LIVRO DE BIOLOGIA E BIOQUIMICA HUMANA (1)

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BIOLOGIA E
BIOQUÍMICA
HUMANA
PROFESSORA
Dr.ª Marcia Cristina de
Souza Lara Kamei 
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
2 
Coordenador(a) de Conteúdo Mara Cecilia Rafael Lopes, Projeto Gráfico e Editoração José Jhonny 
Coelho, Designer Educacional Yasminn Talyta Tavares Zagonel e Aguinaldo Jose Lorca Ventura 
Junior, Qualidade Editorial e Textual Daniel F. Hey, Hellyery Agda, Revisão Textual Daniela Ferreira 
dos Santos e Pedro Afonso Barth , Ilustração Bruno Pardinho, Fotos Shutterstock.
C397 CENTRO UNIVERSITÁRIO DE MARINGÁ. Núcleo de Educação a Distância; 
LARA-KAMEI, Marcia Cristina de Souza.
Biologia e Bioquímica Humana. Marcia Cristina de Souza Lara Kamei. 
Maringá - PR.:UniCesumar, 2018. 
192 p.
“Graduação em Educação Física - EaD”.
1. Biologia 2. Bioquímica. 3. Humana EaD. I. Título. 
ISBN 978-85-459-0704-6
Impresso por: CDD - 22ª Ed. 572 
CIP - NBR 12899 - AACR/2
NEAD 
Núcleo de Educação a Distância
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Jd. Aclimação - Cep 87050-900 Maringá - Paraná
www.unicesumar.edu.br | 0800 600 6360
DIREÇÃO UNICESUMAR
Reitor Wilson de Matos Silva, Vice-Reitor Wilson de Matos Silva Filho, Pró-Reitor Executivo de EAD 
William Victor Kendrick de Matos Silva, Pró-Reitor de Ensino de EAD Janes Fidélis Tomelin, Presidente 
da Mantenedora Cláudio Ferdinandi.
NEAD - NÚCLEO DE EDUCAÇÃO A DISTÂNCIA
Diretoria Executiva Chrystiano Mincoff, James Prestes, Tiago Stachon, Diretoria de Graduação e 
Pós-graduação Kátia Coelho, Diretoria de Permanência Leonardo Spaine, Diretoria de Design 
Educacional Débora Leite, Head de Produção de Conteúdos Celso Luiz Braga de Souza Filho, Head de 
Curadoria e Inovação Jorge Luiz Vargas Prudencio de Barros Pires, Gerência de Produção de Conteúdo 
Diogo Ribeiro Garcia, Gerência de Projetos Especiais Daniel Fuverki Hey, Gerência de Processos 
Acadêmicos Taessa Penha Shiraishi Vieira, Gerência de Curadoria Giovana Costa Alfredo, Supervisão do 
Núcleo de Produção de Materiais Nádila Toledo, Supervisão Operacional de Ensino Luiz Arthur Sanglard.
Viver e trabalhar em uma sociedade global é um grande 
desafio para todos os cidadãos. A busca por tecnologia, 
informação, conhecimento de qualidade, novas 
habilidades para liderança e solução de problemas 
com eficiência tornou-se uma questão de sobrevivência 
no mundo do trabalho.
Cada um de nós tem uma grande responsabilidade: 
as escolhas que fizermos por nós e pelos nossos fará 
grande diferença no futuro.
Com essa visão, o Centro Universitário Cesumar assume 
o compromisso de democratizar o conhecimento por 
meio de alta tecnologia e contribuir para o futuro dos 
brasileiros.
No cumprimento de sua missão – “promover a 
educação de qualidade nas diferentes áreas do 
conhecimento, formando profissionais cidadãos que 
contribuam para o desenvolvimento de uma sociedade 
justa e solidária” –, o Centro Universitário Cesumar 
busca a integração do ensino-pesquisa-extensão com 
as demandas institucionais e sociais; a realização 
de uma prática acadêmica que contribua para o 
desenvolvimento da consciência social e política e, por 
fim, a democratização do conhecimento acadêmico 
com a articulação e a integração com a sociedade.
Diante disso, o Centro Universitário Cesumar almeja 
ser reconhecida como uma instituição universitária 
de referência regional e nacional pela qualidade 
e compromisso do corpo docente; aquisição de 
competências institucionais para o desenvolvimento 
de linhas de pesquisa; consolidação da extensão 
universitária; qualidade da oferta dos ensinos 
presencial e a distância; bem-estar e satisfação da 
comunidade interna; qualidade da gestão acadêmica 
e administrativa; compromisso social de inclusão; 
processos de cooperação e parceria com o mundo 
do trabalho, como também pelo compromisso 
e relacionamento permanente com os egressos, 
incentivando a educação continuada.
Wilson Matos da Silva
Reitor da Unicesumar
boas-vindas
Prezado(a) Acadêmico(a), bem-vindo(a) à 
Comunidade do Conhecimento. 
Essa é a característica principal pela qual a Unicesumar 
tem sido conhecida pelos nossos alunos, professores 
e pela nossa sociedade. Porém, é importante 
destacar aqui que não estamos falando mais daquele 
conhecimento estático, repetitivo, local e elitizado, mas 
de um conhecimento dinâmico, renovável em minutos, 
atemporal, global, democratizado, transformado pelas 
tecnologias digitais e virtuais.
De fato, as tecnologias de informação e comunicação 
têm nos aproximado cada vez mais de pessoas, lugares, 
informações, da educação por meio da conectividade 
via internet, do acesso wireless em diferentes lugares 
e da mobilidade dos celulares. 
As redes sociais, os sites, blogs e os tablets aceleraram 
a informação e a produção do conhecimento, que não 
reconhece mais fuso horário e atravessa oceanos em 
segundos.
A apropriação dessa nova forma de conhecer 
transformou-se hoje em um dos principais fatores de 
agregação de valor, de superação das desigualdades, 
propagação de trabalho qualificado e de bem-estar. 
Logo, como agente social, convido você a saber cada 
vez mais, a conhecer, entender, selecionar e usar a 
tecnologia que temos e que está disponível. 
Da mesma forma que a imprensa de Gutenberg 
modificou toda uma cultura e forma de conhecer, 
as tecnologias atuais e suas novas ferramentas, 
equipamentos e aplicações estão mudando a nossa 
cultura e transformando a todos nós. Então, priorizar o 
conhecimento hoje, por meio da Educação a Distância 
(EAD), significa possibilitar o contato com ambientes 
cativantes, ricos em informações e interatividade. É 
um processo desafiador, que ao mesmo tempo abrirá 
as portas para melhores oportunidades. Como já disse 
Sócrates, “a vida sem desafios não vale a pena ser vivida”. 
É isso que a EAD da Unicesumar se propõe a fazer. 
Willian V. K. de Matos Silva
Pró-Reitor da Unicesumar EaD
Seja bem-vindo(a), caro(a) acadêmico(a)! Você está 
iniciando um processo de transformação, pois quando 
investimos em nossa formação, seja ela pessoal ou 
profissional, nos transformamos e, consequentemente, 
transformamos também a sociedade na qual estamos 
inseridos. De que forma o fazemos? Criando 
oportunidades e/ou estabelecendo mudanças capazes 
de alcançar um nível de desenvolvimento compatível 
com os desafios que surgem no mundo contemporâneo. 
O Centro Universitário Cesumar mediante o Núcleo de 
Educação a Distância, o(a) acompanhará durante todo 
este processo, pois conforme Freire (1996): “Os homens 
se educam juntos, na transformação do mundo”.
Os materiais produzidos oferecem linguagem 
dialógica e encontram-se integrados à proposta 
pedagógica, contribuindo no processo educacional, 
complementando sua formação profissional, 
desenvolvendo competências e habilidades, e 
aplicando conceitos teóricos em situação de realidade, 
de maneira a inseri-lo no mercado de trabalho. Ou seja, 
estes materiais têm como principal objetivo “provocar 
uma aproximação entre você e o conteúdo”, desta 
forma possibilita o desenvolvimento da autonomia 
em busca dos conhecimentos necessários para a sua 
formação pessoal e profissional.
Portanto, nossa distância nesse processo de 
crescimento e construção do conhecimento deve 
ser apenas geográfica. Utilize os diversos recursos 
pedagógicos que o Centro Universitário Cesumar 
lhe possibilita. Ou seja, acesse regularmente o AVA 
– Ambiente Virtual de Aprendizagem, interaja nos 
fóruns e enquetes, assista às aulas ao vivo e participe 
das discussões. Além disso, lembre-se que existe 
uma equipe de professores e tutores que se encontra 
disponível para sanar suas dúvidas e auxiliá-lo(a) em 
seu processo de aprendizagem, possibilitando-lhe 
trilhar com tranquilidade e segurança sua trajetória 
acadêmica.
boas-vindas
Débora do Nascimento Leite
Diretoria de Design Educacional
Janes Fidélis Tomelin
Pró-Reitor de Ensino de EAD
Kátia Solange Coelho
Diretoria de Graduação 
e Pós-graduação
Leonardo Spaine
Diretoria de Permanência
Professora Doutora
Marcia Cristina de Souza Lara Kamei
Doutorado em Ciências Biológicaspela Universidade Estadual de Maringá (UEM/2015). Mes-
trado em Ciências Biológicas pela UEM (1998). Graduação em Ciências Biológicas pela UEM 
(1994). Atualmente é docente dos cursos da área de saúde do Centro Universitário Cesumar 
(Unicesumar) desde 1998, ministrando as disciplinas de Biologia Celular, Bioquímica, Histo-
logia e Embriologia Geral e Oral. Produz pesquisas na área de Genética Animal (Citogenética 
de Peixes) e orienta trabalhos de iniciação científi ca e de conclusão de curso. Participa de 
bancas e comissões científi cas, ministra tópicos em cursos de especialização; além de ter 
feito parte do comitê de ética em pesquisa de humanos e animais.
Para informações mais detalhadas sobre sua atuação profi ssional, pesquisas e publicações, 
acesse o currículo, disponível no endereço a seguir:
<http://lattes.cnpq.br/2531311925087366>
apresentação do material
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA
Prof.ª Dr.ª Marcia Cristina de Souza Lara Kamei
Caro(a) aluno(a)! 
Você ingressou em um curso que trabalhará com o organismo humano e seu de-
senvolvimento, dessa forma, faz-se necessário que você conheça as bases estruturais 
e funcionais desse organismo. Para conhecer esse organismo, você terá acesso a 
diversas disciplinas no decorrer do curso, incluindo essa que trabalharemos a 
partir de agora.
Somos organismos pluricelulares, isto é, formados por aproximadamente dez 
trilhões de células. Durante nosso desenvolvimento embrionário, nossas células 
tornaram-se especializadas. Por isso possuímos diferentes tipos de tecidos com 
funções específicas, como o tecido epitelial, conjuntivo, tecido muscular e tecido 
nervoso. 
Apesar de toda a diversidade de tecidos e órgãos que formam nosso corpo, cada 
célula é uma unidade morfológica e funcional desse organismo e nossas atividades 
metabólicas são resultados do funcionamento individual e integrado de cada uma 
dessas, sendo que a nossa vida, depende da manutenção da integridade morfológica 
e funcional de cada uma delas. 
A atividade metabólica das células é definida como um conjunto de reações químicas 
no interior deste sistema biológico e para compreender estas atividade temos que, 
primeiramente entender sua constituição bioquímica e o arranjo dessas moléculas 
na estrutura dos elementos que formam as células.
Ao cursar esta disciplina, você terá um conhecimento básico sobre a estrutura 
morfológica e funcional do organismo humano - a célula e a construção do co-
nhecimento sobre o organismo humano terão como alicerce, o conhecimento 
a respeito da constituição química das células, sua estrutura morfológica e suas 
interações metabólicas para obtenção de recursos que mantenham a manutenção 
biológica do organismo humano.
Esperamos que você possa se tornar íntimo dos conhecimentos abordados neste 
livro e que faça bom proveito para seus estudos.
sumário
UNIDADE I
CARACTERIZAÇÃO 
BIOQUÍMICA DAS CÉLULAS
14 Origem e Evolução das Células
16 Células Procariontes
18 Células Eucariontes
22 Constituição Bioquímica das Células - 
Moléculas Inorgânicas
26 Constituição Bioquímica das Células - 
Proteínas e Enzimas
32 Constituição Bioquímica das Células - 
Carboidratos
34 Constituição Bioquímica das Células - 
Lipídios
36 Constituição Bioquímica das Células - 
Ácidos Nucleicos
UNIDADE II
ESTRUTURA E FUNÇÕES DAS ORGANELAS
CELULARES DA CÉLULA EUCARIONTE
52 Membrana Plasmática
58 Mecanismos de Transporte por meio 
das Membranas Celulares
64 Sistema de Endomembranas
68 Síntese e Exportação de Macromoléculas
74 Vias Intracelulares de Degradação - En-
docitose e Lisossomos
UNIDADE III
MOVIMENTO E
PROLIFERAÇÃO CELULAR 
92 Núcleo Interfásico
96 Ciclo Celular - Interfase e Divisão Celular 
Mitótica
102 Divisão Celular - Meiose
112 Citoesqueleto
118 Célula Estriada Esquelética - Contração 
Muscular
UNIDADE IV
DISPONIBILIZAÇÃO DE ENERGIA PARA A
CÉLULA - DEGRADAÇÃO DE CARBOIDRATOS 
136 Introdução ao Metabolismo Energético
140 Estrutura das Mitocôndrias
142 Glicólise
146 Destino do Piruvato na Via Aeróbica
147 Ciclo do Ácido Cítrico (Ciclo de Krebs)
150 Cadeia Transportadora de Elétrons e 
Fosforilação Oxidativa
154 Destino do Piruvato na Via Anaeróbica
UNIDADE V
TRANSFORMAÇÃO E ARMAZENAMENTO DE 
ENERGIA PARA O METABOLISMO CELULAR -
DEGRADAÇÃO DE LIPÍDIOS E PROTEÍNAS
168 Degradação de Triacilgliceróis
174 Degradação de Proteínas
180 Metabolismo do Glicogênio
182 Gliconeogênese
Professora Dra. Marcia Cristina de Souza Lara Kamei
Plano de Estudo
A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta 
unidade:
• Origem e evolução das células
• Células procariontes
• Células eucariontes
• Constituição bioquímica das células - Moléculas inorgânicas
• Constituição bioquímica das células - Proteínas e enzimas 
• Constituição bioquímica das células - Carboidratos 
• Constituição bioquímica das células - Lipídios
• Constituição bioquímica das células - Ácidos nucleicos
Objetivos de Aprendizagem
• Reconhecer a célula como unidade fundamental da vida.
• Diferenciar células eucariontes e procariontes.
• Compreender as funções biológicas da água e outros 
elementos inorgânicos para o metabolismo celular.
• Compreender a estrutura e funções das moléculas 
orgânicas para o metabolismo celular.
CARACTERIZAÇÃO 
BIOQUÍMICA DAS CÉLULAS
I
unidade
INTRODUÇÃO
Olá, aluno(a)! Olhe a sua volta e observe a grande variedade de formas de 
seres vivos. A evolução produziu uma imensa diversidade de formas de 
vida. Devido a essa grande diversidade, os seres vivos estão organizados 
em grupos: os reinos monera, protozoa, fungi, plantae e animalia.
O organismo humano representa uma espécie extremamente com-
plexa do ponto de vista anatômico e fisiológico, sendo formado por sis-
temas, órgão e diferentes tipos de tecidos biológicos. Em outro extremo, 
temos organismos mais simples, constituídos por uma única célula e que 
realizam todas as atividades metabólicas do organismo humano.
Apesar de toda a diversidade, no nível molecular e celular, os seres 
vivos apresentam um padrão básico de organização em sua constituição. 
Todos os seres vivos são formados por células.
A estrutura celular é resultado de uma interação de moléculas inor-
gânicas (água e minerais) e orgânicas (proteínas, lipídios, ácidos nuclei-
cos e carboidratos), organizadas de maneira muito precisa.
Atualmente, existem dois tipos morfológicos distintos de células: 
procarionte e eucarionte. A célula procarionte é encontrada apenas nos 
integrantes do reino monera (bactérias) e a célula eucarionte é encontra-
da em todos os demais tipos de seres vivos.
A presente unidade tem como objetivos principais compreender a 
estrutura dos dois tipos celulares e caracterizar os principais elementos 
estruturais da célula eucarionte, bem como conhecer as principais molé-
culas que constituem as células. Ao ler esta unidade, você será convidado 
a mergulhar nos conceitos fundamentais da Biologia Celular e Molecular 
e compreenderá, que na sua essência bioquímica e celular, a vida é extre-
mamente simples e padronizada.
Ótimo estudo!
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
14 
Origem e Evolução
das Células
Estudos evolutivos indicam que, no início da forma-
ção da Terra, não haviam seres vivos no planeta, e 
que a vida ocorreu como um evento ao acaso, re-
sultante da organização de moléculas orgânicas, que 
surgiram de reações químicas aleatória e espontâne-
as entre os elementos inorgânicos.
Esse processo evolutivo começou a 4 bilhões de 
anos, em um período em que a atmosfera tinha uma 
composição distinta da atual. As moléculas mais 
abundantes eram: água, amônia, metano, hidrogê-
nio, sulfeto de hidrogênio e gás carbônico. Com a 
ação do calor, radiação e descargas elétricas cons-
tantes essas moléculas sofreram reações químicas 
espontâneas, aleatórias e formaram compostos or-
gânicos como proteínas e ácidos nucleicos. 
Essa teoria é conhecida como teoria pré-bióti-
ca e apresenta como argumento científico o experi-
mento proposto por Stanley L. Miller que simulou 
em laboratórioestas condições atmosféricas e obte-
ve formação espontânea de elementos orgânicos. 
 15
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Figura 1 - Experimento de Stanley Miller para 
argumentação da teoria pré-biótica
Fonte: Junqueira et al. (2012, p.11).
Essas moléculas orgânicas se depositaram em am-
bientes aquosos, que estavam se formando na su-
perfície do planeta pelo processo de resfriamento. 
Reações químicas continuaram ocorrendo entre elas 
e, gradativamente, as moléculas orgânicas foram se 
tornando cada vez mais complexas. 
O acúmulo gradual dos compostos orgânicos foi 
favorecido por três circunstâncias: (1) enorme ex-
tensão da Terra com formação de vários nichos; (2) 
longo tempo provavelmente cerca de 2 bilhões e (3) 
ausência de oxigênio que impedia que as moléculas 
sofressem degradação.
O isolamento dessas moléculas se deu pela 
organização de camadas de fosfolipídios, que es-
pontaneamente, no meio aquoso formaram as pri-
meiras membranas, originando, desta forma, as 
primeiras células.
As primeiras células eram estruturas simples, 
certamente heterotróficas e anaeróbicas e foram de-
nominadas de células procariontes. Essas primeiras 
formas de vida eram estruturalmente semelhantes às 
nossas bactérias atuais. 
A partir do desenvolvimento da vida, as altera-
ções químicas na molécula de DNA promovem ca-
racterísticas novas. Dessa forma, por meio de uma 
série de mutações, novas características foram sur-
gindo, dando origem à célula eucarionte que forma 
todos os demais seres vivos, com exceção de bacté-
rias (ALBERTS et al., 2011).
Figura 2 - Esquema ilustrando o processo evolutivo de transformação de 
células procariontes em células eucariontes
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 12).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
16 
Células
Procariontes
Do ponto de vista evolutivo, as células procarion-
tes são consideradas antecessoras das células eu-
cariontes. Fósseis que datam de três bilhões de 
anos são exclusivamente formados por células 
procariontes. Provavelmente, células eucariontes 
surgiram bilhões de anos após as procariontes, por 
mecanismos de mutações das células. Atualmente, 
as células procariontes são encontradas apenas nos 
organismo que formam o reino monera, ou seja, 
as bactérias.
A principal diferença estrutural entre as células proca-
riontes e as células eucariontes é a ausência de um envol-
tório nuclear, organizando um núcleo verdadeiro nas cé-
lulas procariontes, enquanto nas células eucariontes este 
envoltório compartimentaliza um ambiente complexo 
denominado de núcleo (JUNQUEIRA et al., 2012).
Embora a complexidade nuclear seja critério 
para a classificação desses dois tipos celulares, exis-
tem outras diferenças marcantes entre células proca-
riontes e eucariontes.
 17
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Células procariontes são “pobres” em membranas. 
Nelas a única membrana existente é a membrana 
plasmática, portanto, não existem compartimentos 
individualizados no seu citoplasma. Na célula euca-
rionte, esses compartimentos delimitados por mem-
branas são denominados de organelas.
A célula procarionte mais bem estudada é a Es-
cherichia Coli (E. Coli) e usaremos sua estrutura para 
descrever as características de uma célula procarion-
te. Você pode acompanhar a estrutura observando a 
imagem a seguir:
Membrana citoplasmática: estrutura lipopro-
téica que delimita a célula, separando o meio 
extracelular e intracelular. Apresentam permea-
bilidade seletiva sendo responsável por troca de 
elementos entre os meios intra e extracelulares. 
É importante salientar que os componentes en-
zimáticos da cadeia respiratória e da fotossínte-
Figura 3 - Esquema da estrutura de células procariontes
Fonte: Bio conexão (2015, on-line)1.
se estão acoplados à membrana plasmática. Essa 
membrana apresenta invaginações denominada 
mesossomos que ampliam a área da membrana 
citoplasmática, aumentando o número destes 
complexos enzimáticos.
Parede celular: localizada externamente à mem-
brana citoplasmática, constituída por rede rígida 
que serve de proteção mecânica. Apresenta duas 
camadas - a mais interna constituída de peptideo-
glicanas e a mais externa, chamada de membrana 
externa. Essa parede contribui para o equilíbrio 
da pressão osmótica.
Protoplasma: ambiente interno da célula. Encon-
tramos as partículas responsáveis pela síntese de 
proteínas - ribossomos que podem estar agrupa-
dos em polirribossomos. O protoplasma contém 
também água, íons, moléculas de RNAs, proteí-
nas estruturais, enzimas. O DNA está localizado 
em uma região específica, denominada nucleoi-
de. Por ser o único compartimento da célula, to-
das as reações metabólicas são realizadas no pro-
toplasma.
Cromossomos: a molécula de DNA principal da 
célula procarionte está organizada em um úni-
co cromossomo de forma circular, formando o 
nucleoide. Além do DNA principal do nucleoi-
de, as células procariontes apresentam pedaços 
pequenos de DNA também circular chamado de 
plasmídeos. Esses plasmídeos podem ser troca-
dos por tipos diferente de bactéria, por meio de 
vários mecanismos e estão associados a variabili-
dade genética das bactérias. Essas características 
determinadas pelo DNA dos plasmídeos podem 
conferir características que resultam em resis-
tência a antibióticos ou características de pato-
genicidade.
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
18 
Células
Eucariontes
Como explicado anteriormente, células eucariontes 
desenvolveram-se a partir de células procariontes. 
Os compartimentos delimitados por membranas in-
ternas, são denominados de organelas e cada com-
partimento apresenta diferenças bioquímicas que 
permitem que cada organela desempenhem funções 
específicas.
A célula eucarionte se diferencia da célula pro-
carionte, por apresentar uma vasta rede de mem-
branas internas, que como toda membrana celular, 
além de delimitar, promove transporte seletivo. Essa 
compartimentalização promove maior eficiência 
metabólica.
Além das organelas, o citoplasma pode apresen-
tar depósitos de substâncias diversas, como grânulos 
de glicogênio e gotículas de lipídios. Preenchendo 
assim, os espaços entre as organelas e os depósitos, 
teremos o hialoplasma (ALBERTS et al., 2011).
 19
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Figura 4 - Esquema de uma célula eucarionte animal
Fonte: Junqueira et al. (2012, p.12).
Figura 5 - Esquema de uma célula eucarionte vegetal
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 259).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
20 
Nas imagens, observamos uma célula eucarionte 
animal e outra célula eucarionte vegetal. Vamos des-
crever suas estruturas?
Membrana Plasmática: é a parte mais externa 
que delimita o citoplasma, contribui para manter 
constante o meio intracelular e diferenciá-lo do 
meio extracelular. Formada por bicamada de fos-
folipídios e grande diversidade de proteínas. Na 
camada externa de fosfolipídios existem molé-
cula de glicolipídios com suas porções glicídicas 
projetando-se para o meio externo da célula, for-
mando uma camada denominada de glicocálice 
ou glicocálix.
Mitocôndrias: organelas esféricas ou alongadas, 
presentes em grandes quantidades e revestidas 
por duas membranas. Sua principal função é libe-
rar a energia obtida da degradação de moléculas 
orgânicas e transferir esta energia para a síntese 
de moléculas de Adenosina Trifosfato (ATPs). O 
ATP será o armazenador temporário dessa ener-
gia e utilizará para as diversas atividades metabó-
licas da célula.
Retículo Endoplasmático: rede de membranas 
que formam cisternas achatadas e tubulares que 
se intercomunicam e formam um sistema contí-
nuo. Podemos diferenciar esta rede de membra-
nas em duas porções:
Retículo Endoplasmático Rugoso: região do 
retículo endoplasmático onde há ribossomos 
aderidos na face citosólica da membrana. Essa 
condição faz com que as cisternas se tornem 
achatadas. Essa porção do retículo endoplas-
mático está associada a síntese de proteínas.
Retículo Endoplasmático Liso: região do re-
tículo endoplasmático sem ribossomos ade-
ridos. As cisternas são tubulares. Essa porção 
do retículo endoplasmáticoestá associada a 
síntese de lipídios e degradação de metabóli-
tos tóxicos para a célula.
Figura 6 - Esquema do retículo endoplasmático liso e rugoso
Fonte: adaptada de IES Dionisio Aguado ([2016], on-line)2.
 21
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Aparelho de Golgi: um conjunto de membranas 
achatadas que se empilham formando unidades 
funcionais denominadas de Dictiossomo que 
cada um apresenta uma face convexa - face cis 
e uma face côncava - face trans. Está envolvido 
com o processamento e distribuição das macro-
moléculas que começaram a serem sintetizadas 
no retículo endoplasmático liso e rugoso.
Lisossomos: formas e tamanhos variáveis. No in-
terior há uma gama de enzimas utilizadas para 
digestão de macromoléculas. Essas organelas 
apresentam seu interior ácido. Estão envolvidas 
com a digestão de moléculas englobadas por en-
docitose e também de organelas que não estão 
sendo utilizadas.
Endossomos: vesículas oriundas do processo de 
endocitose. Constituem uma rede complexa de 
vesículas que são encaminhadas para a digestão.
Peroxissomos: contém enzimas oxidativas que 
transferem átomos de hidrogênio de diversos 
substratos para o oxigênio formando os peróxidos.
RH2 + O2 → R + H2O2
Os peroxissomos possuem catalase, uma enzima 
que converte o peróxido de hidrogênio em água e 
oxigênio. Isto é de extrema importância, pois, o pe-
róxido de hidrogênio é um oxidante energético e ex-
tremamente prejudicial a célula. 
2 H2O2 Catalase → 2 H20 + O2
Núcleo: organela constituída por envoltório nu-
clear formado por duas membranas separando o 
DNA das células eucariontes. No interior deste 
núcleo o DNA está associado a moléculas de pro-
teínas, formando o arranjo de cromatina.
Citoesqueleto: apesar de não ser uma organela, 
o citoesqueleto também diferencia as células eu-
cariontes dos procariontes. Constituído por uma 
rede de filamentos proteicos que formam uma 
trama, esta estrutura tem papel de promover a 
manutenção da forma, papel mecânico de susten-
tação das organelas, adesão celular e movimentos 
celulares diversos. Os principais elementos que 
formam o citoesqueleto são os microtúbulos, fila-
mentos de actina e filamento intermediários.
Além dessas organelas, existem as que são encontra-
das apenas em células eucariontes vegetais que apre-
sentam as estruturas básica das células eucariontes 
animais. Não estudaremos as células vegetais, porém 
as principais diferenças com as células animais são:
Presença de parede celular: além da membrana 
plasmática, as células vegetais apresentam parede 
de celulose que lhes conferem maior resistência 
mecânica.
Presença de plastídios: organelas que armaze-
nam diversos tipos diferentes de substâncias. Os 
plastídios que não armazenam substâncias pig-
mentadas são chamados de leucoplastos e os que 
armazenam substâncias pigmentadas são cha-
mados de cromoplastos, dos quais os mais fre-
quentes são os cloroplastos, ricos em clorofila. 
Vacúolos citoplasmáticos: ocupam maior parte 
do citoplasma reduzindo o citoplasma funcional 
a uma pequena faixa.
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
22 
Constituição Bioquímica das Células
Moléculas Inorgânicas
Após uma visão panorâmica da estrutura das células 
eucariontes, vamos agora conhecer seus componen-
tes químicos. Como já introduzido anteriormente, 
as moléculas que formam as células são padroniza-
das em todas as formas de seres vivos. Além das bio-
moléculas, as células apresentam também, elemen-
tos inorgânicos em sua constituição.
Os componentes químicos da célula são classifi-
cados em inorgânicos - águas e minerais e orgânicos 
- carboidratos, proteínas, ácidos nucleicos e lipídios. 
Do total dos elementos químicos presentes nas 
células, cerca de 75% a 85% correspondem à água, 
entre 2% a 3% corresponde a sais inorgânicos e o 
restante correspondem as biomoléculas que são 
elementos moleculares grandes, formados pela re-
petição de unidades menores padronizadas e que 
definimos como polímero. Os polímeros são macro-
moléculas e suas unidades repetitivas são os monô-
meros (JUNQUEIRA et al., 2012).
Nas células encontramos três polímeros impor-
tantes: ácidos nucleicos, polissacarídeos e proteínas.
A atividade química integrada entre os compo-
nentes orgânicos e inorgânicos será responsável pelo 
metabolismo, uma das condições da vida.
 23
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
ÁGUA
As primeiras células se desenvolveram em meio aquo-
so e durante muito tempo a vida existia apenas na 
água. Atualmente, temos formas de vida fora da água, 
porém, todas as formas de vida dependem da água.
Essa molécula não é uma molécula inerte com 
função apenas de preencher os espaços do citosol e 
dissolver moléculas, mas a água participa ativamen-
te nas propriedade das biomoléculas e de suas inte-
rações químicas.
Apesar de ser representada pela fórmula H-O-H, 
a molécula de água não é um bastão reto. Os dois 
átomos de hidrogênios formam com o oxigênio um 
ângulo de 104,9o. A estrutura tridimensional depen-
de da forte atração exercida pelo oxigênio sobre os 
elétrons que são compartilhados com os hidrogê-
nios. Em razão desse deslocamento dos elétrons, a 
molécula é relativamente positiva no lado dos dois 
hidrogênios e relativamente negativa no lado do 
oxigênio, sendo, desta forma, um dipolo como você 
pode observar na imagem.
Por ser dipolar, a água é um bom solvente. Ela dis-
solve compostos que apresentam cargas (moléculas 
polares), pois, o dipolo da água tende a atrair os po-
los positivos e negativos das moléculas, por exem-
plo: Na+Cl-. Por ser um bom solvente a água atua 
como veículo de transporte para diversas moléculas 
nos ambientes intracelular e extracelular (STRYER 
et al., 2014). 
Conforme a interação com a água, as moléculas 
são classifi cadas em:
• Moléculas polares: (com cargas) possuem 
afi nidades pelo dipolo da água e, portanto, 
são atraídas e dissolvidas quando em contato 
com a água, sendo denominadas de hidrofíli-
cas. Ex.: Na+Cl-.
• Moléculas apolares: (sem cargas) não são 
atraídas pelo dipolo da água, sendo, portanto, 
insolúveis em água e denominadas de hidro-
fóbicas.
• Moléculas anfi páticas: moléculas grandes 
com grupamentos polares que não se distri-
buem ao longo de toda a molécula, portan-
to, a polarização não abrange a molécula in-
teira, somente uma parte. A região na qual 
estão localizados os grupamentos polares e 
hidrofílica e o restante da molécula é hidro-
fóbica.
Outra propriedade da molécula de água é sua ioni-
zação formando uma ânion hidroxila (OH-) e um 
próton H+. Esses íons são doados para diversas re-
ações químicas do metabolismo e também contri-
buem para a manutenção do Potencial Hidrogeniô-
nico (pH) dos sistemas biológicos.
A água também atua absorvendo calor e im-
pedindo o aumento drástico da temperatura dos 
sistemas biológicos, portanto, transpirar é um mal 
necessário.
Figura 7 - Esquema da estrutura molecular da água
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 43).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
24 
Durante uma atividade física a maioria das 
pessoas pensam que a transpiração é sinal 
de perda de peso. Será que isso é realmente 
verdade?
Transpirar durante a atividade física não sig-
nifica necessariamente que você está ema-
grecendo. É certo que alguns atletas forçam 
a transpiração em saunas para perder peso 
nos dias que antecedem uma competição, 
mas isso não funciona para os praticantes 
de atividades físicas diárias.
Na verdade, o suor transmite uma falsa sensa-
ção de emagrecimento. A transpiração acon-
tece por causa da intensidade do exercício 
físico, por causa da temperatura e do tipo 
de ambiente em que o esporte é praticado.
É importante que as pessoas compreendam 
que emagrecer não significa perder água, mas 
perder gordura corporal. Assim, a afirmação 
de que suar emagrece é um mito! 
Suar não emagrece, então não pense em 
praticar atividades físicas em dias de calor 
intenso para forçar uma transpiração inten-
sa. Isso só vai resultar em problemas para 
a sua saúde.
Fonte: Portal O Jornal (2016, on-line)3.
SAIBA MAIS
MINERAIS
Os mineraissão encontrados em pequenas quan-
tidades na constituição celular, porém, apresentam 
papel fundamental. Alguns minerais estão na forma 
dissociada, sendo encontrados cátions (positivos) e 
ânions (negativos). Alguns exemplos de cátions que 
predominam no interior da célula são K+ e Mg+2, en-
quanto os ânions mais abundantes são HPO4
-2.
Os sais dissociados em cátions e ânions são im-
portantes para manter o equilíbrio ácido-básico e 
para manter a pressão osmótica.
Figura 8 - Estrutura química de moléculas anfipáticas e sua representação 
esquemática
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 62).
 25
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Alguns íons são cofatores de enzimas (Mg+2), transmissores de 
sinais (Ca+2) e também formam outras moléculas, como o fos-
fato que estão associados a lipídios e a molécula de adenosina 
(ATP - Adenosina trifosfato e ADP - adenosina difosfato).
Certos minerais são encontrados na forma não ionizada, 
por exemplo, o cálcio que forma os cristais de hidroxiapatita 
nos ossos e dentes, o ferro que está associado a hemoglobina.
Para a atividade metabólica correta das células, pequenas 
quantidades de manganês, cobre, cobalto, selênio, zinco que atu-
am como cofatores enzimático e iodo que é um componente dos 
hormônios da tireoide.
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
26 
Constituição Bioquímica das
Células - Proteínas e Enzimas
Daremos início ao estudo dos componentes orgâ-
nicos das células. Iniciaremos analisando as proteí-
nas, que além de serem os elementos orgânicos mais 
abundantes nas células, são as moléculas mais diver-
sificadas em formas e funções. 
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
As proteínas exercem funções estruturais e dinâmicas. 
São elas:
• Formam elementos estruturais do nosso orga-
nismo como músculo, ossos, dentes, pelos etc.
• São responsáveis por movimentos do orga-
nismo (contração muscular) e das células (cí-
lios, flagelos e pseudópodes).
• Atuam na defesa por meio de imunoglobuli-
nas (anticorpos).
• Transportam substâncias no organismo (hemo-
globina) e nas células (permeases e bombas).
• Formam hormônios e neurotransmissores 
que controlam as atividades fisiológicas dos 
organismos pluricelulares (Obs.: alguns hor-
mônios apresentam constituição lipídica - 
hormônios esteroides).
Apresentam ação enzimática, controlando as ativi-
dades metabólicas.
 27
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
O poder aquisitivo do atleta e os aspectos 
culturais podem se constituir como impor-
tantes determinantes da qualidade e da 
quantidade de alimentos consumidos. Será 
que todos podem ter acesso aos nutrientes 
necessários para o bom desempenho em 
competições?
REFLITA
PROTEÍNAS SÃO POLÍMEROS 
DE AMINOÁCIDOS
Nos sistemas biológicos, várias macromoléculas são 
formadas por elementos menores padronizados que 
se repetem. Esses elementos menores são denomi-
nados monômero e a macromolécula é denominada 
de polímero.
Aminoácidos são os monômeros responsáveis 
pela construção das proteínas. Os diferentes tipos 
de aminoácidos se unem por ligações peptídicas e 
formam a proteína. 
ESTRUTURA QUÍMICA 
DE AMINOÁCIDOS:
H α
NH2R
COOH
C
Figura 9 - Fórmula geral básica de aminoácidos
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 45).
Os aminoácidos se unem por meio de seus grupa-
mentos amina e carboxila, levando a formação de 
uma molécula de água, esta ligação denominada de 
ligação peptídica.
O
C OH CH C
O
N
H
CH
COOH
CH
CH3
CH2OH CH2OHH2N
H2O
H N
H COOH
CH
CH3
H2N
+
Figura 10 - Ligação peptídica 
Fonte: Junqueira et al. (2012, p.45).
Apesar da imensa diversidade das proteínas, existem 
apenas 20 tipos diferentes de aminoácidos, que mu-
dam apenas em seu grupamento variável.
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
28 
Figura 11 - Tabela com fórmula dos 20 tipos diferentes de aminoácidos
Fonte: Junqueira et al. (2012, p.45).
 29
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
O que faz uma proteína ser diferente de outra é a 
sequência que esses aminoácidos serão adicionados. 
Essa sequência está determinada no gene (segmen-
to de DNA) que é transcrito e dá origem ao RNAm 
(mensageiro), cuja sequência de três nucleotídeos 
(códon) determina a adição de um aminoácido es-
pecífi co na proteína que está sendo fabricada.
ESTRUTURA TRIDIMENSIONAL
DE PROTEÍNAS
No início de sua síntese a proteína é uma sequência 
linear de aminoácidos e essa conformação é chama-
da de estrutura primária da proteína e é mantido 
pela ligação entre os aminoácidos. Essa é uma liga-
ção covalente e somente poderá ser desfeita por ação 
de enzimas. A proteína funcional irá assumir outros 
arranjos que dependem da sequência de aminoáci-
dos (MARZZOCO; TORRES, 2015).
Os aminoácidos vizinhos interagem por meio de 
seus grupamentos (cadeia lateral) por interações do 
tipo pontes de hidrogênio e originam o arranjo de 
α-hélice espiralada ou α-pregueada, considerado es-
trutura secundária das proteínas.
Considerando a interação que os aminoácidos 
distantes podem sofrer, a proteína irá se dobrar so-
bre ela mesma e formar uma estrutura globular de-
nominada de estrutura terciária. Essas interações 
que mantêm a estrutura terciária são as pontes de 
hidrogênio, pontes dissulfeto (entre dois átomos de 
enxofre) e interações hidrofóbicas.
Ainda temos as interações que ocorrem entre 
duas cadeias distintas de aminoácidos e dão origem 
a proteínas formadas por mais de uma sequência 
polipeptídica, considerado como estrutura quater-
nária da proteína. Essas também são as pontes de 
hidrogênio. Observe na imagem cada uma dessas 
estruturas tridimensionais.
Quando uma proteína é sintetizada na célula, sua estru-
tura primária dobra-se espontaneamente, originando 
as estruturas secundárias e terciárias, e se for caracte-
rístico da referida proteína, assume também a estrutura 
quaternária. Essa conformação assumida assim que a 
proteína é sintetizada é a mais estável que a molécula 
pode assumir e é chamada da confi guração nativa.
Figura 12 - Esquemas das estruturas tridimensionais assumidas pelas proteínas
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p.17 ,20, 21, 24).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
30 
DESNATURAÇÃO PROTEÍCA
Como elucidado acima, apenas a estrutura primária é 
mantida por interação química forte - a ligação peptí-
dica, enquanto as demais são mantidas por interações 
fracas. Alterações físicas e químicas nos ambientes 
biológicos podem interferir nas estruturas mantidas 
por interações fracas - secundária, terciária e quater-
nária, promovendo a desnaturação das proteínas. Os 
agentes capazes de causar desnaturação proteica são 
as altas temperaturas, valores de pHs muito ácidos ou 
muito básicos, adições de detergentes que interferem 
na interação hidrofóbica das moléculas e de solventes 
orgânicos polares que apresentam facilidade em pro-
mover pontes de hidrogênios (NELSON et al. 2013).
Proteínas desnaturadas perdem suas proprieda-
des e suas funções biológicas. Portanto, os sistemas 
biológicos devem ser mantidos em temperaturas e 
pHs específi cos ou terão seu metabolismo alterado.
Figura 13 - Proteína em estrutura terciária sofrendo desnaturação proteica
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 46).
Proteínas podem apresentar apenas aminoácidos 
em sua constituição, sendo denominados de pro-
teínas simples ou possuírem outros elementos em 
sua constituição, sendo denominadas de proteínas 
conjugadas. Como exemplo de proteínas conjuga-
das, podemos citar a hemoglobina, responsável pela 
distribuição de O2 nos nossos tecidos, que possui em 
sua constituição um grupamento heme - molécula 
de porfi rina ligada a átomos de ferro.
ENZIMAS 
A manutenção das atividades metabólicas que defi -
nimos como vida depende da contínua ocorrência 
de um conjunto de reações químicas que devem 
atender dois critérios: (1) devem ocorrer em velo-
cidades adequadas à fi siologia celular e (2) precisam 
ser altamente específi cas para não gerarem produtos 
intermediários nocivos.
Essas exigências não seriam possíveis se es-
perássemos que as reações metabólicas ocorres-
se espontaneamente. A presença de enzimas di-
rigindo todas as reações químicas nossistemas 
biológicos permitem que essas exigências sejam 
contempladas. As reações são dirigidas pela ação 
de enzimas, permitindo que estas condições se-
jam atendidas. Com as enzimas atuando como 
catalisadores, aumentam a velocidade das rea-
ções aumenta e por serem as enzimas altamente 
específi cas, selecionam as reações mais diretas 
possíveis.
Até pouco tempo, admitia-se que apenas molé-
culas proteicas fossem proteínas, porém, atualmen-
te sabemos que há alguns RNAs que desempenham 
função enzimática. Essas moléculas são raras e res-
tritas a alguns casos especiais. Portanto, nossa abor-
dagem será feita considerando apenas as enzimas 
proteicas.
As enzimas são proteínas conjugadas e apre-
sentam íons ou moléculas orgânicas e inorgâni-
cas associadas ao elemento proteico. Quando for 
íons chamamos de cofator e quando for molécu-
las, chamamos de coenzimas. A porção proteica 
da enzima é chamada de apoenzima e é inativa. 
O complexo enzima/cofator é chamado de holo-
enzima. Muitas coenzimas são formadas por vita-
minas do complexo B, como ribofl avina, tiamina, 
nicotinamida.
 31
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Ação enzimática
O composto que sofrerá a ação catalítica da enzima 
é chamado de substrato. A enzima deverá se encai-
xar tridimensionalmente nesse substrato e para que 
isso ocorra existem regiões específicas, com afini-
dade química e conformação tridimensional. Essas 
regiões específicas da enzimas na qual os substra-
tos permaneceram encaixado chama-se sítio ativo 
(NELSON et al., 2013). 
Ao permanecer encaixado no sítio ativo, o subs-
trato sofrerá uma reação química específica e perde-
rá a afinidade pelo sítio ativo, sendo então, liberado 
como produto da ação da enzima.
Devido ao mecanismo de ação das enzimas, elas 
demonstram alta especificidade pelos substratos que 
atuam, pois, há especificidade química e estrutura 
para o perfeito encaixe.
Figura 14 - Esquema ilustrando o mecanismo de ação enzimática
Fonte: Junqueira et al. (2012, p.50).
Fatores que interferem na ação das enzimas
Como são elementos proteicos, as enzimas podem 
ter a velocidade de sua reação influenciada por au-
mento de temperatura e variação do pH, pois sofrem 
o processo de desnaturação. Não é de se estranhar 
que cada enzima funcione melhor em determinado 
pH (STRYER et al., 2014).
A temperatura influencia a ação de enzimas, 
pois em baixas temperaturas a cinética das molécu-
las (enzimas/substrato) é pequena e demora mais 
tempo para o encaixe. Conforme a temperatura au-
menta, a cinética é maior e maior é a velocidade de 
ação. No entanto em uma determinada temperatura 
a porção proteica da enzima sofre desnaturação e a 
velocidade diminui. Se a temperatura continuar a 
aumentar, teremos a inativação completa da reação 
catalisada pela enzima.
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
32 
Constituição Bioquímica
das Células - Carboidratos
Os carboidratos são compostos por carbono, hidro-
gênio e oxigênio, na proporção de Cn(H2O)n. Veja o 
exemplo da fórmula da molécula de glicose, que é 
o carboidrato mais abundante do planeta, para as-
sociar a esta fórmula: C6H12O6. No entanto, alguns 
carboidratos não apresentam essa fórmula geral, por 
exemplo a glicosamina.
FUNÇÕES DOS CARBOIDRATOS
Os carboidratos representam a principal fonte de 
energia para as células. Apesar de seu papel ener-
gético predominante, podemos reconhecer outras 
funções:
• Reconhecimento celular: formam a glico-
proteínas que atuam como receptores nas 
membranas e glicocálice.
• Função estrutural: formam as glicoproteí-
nas da matriz extracelular dos tecidos, for-
mam a parede de células vegetais e formam 
o exoesqueleto de vários grupos de animais 
(quitina).
 33
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
CLASSIFICAÇÃO DOS CARBOIDRATOS
De acordo com o número de monossacarídeos, clas-
sificamos os carboidratos em: monossacarídeos, oli-
gossacarídeos e polissacarídeos.
Monossacarídeos: são os tipos mais simples de 
carboidratos, e recebem nomes de acordo com o nú-
mero de átomos de carbono. Triose (3), tetrose (4), 
pentose (5), hexose (6) e heptose (7).
Os monossacarídeos mais abundantes nos seres 
vivos são os com cinco e seis átomos de carbonos, 
pentoses e hexoses, respectivamente.
Observe as fórmulas químicas de alguns monos-
sacarídeos mais comuns.
Figura 15: Fórmulas químicas de monossacarídeos mais comuns 
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 88).
Oligossacarídeos: são formados por um peque-
no número de monossacarídeos. Os oligossacarí-
deos mais comuns são os formados por dois mo-
nossacarídeos e denominados de dissacarídeos. Os 
dissacarídeos mais abundantes podem ser visualiza-
dos nas fórmulas a seguir:
Outros oligossacarídeos estão associados a li-
pídios e proteínas formando os radicais de carboi-
dratos de glicolipídios e glicoproteínas presentes nas 
membranas plasmática das células e matriz extrace-
lulares dos tecidos.
Polissacarídeos: esses são os carboidratos mais 
complexos, formados por muitas unidades de mo-
nossacarídeos. Os polissacarídeos mais abundantes 
são o amido, glicogênio e celulose. Esses três polis-
sacarídeos são formados por muitos monossacarí-
deos de glicose. Glicogênio e amido exercem função 
de reserva de energia, sendo o glicogênio de reserva 
animal e o amido de reserva vegetal. A celulose é um 
polissacarídeo de função estrutural, formando a pa-
rede celular de células vegetais.
Figura 16 - Fórmulas químicas de dissacarídeos mais comuns
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 89).
(Galactose) (Glicose)
Lactose
HOCH2
OH
H
H
O
O
OH
OHH
H
HOCH2
H
H
H
H
O
OH
OHH
H
OH
Sacarose
(Glicose) (Frutose)
CH2OH
HOCH2
HOCH2H H
H
H
O
O
O
OH
OHH
HO
H
HO
H
H
OH
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
34 
Constituição Bioquímica
das Células - Lipídios
Constituem uma classe de compostos com estrutu-
ra bem variada, que não são caracterizados por suas 
estruturas químicas, mas por sua baixa solubilidade 
em água. Em função dessa definição, os lipídios for-
mam um grupo muito variável.
ÁCIDOS GRAXOS 
São ácidos monocarboxílicos, geralmente com uma 
cadeia longa de carbono, podendo apresentar apenas 
ligações simples entre átomos de carbono (saturados), 
ou uma ou mais duplas ligações entre átomos de car-
bonos (saturados e poliinsaturados, respectivamente). 
Figura 17 - Fórmulas de ácidos graxos mais abundantes.
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 91).
 35
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Ácidos graxos livres são raramente encontrados nas 
células, normalmente estão associados a um álcool, 
glicerol, por exemplo. Os lipídios que apresentam 
ácido graxo em sua constituição podem ser classi-
ficados por suas funções, existindo, desta forma, 
dois grupos: lipídios estruturais e lipídios de reserva 
energéticas.
Lípidos de reserva energética: são formados 
principalmente por triacilgliceróis (triglicerídios). 
Constituído por glicerol ligados a três moléculas 
de ácidos graxos. Os ácidos graxos possuem longas 
cadeias hidrocarbonadas e são chamados de satura-
dos, quando houver apenas ligações simples entre 
átomos de carbono e insaturados quando houver 
uma ou mais duplas ligações entre os átomos de car-
bono. Estão presentes no citoplasma de quase todas 
as células, mas existem células especializadas em ar-
mazenamento de triglicerídeos, chamadas de células 
adiposas.
Lipídios estruturais: formam todas as membranas 
celulares. São moléculas anfipáticas com uma região 
hidrofílica e caudas hidrofóbicas (cadeias de ácidos 
graxos). São mais complexos que os lipídios de re-
serva energéticas. 
Figura 18 - Esquemas de fórmulas de triglicerídeos
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 94).
H2C OH
Glicerol Triacilglicerol
(1-palmitoil-2, 3-dioleil-glicerol)
H2C OH H2C O
H2C O
HC O
O
O
O
C 16
18
9
9
1
1
2
3
1
18C
CHC OH
1
Figura 19 - Esquema da fórmula estrutural de um lipídio estrutural. Esse 
tipo de lipídio está presente na estrutura das membranas celulares
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 62).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
36 
Constituição Bioquímica
das Células - Ácidos Nucleicos
Nestetópico iremos abordar as moléculas respon-
sáveis pelo segredo da vida: os ácidos nucleicos, co-
nhecidos como DNA e RNA. Juntos estas moléculas 
são responsáveis por todas as características morfo-
lógicas e funcionais das células e portanto, dos seres 
vivos. Também são responsáveis por transmitir estas 
informações as células descendentes, promovendo a 
perpetuação dessas características.
ÁCIDOS NUCLEICOS SÃO POLÍMEROS DE 
NUCLEOTÍDEOS
DNA - ácido desoxirribonucleico e RNA - ácido 
ribonucleico são polímeros de unidades chamadas 
nucleotídeos. Cada nucleotídeo é constituído por 
uma pentose, um resíduo de ácido fosfórico ligado 
ao carbono 5 da pentose e uma base nitrogenada li-
gada ao carbono 1 da pentose (VOET et al., 2014).
 37
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
A união entre a pentose e a base nitrogenada é cha-
mada de nucleosídeo. Existe um tipo de pentose 
para o DNA, chamada de desoxirribose e outro tipo 
para o RNA, chamada de ribose.
As bases nitrogenadas são classificadas em dois gru-
pos: purinas e pirimidinas.
As purinas e a pirimidina citosina se ligam ao 
carbono 1 dos dois tipos de pentoses. A pirimidina 
uracila se liga apenas no carbono 1 da ribose, en-
quanto a pirimidina timina se liga apenas na pentose 
desoxirribose. Dessa forma, RNA não tem nucleo-
tídeos de timina e DNA não possuem nucleotídeos 
de uracila.
LIGAÇÃO DIESTER-FOSFATO
Os nucleotídeos ligam-se uns aos outros por meio 
da ligação fosfodiéster, que ocorre entre as pento-
ses. O radical fosfato de um nucleotídeos, que está 
ligado ao carbono 5’ se liga ao carbono 3’ da pentose 
de outro nucleotídeos. Vários nucleotídeos ligados 
formam uma cadeia polinucleotídica linear, uma vez 
que, cada nucleotídeo fará apenas duas ligações fos-
fodiéster. As extremidades da cadeia manterão seus 
carbonos 3’ e 5’, um em cada extremidade. Essas ex-
tremidades recebem a denominação de extremidade 
5’ e 3’, respectivamente (VOET et al., 2014).
ÁCIDO DESOXIRRIBONUCLEICO - DNA
O DNA é a molécula responsável por armazenar 
as informações genéticas que determinarão as ca-
racterísticas morfológicas e funcionais das células 
e transmissão dessas características para as células 
descendentes.
Estrutura da molécula da DNA
A molécula de DNA é constituída por duas cadeias 
de desoxirribonucleotídeos que interagem entre si 
por meio de pontes de hidrogênios entre suas bases 
nitrogenadas. Dessa forma, as bases nitrogenadas fi-
cam no centro da molécula e a pentose e o fosfato 
ficam na borda da molécula. O posicionamento dos 
nucleotídeos em cada cadeia é inverso em relação a 
outra, o que se diz de orientação antiparalela. Em 
Figura 20 - Esquema da estrutura de nucleotídeos
Fonte: Watson et al. (2015, p. 98).
Figura 21 - Desoxirribose - nucleotídeos do DNA 
e ribose - nucleotídeos do RNA
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 54).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
38 
função disto as extremidades 3’ e 5’ seguem orienta-
ção inversa em cada uma das fi tas.
No DNA as pontes de hidrogênios realizadas 
entre as bases nitrogenadas das cadeias antipara-
lelas, ocorrem especifi camente entre adenina - ti-
mina e citosina-guanina. Dessa forma, teremos 
duas cadeias complementares em suas sequências 
de nucleotídeo. A-T realizam duas pontes de hi-
drogênio e C-G realiza três pontes. As pontes de 
hidrogênios são responsáveis pela estabilidade da 
molécula de DNA.
As duas cadeias polinucleotídicas, antiparalelas e 
complementares assumem um aspecto levemente 
retorcido, orientado da esquerda para a direita na 
maioria das condições do ambiente celular e é cha-
mada de α-hélice. Ao longo da molécula de DNA, 
cada volta completa na hélice contém 10 nucleotíde-
os. O diâmetro da molécula é de 2nm (nanômetro), 
e sua superfície apresenta dois sulcos desiguais: sul-
co maior e sulco menor.
Esse modelo de estrutura da molécula de DNA 
foi proposto por Watson e Crick em 1953.
Figura 22 - Modelos da estrutura tridimensional da molécula de DNA - Proposta por Watson-Crick (1953)
Fonte: Watson et al. (2015, p. 98).
 39
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
ÁCIDO RIBONUCLEICO - RNA
O RNA é uma cópia de segmento da molécula de 
DNA, que se denomina gene. O RNA vai atuar no 
processo de síntese de proteínas. A síntese de proteí-
nas será responsável pela expressão das informações 
contida no DNA.
Estrutura da molécula de RNA
Formada por uma cadeia simples de nucleotídeos, 
que como vimos, possui ribose. Quatro variedades 
de bases nitrogenadas formam os diferentes nucle-
otídeos.
Algumas variedades de RNAs podem apresentar 
segmento que são complementares A-U, G-C e pro-
movem dobras na molécula, fazendo com que ela 
exerça funções específicas.
Existem três tipos principais de RNAs que par-
ticipam da síntese protéica: RNAm - mensageiro, 
RNAt - de transferência e RNAr.
• RNAm: formado quando ocorre a transcri-
ção de genes com informações específicas 
para uma proteína. É uma cadeia linear. No 
processo de síntese proteica, cada trinca de 
nucleotídeos (códon) determina a adição de 
um aminoácido específico.
• RNAr: combina-se com diferentes proteínas 
para formar as subunidades de partículas de-
nominadas de ribossomos. Os ribossomos 
funcionais existem quando duas subunidade 
(maior e menor) estão unidas. Os ribosso-
mos apresentam os sítios ativos que atraem 
os RNAt para se ligarem aos códons e sítios 
que catalisam as ligações peptídicas entre os 
aminoácidos.
• RNAt: apresentam uma extremidade com a 
sequência CCA, que graças a um processo 
enzimático se liga a um aminoácido. Existe 
uma especificidade e cada variedade de enzi-
ma irá ligar cada um dos 20 tipos diferentes 
de aminoácidos a um RNAt específico.
O RNAt apresenta-se em fita dupla, devido às 
pontes de hidrogênios entre as bases nitrogena-
das complementares. Essas dobras promovem 
a exposição de uma trinca específica de nucleo-
tídeos denominada anticódon. A complemen-
taridade códon/anticódon é responsável pela 
adição de uma sequência específica de amino-
ácidos na proteína codificada por um RNAm.
Será que temos, na espécie humana, dife-
renças genéticas predominantes em de-
terminadas etnias que favoreça um maior 
rendimento em diferentes modalidades 
desportiva? 
REFLITA
40 
considerações finais
Caro(a) aluno(a)! Ao final desta unidade, tivemos uma visão geral da estrutura 
dos dois tipos celulares que formam os seres vivos atuais - células eucariontes e 
procariontes.
A célula é a base morfológica e funcional de todo e qualquer ser vivo e conhe-
cê-la em seus aspectos morfológicos fornecerá suporte para outras áreas do curso 
de Educação Física.
Células procariontes são células mais simples, não apresentam membranas 
internas. Foram as primeiras formas de seres vivos a se desenvolverem no planeta 
e, atualmente, formam as bactérias.
Células eucariontes surgiram da evolução de células procariontes. Apresen-
tam uma estrutura morfológica mais complexa, pois apresentam uma série de 
membranas internas compartimentalizando o citoplasma, que chamamos de or-
ganelas. Nas células eucariontes, cada organela desempenha funções específicas. 
Tivemos também uma visão dos componentes químicos que formam as célu-
las: os elementos orgânicos (proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos) 
e os elemento inorgânicos (água e sais minerais) e de cada elemento destacamos 
seu papel biológico principal.
Todos os conceitos aqui abordados precisam estar incorporados por você, 
aluno(a) de Educação Física. 
Dessa forma, esta unidade nos deu embasamento para prosseguir nas demais 
abordagens que faremos sobre o metabolismo celular, nas próximas unidades. 
Até a próxima!!
 41
atividades de estudo
1. Uma célula animal que sintetiza, armazena e secreta enzimas, deverá ter bastante 
desenvolvido o:
a. Retículo Endoplasmático Granular e o Complexo de Golgi.
b. Retículo Endoplasmático Agranular e o Complexo de Golgi.
c. Retículo Endoplasmático Granular e os Lisossomos.
d. Complexo de Golgi e os Lisossomos.
e. Complexo de Golgi e o Condrioma.
2. Considerando-se a definição de enzimas, assinalea alternativa correta:
I. São catalisadores orgânicos, de natureza proteica, sensíveis às variações de tempe-
ratura. 
II. São substâncias químicas, de natureza lipídica, sendo consumidas durante o proces-
so químico.
III. Apresentam uma região chamada centro ativo, a qual se adapta a molécula do substrato. 
Assinale:
a. Apenas a afirmativa I é correta.
b. Apenas as afirmativas II e III são corretas.
c. Apenas as afirmativas I e III são corretas. 
d. Todas as afirmativas são corretas. 
e. Nenhuma afirmativa é correta. 
3. Em 1953, Miller e Urey realizaram experimentos simulando as condições da Terra pri-
mitiva: supostamente altas temperaturas e atmosfera composta pelos gases metano, 
amônia, hidrogênio e vapor dʼágua, sujeita a descargas elétricas intensas. A figura a 
seguir representa o aparato utilizado por Miller e Urey em seus experimentos.
Eletrodos
Vapor d’água
Área de
condensação
Produtos
Água
fervente
Descargas
elétricasH2
NH3
H2O CH4
Fonte: Vestiprovas ([2016], on-line)4.
42 
atividades de estudo
a. Qual a hipótese testada por Miller e Urey nesse experimento?
b. Cite um produto obtido que confirmou a hipótese.
4. Cite as organelas encontradas em uma célula eucarionte animal e relacione a função 
exercida por cada uma.
5. O citoplasma celular é composto por organelas dispersas em uma solução aquosa 
denominada citosol. A água, portanto, tem um papel fundamental na célula. Das 
funções que a água desempenha no citosol, qual não está correta? 
a. Participa no equilíbrio osmótico. 
b. Catalisa reações químicas. 
c. Atua como solvente universal. 
d. Participa de reações de hidrólise. 
e. Participa no transporte de moléculas. 
 43
LEITURA
COMPLEMENTAR
Como regular a atividade de enzimas durante o metabolismo celular?
A maioria das enzimas não apresenta constância em suas atividades, podendo facil-
mente ser modulada. Isso representa uma importante propriedade biológica porque 
possibilita às células modifi car seletivamente a atividade de determinadas enzimas, 
para adequá-las às necessidades momentâneas que surgem durante a vida da célula.
Muitas cadeias enzimáticas são moduladas por autorregulação, sobretudo pelo efeito 
do produto fi nal da cadeia sobre a primeira enzima da sequência. Por exemplo, a L - tre-
onina é transformada em L - isoleucina por meio de cinco enzimas. A primeira enzima 
desta cadeia é a L - treonina desaminase, cuja atividade é diminuída ou suprimida por 
L - isoleucina. Desta forma, a falta de L - isoleucina provoca o funcionamento da cadeia, 
enquanto suas altas concentrações faz a cadeia diminuir o ritmo e funcionamento ou 
até mesmo permancer inibida. Dessa forma, a concentração desse aminoácido perma-
nece constante dentro da célula. 
Esse exemplo citado acima é defi nido como regulação alostérica. A enzima sensível a 
este tipo de controle chama-se enzima reguladora, e a substância inibidora é chamado 
de modulador ou efetor.
Na regulação alostérica, o efetor se liga a enzima em um local diferente de seu sítio 
ativo, denominado de centro alostérico. Como consequência desta ligação, haverá uma 
mudança tridimensional da molécula de enzima, alterando o sítio ativo e impedindo a 
ligação do substrato.
Outra vezes, a atividade da enzima é modulada pela interação com outras proteínas 
ou então pela adição covalente de radicais fosfato ao aminoácidos que formam estas 
enzimas, principalmente serina, treonina ou tirosina. A fosforilação de proteínas de-
sempenha um importante papel regulador não apenas em reações metabólicas, mas 
também em muitos outros processos como crescimento, diferenciação celular e vários 
outros mecanismos da atividade celular.
Com os mecanismo de controle das cadeias enzimática, a célula metaboliza mantendo o 
conceito de economia de energia e não haverá acúmulo de compostos desnecessários.
Fonte: Junqueira et al. (2012, p. 51-52).
Bases da Biologia Celular e Molecular
Eduardo de Robertis e José Hib
Editora: Guanabara Koogan
Sinopse: esse livro é um livro didático que apresenta os conte-
údos básicos de Biologia Celular e Molecular. Inicia-se apresen-
tando a estrutura morfológica das células procariontes e euca-
riontes e integra a constituição bioquímica das células.
Comentário: livro com uma linguagem acessível e bem ilustra-
do. Será muito útil na aquisição de conceitos fundamentais de 
Biologia celular e Bioquímica.
 45
referências
ALBERTS, B.; BRAY, D.; HOPKIN, K.; JOHNSON, A.; LEWIS, J.; RAFF, M.; RO-
BERTS, K.; WALTER, P. Fundamentos da biologia celular. Porto Alegre: Art-
med, 2011.
ALBERTS, B.; LEWIS, J.; RAFF, M.; ROBERTS, K.; WALTER, P.; VANZ, A. L. 
de S.; JOHNSON, A. Biologia molecular da célula. Porto Alegre: Artmed, 2011. 
JUNQUEIRA, L. C. U.; CARNEIRO, J.; JORDÃO, B. Q.; ANDRADE, C. G. T. J.; 
YAN, C. Y. I. Biologia celular e molecular. Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 
2012.
MARZZOCO, A.; TORRES, B. B. Bioquímica básica. São Paulo: Guanabara 
Koogan, 2015.
NELSON, D. L.; COX, M. M.; VEIGA, A. B. G. da.; CONSIGLIO, A. R.; LEH-
NINGER, A. L.; DALMAZ, C. Lehninger: princípios de bioquímica. Porto Ale-
gre: Artmed, 2013.
STRYER, L.; TYMOCZKO, J. L.; BERG, J. M. Bioquímica. Rio de Janeiro: Gua-
nabara Koogan, 2014.
VOET, D.; VOET, J. G.; PRATT, C. W.; FETT NETO, A. G. Fundamentos de bio-
química. Porto Alegre: Artmed, 2014.
WATSON, J.D.; BAKER, T. A.; BELL, S. L.; GANN, A.; LEVINE, M.; LOSICK, R.; 
VARGAS, A. E.; PASSAGLIA, L. M. P.; FISCHER, R. Biologia molecular do gene. 
Porto Alegre: Artmed, 2015.
Referências On-Line
1 Em: <http://bioblogconexao.blogspot.com.br/2015/07/caracteristicas-dos-se-
res-vivos-e.html>. Acesso em: 09 dez. 2016.
2 Em: <http://www.iesdionisioaguado.org/joomla/images/stories/VANESA/rer-
rel.jpg>. Acesso em: 09 dez. 2016.
3 Em: <http://www.portalojornal.com.br/noticia/10335/suar-emagrece--mito-
-ou-verdade-.html>. Acesso em: 09 dez. 2016.
4 Em: <http://www.vestiprovas.com.br/questao.php?questao=unicamp-
-2003-2-3-quimica-geral-17725>. Acesso em: 19 dez. 2016.
46 
gabarito
1. A.
2. C.
3. 
a. A hipótese testada foi a teoria pré-biótica que sugere que moléculas inorgânicas rea-
giram espontaneamente e formaram moléculas orgânicas.
b. Os produtos formados foram aminoácidos, nucleotídeos e carboidratos mais simples.
4. 
Mitocôndrias: liberar a energia obtida da degradação de moléculas orgânicas e transferir 
esta energia para a síntese de moléculas de ATPs. 
Retículo endoplasmático rugoso: essa porção do retículo endoplasmático está associada 
a síntese de proteínas.
Retículo endoplasmático liso: essa porção do retículo endoplasmático está associada a 
síntese de lipídios e degradação de metabolitos tóxicos para a célula.
Aparelho de Golgi: processamento e distribuição das macromoléculas que começaram a 
serem sintetizada no retículo endoplasmático liso e rugoso.
Lisossomos: digestão de moléculas englobadas por endocitose e também de organelas 
que não estão sendo utilizadas.
Endossomos: constituem uma rede complexa de vesículas que são encaminhadas para 
a digestão.
Peroxissomos: contém enzimas oxidativas que transferem átomos de hidrogênio de di-
versos substratos para o oxigênio formando os peróxidos.
Núcleo: armazena os ácidos nucleicos, responsáveis pela caracterização morfológica e 
funcional das células.
5. B.
UNIDADEUNIDADE II
Professora Dr.ª Marcia Cristina de Souza Lara Kamei
Plano de Estudo
A seguir, apresentam-se os tópicos que você estudará nesta unidade:
• Membrana plasmática
• Mecanismos de transporte por meio das membranas celulares
• Sistema de endomembranas
• Síntese e exportação de macromoléculas
• Vias intracelulares de degradação - endocitose e lisossomos
Objetivos de Aprendizagem
• Identifi car a constituição química e estrutural das membranas celulares.
• Apontar os diferentes mecanismos que promovem o intercâmbio das 
moléculas entre os meios intracelular e extracelular.
• Reconhecer morfológica e funcionalmente as organelas que formam o 
sistema de endomembranas na célula eucarionte.• Descrever a relação entre as organelas do sistema de endomembranas no 
processamento de macromoléculas e digestão intracelular.
ESTRUTURA E FUNÇÕES
DAS ORGANELAS CELULARES
DA CÉLULA EUCARIONTE
II
unidade
INTRODUÇÃO
Caro(a) aluno(a)!
Você já desvendou a composição química das células e percebeu que 
do ponto de vista bioquímico existe uma simplicidade fascinante na com-
posição dos seres vivos, uma vez que todos os seres vivos são formados 
por células e todas as células são constituídas por uma gama padronizada 
de elementos químicos definidos como moléculas orgânicas.
Vamos avançar em nossos conhecimentos sobre a estrutura celular, 
estudando nesta unidade aspectos morfológicos e funcionais das orga-
nelas presentes nas células eucariontes, que como vimos na Unidade I, 
desenvolveu esses compartimentos durante os processos evolutivos.
Vamos abordar também, nesta unidade, a membrana plasmática das 
células, que é responsável por delimitar o espaço celular e promover o 
intercâmbio molecular entre o citoplasma e o meio extracelular. Não é 
possível a sobrevivência da célula se não houver um fluxo constante de 
moléculas entre esses dois meios. 
As membranas celulares apresentam uma constituição química e 
uma organização padronizadas, sendo formados por bicamada de lipí-
dios anfipáticos, com proteínas e radicais de carboidratos associados a 
esta bicamada, em um modelo que se chama de mosaico fluído.
Essa constituição das membranas celulares atende as características 
das moléculas que as constituem e permite que estas membranas desem-
penhem várias funções.
Ao longo do processo evolutivo, vários mecanismos que promovem a 
entrada de elementos essenciais ao metabolismo e retirada de compostos 
indesejáveis resultantes destes metabolismos foram desenvolvidos e para 
compreensão da fisiologia celular é necessário os diversos mecanismo 
de transporte por meio das membranas celulares, bem como conhecer a 
estrutura e funções da membrana plasmática e das organelas citoplasmá-
ticas, dessa forma, vamos desvendar mais uma fascinante abordagem de 
nossos estudos sobre as células. Ótimo estudo!
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
52 
Membrana 
Plasmática
Aluno(a), agora, conheceremos a membrana plas-
mática da célula. Essa estrutura delimita o espa-
ço interno das células e promove intercâmbio de 
moléculas entre o núcleo e o citoplasma. Todas as 
membranas celulares apresentam o mesmo padrão 
molecular e o mesmo arranjo dessas moléculas, mas 
antes de abordarmos a estrutura dessas membranas, 
faremos uma discussão de suas funções gerais.
FUNÇÃO DAS MEMBRANAS CELULARES
De uma maneira geral, as membranas celulares e 
a membrana plasmática estão envolvidas nos prin-
cipais processos que governam a manutenção e o 
funcionamento celular. A seguir, serão citadas e 
abordadas as principais funções atribuídas às mem-
branas celulares as quais são fundamentais para a 
vida da célula.
Compartimentalização celular
A membrana plasmática delimita todos os tipos ce-
lulares desde procariontes a eucariontes. Nas células 
eucarióticas, membranas internas criam subcompar-
timentos com atividades especializadas. Embora as 
moléculas na membrana sejam mantidas por ligações 
 53
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Figura 1 - Esquema das 
membranas presentes em 
células eucariontes
Fonte: Glória 
(2016, on-line)1.
químicas fracas, o somatório dessas forças (comple-
mentada pelas interações com o citoesqueleto e ma-
triz extracelular) confere à membrana uma determi-
nada resistência à tração, suficiente para assegurar a 
integridade física da célula e, consequentemente, a 
sua individualidade.
Transporte de substâncias
Por ser a estrutura que delimita as células e compar-
timentos internos (células eucarióticas) as substân-
cias que entram e saem devem necessariamente atra-
vessar as membranas. As membranas celulares são 
seletivas e contam com mecanismos de transporte 
altamente especializados. Entre as funções dos siste-
mas de transporte na membrana pode-se citar: 
• Regulam o volume celular.
• Mantém o pH e a composição iônica intra-
celular. 
• Extraem do ambiente e concentram combus-
tíveis metabólicos e elementos de construção. 
• Eliminam substâncias tóxicas. 
• Geram gradientes iônicos. 
Reconhecimento e processamento 
de informações
Essa função é exercida por meio da ação de recep-
tores incorporados na membrana, os quais, reco-
nhecem ligantes específicos e, desencadeiam um 
processo interno de sinalização celular que permite 
que a célula mude seu comportamento em resposta 
a “orientações”.
Suporte para atividades bioquímicas
Muitas membranas celulares contém moléculas es-
pecíficas que atuam no metabolismo e conferem 
funções bioquímicas particulares a cada comparti-
mento que a possui. Por exemplo, a membrana in-
terna das tilacoides nos cloroplastos e a membrana 
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
54 
plasmática de bactérias fotossintéticas contém pig-
mentos, transportadores de elétrons e enzimas en-
volvidas no processo da fotossíntese (conversão de 
energia luminosa em energia química).
Integração entre células e 
substratos não celulares
Nos organismos multicelulares as células estão conec-
tadas entre si ou com a matriz extracelular para formar 
os tecidos. Essa integração na realidade é resultante 
da presença de especializações na membrana que em 
conjunto são denominadas de junções celulares. Vá-
rios tipos de junções intercelulares, cada uma compos-
ta uma proteína transmembrana diferente, conectam 
as membranas plasmáticas das células adjacentes. Por 
exemplo, nas junções de adesão e nos desmossomos, 
que mantém células epiteliais aderidas, há uma prote-
ína transmembrana denominada caderina que ancora 
através de seu domínio citosólico proteínas do citoes-
queleto, enquanto que o domínio extracelular serve de 
ancoragem para outra caderina da célula adjacente. 
ESTRUTURA E COMPOSIÇÃO MOLECULAR 
DAS MEMBRANAS CELULARES
As membranas celulares são estruturas contínuas 
que determinam os limites estruturais e funcionais 
das células (membrana plasmática) e dos comparti-
mentos internos de células eucarióticas (membrana 
nuclear e das organelas citoplasmática). São com-
postas de lipídios, proteínas e carboidratos e todas 
estão estruturadas de acordo com o mesmo modelo 
de arquitetura molecular.
Composição química e organização estrutural 
de membranas celulares
Como já mencionado anteriormente, as membranas 
celulares são compostas de proteínas, lipídios e, em 
uma menor proporção de carboidratos. Entretanto, 
a distribuição desses componentes oscila dependen-
do do tipo de membrana celular.
Lipídios formadores de membranas
Os lipídios que estão presentes na estrutura das 
membranas celulares são, na sua maioria, anfipáti-
cos. Esses apresentam uma região com grupamen-
tos polares e outra região com grupamentos apola-
res. (Obs.: essa condição já foi discutida na unidade 
anterior). Essa molécula se arranja em bicamada, 
deixando suas regiões hidrofílicas (cabeças) para a 
periferia e suas regiões hidrofóbicas (cauda) para o 
centro da bicamada (ALBERTS et al., 2011).
Entre os lipídeos mais frequentes nas membranas 
celulares distinguem-se os fosfoglicerídeos, com 
uma representação de 70 a 90%. As membranas das 
Figura 2 - Esquema da estrutura bioquímica dos lipídios formadores de 
membrana e seu arranjo em bicamada
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 100).
 55
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
células animais contêm colesterol, o que não aconte-
ce nas células vegetais, que possuem outros esteróis. 
As membranas das células procarióticas não contêm 
esterois , salvo raras exceções. A seguir a estrutura 
dos principais lipídios da membrana será abordada:
• Fosfoglicerídeos: esses lipídios são comu-
mente denominados de fosfolipídeos. São 
constituídos por uma molécula de glicerol 
esterificada a dois ácidos graxos e a um ácido 
fosfórico. Diferentes grupos-cabeça (álcoois) 
se ligam ao ácido fosfórico produzindo dife-
rentes tipos de fosfoglicerídios:
• Fosfatidilglicerol: grupo cabeçaé o glicerol.
• Fosfatidilinositol: grupo cabeça inositol 
(pode ser classificado como glicolipídeo 
por conter um resíduo de açúcar).
• Fosfatidilcolina: grupo cabeça colina.
• Fosfatidilserina: grupo cabeça serina.
• Fosfatidiletanolamina: grupo cabeça eta-
nolamina.
• Esfingolipídeos: apresenta a molécula de es-
fingosina em sua estrutura. A esfingomielina 
é um esfingolipídio que contém como grupo 
cabeça a molécula de colina. 
• Esteróides: são lipídios que não apresentam 
ácidos graxos. O principal lipídio esteroides 
nas células animais é o colesterol, e em al-
gumas dessas membranas pode representar 
mais de 50% das moléculas de lipídios. Esse 
lipídeo é de grande importância, pois faz par-
te de uma série de vias metabólicas, incluindo 
a síntese de hormônios esteroides (estrogê-
nio, testosterona e cortisol), da vitamina D e 
dos sais biliares secretados pelo fígado.
Cada membrana celular possui uma composição de 
lipídios característica que afetam as propriedades fí-
sicas e biológicas de cada uma.
PROTEÍNAS PRESENTES NA MEMBRANA
Apesar de a estrutura básica da membrana plasmática 
ser fornecida pela bicamada de lipídios, as proteínas 
de membrana desempenham a maioria das funções 
específicas. São as proteínas, portanto, que dão a cada 
tipo de membrana na célula as propriedades funcio-
nais características. Entre as funções exercidas por 
essas biomoléculas estão: o transporte de substâncias, 
atividade enzimática, recepção de sinais e ancoragem. 
As proteínas presentes nas membranas celulares 
são classificadas de acordo com a interação que fa-
zem com a bicamada lipídica, sendo elas:
• Proteínas periféricas: as proteínas periféricas 
estão associadas com a superfície da mem-
brana por meio de ligações não covalentes. 
A fraca associação dessas proteínas com a 
membrana permite que elas sejam facilmente 
solubilizadas com o uso de solventes alcali-
nos. A ligação das proteínas periféricas com a 
membrana ocorre por meio de interação ele-
trostática e por pontes de hidrogênio com os 
domínios hidrofílicos (citosólico e externo) 
de proteínas integrais, com os grupos cabeça 
polares de lipídios de membrana ou mesmo 
com outras proteínas periféricas. 
• Proteínas integrais: as proteínas integrais 
encontram-se “mergulhadas” na bicamada 
lipídica (representadas pelo número 4, na 
imagem). Entretanto, a maioria das prote-
ínas integrais de membrana se estendem de 
um lado a outro na bicamada lipídica e são 
designadas por proteínas transmembranas. 
Tais proteínas, por conter domínios citosóli-
co e extracelular, podem desempenhar papéis 
em ambos lados da membrana. Exemplos de 
proteínas com este tipo de atividade são as 
carreadoras, os canais iônicos e os receptores.
Os domínios citosólicos e exoplásmicos das prote-
ínas transmembranas apresentam em sua maioria 
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
56 
aminoácidos hidrofílicos por estarem em contato 
com as soluções aquosas do meio intra e extracelu-
lar. O domínio interno, em contato com as cadeias 
hidrocarbonadas dos lipídios, apresenta uma maior 
quantidade de aminoácidos hidrofóbicos. 
Podem ser classificadas como proteína de pas-
sagem única por possuir somente uma alfa héli-
ce atravessando a membrana (representadas pelo 
número 1, na figura), ou como passagem múlti-
plas ou multipasso, por atravessarem várias vezes 
a bicamada (representados pelos número 2 e 3 na 
figura).
Açúcares de membrana
A membrana plasmática de células eucariotas 
contém carboidratos que estão ligados covalen-
temente aos componentes lipídicos (formando os 
glicolipídeos) e protéicos (formando as glicopro-
teínas e proteoglicanas). Dependendo da espécie 
e do tipo celular o conteúdo de carboidratos da 
membrana plasmática varia entre 2% a 10% de seu 
peso. 
Na membrana plasmática, as porções glicídicas 
estão situadas na face externa da bicamada, enquan-
to que nas membranas celulares das organelas, os 
açúcares estão voltados para o lado oposto do ci-
tosol. Nas células animais, os carboidratos ocupam 
um espaço considerável da superfície da membrana 
com cerca de 10 a 20 nm. Essa camada glicídica é 
conhecida como glicocalix e apresenta funções de 
reconhecimento e adesão celular.
A porção glicídica da maioria das glicoproteínas 
e glicolipídeos são oligossacarídeos que possuem 
tipicamente menos de 15 monossacarídeos por ca-
deia. A figura a seguir representa a organização es-
trutural das membranas celulares. Esse modelo é 
denominado de mosaico fluído.
Figura 3 - Esquema mostrando as diversas interações de proteínas com a bicamada de lipídios para a formação das membranas celulares
Fonte: Alberts et. al. (2011, p. 373).
 57
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
Figura 4 - Esquema de mosaico fl uído para explicar a estrutura das membranas celulares
Fonte: Marzzoco e Torres (2015, p. 103).
Figura 5 - Esquema da organização estrutural das membranas celulares com evidência no glicocálix
Fonte: Alberts et al. (2011, p. 381).
BIOLOGIA E BIOQUÍMICA HUMANA 
58 
Mecanismos de Transporte por meio
das Membranas Celulares
Ao estudarmos a composição química e organização 
estrutural das membranas celulares, entendemos que 
essas membranas formam películas que separam com-
partimentos. No entanto, está claro que as membranas 
não podem isolar os ambientes que revestem, pois, o 
metabolismo celular depende de intercâmbio cons-
tante de moléculas entre os diversos compartimentos.
Você já deve ter conhecimento do conceito que 
as membranas apresentam permeabilidade seletiva. 
Isso significa que algumas moléculas atravessam a 
membrana e outras são “barradas”. A seletividade 
das membranas celulares é um evento promovido 
pelo processo evolutivo, que levou ao desenvolvi-
mento de vários mecanismos de transportes. O in-
tercâmbio de moléculas é fundamental para a so-
brevivência das células. Podemos elencar as funções 
atribuídas ao diversos mecanismos de transporte 
por meio das membranas:
• Regulam o volume celular.
• Mantém o pH e a composição iônica intracelular.
• Extraem do ambiente e concentram combus-
tíveis metabólicos e elementos de construção.
• Eliminam substâncias tóxicas.
• Geram gradientes iônicos.
 59
 EDUCAÇÃO FÍSICA 
TIPOS DE TRANSPORTE
De uma maneira geral, o transporte por meio da 
membrana pode ser classificado como ativo ou 
passivo. Quando uma substância é transportada de 
um lado a outro da membrana a favor do gradiente 
de concentração, o transporte não requer gasto de 
energia e é denominado de transporte passivo. Se 
a substância é transportada de um lado a outro da 
membrana contra o gradiente de concentração, o 
transporte requer gasto de energia e é denominado 
de transporte ativo. 
Se a substância tem uma carga elétrica, seu 
movimento é influenciado tanto pelo gradiente de 
concentração como pelo potencial de voltagem da 
membrana (diferença na concentração de íons de 
cargas opostas em ambos os lados da membrana). 
A combinação destas duas forças é denominada de 
gradiente eletroquímico. 
Transporte passivo
O transporte de substância a favor do gradiente de 
concentração sem gasto de energia pode ser dividi-
do em transporte de água que é denominada de os-
mose e transporte de solutos que é denominado de 
difusão.
Osmose
Na osmose a água se move por meio da membrana, do 
meio hipotônico (menos concentrado) para o meio 
hipertônico (mais concentrado), até que os meios se 
tornem isotônico (com a mesma concentração).
A passagem da água pode ocorrer por meio da 
bicamada lipídica ou por meio de proteína canais 
denominadas de aquaporinas.
Difusão
O transporte passivo de solutos ocorre do meio hiper-
tônico para o meio hipotônico, até que os meios se tor-
nem isotônico. Esse mecanismo é chamado de difusão. 
Figura 7 - Poros proteicos, denominados de aquaporinas, que promo-
vem a passagem de água por meio das membranas celulares
Fonte: Alberts et al. (2011, p. 633).
Bi-Camada
Lipídica
Figura 6 - Esquema demonstrando o movimento da água em função das 
concentrações do meio extracelular.
Fonte: Junqueira et al.