Bioquímica Celular Composição Química da Célula Todo ser vivo é

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Bioquímica Celular
Composição Química da Célula
Todo ser vivo é formado por células, com exceção dos vírus (caso
sejam considerados como tal). As células, independente de seu tipo
e classificação, possuem uma membrana celular semipermeável, a
membrana plasmática; citoplasma contendo ribossomos,
responsáveis pela síntese protéica e um centro de comando, o
núcleo. Caso seja uma célula mais complexa, eucarionte, possue
ainda orgânulos espalhados pelo hialoplasma. Mas de que são
formadas as estruturas que compõem a célula? Como uma parede é
formada de tijolos, as estruturas ou organelas de uma célula são
constituídas por substâncias ou simplesmente moléculas, que
podem ou não possuir o elemento carbono em sua formação.
Caso essas moléculas não contenham o elemento químico
carbono em sua constituição, são denominadas substâncias ou
moléculas inorgânicas e, se possuírem o elemento carbono, são
consideradas moléculas ou substâncias orgânicas, presentes
somente em seres com vida, já que a matéria bruta ou inanimada
apresenta somente material inorgânico. Alguns compostos químicos,
apesar de possuírem o elemento carbono em sua constituição não
são considerados orgânicos, sendo chamados de compostos de
transição, que não constitui objeto de nosso estudo. Todo o
conjunto da matéria viva, formada por moléculas orgânicas e
inorgânicas constitui o que chamamos de protoplasma.
Agora podemos responder a uma importante pergunta: porque
toda célula possui ribossomos espalhados pelo hialoplasma? Os
ribossomos são os responsáveis pela síntese protéica, e proteínas
são moléculas orgânicas indispensáveis para a formação de
estruturas presentes nas células, como a plasmalema, por exemplo.
Se não houver ribossomos, não teremos proteínas para a formação
da própria célula. Então, não é possível célula sem ribossomos. Fácil
raciocínio, não é?
Os seres vivos, independente de qual seja, apresenta uma
constituição molecular ou química semelhante, seja ele um
protozoário ou um animal de grande porte, diferenciando-se
praticamente pela porcentagem das moléculas. Para
complementarmos nosso raciocínio, imagine dois tubos de ensaio,
sendo que em um deles haja uma solução contendo bactérias
previamente trituradas; o mesmo com o outro tubo de ensaio, mas
que contem em seu interior, também triturado, fígado de boi.
Observando a análise química dos dois tubos, temos o seguinte
quadro:
Substâncias inorgânicas
Substâncias orgânicas
Água
Carboidratos, como a glicose
Sais minerais diversos
Lipídios, como óleos e gorduras
Aminoácidos e proteínas
Ácidos nucléicos
Nos dois tubos encontramos as mesmas substâncias apresentadas
no quadro. Percebemos realmente que diferentes formas de vida
apresentam composição química semelhante. Além disso, não
podemos nos esquecer do fato que essas moléculas, sejam
orgânicas ou inorgânicas, são formadas por elementos químicos,
sendo os mais comuns na matéria viva o carbono, hidrogênio,
oxigênio e nitrogênio, correspondendo cerca de 96% dos átomos
da maior parte dos organismos. Mas ainda podemos encontrar
pequenas porcentagens de fósforo e enxofre ( use o termo
CHONPS para lembrar dos átomos).
Somos então um amontoado de moléculas, que ao curso da vida
assimila outras moléculas em seu patrimônio, descartando dos
resíduos não aproveitáveis pelo organismo. Essas moléculas que são
assimiladas são usadas para gerar energia, em um conjunto de
reações denominado metabolismo energético. Outras são usadas
na reconstrução celular, em reações do metabolismo plástico ou
estrutural.
É indispensável o conhecimento a respeito dessas substâncias,
para que possamos entender melhor o por quê de uma alimentação
balanceada, o uso de substâncias químicas como a insulina usada
em diabéticos, a ingestão de vitamina D por um paciente com
raquitismo, para compreender os mecanismos responsáveis pela
manifestação da vida.
Freqüência de substâncias em Células animais e Células
Vegetais
Células
Constituição química
Animais
Vegetais
Água
Sais minerais
Carboidratos
Lipídios
Proteínas
60,0%
4,5%
6,3%
11,7%
17,4%
70,0%
2,5%
18,0%
0,6%
4,1%
Observação:
Note a alta porcentagem de água nos organismos e a abundância
de carboidratos em células vegetais, relacionada com o amido que
reservam e a constituição de sua parede celular, formada de
celulose.
A partir de agora, faremos um estudo mais detalhado das
moléculas formadoras das células dos organismos vivos:
-água e sais minerais (moléculas inorgânicas)
-carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos (moléculas
orgânicas)
Moléculas inorgânicas
Á água
Em um dia quente e ensolarado, sentimos uma imensa
necessidade de consumo de água pela sensação de sede, para que
haja uma reposição de água pelo organismo evitando assim a
desidratação. A água é a substância mais abundante do planeta,
ocupando cerca de ¾ do globo terrestre, participando da vida de
todo ser vivo, em média de 70% em sua constituição. Onde existe
água há vida, sendo que o surgimento e a manutenção da mesma
depende diretamente dessa substância inorgânica. Podemos
perceber que regiões mais abundantes em água, como regiões
tropicais onde chove muito e o rios são abundantes, a quantidade
de seres vivos presentes é maior. Notamos claramente a diferença
quando analisamos um deserto, onde á água é escassa. A água se
faz extremamente importante pelas propriedades e funções que
possue, estando dentro ou fora do corpo de um ser vivo, animal,
vegetal ou qualquer que seja esse organismo. Vejamos então o
motivo dela ser tão especial.
Representação da água pela
visão de um artista.
A estrutura da molécula de água
Analisando a molécula de água, vemos que ela é formada por dois
átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio, escrevendo-se então
H2O.
Esses três átomos se dispõem no espaço criando, entre os átomos
de hidrogênio, um ângulo de 104 graus e 49’ (aproximadamente
105 graus). A molécula então tem geometria angular.
+
-
+
Essa disposição espacial estabelece uma diferença de
eletronegatividade dentro da molécula, apresentando então uma
zona positiva e outra negativa. Moléculas que apresentam zonas de
polaridade diferentes (negativa e positiva) são chamadas de
moléculas polares ou dipolo.
Em função dessa polaridade, uma molécula de água pode se unir
a outras quatro, por atração de cargas elétricas opostas, sendo
assim, o hidrogênio de uma molécula (+) é atraído pelo oxigênio de
outra molécula (-).
É bom lembrar que as ligações na molécula de água, entre os
hidrogênios e o oxigênio são ligações do tipo covalente. Já ligações
entre moléculas de água são ligações de hidrogênio.
Fique atento...
É importante que países de todo o mundo tenham
consciência da importância desse recurso não só natural,
mas valioso ingrediente da vida, procurando maneiras de se
conservar reservatórios naturais para que não só a nossa,
mas também outras espécies não fiquem comprometidas
pela falta de administração dos recursos hídricos terrestres.
Propriedades da molécula de água
1. Adesão
Adesão é a capacidade que a água, molécula polar, tem de se
ligar a outras moléculas polares, explicando a capacidade que a
água tem de molhar. Não existe adesão entre a água e moléculas
apolares. Por isso a água não se mistura com ceras, óleos e
gorduras, por exemplo.
2. Coesão
Foi dito anteriormente que uma molécula de água é capaz de se
ligar a quatro outras moléculas de água. A capacidade que a água
tem de se ligar a outras moléculas de água por ligações de
hidrogênio é chamada de coesão. Observamos de forma clara essa
propriedade quando enchemos totalmente um copo com água e
deixamos cair mais algumas gotinhas, formando-se um cúpula por
sobre o copo, sem a água derramar. Essa cúpula se forma devido à
alta tensão superficial da água. É por isso que alguns insetos
pousam sobre a água e não afundam (existe uma espécie de
tapete).
3. Capilaridade
Como as plantas conseguem transportar até as folhas de seu
galho mais alto, água proveniente do solo, vencendo a ação da
gravidade? Podemos responder a essa pergunta entendendo uma
importante propriedade da água, chamada de capilaridade (revise
conceitos sobre adesão e coesão antes de iniciar essa nova
propriedade). A água, ao sair do solo, realiza adesão com a
superfície interna dos vasos da planta, os quais consideraremos
como capilares. Assim, ela tende a subir pelo capilar e, por coesão,
arrastam outras moléculas de água que acabam também
conseguindo subir pelo vaso. Essa força de adesão-coesão são
responsáveis em conjunto pela capilaridade, vencendo a força da
gravidade.
4. Alto calor específico
Para se aquecer a substância água, é necessária uma grande
quantidade de energia calórica. Por isso dizemos que ela possui alto
calor específico. Podemos explicar essa propriedade pela presença
de ligações de hidrogênio, que garantem coesão entre as moléculas.
Para se romper um grande número dessas ligações, permitindo
grande e livre movimentação de água, devemos fornecer muita
energia calorífica. Então, como a água não sofre facilmente
variações de temperatura, ela atua na manutenção da temperatura
corporal, impedindo que haja variações no metabolismo da célula,
que se relaciona com a temperatura.(veremos que moléculas
chamadas enzimas sofrem influências com a temperatura)
5. Alto calor de solidificação
Infelizmente ouvimos algum dia que pessoas morreram
congeladas em um determinado local, após ficaram algum tempo
em temperaturas extremamente baixas. Mas porque a baixa
temperatura pode levar um organismo vivo à morte? Além de outros
fatores que iremos estudar posteriormente, a água em baixa
temperatura por um certo tempo irá se solidificar dentro das células,
formando cristais que irão perfurar as estruturas celulares,
acarretando em prejuízos fatais para o ser vivo. Para que a água
passe de seu estado líquido para o estado sólido, é necessário que
haja uma liberação de calor considerável, sendo submetida a
temperaturas abaixo de 0 grau Celsius por algum tempo, pois a
água não vira gelo de repente, mas após certo intervalo de tempo.
6. Alto poder de dissolução
Pelo seu grande poder de adesão, a água possui grande
capacidade de dissolver substâncias, que sejam também polares. É
importante lembrarmos que praticamente todas as reações que
acontecem na célula ocorrem em meio líquido. Como existem
substâncias que se dissolvem em água, chamadas de hidrofílicas,
outras não se dissolvem, conhecidas por hidrofóbicas. Essa
propriedade mostra-se importante,
pois a integridade de estruturas como a membrana que apresenta
em sua constituição lipídios, permanece íntegra graças a ela, além
dos sais minerais, responsáveis por diversas reações celulares, que
mostram-se solúveis em água.
7. Alto calor de vaporização
Para que a água passe de seu estado líquido para o estado gasoso
é necessário que as ligações de hidrogênio sejam rompidas (coesão)
desprendendo uma molécula de água de outras, havendo alto
consumo de energia para ocorrer. Após um exercício físico
prolongado, nosso organismo libera para a superfície corporal água.
Como a água necessita de muita energia calorífica para evaporar,
absorve então o calor do corpo, fazendo um resfriamento corporal,
sendo então mais um mecanismo de manutenção da temperatura,
reduzindo a temperatura corpórea.
8. Alto poder de reação
A grande maioria das reações ( cerca de 98%) acontece com a
presença da molécula inorgânica água, usada como reagente ou
obtida como produto. Quando realizamos a união de duas ou mais
moléculas, temos a liberação de água, reação que intitulamos de
desidratação intermolecular. Para que outras moléculas maiores
sejam quebradas, adicionamos água na reação, que chamamos de
reação de hidrólise.Veja:
Reação de desidratação intermolecular (entre moléculas)
C6H12O6
(glicose)
+
C6H12O6
(glicose)
C12H22O11
(maltose)
+
H 2O
Reação de hidrólise
C12H22O11
(maltose)
+
H2O
C6H12O6
(glicose)
+
C6H12O6
(glicose)
É importante saber...
A água subterrânea não apresenta o mesmo potencial de
reversibilidade de poluição que a água encontrada em lagos
e rios. Por não receber oxigênio atmosférico, o trabalho de
degradação microbiana fica prejudicado, levando a uma
baixa autopurificação.
Funções da molécula de água
As funções da molécula de água associam-se com suas
propriedades e entre elas podemos citar:
1. A água por ser polar dissolve a maioria das substâncias, sendo
considerada então solvente universal.
2. A água participa do transporte de substâncias dentro da
célula, necessárias para o metabolismo celular.
3. Lubrifica superfícies internas do corpo, como os pulmões ( não
havendo atrito em sua expansão) e até mesmo o movimento
dos olhos.
4. Funciona amortecendo choques mecânicos.
5. Participa de reações de desidratação (ela é produto) e de
reações de hidrólise (ela é reagente).
6. Atua na manuntenção da temperatura corporal.
7. Atua no equilíbrio hidrossalino na célula, fornecendo e
retirando sais das células.
Você sabia que quase toda a água do planeta está
concentrada nos oceanos e que somente cerca de 3% está
em terra na forma de gelo e neve ou subterrânea? É difícil
acreditar que aproxidamente 1% é que está disponível
diretamente ao home, encontrada principalmente em lagos
e rios ou outros componentes dos organismos vivos.
Fatores que interferem na porcentagem de água
Ao analisarmos a porcentagem de água em um organismo,
devemos ficar atentos a três critérios:
.Idade do indivíduo
Em termos percentuais, quanto mais novo o indivíduo, mais a
quantidade de água. Um recém nascido possui maior porcentagem
de água do que um indivíduo já idoso.
.Atividade metabólica
Quanto maior o número de reações e intensidade destas no
organismo, maior a quantidade de água. Ao compararmos células
nervosas com células do tecido ósseo, percebemos que há mais
água nas células nervosas, por possuírem metabolismo mais
acentuado.
.Espécie do ser vivo
Em qual organismo há maior quantidade de água? Animais
marinhos como as medusas (água-viva) possuem corpo formado por
aproximadamente 98% de água. Em mamíferos superiores como o
homem, o feto possue um teor de água de quase 96%, enquanto
um adulto tem 65%. Uma semente tem teor de água baixíssimo,
cerca de 20%, aumentando na fase adulta. Você deve ter percebido
que em mamíferos o teor de água diminui com o passar do tempo e
nos vegetais o teor de água aumenta com o passar do tempo, em
linhas gerais.
Enquanto nós podemos sofrer desidratação (perda excessiva de
água), outros seres vivos conseguem viver por períodos
considerados prolongados quase que totalmente sem água.
Chamamos esse fenômeno de anidrobiose. Já pensou vivermos em
uma forma de vida latente, possuindo a capacidade de suspender
nossa capacidade nutritiva, reprodutora e de crescimento?
Tenha em mente...
A agricultura é a atividade que mais consome água.
Alguns países já utilizam recursos como aumento da
captação de água por represamento de rios ou por
conservação de reservas já exploradas com o aumento da
eficiência da irrigação.
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