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Colégio Marista Conceição
A química da Célula
Biologia
Profª Ayesa Aseff
“A QUÍMICA DA VIDA”
Composição química dos seres vivos e da Terra
oxigênio (O)
63%
silício (Si)
21,2 %
alumínio (Al) 6,5%
sódio (Na) 2,4%
cálcio (Ca) 1,9%
ferro (Fe) 1,9%
magnésio (Mg) 1,8%
potássio (K) 1,4%
Composição química da
Terra: 98% baseada em
oito elementos químicos.
oxigênio (O)
25,6%
hidrogênio (H)
65,4%
traços de elementos 0,001%
sódio (Na), magnésio (Mg),
cloro (Cl), potássio (K),
carbono (C) 7,5%
nitrogênio (N) 1,25%
fósforo (P) 0,24%
enxofre (S) 0,06%
cálcio (Ca), manganês (Mn),
ferro (Fe), cobre (Cu), iodo (I)
Composição química dos seres vivos: 99%
Baseada em elementos químicos: CHONPS
“A QUÍMICA DA VIDA”
Constituintes químicos do seres vivos
•
Orgânicos
•
Inorgânicos
Componentes Inorgânicos
Água
• Substância fundamental aos seres vivos.
• Varia de acordo com a espécie, a idade e o metabolismo celular; quanto mais jovem um
organismo e quanto maior a atividade de uma célula, maior sua taxa de água.
Propriedades da água
•
Polaridade
•
Coesão
•
Adesão
d+
d+
•
Tensão superficial
•
Solvente praticamente universal
H
H
O
dponte de
hidrogênio
Componentes Inorgânicos
Sais minerais
Aparecem de três maneiras no organismo:
1. Dissolvidos na forma de íons na água do corpo
2. Formando cristais (carbonato e fosfato de cálcio – esqueleto)
3. Combinados com moléculas orgânicas (ferro na hemoglobina, magnésio na clorofila)
•
Potássio
•
Magnésio
•
Sódio
•
Zinco
•
Cloro
•
Ferro
•
Cálcio
•
Flúor
•
Fósforo
•
Iodo
Componentes Orgânicos
Glicídios, Carboidratos, Açúcares ou Hidratos de carbono
•
Principal função:
 liberação de energia para o trabalho celular
•
Principal carboidrato utilizado pelo homem:
 Glicose
•
Todos os alimentos ricos em glicídios são de
origem vegetal (exceção: mel)
•
Outras funções: estrutura e proteção
Componentes Orgânicos
Classificação dos carboidratos
•
Monossacarídeos, açúcares simples ou oses – são os glicídios mais simples
(CH2O)n que não podem ser quebrados pela digestão.
3 C – triose, 4 C – tetrose, 5 C – pentose, 6 C – hexose
Componentes Orgânicos
•
Dissacarídeos – união de dois monossacarídeos.
Lactose = Glicose + galactose
Maltose = Glicose + Glicose
Sacarose = Glicose + Frutose
Componentes Orgânicos
•
Polissacarídeos – São os carboidratos complexos, macromoléculas
formadas por milhares de unidades monossacarídicas ligadas entre si.
Os representantes dos polissacarídeos mais estudados são:
a) Amido: O amido é o polissacarídeo de reserva da célula vegetal. É formado
por moléculas de glicose ligadas entre si. Constitui 50% a 65% do peso
das sementes de cereais secos, e até 80% da substância seca dos
tubérculos.
b) Glicogênio: é o polissacarídeo de reserva da célula animal. Muito
semelhante ao amido, suas moléculas são menores e mais ramificadas que
as do amido.
c) Insulina: é usada em meios de cultura como agente identificador
fermentativo para certas bactérias e em especial em métodos laboratoriais
para avaliação da função renal (“clearence de insulina”). È filtrada apenas
pelos glomérulos, não sendo excretada nem reabsorvida pelos túbulos.
d) Celulose: é o carboidrato mais abundante na natureza. Possui função
estrutural na célula vegetal e desempenha papel importante da parede
celular.
Componentes Orgânicos
Metabolismo dos carboidratos
Quando alguém ingere algum alimento que contém carboidratos, o sistema
digestivo o quebra em moléculas simples, que entram na corrente sanguínea na
forma de glicose.
Com a elevação da glicose sanguínea, o pâncreas libera insulina, um
hormônio que sinaliza para as células absorverem o açúcar para ser utilizado como
energia ou como reserva.
Quando o nível de glicose sanguíneo cai e não existe alimento para ser
digerido, o pâncreas libera outro hormônio, o glucagon, que sinaliza para as células
que reservaram a glicose devolverem o açúcar para o sangue para que seja
compartilhado por todo organismo.
Em algumas pessoas, este mecanismo não funciona corretamente levando
ao surgimento de diabetes.
Componentes Orgânicos
Lipídios
Conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos
orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela
sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água.
Funções
• Reserva energética
Fornecem mais energia que os carboidratos, porém, não são preferencialmente utilizáveis
pela célula. Toda vez que a célula necessita de uma substância energética, ela vai optar
pelo uso imediato de um glicídio, para depois consumir os lipídios.
• Estrutural
Certos lipídios fazem parte da composição das membranas celulares, que são formadas
pela associação de lipídios e proteínas. Os mais importantes são: os fosfotolipidios e o
colesterol.
• Isolante térmico
Auxiliam na manutenção da temperatura dos animais endotérmicos, por meios de uma
camada de tecido denominado hipoderme, a qual protege o individuo contra as variações
de temperatura.
Tipos de lipídios
Glicerídeos
São as Gorduras e os óleos (também chamados de triglicerídeos). Possuem elevados teores
energéticos. As moléculas dos glicerídeos podem ter um, dois ou três ácidos graxos associados a
um álcool conhecido como glicerol. Ácidos graxos são compostos de longas cadeias carbônicas,
saturadas ou não. Os óleos são ricos em ácidos graxos insaturados (ligações simples) e, por isso,
são líquidos a temperatura ambiente. Pela presença de ácidos graxos saturados (ligação dupla), as
gorduras são sólidas.
Cerídios ou ceras
São formados pela união de ácidos graxos com alcoóis maiores que o glicerol. Embora tenha valor
econômico, não têm a mesma importância que as gorduras e óleos. Exemplos: carnaúba (do favo de
mel de abelha) e cera do ouvido humano.
Componentes Orgânicos
Triglicerídio
•
Ácidos graxos (saturados e insaturados)
•
Glicerol
ácido palmítico
ácido oléico
ácido oléico
Fosfolipídio
Formam a camada dupla da membrana celular. A molécula do fosfolipídio
reage, ao mesmo tempo, com a água e com os lipídios. Isso é possível porque
possui uma porção hidrófila (afeição a água), o fosfato, e uma porção
hidrófoba (aversão a água) constituída pelas cadeias lipídicas. Os principais
exemplos de fosfolipídios são a lecitina e a cefalina.
Esteróides
Os esteróides são lipídios derivados do colesterol. Eles atuam, nos organismos,
como hormônios e, nos humanos, são secretados pelas gônadas, córtex adrenal e
pela placenta. A testosterona é o hormônio sexual masculino, enquanto que o
estradiol é o hormônio responsável por muitas das características femininas.
Carotenóides
São pigmentos lipídicos amarelos
e vermelhos sintetizados pelas
plantas, encontrados em cenoura,
abóbora, tomate e mamão. O
carotenóide de maior importância
biológica é o beta-caroteno ou
provitamina A, que, por meio de
cisão molecular, origina a
vitamina A (retinol), necessária
ao bom funcionamento da visão.
Componentes Orgânicos
Aminoácidos: bloquinhos
construtores de proteínas
“A QUÍMICA DA VIDA”
Ligação peptídica: união de aminoácidos
ligação peptídica
glicina
alanina
glicilalanina (dipeptídio)
ligação peptídica
glicilalanina
cisteína
glicilalanilcisteína (tripeptídio)
Componentes Orgânicos
As estruturas de uma proteína
estrutura secundária
estrutura terciária
cadeia polipeptídica
cadeia polipeptídica
estrutura
primária
cadeia
polipeptídica
estrutura
quaternária
cadeia polipeptídica
Componentes Orgânicos
Funções das proteínas
•
Estrutural - participam da estrutura dos tecidos. Exemplos: colágeno,
actina e miosina, queratina, etc.
•
Transporte - pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína
responsável pelo transporte de oxigênio no sangue
•
Enzimática - toda enzima é uma proteína. As enzimas são
fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas.
Dentre as proteínas com função enzimática podemos citar, como
exemplo, as lipases - enzimas que transformam os lipídios em sua
unidades constituintes, como os ácidos graxos e glicerol.
•
Defesa - existem células no organismo capazes de "reconhecer"
proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. Na presença dos
antígenos o organismo produz proteínas de defesa, denominados
anticorpos.
Componentes Orgânicos
Enzimas: a rapidez da vida depende delas
As enzimas são proteínas especializadas na catálise de reações biológicas.
Elas estão entre as biomoléculas mais notáveis devido a sua extraordinária
especificidade e poder catalítico, que são muito superiores aos dos
catalisadores produzidos pelo homem. Praticamente todas as reações que
caracterizam o metabolismo celular são catalisadas por enzimas.
Como catalisadores celulares extremamente poderosos, as enzimas
aceleram a velocidade de uma reação, sem no entanto participar dela como
reagente ou produto.
As enzimas atuam ainda como reguladoras deste conjunto complexo de
reações.
As enzimas são, portanto, consideradas as unidades funcionais do
metabolismo celular.
alta
quantidade de energia
sem enzima
energia de ativação
sem enzima
com enzima
energia de ativação
com enzima
estado inicial
baixa
estado final
progresso da reação
Componentes Orgânicos
Mecanismo chave-fechadura
enzima
enzima (sítio ativo maior
que o substrato)
sítios ativos
da enzima
substratos
substratos
complexo
enzima-substrato
complexo enzima-substrato
(mudança de forma da
enzima)
Componentes Orgânicos
Fatores de ação enzimática
•
Temperatura
taxa da reação
taxa da reação
(miligramas do produto por minuto)
•
temperatura (ºC)
pH
Componentes Orgânicos
Vitaminas:
nós precisamos delas
As vitaminas são nutrientes reguladores. Com as enzimas, controlam as
reações químicas do corpo
•
Hidrossolúveis: C e complexo B
•
Lipossolúveis: A, D, E e K
Componentes Orgânicos
Ácidos nucléicos: metabolismo de controle
•
Nucleotídeos
Componentes Orgânicos
Tipos de ácidos nucléicos
•
DNA
•
RNA