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BIOLOGIA MOLECULAR E CELULAR AULA 1 Prof.ª Elaine Ferreira Machado 2 CONVERSA INICIAL Na disciplina de Biologia Molecular e Celular do curso de Ciências Biológicas, trabalharemos com características e funções das moléculas inorgânicas e das macromoléculas nos organismos vivos. Veremos como a água e os sais minerais são fundamentais para o equilíbrio osmótico dos seres vivos, e também vamos conferir os papéis biológicos de carboidratos, lipídios, proteínas e enzimas. É importante lembrar que os ácidos nucleicos são também biomoléculas. São objetivos deste estudo: • Geral: analisar os diferentes tipos de moléculas que compõem as células e suas respectivas funções. • Específicos: identificar a estrutura e a função da água e dos sais minerais na célula; identificar a estrutura geral dos carboidratos e sua função na composição das estruturas celulares; identificar a estrutura dos lipídios e o papel biológico que desempenham em nível celular; identificar a estrutura das proteínas e enzimas e as funções desempenhadas por essas macromoléculas; realizar atividade prática de identificação de carboidratos e de ação das enzimas. TEMA 1 – A ÁGUA E OS SAIS MINERAIS A água e os sais minerais são compostos fundamentais tanto no meio intracelular quanto no extracelular. São responsáveis pelo equilíbrio osmótico das células, bem como por outras inúmeras funções que mantêm sua homeostase, e, por isso, são indispensáveis à vida. São substâncias adquiridas pela ingestão direta no meio no qual vivem os seres vivos, dissolvidas ou indiretamente nos alimentos. A água é necessária em quantidades significativas aos seres vivos, já que compõe a maior parte da estrutura celular. Já os sais minerais, em sua maioria, são necessários em pequenas quantidades para as atividades celulares. Nesse tópico, detalharemos a importância da água e dos sais minerais para os seres vivos. 3 1.1 Água Segundo Junqueira e Carneiro (2005, p. 40), “a origem das células está associada à água, e esta é a molécula mais abundante em todas as células sem exceção [...]. A água e seus íons influenciam poderosamente a configuração e as propriedades biológicas das macromoléculas”. A água está intimamente ligada às funções de todas as outras moléculas celulares, e sua disposição influencia o metabolismo celular. A molécula de água é assimétrica, composta por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio, formando um ângulo de 104,5º, garantindo sua polaridade e a propriedade de solvente universal. Também tem característica de dipolo, fato que a torna um excelente solvente de substâncias cristalinas e de outros compostos orgânicos, como proteínas e carboidratos. A Figura 1 representa a composição da molécula de água. Figura 1 – Representação da molécula de água Crédito: chromatos/Shutterstock. Algumas substâncias têm afinidade com a água e nela se dissolvem: são as chamadas “moléculas hidrofílicas”; outras moléculas não têm essa mesma afinidade, portanto, não se dissolvem, e por isso são chamadas de hidrofóbicas. São exemplos de substâncias hidrofílicas os carboidratos e as proteínas. Como exemplos de substâncias hidrofóbicas temos os lipídios, como óleos e gorduras. Segundo Souza e Elias (2006, p. 139), “a água corresponde à maior parte do peso dos indivíduos. Em um neonato, corresponde a cerca de 75 a 80% do seu peso. Aos 12 meses, o teor de água do organismo é de 65%; na adolescência, alcança o valor de 60% no sexo masculino e 55% no sexo feminino, que se mantém na vida adulta”. 4 Outro fator de variação da água nos organismos, além da idade, está relacionado à taxa metabólica de órgãos e tecidos: quanto mais ativo um órgão ou tecido, maior a quantidade de água responsável pelas reações químicas da célula. Assim, um neurônio apresenta taxa de água bem maior que uma célula da polpa do dente, por exemplo. Diferentes espécies também apresentam níveis diferenciados de água na sua composição. Pode-se comparar uma água-viva e um réptil, por exemplo, para perceber essas diferenças quanto à espécie. A água é obtida pelos seres vivos e “provém de duas fontes principais. A ingestão de líquidos e a água contida nos alimentos” (Souza; Elias, 2006, p. 140). Já a eliminação da água ocorre por meio de urina, suor, fezes e respiração sistêmica. Considerando a importância da água no desenvolvimento e na manutenção da vida, podemos elencar suas principais funções: 1. Solvente universal: a água dissolve o maior número de substâncias (com exceção dos lipídios), transformando em íons as substâncias cristalinas. 2. Meio de transporte: de proteínas, vitaminas, gases, alimentos, entre outras substâncias, como, por exemplo, o plasma sanguíneo. 3. Lubrificante: de tecidos e órgãos, como ocorre nas articulações. 4. Mantenedora da temperatura corpórea. 5. Reguladora da composição do organismo, deslocando-se ativamente por osmose. 6. Participante ativa das reações de condensação e de hidrólise. A água não se encontra na sua forma pura nas células vivas. Nela estão dissolvidas muitas substâncias, como os sais minerais, formando compostos iônicos de fundamental importância para a manutenção osmótica dos meios intra e extracelulares. 1.2 Sais minerais Nos organismos vivos há uma grande variedade de minerais, ou eletrólitos. Segundo Souza e Elias (2006, p. 142), “o plasma e o líquido intersticial são os grandes responsáveis pela regulação da água no organismo; a sua composição eletrolítica é praticamente a mesma, exceto pela presença de proteínas no plasma. Os íons presentes nos líquidos orgânicos desempenham 5 funções essenciais à manutenção do perfeito equilíbrio funcional celular” – ou seja, a combinação de água e minerais torna-se situação primordial para o equilíbrio da vida. Alguns sais minerais são fundamentais para o bom funcionamento dos seres vivos, mesmo em pequenas doses. A falta de minerais provoca sérios distúrbios no funcionamento dos organismos, alterando o metabolismo e podendo levar à morte. Na Figura 2, confira alguns sais minerais essenciais ao metabolismo celular: Figura 2 – Alguns sais minerais essenciais ao metabolismo dos seres vivos Crédito: Designua/Shutterstock. O Quadro 1 apresenta um resumo dos principais sais minerais responsáveis pelo equilíbrio osmótico das células, bem como pela formação e manutenção de estruturas celulares, tecidos e órgãos: Quadro 1 – Principais sais minerais essenciais ao equilíbrio osmótico das células Sal Mineral Função Fontes Sódio Está relacionado principalmente à regulação do volume de líquidos corporais; é importante na condução do impulso nervoso; assim como o potássio, está relacionado com a pressão sanguínea e com as contrações musculares. Sal de cozinha, em alguns vegetais, queijo e diversos outros alimentos. Potássio Está relacionado à contração muscular e às atividades dos nervos, pois atua promovendo a excitabilidade elétrica. Além disso, é importante regulador dos batimentos cardíacos. Em frutas, cereais, leite e carnes. Cálcio Participa da formação de ossos e dentes. Além disso, participa da coagulação sanguínea e regula uma grande quantidade de funções celulares, incluindo o processo de contração muscular. Leite e derivados, gema de ovo, cereais e legumes verdes. 6 Magnésio Fundamental para o funcionamento adequado de nervos e músculos. Além disso, está relacionado ao metabolismo do cálcio e à síntese de vitamina D. Verduras com folhas verde-escuras, cereais, frutas cítricas e leguminosas. Nos vegetais, atua na formação da clorofila. Ferro Por ser o componente principal da hemoglobina, esse sal mineral está relacionado ao transporte de oxigênio no nosso corpo e nos citocromos. Fígado, rim, coração, gema de ovo, vegetais verdes, beterraba, feijão, cereais.Flúor Atua na composição de dentes e ossos. Além disso, está relacionado à prevenção das cáries dentárias. Água fluorada. Zinco Fundamental para o funcionamento adequado de nervos e músculos. Além disso, está relacionado ao metabolismo do cálcio e à síntese de vitamina D. Verduras com folhas verde-escuras, cereais, frutas cítricas e leguminosas. Nos vegetais, atua na formação da clorofila. Manganês Cofator de diversas enzimas, estando inclusive envolvido no metabolismo da glicose. Pode atuar na proteção das células contra os danos que podem ser causados pelos radicais livres. Cereais integrais, abacaxi, manga e ovos. Carbonatos São essenciais para o controle da acidez do ambiente interno das células, ou seja, o pH celular. Fontes diversificadas de acordo com a composição em carbonato de cálcio, sódio etc. Iodo Essencial ao funcionamento da glândula tireoide. Frutos do mar, leite, ovos, sal iodado. Fonte: elaborado com base em Amabis; Martho, 2016. Os sais minerais podem ser encontrados nos seres vivos em forma solúvel, formando íons ou eletrólitos (ferro, zinco, manganês, sódio, potássio) e em forma insolúvel ou cristalina (cálcio, carbonatos, entre outros). Os primeiros participam ativamente da composição intra e extracelular; já os segundos participam da formação de esqueletos, carapaças, dentes e outras estruturas orgânicas. TEMA 2 – CARBOIDRATOS Os carboidratos são também denominados “hidratos de carbono”, popularmente chamados de “açúcares”. Formam reservas nutritivas que servem de fonte imediata de energia para os seres vivos, além de fazerem parte da constituição das glicoproteínas, que têm função estrutural e enzimática, e de proteoglicanos, também de função estrutural. 7 Francisco Júnior (2008, p. 8) afirma que “os carboidratos perfazem a mais abundante classe de biomoléculas da face da Terra. Sua oxidação é o principal meio de abastecimento energético da maior parte das células não fotossintéticas”. Quimicamente, a maioria dos carboidratos apresenta átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio em proporção 1:2:1, respectivamente (CH2O). Essa proporção é responsável pela nomeação “carboidratos” – “carbono hidratado”. Nos organismos, os carboidratos apresentam funções que variam de estrutura, como vimos acima, e de função de reconhecimento celular. Por exemplo, o amido e o glicogênio funcionam como reservas para plantas e animais, respectivamente; outras substâncias, como a celulose, os peptidoglicanos e a quitina, participam da constituição da parede celular dos vegetais, da parede celular de bactérias e do exoesqueleto dos artrópodes, respectivamente. Além das duas funções citadas acima, os carboidratos participam da formação do glicocálix (adesão entre células e reconhecimento celular). Os carboidratos podem ser complexos, com longas cadeias de carboidratos simples, ou carboidratos simples. São, portanto, classificados em polissacarídeos, oligossacarídeos e monossacarídeos, as unidades básicas dos carboidratos. 2.1 Polissacarídeos Junqueira e Carneiro (2005, p. 60) afirmam que Os polissacarídeos são polímeros de monossacarídeos. Há polissacarídeos com moléculas lineares, enquanto outros têm moléculas ramificadas. A molécula de alguns polissacarídeos é constituída pela repetição de um único tipo de monossacarídeo. São os polissacarídeos simples ou homopolímeros. Por exemplo, o amido e o glicogênio são polímeros simples de D- glicose e não contém outro tipo de molécula. Os polissacarídeos complexos (heteropolímeros), constituídos por mais de um tipo de monossacarídeo, são menos frequentes nas células, porém, são muito importantes. Os polissacarídeos podem ser classificados em polissacarídeos de reserva, polissacarídeos informacionais e estruturais. Glicogênio e amido são polissacarídeos de reserva. O glicogênio aparece nas células em forma de grânulos que também apresentam enzimas para sintetizar e despolimerizar o glicogênio. O glicogênio 8 aparece em tecidos musculares e também no fígado de animais como reserva energética. Suas cadeias carbônicas são ramificadas com inúmeras repetições da molécula de glicose. A Figura 3 demonstra a estrutura do glicogênio: Figura 3 – Estrutura da molécula de glicogênio Crédito: Ghost Design/Shutterstock. O amido é um polissacarídeo de reserva vegetal, composto por dois tipos de moléculas: a amilose e a amilopectina. Nos vegetais, encontra-se em raízes, caules, folhas, frutos e sementes. Sua síntese ocorre por meio da fotossíntese. Na Figura 4, veja a estrutura da amilopectina e da amilose formando o amido: Figura 4 – Estrutura do amido Crédito: Ghost Design/Shutterstock. Além dos polissacarídeos de reserva, a célula conta com os polissacarídeos estruturais, como peptidoglicano, celulose, glicocálix e quitina. Cada um deles exerce funções específicas nos seres vivos. A celulose é um homopolissacarídeo linear, não ramificado e com função estrutural, formando principalmente paredes celulares. A quitina também é um 9 homopolissacarídeo insolúvel e que forma o exoesqueleto dos artrópodes e de alguns fungos. Todos os polissacarídeos apresentam estrutura e composição perfeitamente adaptáveis às funções que exercem na natureza. 2.2 Oligossacarídeos Os oligossacarídeos são formados por ligações glicosídicas, ligações covalentes que unem monossacarídeos entre si. Essa ligação também é responsável pela formação dos polissacarídeos. Ao contrário dos polissacarídeos formados por longas cadeias de monossacarídeos, as cadeias dos oligossacarídeos são formadas por até 10 unidades de monossacarídeos. Os oligossacarídeos mais comuns são os dissacarídeos, formados pela união de dois monossacarídeos. São eles a sacarose, a lactose e a maltose. A sacarose (glicose + frutose) é o açúcar da cana, por exemplo, com ampla utilização comercial em nosso país para a produção de etanol (Francisco Júnior, 2008, p. 9). Já a lactose (glicose + galactose) é o açúcar do leite, que fornece diversos derivados em processo de fermentação. A maltose resulta da hidrólise do amido, sendo constituída por duas moléculas de glicose. 2.3 Monossacarídeos Os monossacarídeos são classificados de acordo com o número de carbonos em trioses, tetroses, pentoses e hexoses. Os principais monossacarídeos são as pentoses e hexoses. Pentoses são açúcares com cinco carbonos na constituição molecular, enquanto as hexoses apresentam seis carbonos. As principais pentoses são a ribose (RNA) e a desoxirribose (DNA). Já as hexoses são representadas principalmente por glicose, frutose e galactose. A glicose e a frutose participam ativamente dos processos fermentativos, convertendo-se em etanol e dióxido de carbono. A glicose é a principal fonte energética para os seres humanos e outros animais. A Figura 5 traz a representação esquemática da molécula de glicose, fonte imediata de energia para as células: 10 Figura 5 – Estrutura química da glicose Crédito: Linnas/Shutterstock. TEMA 3 – LIPÍDIOS Lipídios são compostos de carbono extraídos de células e tecidos por solventes orgânicos. Não se dissolvem em água por serem polares, por isso constituem um grupo de moléculas muito diferentes dos outros compostos orgânicos. Incluem gorduras, óleos, ceras, terpenos, esteroides e vitaminas. Os lipídios apresentam muitas funções importantes, como reserva energética, participação na composição das membranas celulares, formação de vitaminas e ação hormonal. Os lipídios classificam-se em “lipídios de reserva nutritiva” e “lipídios estruturais”. 3.1 Lipídios de reserva nutritiva Os lipídios de reserva nutritiva são representados por gorduras, óleos, ceras e ácidos graxos (embora alguns ácidos graxos possam ser estruturais). As gorduras são lipídios sólidos à temperatura ambiente, ao passo que os óleos são líquidos na mesmacondição. Para Barreiros e Barreiros (s.d., p. 9): As gorduras são normalmente obtidas de animais e em geral compostas de triacilgliceróis com ácidos graxos saturados ou ácidos graxos com apenas uma ligação dupla. As cadeias saturadas dos ácidos graxos se empacotam melhor, fazendo com que os triacilgliceróis apresentem pontos de fusão relativamente altos, o que faz com que sejam sólidos à temperatura ambiente. Os óleos são obtidos de produtos vegetais como milho, feijão, soja, olivas e amendoins. São compostos de triacilgliceróis com ácidos graxos insaturados que não podem se empacotar firmemente. Em decorrência, apresentam pontos de fusão relativamente baixos, fazendo com que sejam líquidos à temperatura ambiente. 11 Óleos e gorduras constituem reservas de energia nas células, e sua hidrólise resulta na formação de glicerol e ácidos graxos. As gorduras geralmente ficam depositadas em células especiais: as células adiposas dos animais. As ceras são lipídios sólidos capazes de agir como repelentes de água, por isso depositam-se em folhas e frutos de vegetais, penas e pele dos animais. Devido à insolubilidade, são fundamentais para evitar a desidratação dos seres vivos e para proteger órgãos expostos ao meio ambiente. 3.2 Lipídios estruturais Lipídios estruturais são aqueles que, de uma forma ou de outra, participam das estruturas dos seres vivos, seja em nível macro ou microscópico. São eles os fosfolipídeos, os glicolipídios e o colesterol. Suas moléculas são mais longas e mais complexas quando comparadas com os lipídios de reserva. Possuem uma extremidade hidrofílica e outra hidrofóbica. Os fosfolipídeos são componentes das biomembranas pelo caráter anfipático das moléculas. São representados pelos fosfoglicerídeos e esfingolipídios. Aparecem distribuídos em membranas celulares. Os glicolipídios aparecem no tecido nervoso, e alguns deles têm estruturas bastante complexas. O colesterol está presente nas membranas plasmáticas das células animais e é responsável pela fluidez da membrana. As células vegetais não possuem colesterol na membrana, mas apenas os chamados “fitoesteróis”. Além disso, o colesterol é precursor de hormônios como a progesterona e a testosterona, além de hormônios como os adrenocorticoides, vitamina D e sais biliares. O colesterol pode ser classificado em LDL e HDL. Enquanto o LDL (low density lipoproteins, ou lipoproteínas de baixa densidade) transporta o colesterol do fígado às células, o HDL (high density lipoproteins, ou lipoproteínas de alta densidade) faz o inverso, retirando o excesso de colesterol e levando-o de volta ao fígado para ser eliminado pelo corpo. O colesterol pode ser classificado em “colesterol bom” e “colesterol ruim”. Indivíduos com índices maiores de HDL no corpo têm menor probabilidade de ter alguma doença no coração. Já indivíduos que possuem um LDL elevado podem acumulá-lo em vasos sanguíneos, com maiores probabilidades de sofrer doenças cardíacas (Inpet, 2019). 12 TEMA 4 – PROTEÍNAS E ENZIMAS Proteínas são também macromoléculas ou biomoléculas de grande importância na constituição das células. São polímeros de aminoácidos que formam cadeias polipeptídicas. As proteínas são os componentes mais abundantes no peso seco de um organismo e apresentam elevada massa molecular. O nome “proteína” deriva da palavra proteos, que significa “de primeira ordem”, expressando sua importância em várias funções celulares, inclusive agindo como enzimas. São constituídas de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. Essas ligações determinam o tipo de proteína, bem como sua forma e respectivas funções. 4.1 Aminoácidos Os aminoácidos são os monômeros que formam as proteínas. Podem ser denominados aminoácidos não essenciais (aqueles sintetizados pelo organismo) e aminoácidos essenciais (não sintetizados pelo organismo). São aproximadamente 20 os aminoácidos que constituem as proteínas dos seres vivos. Cada aminoácido é formado por um radical amino, um radical carboxílico, um hidrogênio e um grupo R. O grupo R é variável nos 20 tipos diferentes de aminoácidos. A Figura 6 ilustra a composição química dos 20 tipos de aminoácidos. Figura 6 – Estrutura química dos aminoácidos Crédito: Cristian Victor Rete/Shutterstock. 13 Individualmente, os aminoácidos apresentam a seguinte estrutura (Figura 7): Figura 7 – Estrutura geral do aminoácido Crédito: Luciano Cosmo/Shutterstock. 4.2 Ligações peptídicas A grande variabilidade de arranjos nas cadeias polipeptídicas e os diferentes aminoácidos, ligados entre si por ligações peptídicas correspondem às diferentes propriedades químicas que darão as funções das proteínas. O arranjo dos aminoácidos nas chamadas ligações peptídicas é fundamental para a estrutura proteica. As ligações peptídicas ocorrem entre o grupamento carboxila de um aminoácido e o grupamento amina de outro. Na ligação, ocorre a liberação de uma molécula de água (desidratação) na síntese proteica. A Figura 8 demonstra o esquema de uma ligação peptídica. Figura 8 – Esquema de uma ligação peptídica 14 4.3 Classificação da estrutura das proteínas As proteínas podem ser simples ou conjugadas. As primeiras apresentam apenas aminoácidos em sua composição, ao passo que as segundas apresentam outros compostos, como açúcares, lipídios, íons, entre outros. Cada tipo de proteína possui uma configuração baseada na sequência de aminoácidos e também nos tipos de ligações químicas em arranjos intramoleculares. Dessa forma, as proteínas podem ser classificadas conforme sua estrutura primária, secundária, terciária e quaternária. A Figura 9 apresenta as imagens respectivas dessas estruturas: Figura 9 – Estruturas das moléculas de proteínas Crédito: Emre Terim /Shutterstock. Classificam-se ainda as proteínas como globulares e fibrosas, de acordo com sua solubilidade em água. A hemoglobina caracteriza-se como um exemplo de proteína globular; a queratina, como proteína fibrosa. 4.4. Desnaturação proteica As proteínas são macromoléculas que exigem condições ótimas para seu funcionamento, como pH e temperatura. Em casos de instabilidade do meio, ocorre o fenômeno denominado “desnaturação proteica”. A desnaturação, muito comum em proteínas, caracteriza-se como um processo no qual moléculas biológicas perdem suas funções devido a alguma mudança no meio (altas temperaturas, variações de pH etc.). Nesse caso, as proteínas perdem sua estrutura tridimensional, embora mantenham a cadeia primária de aminoácidos. Por isso, pH menor que 5,0 (com exceções) e 15 temperaturas acima de 50 ºC são incompatíveis com a vida, uma vez que ocorre a desnaturação proteica. Em muitos casos, quando as situações de desnaturação não são extremas, é possível renaturar as proteínas, fenômeno chamado de “renaturação”. A Figura 10 representa a desnaturação da albumina, proteína do ovo, em adição de álcool: Figura 10 – Desnaturação proteica Crédito: Chuchat Treepraphakorn/Shutterstock. 4.5 Funções das proteínas As proteínas desempenham diferentes funções nos organismos. Entre elas, podemos elencar: • Proteínas de transporte: hemoglobina. • Proteínas nutritivas e de reserva: albumina. • Proteínas contráteis ou do movimento: actina e miosina. • Proteínas estruturais: colágeno. • Proteínas de defesa: anticorpos. • Proteínas reguladoras: hormônios. • Enzimas: amilases, lipases, proteases. 4.6 As enzimas – proteínas catalisadoras Segundo Junqueira e Carneiro (2005, p. 44), “as enzimas são moléculas proteicas dotadas da propriedade de acelerar intensamente determinadas 16 reações químicas”. Soares (2005, p. 135) afirma que se trata da “designação geral das proteínas que atuam como catalisadores das reações químicas”. Enzimas são, dessa forma, proteínas com capacidade catalítica e com uma especificidade muitogrande nos substratos em que atuam. Cada enzima age em um substrato específico, sendo, portanto, específica em suas reações químicas. Poderíamos colocar como exemplo a amilase salivar que age apenas em amido, ou a DNA-polimerase que atua especificamente na replicação do DNA, ou a catalase, como veremos na sequência, que atua apenas na decomposição do peróxido de hidrogênio. Assim, pode-se comparar as enzimas com um sistema denominado “chave-fechadura”: uma analogia com a atuação de chaves em fechaduras específicas, tal como ocorre na ação enzima-substrato. As enzimas, além dessa especificidade, também são exigentes em seus meios de atuação: precisam de pH e temperatura específicos. A enzima pepsina, por exemplo, atua apenas em pH ácido (em torno de 2,0) e temperatura de 36,5°. Por isso, a temperatura corpórea e o ácido clorídrico do estômago são fundamentais para sua atuação. A Figura 11 demonstra a ação catalítica da enzima maltase em seu substrato, a maltose: Figura 11 – Ação catalítica da maltase A nomenclatura das enzimas segue, geralmente, um padrão: são nomeadas com o sufixo ase (ribonucleases, maltases, lactases), sendo exceções a tripsina e a pepsina. 17 TEMA 5 – SUGESTÕES PRÁTICAS DE IDENTIFICAÇÃO DE BIOMOLÉCULAS NAS CÉLULAS 5.1 Identificação de polissacarídeos Francisco Júnior (2008), em seu artigo “Carboidratos: estrutura, propriedades e funções” (confira na lista de referências) sugere diversas práticas de identificação de carboidratos. Utilizaremos uma delas: a “pesquisa de polissacarídeos (teste do iodo)”. O procedimento descrito pelo autor é bastante simples: Adicionar em diferentes tubos de ensaio 2,0 ml de cada amostra e 2,0 ml de água com amido, sacarose (açúcar comum) e mel. Adicionar em cada tubo 5 gotas de solução de lugol (tintura de iodo). Por fim, adicione 5 gotas de NaOH – aproximadamente 1 mol L-1 (prepare dissolvendo duas colheres de sopa de soda cáustica em um copo plástico de 200 ml de água) e 5 gotas de HCl. Observar e anotar os resultados. (Francisco Junior, 2008, p. 12) 5.2 A especificidade das enzimas em substratos Para discutir a especificidade das enzimas em substratos e a ação da temperatura e do pH sobre a atividade enzimática, trabalharemos com uma enzima denominada “catalase”. Pinheiro e Pompilho (2011) investigaram o ensino de enzimas com a utilização de materiais alternativos para estudantes do Ensino Médio e publicaram os resultados em um artigo denominado “O ensino de enzimas: uma abordagem experimental de baixo custo” (confira na lista de referências). A atividade proposta pelos autores pode ser replicada em sala de aula e com bons resultados, como os obtidos na investigação relatada no estudo. NA PRÁTICA 1. A água é uma substância fundamental nos organismos vivos. Sua taxa varia de acordo com espécie, idade do indivíduo e atividade metabólica da célula. Construa gráficos que demonstrem essa variação e justifique sua resposta. 2. O ferro é um elemento mineral essencial ao funcionamento das células. Pesquise o papel biológico do ferro, as fontes alimentares desse mineral, 18 as consequências da carência de ferro, bem como do seu excesso no organismo. Leia o artigo “Sugestão de abordagem para o ensino de Ciências: o uso de um seriado de TV” (Disponível em: <http://revistascientificas.ifrj.edu.br:8080/revista/index.php/reci/article/do wnload/62/89>). Pense na atividade proposta e em como você, futuro biólogo, poderia utilizá-la. 3. Trabalhamos enzimas específicas em sua ação: a maltase e a catalase. Pesquise três outras enzimas e seu mecanismo de ação na fisiologia humana. Esquematize o processo. 4. Estão na moda as dietas alimentares. Muitas delas restringem lipídios na alimentação. Considerando o papel biológico dos lipídios, pesquise e explique as consequências de uma dieta que restringe essas moléculas. 5. Analisando o histórico do desenvolvimento da Biologia Celular e Molecular, escolha um dos pesquisadores citados neste estudo e, no Google Acadêmico ou na base Scielo, pesquise artigos sobre a importância das pesquisas realizadas por eles e como elas podem ser transpostas para sua prática profissional. FINALIZANDO Vamos revisar os temas estudados: • A água e os sais minerais como compostos inorgânicos da célula. • O papel dos carboidratos como fonte de energia para a célula. • A estrutura e o papel biológico dos lipídios. • A diversidade de proteínas que forma células e tecidos e suas respectivas funções biológicas. • As enzimas, proteínas catalizadoras de reações químicas em temperatura e pH ideais. http://revistascientificas.ifrj.edu.br:8080/revista/index.php/reci/article/download/62/89 http://revistascientificas.ifrj.edu.br:8080/revista/index.php/reci/article/download/62/89 19 REFERÊNCIAS AMABIS, J. M.; MARTHO, G. R. Biologia moderna. 1. ed. São Paulo: Moderna, 2016. BARREIROS, A. L. B.; BARREIROS, M. L. Lipídios. In: Química de biomoléculas. Disponível em: <http://www.cesadufs.com.br/ORBI/public/uploadCatalago/12265410072012Qui mica_Biomoleculas_aula_9.pdf>. Acesso em: 30 ago. 2019. FRANCISCO JÚNIOR, W. E. Carboidratos: estrutura, propriedades e funções. Química Nova na Escola, n. 29, ago. 2008. IMTEP. A diferença entre LDL e HDL colesterol e como controlá-los. Disponível em: <http://www.imtep.com.br/site/2018/07/27/a-diferenca-entre-ldl- e-hdl-colesterol-e-como-controla-los/>. Acesso em: 30 ago. 2019. JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J. Biologia celular e molecular. 8. ed. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 2005. PINHEIRO, W. de A.; POMPILHO, W. M. O ensino de enzimas: uma abordagem experimental de baixo custo. Revista Brasileira de Ensino de Bioquímica e Biologia Molecular, n. 2, 2011. SOARES, J. L. Dicionário etimológico e circunstanciado de Biologia. São Paulo: Scipione, 2005. SOUZA, M. H.; ELIAS, D. O. Fisiologia da água e eletrólitos. In: Fundamentos da circulação extracorpórea. 2. ed. Rio de Janeiro: Centro Editorial Alfa Rio, 2006.
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