelo qual a molécula de DNA se duplica, resultando em duas cópias idênticas da informação genética. Ocorre antes da divisão celular, garantindo que cada célula filha receba uma cópia completa do genoma. · A replicação é altamente precisa e envolve uma série de etapas coordenadas, utilizando uma variedade de enzimas e proteínas. · Durante a reprodução, a replicação é crucial para a formação de gametas (óvulos e espermatozoides), que contêm metade do material genético necessário para formar um novo organismo. Assim, as características genéticas dos pais são passadas para os descendentes. · Também a replicação é responsável pelas células dos tecidos que se regeneram, como a pele e o sistema sanguíneo, dependem da replicação do DNA para substituir células mortas ou danificadas. · DNA Helicase: Esta enzima é responsável por desenrolar a dupla hélice do DNA, separando as duas cadeias para que possam ser copiadas · DNA Polimerase: Essa é a enzima principal responsável pela síntese de novas cadeias de DNA. Ela adiciona nucleotídeos à cadeia em crescimento, usando a cadeia molde como guia. E correção de danos. · NA Ligase: Essa enzima conecta fragmentos de DNA, especialmente no caso da síntese da fita descontínua, que é composta de fragmentos conhecidos como Okazaki. A ligase une aos fragmentos, garantindo que a fita seja contínua. · Primase: Sintetiza um primer de RNA, que fornece um ponto de partida para a DNA polimerase iniciar a adição de nucleotídeos. · Divisão celular=Durante a divisão celular, como mitose e meiose, as células precisam ter uma cópia completa do DNA para garantir que a informação genética seja transmitida adequadamente para as células filhas. Sem a replicação, a célula resultante teria uma quantidade insuficiente de informação genética, levando a anomalias funcionais e estruturais. ETAPAS REPLICAÇÃO 1. Inicia nas origens de replicação, A helicase se liga ao DNA e desenrola as duas cadeias, formando a forquilha de replicação. A primase então sintetiza os primers de RNA 2. Elongação=A polimerase começa a adicionar nucleotídeos à cadeia em crescimento. A fita líder (a que é replicada continuamente) é sintetizada na direção da forquilha, enquanto a fita atrasada (a que é replicada de forma descontínua) é sintetizada em pequenos fragmentos de Okazaki, que são posteriormente unidos pela ligase. 3. Terminação=A replicação contínua até que a DNA polimerase encontre um ponto de término, geralmente quando as duas forquilhas de replicação se encontram ou quando um fragmento de RNA é alcançado. A DNA ligase completa as ligações entre os fragmentos de Okazaki e os primers de RNA são removidos e substituídos por DNA. · É um modelo semiconservativo=Após a replicação, cada molécula de DNA filha contém uma cadeia antiga (original) e uma nova · Transcrição do DNA=Processo pelo qual a informação contida no DNA é copiada para uma molécula de RNA. Fundamental na síntese de proteínas, pois o RNA mensageiro (mRNA) atua como intermediário entre o DNA e a produção de proteínas. A transcrição é essencial para a expressão gênica, permitindo que os genes sejam convertidos em produtos funcionais, como proteínas, que desempenham diversas funções celulares. · O DNA contém as instruções genéticas, enquanto o mRNA, transporta essas instruções para os ribossomos, onde a tradução ocorre. O mRNA é sintetizado a partir de uma cadeia molde de DNA durante a transcrição e, em seguida, é traduzido em uma sequência de aminoácidos para formar uma proteína. · QUAL ENZIMA ENVOLVIDA?RNAPolimerase: A RNA polimerase é a enzima responsável pela síntese do RNA. Ela se liga ao DNA e catalisa a adição de nucleotídeos complementares à cadeia em crescimento, usando a fita de DNA como molde. · Etapas da transcrição=A transcrição começa quando a RNA polimerase se liga a uma região específica do DNA chamada de promotor. Esse local indica onde a transcrição deve iniciar. Após a ligação, a RNA polimerase desenrola a dupla hélice do DNA, expondo a sequência de nucleotídeos que será transcrita. · RNA polimerase move-se ao longo da fita de DNA, sintetizando o mRNA ao adicionar nucleotídeos complementares (A-U e C-G). Este processo continua, formando uma cadeia crescente de RNA. · A transcrição termina quando a RNA polimerase atinge uma sequência específica de nucleotídeos no DNA que sinaliza o término da transcrição. A enzima libera a nova molécula de RNA e se desliga do DNA. Água 1. 75% das constituições das células 2. Solvente natural 3. Moléculas com alto teor de grupamentos polares são solúveis em água chamadas Hidrofílicas 4. Moléculas têm pouco ou nenhum grupamento polar e, consequentemente, são insolúveis em água=lipídios,óleos PH e Tampões biológicos · Ph=concentração total de íons hidrogênio a partir de todas as fontes, considerando 25°C. · A escala de pH é logarítmica, se duas soluções diferem em pH por 1 unidade, significa que uma solução tem 10 vezes mais concentração de íons H + do que a outra. · Poh=Usada para descrever a alcalinidade, concentração de OH-. · Neutro ph e poh= 7 cada um dos dois · Quase todos processos biológicos são dependentes do pH; · A constância do pH é atingida principalmente por tampões biológicos: mistura de ácidos fracos e suas bases conjugadas. · MOLÉCULAS BIOLÓGICAS QUE NÃO DEIXAM QUE HAJA FLUTUAÇÕES DE PH INCOMPATÍVEIS COM A VIDA · Tendem a resistir a mudanças de pH quando pequenas quantidades de ácidos (H+) ou base (OH-) são adicionadas · Sistema tampão consiste de um ácido fraco (doador de prótons) e sua base conjugada (aceptor de prótons) · Tampões rins, fígado (corpo se protege pela da acidez produzida pelo corpo pela expiração de co2 dos pulmões e excreção de nh4 pelos rins Ácidos e bases · Ácidos e bases fortes são completamente ionizados em soluções aquosas · Ácidos fortes: ácido clorídrico, sulfúrico e nítrico /Bases fortes: NaOH, KOH · Ácidos e bases fracas: não são completamente ionizados quando dissolvidos em água. Presentes nos sistemas biológicos desempenham papéis importantes=metabolismo e regulação · Ácidos são doadores de prótons e as bases aceptores de prótons · Gasometria arterial=É um exame considerado invasivo que possui a finalidade de medir as concentrações de oxigênio, a ventilação e também o estado ácido/básico do paciente. Vitaminas e Minerais · São essenciais que o corpo necessita em pequenas quantidades para manter funções vitais, como crescimento, metabolismo e saúde geral. · Elas atuam como cofatores em reações enzimáticas, antioxidantes e reguladores de processos biológicos. · Como o corpo humano não consegue sintetizar a maioria das vitaminas em quantidades suficientes, elas devem ser obtidas por meio da alimentação ou suplementação. · Vitaminas lipossolúveis: Solúveis em gordura e armazenadas no tecido adiposo e no fígado (vitaminas A, D, E e K). · Vitaminas hidrossolúveis: Solúveis em água e não armazenadas em grandes quantidades no corpo, sendo eliminadas pela urina se consumidas em excesso (vitaminas do complexo B e vitamina C). Absorvidas diretamente no intestino delgado e transportadas pelo sangue. · Vitaminas são compostos orgânicos (contêm carbono), enquanto os minerais são inorgânicos (não contêm carbono). · Minerais são importantes para a estrutura óssea, equilíbrio eletrolítico e função enzimática. · Os minerais são mantidos em quantidades variáveis, dependendo do tipo (ex.: cálcio nos ossos, ferro no sangue). · Exemplos de minerais essenciais incluem cálcio, ferro, zinco, magnésio e potássio · Hipovitaminoses = ingestão insuficiente, má absorção ou aumento das necessidades de vitaminas. Cada deficiência está associada a sintomas e doenças específicas · Hipervitaminose=O consumo excessivo de vitaminas, especialmente as lipossolúveis (A, D, E, K), pode levar à toxicidade, pois elas são armazenadas no corpo. As vitaminas hidrossolúveis raramente causam toxicidade, pois o excesso é eliminado pela urina. Vitamina Função Deficiência Tipo Hipervitaminose A Visão: Componente essencial da rodopsina, uma proteína nos olhos que detecta luz, especialmente em condições de pouca luminosidade. Imunidade: Mantém a integridade das mucosas e promove a função de células imunológicas. Crescimento celular: Regula a expressão gênica e a diferenciação celular, especialmente em células epiteliais e ósseas. Cegueira noturna, xeroftalmia (ressecamento da córnea), aumento da suscetibilidade a infecções. lipossolúveis Sintomas: Náuseas, tonturas, dor de cabeça, visão turva. Complicações: Danos hepáticos, aumento da pressão intracraniana, malformações fetais em gestantes. D *Metabolismo do cálcio *Saúde óssea *Função imunológica *Pode modular a expressão de genes envolvidos na imunidade, inflamação e diferenciação celular por meio da metilação do DNA e modificação de histonas. Associada a alterações epigenéticas que aumentam o risco de doenças autoimunes e câncer. Fraqueza muscular, dor óssea. lipossolúveis Sintomas: Hipercalcemia (excesso de cálcio no sangue), fraqueza, náuseas. Complicações: Calcificação de tecidos moles, danos renais. E *Antioxidante: *Proteção celular=ajuda na integridade das células, especialmente as do sistema nervoso e cardiovascular. Sintomas: Neuropatia periférica, fraqueza muscular. Doenças associadas: Anemia hemolítica em recém-nascidos prematuros. lipossolúveis Sintomas: Sangramentos, fadiga. Complicações: Aumento do risco de hemorragias B *Metabolismo energético *Síntese de DNA/RNA *Função nervosa: A vitamina B12 é crucial para a mielinização dos nervos e a prevenção de anemias. B1=Sintomas: Fadiga, confusão mental. Doenças associadas: Beribéri (afeta o sistema nervoso e cardiovascular) B3=Dermatite, diarreia, demência. B9=Defeitos do tubo neural em recém-nascidos. B12=Anemia megaloblástica. hidrossolúveis K *Coagulação= Síntese de proteínas envolvidas na coagulação, como a protrombina. *Saúde óssea Causas: Uso prolongado de antibióticos (que afetam a microbiota intestinal), doenças hepáticas. Sintomas: Hemorragias, equimoses. Doenças associadas: Distúrbios de coagulaçã lipossolúveis C *Síntese de colágeno *Antioxidante *Imunidade Fadiga, sangramento das gengivas, fraqueza. Doenças associadas: Escorbuto (com hemorragias e má cicatrização). hidrossolúveis Origem da vida · Elementos(hidrogênio, hélio e lítio) foram formados nos primeiros minutos após o Big Bang, quando as condições de temperatura e densidade permitiram a fusão nuclear. · Atmosfera primitiva=Quente, Intensa atividade vulcânica, Descargas elétricas, Radiação (não existia camada de ozônio), Pouco O2 ( Favorece a ligação de Átomos), Energia p/ formação das moléculas orgânicas, Composição da atmosfera: Metano, amônia, hidrogênio e vapor d’água. · Teoria celular=A célula é a unidade fundamental da vida. Tudo que se considera vivo é composto e estruturado por células, seja por trilhões delas ou por uma apenas. · Organismos multicelulares=Permitiu a ocorrência de mecanismos de regulação que conduziram à diferenciação celular, que impulsionou a evolução dos seres vivos; · A grande diversidade de formas e funcionalidades possibilitou a adaptação a diferentes ambientes; Os seres de maiores dimensões sobreviveram sem comprometer as trocas com o meio externo, pois surgiram órgãos especializados na realização dessas trocas; Aumentou a eficácia na utilização de energia (devido à especialização);Passou a existir maior independência em relação ao meio externo, uma vez que os vários órgãos passaram a contribuir para a manutençãodo meio interno em condições favoráveis à vida. · Tipos celulares= Eucariontes (Material genético separado do citoplasma, Presença de núcleo) Procariontes (Não apresentam envoltório nuclear) image5.png image8.png image10.png image6.png image12.png image7.png image9.png image3.png image4.jpg image1.jpg image2.png image11.jpg image13.png