Bases de Biologia Celular - Aula 2 (1)

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Composição Química 
das Células
ARA0007
Prof. Dr. Bruno Vieira Humia
Biomédico - EBMSP
Mestre e Doutor em Biotecnologia Industrial - UNIT
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Guia de Apresentação
 Substâncias Inorgânicas x Orgânicas
 Água
 Ácidos Nucléicos
 Vitaminas
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BASES DE BIOLOGIA CELULAR
Entre os elementos químicos presentes na célula, os mais abundantes são o carbono, o hidrogênio, o oxigênio e o nitrogênio os quais são encontrados na constituição de substâncias inorgânicas e orgânicas. "Como as substâncias inorgânicas são caracterizadas?" "Qual é a importância das substâncias orgânicas para a homeostase celular?"
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA
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COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA CÉLULA
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Substâncias inorgânicas
Água
Minerais
Ácido Clorídrico
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SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS
São substâncias que não são naturalmente produzidas pelos organismos vivos, e não possuem o elemento carbono como molécula principal em sua estrutura.
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ÁGUA
As substâncias inorgânicas encontradas na célula são a água e os sais minerais. 
A água é a substância mais abundante em todos os seres vivos e é fundamental para sua sobrevivência, pois é um excelente solvente, além de atuar transportando substâncias (osmose) e participando de reações químicas.
Depende do tipo de tecido, idade, espécie
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ÁGUA – Tipo de tecido
Depende da atividade metabólica do tecido. 
Por exemplo: O tecido muscular depende muito mais da presença de água para exercer suas funções do que o tecido ósseo.
20 – 40%
60 – 65%
80 – 90%
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ÁGUA – Tipo de tecido
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ÁGUA – Espécies
A depender do organismo, pode representar até 95% da composição corporal. 
Por exemplo: Celenterados, como águas-vivas possuem 95% de sua composição corporal formada por água. O Ser humano possui até 70% de sua composição formada por água.
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ÁGUA – idade
Quanto mais jovem, maior a concentração de água no organismo. 
Por exemplo: o feto humano é formado por até 90% de água. Já pessoas idosas, acima de 60 anos, podem apresentar níveis abaixo de 50%.
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ÁGUA – idade
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ÁGUA – principais funções
Dentre as principais funções da água para a célula, pode-se destacar: 
Bom solvente;
Transporte de substâncias;
Lubrificante de órgãos e tecidos;
Manutenção da temperatura corporal;
Equilíbrio osmótico.
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ÁGUA – solvente
Solvente Universal! – Alta polaridade, e assim, grande poder de dissolver compostos iônicos e polares
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ÁGUA – Transporte de substâncias
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ÁGUA – manutenção da temperatura
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ÁGUA – osmose
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Origem da água no organismo
Ingestão de líquidos e alimentos;
Produto do metabolismo celular.
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Estrutura molecular da água
A molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio ligados a um átomo de oxigênio por meio de ligações covalentes. 
O ângulo de ligação é de 104,45º em função da estrutura tetraédrica dos orbitais sp3 do oxigênio.
Substância polar.
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Substâncias hidrofílicas x hidrofóbicas
Hidrofílico: São substâncias que possuem afinidade com a água. Podem ser, por exemplo, dissolvidas. Ex: Sal, açúcar, substâncias polares em geral.
Hidrofóbico: São substâncias que não possuem afinidade com a água. Não são dissolvidas e, quando misturadas com água, assumem fases diferentes. Ex: Óleo, Azeite, substâncias apolares em geral.
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Substâncias hidrofílicas x hidrofóbicas
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Reações químicas envolvendo a água
Síntese por desidratação.
Hidrólise.
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Sais minerais
Podem ser encontrados nos seres vivos da seguinte forma:
Iônica – íons (dissociados na água);
Cristalina ou molecular (ossos de vertebrados);
Composição de substâncias orgânicas (C, H, O, N e muitos outros minerais).
Principais minerais: Ferro, cálcio, fosfato, magnésio, sódio, iodo
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Sais minerais – Ferro Fe++
Faz parte da hemoglobina e mioglobina, responsáveis pelo transporte de gases respiratórios e armazenamento de oxigênio nos músculos;
Fonte: Fígado, carnes vermelhas e vegetais verdes.
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Sais minerais – cálcio ca2+
Mineralização de ossos e dentes;
Participa da coagulação sanguínea e contração muscular;
Fonte: Vegetais, leite e laticínios.
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Sais minerais – fosfato po43+
Formação da estrutura do material genético (DNA e RNA);
Auxilia o armazenamento de energia nas moléculas de ATP (Adenosina Trifosfato);
Fonte: Leites, carnes e cereais.
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Sais minerais – magnésio mg2+
Forma a proteína clorofila, responsável pela absorção de luz na fotossíntese;
Necessário para o funcionamento normal de nervos e músculos;
Fonte: cereais integrais, vegetais verdes.
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Sais minerais – sódio na+ potássio k+
Atuam na transmissão do impulso nervoso;
Equilíbrio entre as quantidades de sais minerais dentro e fora da célula (equilíbrio osmótico);
Fonte: sal de cozinha (sódio), carnes, leites e frutas (Potássio).
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Sais minerais – iodo I
Relacionado com a glândula tireóide, localizada no pescoço;
A falta faz diminuir o metabolismo celular, tornando a pessoa mais lenta, física e mentalmente;
Fonte: sal de cozinha, mariscos.
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SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS
As substâncias naturais orgânicas são aquelas produzidas pelos seres vivos (animais ou vegetais), tais como carboidratos, lipídios e proteínas. As substâncias orgânicas são aquelas que são formadas pelo elemento carbono.
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SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS
Proteínas
Carboidratos
Ácidos Nucléicos
Lipídeos
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lipídeos
Compostos químicos de elevado peso molecular e tamanho.
Conhecidos como gorduras, óleos e ceras.
cauda
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Lipídeos – funções
Estrutural ou plástica (estrutura da membrana celular);
Reserva energética (energia);
Isolante térmico (sob a pele);
Função hormonal (homem e mulher);
Isolante elétrico (permite a condução do impulso pelos nervos);
Impermeabilizante (cutina).
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Lipídeos Importantes
Vitamina A (Axeroftalmica);
Solúvel somente em lipídeos;
Sua carência acarreta problemas visuais.
Colesterol;
Lubrifica vasos sanguíneos internamente;
O excesso causa arteriosclerose;
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Lipídeos Importantes
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fosfolipídeos
Os fosfolipídios são um dos principais componentes da membrana plasmática da célula. 
Formam, na membrana plasmática uma bicamada, já que possuem características anfipáticas. 
A estrutura da molécula de fosfolipídios geralmente consiste de duas "caudas" de ácidos graxos hidrofóbicas ligadas por meio de um glicerol a uma "cabeça" hidrofílica consistindo de um grupo fosfato.
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esteróides
Esteroides são um grande grupo de compostos solúveis em gordura, que têm uma estrutura básica de 17 átomos de carbono dispostos em quatro anéis ligados entre si.
Esteroides anabolizantes são drogas fabricadas para substituírem o hormônio masculino testosterona, fabricado pelos testículos. Eles ajudam no crescimento dos músculos e no desenvolvimento das características sexuais masculinas como: pelos, barba, voz grossa. 
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Carotenóides
São substâncias químicas lipossolúveis do tipo pigmento que encontramos na natureza, desde bactérias, algas e fungos, até plantas e animais. São responsáveis na natureza pelos tons de amarelo ao vermelho.
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Carboidratos
Também conhecidos como açúcares glicídios ou hidratos de carbono.
Carboidratos são normalmente formados por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Entretanto, vale destacar que alguns carboidratos podem apresentar outros elementos em sua composição.
Fórmula geral: [C(H2O)]n 
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Carboidratos - classificação
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Carboidratos- polissacarídeos
De reserva energética – Amido e Glicogênio.
Estruturais – estruturas celulares rígidas.
Celulose – Parede celular vegetal (não são digeridas pelos seres humanos).
Quitina – Componentes do exoesqueleto de crustáceos e insetos.
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Carboidratos – ligação glicosídica
A união de dois monossacarídeos acontece através de uma ligação glicosídica.
 
Esta ligação covalente é formada com a perda de um átomo de hidrogênio de um dos monossacarídeos e a saída de um radical hidroxila do outro. 
Com a saída do hidrogênio e da hidroxila forma-se uma molécula de água.
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Proteínas
Substâncias orgânicas presentes em “maior” quantidade nos animais.
 
Formadas por resíduos de aminoácidos.
Papel importante no desenvolvimento de células e tecidos, hormônios, além da construção e manutenção de todos os nossos órgãos e tecidos.
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Proteínas - Aminoácidos
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Proteínas - funções
As proteínas apresentam diversas funções no organismo, dentre elas:
Estrutural – Colágeno;
Enzimática;
Hormonal – Insulina, Hormônio do Crescimento;
Defesa - Anticorpos;
Reserva energética;
Contração muscular;
Transporte de CO2 e O2 - Hemoglobina;
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Proteínas – ligação peptídica
Uma ligação peptídica é uma ligação química que ocorre entre duas moléculas quando o grupo carboxila de uma molécula reage com o grupo amina de outra molécula, libertando uma molécula de água. 
Isto é, uma reação de síntese por reação de condensação que ocorre entre moléculas de aminoácidos.
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Proteínas – desnaturação proteica
O processo de desnaturação proteica ocorre quando este meio é alterado de forma que mude a estrutura tridimensional da proteína, afetando sua atividade biológica.
Temperatura
pH
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Proteínas – enzimas
Enzimas são moléculas orgânicas de natureza proteica e agem nas reações químicas das células como catalisadoras, ou seja, aceleram a velocidade dos processos sem alterá-los. Geralmente são os catalisadores mais eficazes, por sua alta especificidade.
Chave - fechadura
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Polímeros lineares de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster.
Os ácidos nucléicos são moléculas grandes (macromoléculas), formadas por unidades monoméricas menores conhecidas como nucleotídeos. Cada nucleotídeo, por sua vez, é formado por três partes:
um açúcar do grupo das pentoses (monossacarídeos com cinco átomos de carbono);
um radical “fosfato”, derivado da molécula do ácido ortofosfórico (H3PO4).
uma base orgânica nitrogenada.
Ácidos nucleicos
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Ligações Fosfodiésteres
Pontes de Hidrogênio
Ácidos nucleicos - Estrutura
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2 tipos:
 DNA – Ácido Desoxirribonucleico - depósito de informação genética.
 RNA – Ácido Ribonucleico – apresentam várias funções: 
Transporte da informação genética do núcleo para os ribossomos; 
Funções enzimáticas ;
Transporte de aminoácidos;
Participação na expressão gênica; 
Regulação da expressão gênica.
Ácidos nucleicos - funções
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vitaminas
Vitaminas são compostos orgânicos e nutrientes essenciais de que o organismo necessita em pequenas quantidades para o normal funcionamento do seu metabolismo.
Podem ser:
Lipossolúveis: A (Retinol); D (Calciferol); E (Tocoferol); K (Filoquinona).
Hidrossolúveis: Vitaminas do complexo B; Vitamina C (Ácido Ascórbico).
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vitaminas
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Vitamina A
Principal uso no corpo:
Necessária para o crescimento normal e para o bom funcionamento dos olhos, do nariz, da boca, dos ouvidos e dos pulmões.
Sintomas de deficiência:
Cegueira noturna (xeroftalmia), “olhos secos” em crianças, cegueira total.
Principais fontes:
Vegetais amarelos (cenoura, abóbora, batata-doce, milho), pêssego, nectarina, gema de ovo, manteiga, fígado.
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Vitamina A
Xeroftalmia
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Vitamina B1
Principal uso no corpo:
Auxilia na oxidação dos carboidratos.
Estimula o apetite. Mantém o tônus muscular e o bom funcionamento do sistema nervoso. Previne o beribéri.
Sintomas de deficiência:
Perda de apetite, fadiga muscular, nervosismo, beribéri.
Principais fontes:
Cereais na forma integral e pães, feijão, fígado, carne de porco, ovos, fermento de padaria, vegetais folhosos.
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Vitamina B1
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Vitamina B2
Principal uso no corpo:
Auxilia a oxidação dos alimentos. Essencial à respiração celular. Mantém a tonalidade da pele. Atua na coordenação motora.
Sintomas de deficiência:
Ruptura da mucosa da boca, dos lábios, da língua e das bochechas.
Principais fontes:
Vegetais folhosos (couve, espinafre, repolho, etc.), carnes magras, ovos, fermento de padaria, fígado, leite.
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Vitamina B2
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Vitamina B3
Principal uso no corpo:
Mantém o tônus nervoso e muscular e o bom funcionamento do sistema digestório. Previne a pelagra.
Sintomas de deficiência:
Inércia e falta de energia, nervosismo extremo, distúrbios digestivos, pelagra.
Principais fontes:
Levedo de cerveja, carnes magras, ovos, fígado, leite.
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Vitamina B3
Pelagra
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Vitamina c
Principal uso no corpo:
Mantém a integridade dos vasos sanguíneos e a saúde dos dentes. Previne infecções e escorbuto.
Sintomas de deficiência:
Inércia e fadiga em adultos; insônia e nervosismo em crianças, sangramento das gengivas, dores nas juntas, dentes alterados.
Principais fontes:
Frutas cítricas (limão, lima, laranja), tomate, couve, repolho, vegetais folhosos e pimentão.
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Vitamina c
Escorbuto
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Vitamina D
Principal uso no corpo:
Atua no metabolismo do cálcio e do fósforo. Mantém os ossos e os dentes em bom estado. Previne o raquitismo.
Sintomas de deficiência:
Problemas nos dentes, ossos fracos, contribui para sintomas de artrite, raquitismo.
Principais fontes:
Óleo de fígado de bacalhau, gema de ovo, fígado. Raios Solares (ativa os precursores dessa vitamina).
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Vitamina D
Raquitismo
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Vitamina E
Principal uso no corpo:
Promove a fertilidade. Previne o aborto. Atua no sistema nervoso involuntário, no sistema muscular e nos músculos involuntários.
Sintomas de deficiência:
Esterilidade masculina, aborto.
Principais fontes:
Óleo de gérmen de trigo, carnes magras, laticínios, alface, óleo de amendoim.
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Vitamina E
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Vitamina K
Principal uso no corpo:
Atua na coagulação sanguínea; previne hemorragias.
Sintomas de deficiência:
Hemorragias.
Principais fontes:
Vegetais verdes, tomate, castanhas.
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Vitamina K
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Bibliografia recomendada
TORTORA, G.J.; FUNKE, B.R.; CASE, CL. Microbiologia. 10. ed., Porto Alegre: Artmed, 2010.
DE ROBERTIS, E.M.; HIB, J. Biologia Celular e Molecular. 16. ed., Guanabara, 2014.
CARNEIRO, J.; JUNQUEIRA, L.C.U. Biologia Celular e Molecular. 9. ed., Guanabara, 2012.
ABBAS, A.K.; LICHTMAN, A.H.; PILLAI, S. Imunologia Celular e Molecular. 8ᵃ Edição. Elsevier, 2015
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VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM
Questão 1: 
(Brasil escola) As células são estruturas conhecidas como unidades estruturais e funcionais dos organismos vivos. Elas são formadas basicamente por substâncias orgânicas e inorgânicas. São consideradas substâncias inorgânicas:
a) lipídios e proteínas.
b) proteínas e água.
c) sais minerais e vitaminas.
d) água e sais minerais
e) lipídios e carboidratos.
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Questão 2:
(Brasil Escola) Muitas pessoas pensam que os lipídios trazem apenas malefícios à saúde e que podem ser facilmente excluídos da nossa alimentação. Entretanto, essa substância orgânica é essencial para o organismo. Nas células, os lipídios:
a) fazem parte da composição das membranas celulares.
b) são a única fonte de energia.
c) estão relacionados principalmente com a função estrutural.
d) atuam na formação da parede celular.
e) são as moléculas formadoras de grande parte das enzimas.VERIFICAÇÃO DE APRENDIZAGEM