Estudo_das_celulas_e_suas_reacoes_e_componentes_aula_03

Prévia do material em texto

Estudo das células e suas reações e componentes – aula 3 
Os seres vivos 
➢ De maneira geral podem ser identificados pela ciência a partir de um conjunto de característica que 
lhes são peculiares. 
As principais são: 
1. Composição química: 
➢ Todos os seres vivos são formados por moléculas orgânicas indispensáveis à sua 
sobrevivência 
➢ Ácidos nucleicos, as proteínas, os carboidratos e lipídios. 
2. Células 
➢ Com exceção dos vírus, que ainda não considerados pela maioria dos autores na área da 
Biologia como seres vivos, a maioria dos seres vivos da terra tem como unidade 
fundamental a célula, distribuídos em unicelulares (compostos por uma única célula) e 
pluricelulares (composto por um agrupamento de células). 
➢ 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Algumas estruturas das células 
1. Membrana plasmática: é composta por uma bicamada lipídica com proteínas e 
carboidratos associados. Essa estrutura é responsável por regular o tráfego de substâncias 
para dentro e para fora da célula, bem como por transmitir sinais químicos do ambiente 
externo para o interior da célula. 
2. Citoplasma: é um fluido gelatinoso composto principalmente de água, íons, proteínas e 
moléculas orgânicas. É no citoplasma que ocorrem muitas das reações químicas 
necessárias para manter a vida da célula, incluindo a produção de energia, a síntese de 
proteínas e a replicação do DNA. 
 
3. Núcleo: é o centro de controle da célula, contendo o material genético (DNA) que 
coordena as funções celulares. O núcleo é rodeado por uma membrana nuclear dupla com 
poros, que permitem a passagem de moléculas entre o núcleo e o citoplasma. O DNA é 
organizado em cromossomos dentro do núcleo, e também contém proteínas que ajudam a 
regular sua expressão. 
4. Mitocôndrias: são as organelas responsáveis pela produção de energia da célula, através 
da respiração celular. Elas possuem duas membranas, sendo a interna invaginada em 
cristas que aumentam a superfície para a produção de ATP. As mitocôndrias também 
possuem seu próprio DNA e são capazes de se reproduzir independentemente do núcleo. 
5. Ribossomos: são responsáveis pela síntese de proteínas da célula, a partir das informações 
contidas no RNA mensageiro. Eles são compostos de duas subunidades, uma grande e 
uma pequena, e podem estar livres no citoplasma ou associados ao retículo 
endoplasmático. 
6. Retículo endoplasmático: é um sistema de membranas interconectadas que transporta e 
modifica proteínas e lipídios pela célula. O retículo endoplasmático rugoso possui 
ribossomos associados à sua membrana externa, onde são sintetizadas proteínas que serão 
secretadas pela célula ou incorporadas à membrana. Já o retículo endoplasmático liso não 
possui ribossomos e é responsável pela síntese de lipídios e esteroides, além de 
desintoxicar a célula de substâncias estranhas. 
7. Complexo de Golgi: é responsável pelo empacotamento e distribuição de proteínas e 
lipídios produzidos pela célula. É composto por várias cisternas membranosas achatadas, 
onde as substâncias são modificadas e direcionadas para diferentes destinos, como a 
membrana plasmática ou os lisossomos. 
8. Lisossomos: são organelas que contêm enzimas digestivas capazes de degradar proteínas, 
carboidratos, lipídios e outras moléculas da célula ou provenientes do ambiente externo. 
Os lisossomos são formados pelo complexo de Golgi, e seu pH ácido permite que as 
enzimas sejam ativadas. 
Metabolismo 
Diz respeito ao conjunto de reações químicas que acontecem em um ser vivo como intuito de 
manter seus componentes funcionando. 
1. Energético: Reações que visam produzir energia necessária à sobrevivência das 
células. 
2. Estrutural: Conjunto de reações que ocorre durante o processo de constituição dos 
tecidos. 
3. De controle: Reações que visam a regulação e o equilíbrio entre as demais atividades 
que ocorrem no organismo, tanto a nível microscópico quanto a macroscópico. 
 
• Reprodução 
- Os seres vivos apresentam vários mecanismos com o objetivo de produzir descendentes e 
garantir a perpetuação de suas diversas espécies. 
• Adaptação 
- Os seres vivos são capazes de ajustar às características do meio ambiente a fim de manter 
sua sobrevivência. O ser humano tem como principal ferramenta de adaptação o seu próprio 
trabalho. 
Níveis de organização dos seres vivos e sua inter-relação 
 
 
Composição química dos seres vivos (Níveis de organização, principais características, 
química dos seres vivos, substâncias orgânicas). 
➢ Quais os elementos químicos mais frequentes nos seres vivos? 
- Carbono, Hidrogênio, Oxigênio, Nitrogênio, Fósforo e Enxofre. 
➢ O Carbono é o elemento principal nas moléculas orgânicas, formando a base de 
compostos como carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. O Hidrogênio é 
encontrado em grande quantidade em moléculas de água, que é essencial para a vida, bem 
como em moléculas orgânicas como carboidratos e proteínas. 
➢ O Oxigênio é encontrado em moléculas orgânicas como carboidratos e lipídios, além de 
ser um componente importante na respiração celular, que é o processo pelo qual as células 
produzem energia. O Nitrogênio é encontrado em aminoácidos, que são os blocos de 
construção das proteínas, e também é um componente importante do DNA e do RNA. 
➢ O Fósforo é encontrado no ATP, que é a principal molécula de energia da célula, bem 
como em ácidos nucleicos como o DNA e o RNA. Finalmente, o Enxofre é encontrado 
em aminoácidos como a cisteína e a metionina, que são componentes importantes das 
proteínas. 
Panorama de substâncias que compõe a terra e os seres vivos 
 
 
 
 
 
 
 
Substâncias inorgânicas 
1. Água 
➢ Os seres vivos apresentam grande quantidade de H20 em sua constituição. 
Será que pode variar? 
- No homem, 75% do peso deve-se à água. 
- Nas medusas (águas-vivas) o teor de água chega a 98%. 
- Enquanto em algumas sementes essa proporção é de aproximadamente 10% do peso total. 
Será que a água é importante para as reações químicas no organismo? 
Um meio aquoso é importante para praticamente todas as reações químicas vitais. 
A água é capaz de atuar como solvente (se mistura_ da maioria das outras substâncias 
conhecidas, por isso é chamada de solvete universal. 
2. Sais minerais 
➢ Os sais minerais ou inorgânico são formados de partículas eletricamente carregadas 
chamadas íons 
➢ Os seres vivos necessitam de diversos tipos de íons provenientes de sais minerais para o 
bom funcionamento das suas células; a falta destas substâncias pode afetar seriamente o 
metabolismo e até levar ao óbito. 
Exemplos de reações dependentes de sais minerais 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Os sais participam na vida dos seres vivos de duas maneiras! 
 
 
 
• Sais na forma imobilizada 
-Carbonato de cálcio (CaCO3)→Constituição das conchas dos caramujos 
- Fosfato de cálcio (Ca3(PO4)2)→constituição dos ossos. 
Componentes orgânicos 
Os componentes orgânicos são moléculas derivadas dos átomos de carbono (C) que se ligam 
a outros elementos. → Algumas estruturas celulares são compostas por moléculas muito 
grandes, chamadas de macromoléculas.--> Nos organismos vivos há quatro tipos importantes 
de macromolécula. → Ácidos nucleicos, proteínas, carboidratos e gordura. 
3. Acido nucleicos 
➢ Os ácidos nucleicos são macromoléculas biológicas que desempenham um papel 
fundamental na transmissão e expressão da informação genética. Existem dois tipos de 
ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). 
➢ O DNA é encontrado principalmente no núcleo das células e contém a informação 
genética que determina as características hereditárias dos organismos vivos. Ele é 
formado por duas cadeias complementares de nucleotídeos, que são as unidades básicas 
da molécula de DNA. A ordem dos nucleotídeos ao longo da cadeia de DNA é chamada 
de sequência de DNA e codifica as informações genéticas. 
➢ Já o RNA é produzido a partirdo DNA e atua como intermediário na síntese de proteínas. 
Ele é formado por uma única cadeia de nucleotídeos e pode ter diversas funções no 
organismo, como transportar informações genéticas do DNA para as células que 
sintetizam proteínas, regular a expressão gênica e atuar como catalisador de reações 
químicas. 
➢ Todos os organismos vivos contêm ácidos nucleicos sob as formas de ácido 
desozirribunocleico (DNA) e de ácido ribonucleico (RNA). 
➢ Alguns vírus possuem RNA, enquanto outros somente DNA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
] 
 
 
 
 
 
 
Existem três classes principais de RNA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
4. Proteínas 
➢ As proteínas são componentes fundamentais de todos os seres vivos. 
➢ São macromoléculas formadas por dezenas ou mesmo centenas de aminoácidos, ligados 
em sequência como os elos de uma corrente. 
➢ Os aminoácidos se ligam formando moléculas chamadas peptídeos 
➢ Exemplo: angiotensina 2 
As proteínas, por serem constituídas de muitos aminoácidos, são chamadas de polipeptídios. 
Estrutura das proteínas 
Primária 
➢ Sequência de aminoácidos que formam a cadeia peptídica 
➢ É o nível mais importante na estruturação da proteína. 
Secundária 
➢ Interações entre os aminoácidos da cadeia polipeptídica fazem com que a estrutura 
primária se enrole sobre si mesma, resultando num filamento espiralado que se mantém 
estável em função das liberações químicas estabelecidas entre os aminoácidos. 
Terciaria 
➢ A estrutura secundária continua dobrando-se sobre si mesma, conferindo à cadeia 
polieptídica uma forma mais globosa que se mantém estável em função das novas 
ligações químicas que surgem entre os aminoácidos. 
Quaternária 
➢ Em certas proteínas, cadeias polipeptídicas em estrutura terciária se unem dando origem a 
uma forma espacial mais complexa, determinante do papel bioquímico da proteína, que 
possui quatro subunidades proteicas (ex: hemoglobina). 
 
 
 
 
 
Estruturação 
Temperatura – É um fator fundamental para a atividade enzimática. Até certo ponto, a 
temperatura aumenta a velocidade de uma reação enzimática. A partir daí, a velocidade da 
reação diminui bruscamente e cessa. 
Acidez do meio 
O pH ótimo para a ação enzimática é próximo do neutro (de 6 a 8), mas há exceções: a 
pepsina atua melhor no pH ácido (+/- 2) do estômago, e a tripsina intestinal age melhor em 
pH levemente básico (+/-8) 
Carboidratos 
São também chamados de glicídios ou hiratos de carbono, 
Na fórmula da maior parte dos carboidratos, para cada átomo de carbono existem dois de 
hidrogênio e um de oxigênio. 
Desta característica estrutural que se origina o nome deste composto (Carbo+ Hidrato). 
Monossacarídeos 
➢ Açúcares simples, cuja fórmula geral é Cn (H20), onde pode variar de 3 a 8. De acordo 
com número de carbonos, são chamados de trioses, pentoses e hexoses. 
➢ As principais pentoses: são as que constituem o RNA e o DNA, respectivamente, ribose e 
desoxirribose; 
➢ As principais hexoses são a glicose, a frutose e a galactose. 
Dissacarídeos 
➢ Açúcares constituídos pela união de dois monossacarídeos, geralmente hexoses, com 
perda de uma molécula de água. 
➢ Os mais importantes desse grupo são a sacarose (glicose + frutose) e lactose (glicose + 
galactose). 
Polissacarídeos 
Glicídios formados pela união de centenas ou mesmo milhares de monossacarídeos, com a 
correspondente perda das moléculas de água. 
Os principais: 
1. Amido: utilizado como material de reserva pelas plantas. 
➢ Durante a fotossíntese, as células vegetais produzem moléculas de glicose, que são em 
parte metabolizadas produzindo energia para os processos celulares, e em parte unidas em 
longas cadeias que constituem o amigo. 
➢ Certas plantas têm caules (batata-inglesa) e raízes (mandioca e cenoura) especializadas 
em armazenar amigo. 
 
2. Glicogênio 
➢ Semelhante ao amido é utilizado como material de reserva pelos animais e é 
armazenado, principalmente, no fígado e nos músculos. 
➢ As moléculas de glicose são absorvidas do sangue por células especializadas que 
promovem sua ligação em longas cadeias que formam as moléculas de glicogênio 
3. Celulose 
➢ Também constituído de moléculas de glicose, econtra-se na parede das células de plantas 
e de muitas algas 
➢ Nenhum animal produz enzimas capazes de digeri-la. Apenas algumas espécies de 
fungos, bactérias e protozoário são capazes de produzir celulase que vai digerir a 
celulose. 
Lipídios 
➢ Sua principal característica é a baixa solubilidade em água. 
➢ Se deve ao predomínio de longas cadeias hidrocarbonadas alifáticas ou anéis benzênicos, 
que são estruturas hidrofóbicas. 
➢ Eles dissolvem-se bem em solventes como éter e o álcool. 
Os lipídios mais conhecidos são os glicerídeos, as ceras, os esteroides e os fosfolipídios 
1. Glicerídeos 
 
 
 
 
 
Ceras: Assemelham-se aos glicerídeos em função de também possuírem ácidos graxos na sua 
constituição; a diferença é que estes são ligados a moléculas de álcool mais longas que o 
glicerol. São altamente insolúveis em água. 
2. Esteroides 
➢ Possuem uma estrutura molecular bem diferenciada dos outros lipídios, já que suas 
moléculas apresentam cadeias fechadas 
➢ Os esteroides mais conhecidos são o colesterol. O estrógeno e a testosterona. 
➢ O colesterol, juntamente com os fosfolipídeos, é um importante componente da 
membrana celular das células animais. 
➢ O colesterol precisa se ligar a proteína para ser transportado pelo sangue. Há dois tipos 
principais tipos de combinação: HDL e LDL. 
 
3. Fosfolipídios 
➢ São moléculas formadas por cadeias de ácidos graxos que se combinam a uma “cabeça”, 
a qual contém fósforo. 
➢ Juntamente com as proteínas, os fosfolipídios constituem o principal componente das 
membranas celulares, organizados em dupla camada, com moléculas de proteínas 
incrustadas. 
A química das células é dominada por macromoléculas com propriedades extraordinárias. 
OBS: As macromoléculas são de longe as mais abundantes das moléculas contendo carbono 
presente em uma célula. São os blocos de formação das células e componentes que conferem 
as características específicas dos seres vivos. 
As macromoléculas são polímeras construídos simplesmente pela ligação covalente entre 
pequenas moléculas orgânicas (chamadas de monômeros, ou subunidades), formando longas 
cadeia. 
 
 
] 
 
 
 
 
➢ Todas as reações das quais as células extraem energia das moléculas dos alimentos são 
catalisadas por proteínas que funcionam como enzimas produzindo a maior parte da 
matéria orgânica necessária para a vida na terra. 
➢ Ex: Organismos fotossintéticos, o CO, em açucares. 
Exemplos de outras proteínas 
➢ Tubulina: Uma proteína que se autoagrupa para formar os longos microtúbulos das 
células. 
➢ Histonas: Proteínas que compactam o DNA nos cromossomos. 
➢ Miosina: Atuam como motores moleculares que produzem força e movimento, como é o 
caso da miosina. 
Será que a formação dos polímeros apresentam características importantes? 
Embora as reações químicas que adicionam subunidades a cada polímero, tenham detalhes 
diferentes, elas compartilham características comuns importantes: 
1. O crescimento dos polímeros ocorre pela adição de um monômero à extremidade da 
cadeia polimérica que está crescendo, por meio de uma reação de condensação. 
 
 
 
➢ Monossacarídeos são açúcares simples, também chamados de açúcares de uma única 
unidade, que não podem ser hidrolisados em açúcares menores. Eles são os blocos de 
construção básicos dos carboidratos e são classificados com base no número de átomos de 
carbono em sua estrutura. Por exemplo, a glicose e a frutose são monossacarídeos com 
seis átomos de carbono, enquanto a ribose é um monossacarídeo com cinco átomos de 
carbono. 
➢ A condensação é uma reação química que ocorre quando duas moléculas se combinam 
para formar uma molécula maior, perdendo uma molécula menor, geralmenteágua, no 
processo. No contexto dos carboidratos, a condensação ocorre entre dois monossacarídeos 
para formar um dissacarídeo ou entre um monossacarídeo e um polissacarídeo para 
formar um glicosídeo. A condensação entre dois monossacarídeos ocorre pela ligação 
entre um átomo de carbono de um monossacarídeo com um hidroxila (OH) do outro 
monossacarídeo, resultando na formação de uma ligação glicosídica e liberação de uma 
molécula de água. 
➢ Hidrólise é uma reação química oposta à condensação, em que uma molécula é quebrada 
em duas moléculas menores com a adição de uma molécula de água. No contexto dos 
carboidratos, a hidrólise ocorre quando um dissacarídeo é quebrado em dois 
monossacarídeos ou quando um polissacarídeo é quebrado em muitos monossacarídeos. 
Por exemplo, a hidrólise da sacarose (um dissacarídeo formado pela condensação de 
glicose e frutose) produz glicose e frutose separadamente, enquanto a hidrólise do amido 
(um polissacarídeo) produz muitos monossacarídeos de glicose. 
 
2. A polimerização pela adição dos monômeros, um a um, para formar cadeias longas, é 
a maneira mais simples de construir uma molécula grande e complexa. 
➢ Polimerização é uma reação química em que pequenas moléculas chamadas monômeros 
são unidas para formar uma macromolécula muito maior, chamada polímero. Na 
polimerização, os monômeros se unem através de ligações covalentes para formar uma 
cadeia longa e complexa. Essa reação química é usada para produzir uma variedade de 
materiais e produtos, como plásticos, fibras, borrachas, resinas, entre outros. 
Exceto por um aspecto crucial 
➢ A maior parte das macromoléculas é formada a partir de um conjunto de monômeros com 
pequenas diferenças entre si. 
➢ Ex: Como os 20 aminoácidos que participam da construção das proteínas. 
➢ As subunidades são adicionadas segundo uma ordem bem-definida ou sequência. 
As ligações monovalentes determinam tanto a forma precisa das macromoléculas como 
as ligações com outras moléculas. 
OBS: A maior parte das ligações covalentes das macromoléculas permite a rotação dos 
átomos que participam da reação, de modo que as cadeias de polímeros possuem enorme 
flexixbilidade. 
O que é uma ligação covalente? 
➢ Uma ligação covalente é uma ligação química forte que ocorre quando dois átomos 
compartilham elétrons para formar uma molécula. Na ligação covalente, os átomos se 
aproximam para formar um par de elétrons compartilhados entre eles. Essa ligação é 
formada entre átomos que têm uma afinidade similar pelos elétrons, ou seja, átomos com 
eletronegatividade semelhante. 
➢ Existem dois tipos de ligação covalente: a ligação covalente simples e a ligação covalente 
dupla. Na ligação covalente simples, dois átomos compartilham um par de elétrons, 
enquanto na ligação covalente dupla, dois átomos compartilham dois pares de elétrons. 
➢ As ligações covalentes são importantes em muitas moléculas orgânicas e inorgânicas. Por 
exemplo, a molécula de água é formada por uma ligação covalente entre dois átomos de 
hidrogênio e um átomo de oxigênio. As moléculas orgânicas, como proteínas, 
carboidratos e lipídios, são formadas por ligações covalentes entre átomos de carbono, 
hidrogênio, oxigênio e outros elementos, dependendo da estrutura da molécula. As 
ligações covalentes também são importantes em moléculas inorgânicas, como dióxido de 
carbono e amônia. 
O que essas ligações possibilitam? 
Que a macromolécula adote um número praticamente ilimitado de formas, ou conformações, 
devido a oscilações e giros causados pela energia térmica, que é aleatória. 
Ex: H2,O2.N2, H20, CO2. 
 
 
 
 
Exemplos: 
O DNA é uma estrutura de dupla-hélice onde as ligações fosfodiéster ficam nas extremidades 
das dupla fita e as ligações com pontes de hidrogênio entre as bases nitrogenadas estão no 
meio da estrutura molecular do DNA. 
l 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ligações não-covalentes o que elas possibilitam? 
➢ As ligações não-covalentes são interações químicas entre moléculas ou grupos funcionais 
dentro de uma molécula que não envolvem o compartilhamento de elétrons. Existem vários 
tipos de ligações não-covalentes, incluindo ligações de hidrogênio, forças de Van der Waals, 
interações iônicas e interações hidrofóbicas. 
➢ Essas ligações não-covalentes são essenciais para muitos processos biológicos, incluindo a 
estrutura e função de proteínas, ácidos nucleicos e membranas celulares. Por exemplo, as 
ligações de hidrogênio são importantes na estrutura do DNA de dupla hélice, onde as bases 
nitrogenadas se unem por meio de pontes de hidrogênio. As proteínas também se dobram 
em uma estrutura tridimensional específica devido a ligações de hidrogênio, interações 
hidrofóbicas e interações iônicas entre diferentes grupos funcionais em aminoácidos. 
➢ As ligações não-covalentes também são importantes na formação de micelas, lipossomos e 
outras estruturas celulares que têm uma camada hidrofóbica e uma camada hidrofílica. As 
interações hidrofóbicas entre as moléculas lipídicas são importantes para manter a 
integridade da bicamada lipídica da membrana celular. As ligações não-covalentes também 
são importantes nas interações entre enzimas e seus substratos, bem como na ligação de 
hormônios a seus receptores celulares. 
➢ Embora que individualmente elas sejam fracas, mas a medida que elas vão se formando 
ficam fortes, dando a molécula uma característica estável e específica. 
➢ Nas células, as macromoléculas frequentemente associam-se entre si, formando grandes 
complexos e, assim, criam maquinarias intricadas, com muitas partes móveis, que 
executam tarefas complexas, como a replicação do DNA e a síntese de proteína.