Escola Arquiteto Oliveira Ferreira - Arcozelo Biologia e Geologia – 10º ano Ficha Informativa A célula é, como já sabes, a unidade básica da constituição da matéria viva e constitui um sistema attivo e dinâmico. No entanto, a unidade da vida não se manifesta somente ao nível celular, mas também ao nível molecular. Todos os seres vivos são constituídos por moléculas – biomoléculas. Estas podem atingir níveis de complexidade extremamente elevados e a proporção em que os elementos se combinam nos seres vivos é muito diferente da verificada na matéria inerte. Na tentativa de compreender a vida, vamos deter-nos algum tempo sobre a sua base química. CONSTITUINTES QUÍMICOS DA MATÉRIA VIVA – BIOMOLÉCULAS COMPOSTOS INORGÂNICOS COMPOSTOS ORGÂNICOS São de origem mineral e provêm São compostos de carbono, ou seja, têm como estrutura basicamente do meio físico externo. básica um “esqueleto” de átomos de carbono ao qual se encontram ligados outros elementos químicos. As suas moléculas são em regra de grandes dimensões, sendo muitas delas de grande complexidade – macromoléculas. ÁGUA PRÓTIDOS SAIS MINERAIS GLÍCIDOS LÍPIDOS ÁCIDOS NUCLEICOS DADA A IMPORTÂNCIA DA ÁGUA E DOS COMPOSTOS ORGÂNICOS NA CONSTITUIÇÃO DA MATÉRIA VIVA, VAMOS PROCURAR COMPREENDER ALGUMAS DAS SUAS CARACTERÍSTICAS E FUNÇÕES. O composto mais importante da vida é a água, podendo atingir entre 75% a 90% do total da massa de um ser vivo. Apesar da sua grande importância para os sistemas vivos, a água tem uma estrutura molecular simples. Cada molécula de água é constituída por um átomo de oxigénio e dois átomos de hidrogénio. Os dois eletrões dos átomos de hidrogénio são compartilhados pelo átomo de oxigénio e encontramse mais próximos do núcleo deste. Em consequência, os dois átomos de hidrogénio na molécula de água têm uma carga local positiva e o átomo de oxigénio tem uma carga local negativa. A molécula torna-se polar, formando um dipolo eléctrico. Quando um dos átomos de hidrogénio com carga local positiva, de uma molécula de água, se situa perto do átomo de oxigénio de outra molécula de água, a força de atração entre esses átomos origina uma ligação que recebe o nome de ligação de hidrogénio ou ponte de hidrogénio. As moléculas de água ligam-se entre si numa teia complexa de muitas ligações de hidrogénio. A abundância destas ligações faz com que a água seja Fig. 1 - Molécula de água um líquido de alta coesão molecular. A água apresenta propriedades que favorecem a sua intervenção na vida dos organismos. A água: - Intervém nas reações químicas, sendo um metabolito essencial. - Intervém em reações de hidrólise. - Atua como meio de difusão de muitas substâncias. - É um regulador da temperatura. - É um excelente solvente, serve de veículo para materiais nutritivos necessários às células e para produtos de excreção. De todas as funções que a água realiza na matéria viva, a que mais se destaca é o seu poder de dissolver numerosos compostos orgânicos e inorgânicos, sendo por isso, denominada solvente universal. As pequenas dimensões e a configuração peculiar da molécula de água, um dipolo eléctrico, podem explicar o seu grande poder dissolvente. Os prótidos são compostos orgânicos quaternários de carbono (C), oxigénio (O), hidrogénio (H) e azoto (N). Podem conter outros elementos como enxofre (S), fósforo (P), magnésio (Mg). CLASSIFICAÇÃO DOS PRÓTIDOS EM FUNÇÃO DA SUA COMPLEXIDADE - PRÓTIDOS MAIS SIMPLES. - UNIDADES BÁSICAS ESTRUTURAIS DOS PÉPTIDOS E DAS PROTEÍNAS. - CONSTITUÍDOS POR UM GRUPO AMINA (NH2), UM GRUPO CARBOXILO (COOH) E UM ÁTOMO DE HIDROGÉNIO (H) LIGADOS AO MESMO ÁTOMO DE CARBONO (C). - POSSUI AINDA UMA PORÇÃO MOLECULAR (R – RADICAL) QUE VARIA DE AMINOÁCIDO PARA AMINOÁCIDO. AMINOÁCIDOS - SÃO O RESULTADO DA UNIÃO DE 2 A 99 AMINOÁCIDOS. - AS LIGAÇÕES ENTRE 2 AMINOÁCIDOS DESIGNAM-SE POR LIGAÇÕES PEPTÍDICAS. PÉPTIDOS - A LIGAÇÃO PEPTÍDICA ESTABELECE-SE ENTRE O GRUPO CARBOXILO DE UM AMINOÁCIDO E O GRUPO AMINA DE OUTRO. - MACROMOLÉCULAS DE ELEVADO PESO MOLECULAR (+ de 100 aminoácidos). - CONSTITUÍDAS POR UMA OU MAIS CADEIAS POLIPEPTÍDICAS. - HÁ UMA GRANDE DIVERSIDADE DE PROTEÍNAS, QUE RESULTA DO TIPO, NÚMERO E ORDEM DOS PROTEÍNAS AMINOÁCIDOS QUE AS CONSTITUEM. - POSSUEM UMA CONFORMAÇÃO TRIDIMENSIONAL DEFINIDA. - APRESENTAM FUNÇÕES CRUCIAIS EM TODOS OS PROCESSOS BIOLÓGICOS: função estrutural, função enzimática, função de transporte, função hormonal, função imunológica e função motora. Os glícidos (hidratos de carbono) são compostos orgânicos ternários, isto é, constituídos por carbono (C), oxigénio (O) e hidrogénio (H), e estão abundantemente distribuídos nos organismos vegetais e animais. Têm função essencialmente energética (exemplo: sacarose) e estrutural (exemplo: celulose). CLASSIFICAÇÃO DOS GLÍCIDOS EM FUNÇÃO DA SUA COMPLEXIDADE - UNIDADES BÁSICAS ESTRUTURAIS DOS GLÍCIDOS. - SÃO CLASSIFICADOS SEGUNDO O NÚMERO DE ÁTOMOS DE CARBONO (C) QUE POSSUEM (TRIOSES, TETROSES, PENTOSES, HEXOSES, HEPTOSES.). - ENTRE AS PENTOSES DESTACAM-SE A RIBOSE E A DESOXIRRIBOSE. - AS HEXOSES MAIS FREQUENTES NOS SERES VIVOS SÃO A GLICOSE, A FRUTOSE E A GALACTOSE. MONOSSACARÍDEOS - RESULTAM DA LIGAÇÃO DE 2 A 10 MONOSSACARÍDEOS. - A LIGAÇÃO QUE UNE 2 MONOSSACARÍDEOS DENOMINA-SE LIGAÇÃO GLICOSÍDICA, FORMANDO-SE UM DISSACARÍDEO. OLIGOSSACARÍDEOS - SÃO POLÍMEROS DE MONOSSACARÍDEOS (+ de 10 monossacarídeos). - DE TODOS OS POLISSACARÍDEOS EXISTENTES, DESTACAM-SE OS SEGUINTES, PELA SUA FUNÇÃO BIOLÓGICA: POLISSACARÍDEOS CELULOSE – é um polímero de glicose e é um componente estrutural da parede celular das plantas. AMIDO – é um polímero de glicose e constitui um importante material de reserva nas plantas. GLICOGÉNIO – é um polímero de glicose e constitui uma forma de reserva nos animais. A celulose, o amido e o glicogénio, apesar de serem todos polímeros de glicose, apresentam diferentes tipos de ligação entre os monómeros que os constituem e, em consequência, as suas características e funções são diferentes. Todos conhecemos as gorduras dos animais, o azeite, as ceras, e também o colesterol e a sua possível relação com perturbações circulatórias. Estas substâncias pertencem ao grupo dos lípidos. Estes compostos orgânicos são ternários constituídos por carbono (C), oxigénio (O) e hidrogénio (H), podendo conter também outros elementos como S, N ou P. São variadas as classificações dos lípidos sob o ponto de vista químico. Dentro dos lípidos simples vamos fazer referência às gorduras (lípidos de reserva), e dentro dos lípidos mais complexos, vamos considerar os fosfolípidos (lípidos estruturais). GORDURAS: Na síntese de uma gordura ligam-se moléculas de ácidos gordos a uma molécula de glicerol. A estas ligações dá-se o nome de ligações éster e, conforme se estabelecem entre a molécula de glicerol e um, dois ou três ácidos gordos, assim se forma um monoglicerídeo, um diglicerídeo ou um triglicerídeo. Figura 1 – Formação de uma gordura (triglicerídeo) FOSFOLÍPIDOS: São compostos celulares muito importantes com função estrutural, principalmente ao nível das membranas biológicas. São constituídos por carbono, oxigénio, hidrogénio, fósforo e azoto. Figura 2 – Representação de um fosfolípido Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma zona hidrofóbica (sem afinidade para a água) e uma zona hidrofílica (com afinidade para a água). A parte da molécula formada pelo resíduo de glicerol, pelo ácido fosfórico e pelo composto R é hidrofílica. A outra zona, constituída pelas cadeias de ácidos gordos é hidrofóbica. Os ácidos nucleicos são biomoléculas responsáveis pelo controlo e regulação da atividade celular. Existem dois tipos de ácidos nucleicos: - O ADN (DNA) – ácido desoxirribonucleico – suporte universal da informação hereditária. - O ARN (RNA) – ácido ribonucleico – intervém na síntese de proteínas, comandada a partir do núcleo pelo DNA. Os ácidos nucleicos são polímeros constituídos por um elevado número de unidades básicas estruturais, chamadas Nucleótidos. Figura 1 – Constituição de um nucleótido Cada nucleótido é constituído por 3 componentes diferentes: um grupo fosfato (fornecido pelo ácido fosfórico), uma pentose e uma base azotada: Ácido fosfórico: Confere aos ácidos nucleicos as suas características ácidas. 4 Base azotada: Há cinco bases azotadas diferentes, divididas em dois grupos: - bases em anel duplo – Adenina (A) e Guanina (G) – bases púricas. - bases em anel simples – Timina (T), Citosina (C) e Uracilo (U) – bases pirimídicas. Nota: A timina só existe no DNA e o uracilo só existe no RNA. Pentose: Ocorrem dois tipos: a desoxirribose e a ribose. Tal como os nomes indicam, o DNA (ácido desoxirribonucleico) contém desoxirribose e o RNA (ácido ribonucleico) contém ribose. Os nucleótidos são designados pela base azotada que entra na sua constituição. Assim, podem considerar-se 5 categorias de nucleótidos: nucleótido de adenina, nucleótido de guanina, nucleótido de citosina, nucleótido de timina e nucleótido de uracilo. Os nucleótidos podem unir-se sequencialmente, constituindo cadeias polinucleotídicas. No quadro seguinte compara-se a constituição química e a estrutura dos dois ácidos nucleicos – DNA e RNA: CONSTITUIÇÃO QUÍMICA ÁCIDO NUCLEICO GRUPO FOSFATO PENTOSE ESTRUTURA BASES AZOTADAS ESTRUTURA FORMA ESPACIAL Adenina DNA Ácido Fosfórico Desoxirribose Timina Duas cadeias Citosina de nucleótidos Dupla hélice Guanina Adenina RNA Ácido Fosfórico Ribose Uracilo Uma cadeia Citosina nucleotídica Guanina DNA RNA Figura 2 – Ácidos nucleicos – DNA e RNA Linear