QUÍMICA CELULAR

As células de todos os organismos não são compostas por elementos diferentes daqueles encontrados no meio ambiente. As leis que regem a matéria viva são basicamente as mesmas encontradas no mundo abiótico. A grande diferença está na forma e complexidade como esses elementos se combinam e interagem. Os elementos químicos encontrados nos seres vivos são objeto de estudo da bioquímica e seguem detalhados abaixo:

SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS: São moléculas simples, pequenas, de origem mineral. Nos seres vivos encontramos a água e os sais minerais.

ÁGUA (H2O) - é o composto mais abundante no meio intracelular, o que pode ser explicado pela própria origem da vida no meio aquático e pelas propriedades físico-químicas sensacionalmente compatíveis com os processos metabólicos. O teor de água de uma célula varia de acordo com vários fatores:

IDADE CELULAR – decresce com o aumento da idade; A criança, ao nascer, é constituída de aproximadamente 79% de água, de 70 a 75% nas primeiras semanas de vida e, no primeiro ano de vida, atinge de 60 a 65%.

GRAU DE ATIVIDADE METABÓLICA – maior quanto maior for a atividade metabólica. TIPO DE TECIDO OU ORGANISMO CONSIDERADO – a água-viva possui cerca de 98% do

corpo formado por água, enquanto sementes de alguns vegetais podem conter quantidades ínfimas dessa substância.

A quantidade de tarefas desempenhadas pela água é grande e estão associadas às características próprias dessa molécula, entre elas podemos citar: 

a) Solvente Universal: um grande número de substâncias que se dissolve (ou seja, se mistura) na água, formando, com ela, soluções. É a propriedade fundamental da água, pois permite que diversas substâncias presentes no interior da célula, tornem-se soluções constituintes do citoplasma e cariolinfa.

b) Alto calor específico (termorregulação): impede mudanças de temperatura bruscas dentro da célula, o que iria afetar o metabolismo celular. Além disso, a água participa do mecanismo termo – regulador (que regula a temperatura do corpo) ao ser lançada na superfície cutânea sob a forma de suor e que, pela evaporação, retira do corpo e excesso de calor. O centro termo- regulador presente em animais endotérmicos é localizado no hipotálamo, e é responsável por realizar o controle da água no corpo do indivíduo (sede), pressão sangüínea, produção de suor e controle do frio. Além do suor, a temperatura pode ser controlada com a umidade da pele em animais que apresentam contato direto com a água no ambiente.

c) Coesão: tem poder de coesão entre si e entre diversas substâncias. Nos seres que não apresentam vasos condutores (avasculares) ela é transportada célula a célula pelo processo de difusão, enquanto nos vasculares a água transporta as diversas substâncias por diferença de pressão. Além disso, essa força coesiva forma a tensão superficial, que permite que pequenos insetos possam caminhar sobre as águas devido ao seu peso não ser suficiente para penetrar na superfície.

d) Lubrificação: faz parte da constituição do líquido sinovial que é encontrado nas cartilagens, do líquido amniótico, etc. que são responsáveis por reduzir o atrito das estruturas, evitando um desgaste desnecessário e prejudicial.

SAIS MINERAIS: ocorrem sob diversas formas, dissolvidos ou compondo estruturas e moléculas maiores. Alguns têm uma larga ocorrência, já outros aparecem em quantidades muito menores. Estão

entre as funções dos sais minerais, ativação de enzimas (co-fatores), promoção de equilíbrio osmótico, promoção do equilíbrio de pH e formação de estruturas esqueléticas.

Mineral Função Efeitos da Deficiência

Principais fontes alimentares

Cálcio Atua na formação de tecidos, ossos e dentes; contração muscular; age na coagulação do sangue e na oxigenação dos

tecidos; auxilia a neurotransmissão.

Deformações ósseas; tetania na gravidez.

Leite e derivados, couve, marisco, ostras, chicória, feijão, lentilha.

Cloro Componente do ácido gástrico; ativador de enzimas; regula o equilíbrio eletrolítico e ácido-base.

Há pouca chance de deficiência

Sal, frutos do mar, leite, carnes, ovos.

Ferro Constituinte da hemoglobina e mioglobina; transporte de oxigênio; componentes de enzimas heme.

Anemia. Carne, ovo, cereais, leguminosas,

vegetais verdes.

Flúor Componente estrutural dos ossos e dentes. Deformações ósseas. Chá, água e sal fluorados e produtos

do mar.

Fósforo Estrutura de ossos e dentes; constituinte celular. Normalmente não ocorre, desde que a

ingestão de proteínas e cálcio esteja adequada.

Leite e derivados, ovo, tecido animal,

cereais e leguminosas.

Iodo Regula a função da glândula tireóide. Bócio. Sal iodado, leite, ovo e produtos do mar.

Magnésio Componente estrutural das células e ossos; ativador de diversas enzimas.

É rara. Leite, leguminosas, tecidos animais, cereais integrais, vegetais e folhas

verdes.

Potássio Contração muscular; equilíbrio ácido-base. Desorientação. Leguminosas e vegetais verdes.

Sódio Contração muscular; regula osmolaridade, pH e volume dos líquidos corpóreos.

É rara. Leite e derivados, pão, cenoura,

espinafre.

SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS: São moléculas mais complexas, formadas a partir de combinações do carbono e elaboradas pelos seres vivos. Vitaminas, Glicídios, Lipídios, Proteínas e Ácidos Nucleicos.

VITAMINAS: elementos nutritivos essenciais à vida, que na sua maioria possuem na sua estrutura compostos nitrogenados que não são sintetizados pelo organismo. A carência dessas substâncias provoca manifestações adversas, relacionadas às funções listadas abaixo. O corpo humano deve receber as vitaminas através da alimentação, por administração exógena (injeção ou via oral), ou por aproveitamento das vitaminas formadas pela flora intestinal (algumas vitaminas podem ser produzidas no intestino de cada indivíduo pela ação da flora intestinal sobre restos alimentares). São classificadas em hidrossolúveis (B e C), quando se dissolvem em água e lipossolúveis (KADE) quando são solúveis em gordura.

Vitamina Fontes Funções

AFígado, leite, gema de ovo, abóbora, mamão e vegetais verdes.

Proteção da visão, crescimento e desenvolvimento de ossos e dentes, conserva em bom estado: pele, cabelos, unhas. Ajuda na prevenção do câncer de pulmão.

DManteiga, creme de leite, gema de ovo, fígado e peixes.

Crescimento e desenvolvimento ósseo, necessária para a absorção de Cálcio e Fósforo.

EGerme de trigo, óleos vegetais, vegetais verdes, gema de ovo e fígado.

Ação antioxidante das gorduras, ajuda na formação de glóbulos vermelhos e tecidos musculares saudáveis.

K Vegetais verdes, tomate e grão de bico. Necessária para uma boa coagulação sanguínea.

B

Fígado, carnes, ovos, peixes, leite, grãos, cereais e levedo de cerveja. A b12 só é encontrada em alimentos de origem animal.

Auxiliares na regulação do metabolismo no organismo.

CFrutas, principalmente as ácidas (laranja, limão...), verduras, carnes e leite.

Proporciona a cicatrização de feridas e queimaduras, formação de dentes e ossos e previne a aterosclerose.

GLICÍDIOS OU CARBOIDRATOS

São substâncias orgânicas produzidas pelos vegetais, também chamadas de hidratos de carbono. Esse nome foi dado por que nele estão presentes 2 átomos de hidrogênio, um de carbono e 1 átomo de oxigênio, então o nome carbo vem do carbono e hidrato vem da água (hidros = água). São classificados de acordo com o tamanho das moléculas:

MONOSSACARÍDEOS fórmula geral (CH2O)n (n pode variar de 3 a 7) Ex: trioses, tetroses, pentoses (como a ribose), hexoses (como a glicose) e heptoses.

DISSACARÍDEOS 2 monossacarídeos Ex: sacarose (o açúcar da cana) é um dissacarídeo formado pela união de uma molécula de glicose e urna de frutose.

POLISSACARÍDEOS centenas/milhares de monossacarídeos Ex: amido, celulose, glicogênio, quitina.

A função principal dessas substâncias é energética, sendo a fonte primária de energia celular, principalmente através da glicose, mas pode ter função estrutural, como a quitina, substância que forma o exoesqueleto dos Artrópodes, o Glicocálix das células animais ou a celulose, que forma a parede das células vegetais; Pode ser material de reserva energética, como amido nos vegetais e glicogênio armazenado no fígado de animais; Ou ainda, fazem parte de moléculas importantes, como o DNA e o RNA.

Obs: Embora o organismo dos animais (incluindo o homem) possa utilizar variadas fontes energéticas, os neurônios só são capazes de extrair energia dos carboidratos, tendo, por isso, a preferência na distribuição dessa substância no organismo.

LIPÍDIOS

São biomoléculas insolúveis em água ou outras substâncias polares, e solúveis em solventes orgânicos, como o álcool, benzina, éter e clorofórmio. Conhecidos popularmente como gorduras, podem ser divididos de acordo com as suas funções:

Glicerídeos – são as gorduras e os óleos, estão relacionados à energia de reserva, sendo encontrados em grande quantidade nos adipócitos, células que formam o tecido gorduroso subcutâneo. O acúmulo de gordura em alguns organismos pode conferir-lhes proteção térmica e mecânica (baleias, ursos-polares, etc.).Ceras - têm a função de impermeabilização, são encontrados envolvendo frutas, folhas, exoesqueleto de alguns Artrópodes e favos das colméias de abelhas.Fosfolipídios – união de moléculas de gordura com moléculas de fosfato, fazem parte da composição da membrana celular.Esteróides – lipídios constituintes da vitamina D, do colesterol e dos hormônios sexuais.Carotenóides – pigmentos lipídicos encontrados em vegetais amarelos, laranjas e vermelhos. O mais conhecido é o beta-caroteno, precursor da vitamina A.

Outras funções: auxiliam na absorção das vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, D, E, K) e geram saciedade ao organismo ao retardar o tempo de esvaziamento gástrico e de diminuir a motilidade intestinal (funcionamento do intestino), retardando o aparecimento da sensação de fome.

Obs: os lipídios são os nutrientes que contém maior quantidade de calorias por grama (1 grama de lipídios contém 9 calorias).

PROTEÍNAS

São compostos orgânicos de alto peso molecular formados pela união de moléculas menores que possuem um radical amina e um radical carboxila, chamadas aminoácidos. A ligação de 2 aminoácidos é chamada de ligação peptídica e está demonstrada na figura abaixo:

Obs: Os aminoácidos dividem-se em naturais (aqueles que podem ser produzidos pelo organismo humano) e essenciais (aqueles que precisam ser absorvidos pela alimentação).

Estrutura protéica:

Estrutura primária: É dada pela seqüência de aminoácidos ao longo da cadeia polipeptídica

Estrutura secundária: É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si (alfa-hélice; folha-beta).

Estrutura terciária: Resulta do enrolamento da hélice ou da folha pregueada e confere a atividade biológica às proteínas.

Estrutura quaternária: Algumas proteínas podem ter duas ou mais cadeias polipeptídicas. Estruturas tridimensional.

Funções: Podem fazer parte do sistema de defesa (anticorpos), atuar como catalizadores de reações (enzimas) ou ter função estrutural (colágeno e actina-miosina musculares), e ainda participar no transporte de gases respiratórios (hemoglobina) ou integrar hormônios.

ÁCIDOS NUCLEICOS:

São macromoléculas formadas por unidades menores chamadas nucleotídeos, que compõem-se de uma pentose, um radical fosfato (ácido fosfórico) e uma base nitrogenada. Existem dois tipos, o DNA e o RNA.

Estrutura do nucleotídeo:

Radical fosfato – faz a ligação entre os nucleotídeos de uma mesma cadeia (fita) Pentose – açúcar formado por cinco carbonos que forma a estrutura base da molécula. Bases nitrogenadas: Podem ser bases de anel duplo (púricas), como a adenina (A) e a

guanina (G); ou de anel simples (pirimídicas), como a timina (T), a citosina (C) e a uracila (U).

http://static.hsw.com.br/gif/dna-nucleotide.gifDNA

Ácido nucleico que contêm as instruções genéticas que coordenam o desenvolvimento e funcionamento de todos os seres vivos. Armazena as informações necessárias para a construção das proteínas e RNA. Cada segmento responsável pela informação referente a uma proteína é chamado gene. Seu nome é Ácido desoxirribonucleico e sua sigla em portugês é ADN. Possui fita dupla que se une pela ligação entre as bases nitrogenadas, na combinação A-T e C-G, não possui Uracila e sua pentose chama-se desoxirribose.

RNA

Assim como o DNA, o RNA é uma molécula de ácido nucleico, porém possui diferenças em sua estrutura e em suas funções. Seu nome é ácido ribonucleico e sua sigla em português é ARN. Possui fita simples (única), de dimensões bem menores que as do DNA e compõe-se de uma pentose chamada ribose, um radical fosfato e uma base nitrogenada, que pode ser uma guanina, uma citosina, uma adenina ou uma uracila (que substitui a timina encontrada na molécula de DNA), que se combinam às bases nitrogenadas do DNA na seqüência T-A, A-U e C-G ou G-C. Existem três tipos de RNA, com diferentes funções:

RNA ribossômico (RNAr) – une-se a proteínas formando organelas celulares chamadas ribossomos.

RNA mensageiro (RNAm) – carrega uma informação transcrita do DNA para os ribossomos, dando início à síntese protéica.

RNA transportador (RNAt) – carrega aminoácidos para os ribossomos que estão em processo de tradução (construção de proteínas a partir de uma “receita” trazida por um RNAm).

Ligação entre os nucleotídeos em uma mesma fita:

http://bp2.blogger.com/_ANXlh6h1BJY/RwuXukwruYI/AAAAAAAAAAM/Y3OtsoAAcRA/s1600-h/205px-NAD%2B_phys.svg.png

Ligação entre os nucleotídeos através das bases nitrogenadas no DNA:

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/e/e4/DNA_chemical_structure.svg/350px-DNA_chemical_structure.svg.png

Note que a ligação entre as bases ocorre através de pontes de hidrogênio, sendo que a ligação entre Timina e Adenina é mais fraca, pois possui duas pontes, enquanto a ligação entre Guanina e Citosina possui três.

Ligação entre os nucleotídeos do DNA com os do RNA:

DNA - A T C GT A G C

RNA - A U C G

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