2 - COMPOSICAO QUIMKCA DA CELULA

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Componentes químicos da célula- Introdução 
A estrutura da célula resulta da combinação de moléculas organizadas em uma ordem muito precisa. Os componentes químicos da célula são classificados em inorgânicos (água e minerais) e orgânicos (ácidos nucléicos, carboidratos, lípides e proteínas). Deste total, 75 a 85% corresponde a água, 2 a 3% sais inorgânicos e o restante são compostos orgânicos, que representam as moléculas da vida. Uma grande parte das estruturas celulares contêm lípides e moléculas grande denominadas macromoléculas ou polímeros, formado a partir de monômeros ou unidades integradas (micromoléculas), que se prendem entre si por ligações covalentes. 
 
	Constituintes 
	Células Animais (%)
	Células Vegetais (%) 
	Água 
	60 
	75 
	Substâncias Minerais 
	4,3 
	2,45 
	Substâncias Orgânicas 
	Glicídios 
	6,2 
	18,0 
	
	Lipídios 
	11,7 
	0,5 
	
	Proteínas 
	17,8 
	4,0 
 
 
Agua 
A agua é a substância que se encontra em maior quantidade no interior da célula. É considerada um solvente universal, atuando como dispersante de inúmeros compostos orgânicos e inorgânicos das células. Quanto à origem, a água do organismo pode ser: 
· Endógena - Aquela proveniente das reações químicas que ocorrem no próprio organismo, com liberação de água. Ex: água liberada durante a síntese de proteínas, polissacarídeos, lipídios e ácidos nucléicos e, ainda, no final da respiração celular. 
· Exógena - Aquela proveniente da ingestão. Ex: água contida nos alimentos ingeridos. 
 
Variação da taxa de água nos seres vivos. 
A taxa de água de um organismo varia em função de três fatores básicos: actividade de tecido ou órgão, idade do organismo e espécie estudada. 
· Actividade: Normalmente, quanto maior a atividade metabólica de um tecido, maior é a taxa de água que nele se encontra. Veja a tabela abaixo: 
 
	Quantidade de água em porcentagens do peso total em alguns órgãos humanos 
	 Encéfalo de embrião 
	92,0 
	 Músculos 
	83,4 
	 Cérebro 
	77,8 
	 Pulmões 
	70,9 
	 Coração 
	70,9 
	 Osso 
	48,2 
	 Dentina 
	12,0 
 
 
· Idade: Geralmente, a taxa de água decresce com o aumento da idade. Assim, um feto humano de três meses tem 94% de água e um recém-nascido tem aproximadamente 69%. 
· Espécie: No homem, a água representa 65% do peso do corpo; em certos fungos, 83% do peso é de água; já nas medusas (águas-vivas) encontramos 98% de água. Os organismos mais "desidratados" são as sementes e os esporos de vegetais (10 a 20% de água). Sabemos, no entanto, que eles estão em estado de vida latente, somente voltando à atividade se a disponibilidade de água aumentar. 
 
Nota: 0 teor de água num organismo desenvolvido não pode variar muito, sob pena de acarretar a morte. Calcula-se que nos mamíferos uma desidratação de mais de 10% já é fatal. Veremos mais tarde que os organismos terrestres, já que estão constantemente sujeitos a perdas de água, desenvolveram mecanismos sofisticados que reduzem essas perdas ao mínimo. 
 
Propriedades: a água é muito importante sob o ponto de vista biológico, devido às suas propriedades físico-químicas. Dentre elas, pode-se citar: 
· Calor específico: muito alto, Atua no equilíbrio da temperatura dentro da célula, impedindo mudanças bruscas de temperatura, que afetam o metabolismo celular. 
· Poder de dissolução: muito grande. É, por isso, considerada o solvente universal. Essa propriedade é muito importante, pois todas as reações químicas celulares ocorrem em solução. Além disso, a água é importante meio de transporte de substâncias dentro e fora das células. 
· Tensão superficial: grande. Moléculas com cargas aderem fortemente às moléculas de água, o que permite a manutenção da estabilidade coloidal. 
 
Funções: 
· Solvente universal- Atua como dissolvente da maioria das substâncias celulares. É o líquido em que estão dispersas as partículas do colóide celular, que estudaremos mais adiante. É fundamental para as reações químicas que ocorrem no organismo. Ex: participa das reações de hidrólise na matéria viva. 
· Transporta substâncias dentro ou fora da células. 
· É uma via de excreção, ou seja, arrasta para fora do corpo as substâncias nocivas produzidas pelo indivíduo, assim como as que estão em excesso. 
· Termorregulação: é importante fator de termorregulação dos seres vivos. 0 calor específico da água (ou seja, número de calorias necessárias para elevar a temperatura de 1 grama de água de 14,5oC para (15,5oC) é o valor mais alto entre os solventes comuns, ou seja, igual a 1. 
Sabemos, experimentalmente, que quanto maior o calor específico de uma substância, menores variações de temperatura ela experimenta pois, quando se fornece calor a tal substância, determinada quantidade de calor é absorvida. Graças a isso, a água contida nos organismos vivos conserva, praticamente, constante a temperatura de tais organismos em relação ao seu ambiente. Deve-se, provavelmente, a tal propriedade o fato de terem sido os oceanos o meio ideal para a origem da vida e para a evolução das formas mais primitivas de seres vivos. 
 
 
 
Sais Minerais 
Aparecem na composição da célula sob duas formas básicas: imobilizada e dissociada. Se apresentam sob a forma imobilizada como componentes de estruturas esqueléticas (cascas de ovos, ossos, etc.). Sob forma dissociada ou ionizada aparecem como na tabela abaixo: 
 
	Cálcio (Ca2+) 
	Componente dos ossos e dentes. Activador de certas enzimas. Por exemplo : enzimas da coagulação . 
	Magnésio ( Mg2+) 
	Faz parte da molécula de clorofila; é necessário, portanto , à fotossíntese. 
	Ferro (Fe2+) 
	Presente na hemoglobina do sangue, pigmento fundame ntal para o transporte de oxigênio. Componente de substâncias importantes na respiração e na fotossíntese (citocromos e ferrodoxina). 
	Sódio (Na+) 
	Tem concentração intracelular sempre mais baixa que nos líquidos externos. A membrana plasmática, por transporte ativo, constantemente bombeia o sódio, que tende a penetrar por difusão. Importante componente da concentração osmó tica do sangue juntamente com o K. 
	Potássio (K+) 
	É mais abundante dentro das células que fora delas. Por transporte ativo, a membrana plasmática absorve o potássio do meio externo. Os íons sódio e potássio estão envolvidos nos fenômenos elétricos que ocorrem na membrana plasmática, na concentração muscular e na condução nervosa. 
	Fosfato 
(PO4-3) 
	Componente dos ossos e dentes. Está no ATP, molécu la energética das atividades celulares. É parte integrante do D NA e RNA, no código genético. 
	Cloro (Cl-) 
	Componente 	dos 	neurônios 	(transmissão 	de 	impulso s nervosos ). 
	Iodo 
(I-) 
	Entra na formação de hormônios tireoidianos. 
 
 
 
 
Glicídios 
Os glicídios são também conhecidos como açúcares, sacarídios, carboidratos ou hidratos de carbono. São moléculas compostas principalmente de: carbono, hidrogênio, oxigênio. Os açúcares mais simples são os monossacarídios, que apresentam fórmula geral . O valor de n pode variar de 3 a 7 conforme o tipo de monossacarídio. O nome do açúcar é dado de acordo com o número de átomos de carbono da molécula, seguido da terminação OSE. Por exemplo, triose, pentose,hexose. São monossacarídios importantes: glicose, frutose, galactose, ribose e desoxirribose. 
 
 
A junção de dois monossacarídeos dá origem a um dissacarídio.Ex. sacarose. 
Quando temos muitos monossacarídeos ligados, ocorre a formação de um polissacarídeo, tal como o amido, o glicogênio, a celulose, a quitina, etc. 
Os glicídios são a fonte primária de energia para as atividades celulares, podendo também apresentar funções estruturais, isto é, formar estruturas celulares. Enquanto as plantas produzem seus próprios carboidratos, os animais incorporam-nos através do processo de nutrição. 
E os oligossacarídeos que não estão livres e sim unidos a lipídeos e proteínas, de modo que são partes de glicolipídeos e de glicoproteínas, que estão na membrana plasmática. 
 
Tabela – Monossacarídeos 
	 
Pentoses 
	Carbohidrato 
	Papel biológico 
	
	Ribose 
	Uma das matérias-primas necessárias àprodução de ácido ribonucléico. 
	
	Desoxirribose 
	Matéria-prima necessária à produção de ácido desoxirribonucléico (DNA). 
	
	Glicose 
	é a molécula mais usada pelas células para obtenção de energia. é fabricada pelas partes verdes dos vegetais, na fotossíntese. Abundante em vegetais, no 
	Hexoses 
	
	sangue, no mel. 
	
	Frutose 
	Outra hexose, também com papel fundamental mente energético. 
	
	Galactose 
	Um dos monossacarídeos constituinte da lactos e do leite. Papel energético. 
 
 
Tabela – Papel biológico de alguns polissacarídeos 
	DISSACARÍDEOS 
	Carboidrato 
	Monossacarídeos constituintes 
	Onde é encontrado e papel biológico 
	
	Sacarose 
	glicose + fructose 
	Em muitos vegetais. Abundante na canade-açúcar e na beterraba. Papel energético. 
	
	Lactose 
	glicose + galactose
	Encontrado no leite. Papel energético. 
	
	Maltose 
	glicose + glucose 
	Encontrado em alguns vegetais. Provém da digestão do amido no tubo digestivo de animais. Papel energético. 
	POLISS
ACARÍ 
DEOS 
	Amido 
	muitas moléculas de glucose 
	Encontrados em raízes, caules e folhas. O excesso de glicose produzido na
fotossíntese é armazenado sob forma de amido. 
	
	Celulose 
	muitas moléculas de glucose 
	Componente esquelético da parede de células vegetais, funcionando como
reforço. é o carboidrato ma is abundante na natureza. 
	
	Glicogênio 
	muitas moléculas de glucose 
	Encontrado no fígado e nos músculos. Constitui a reserva energética dos animais. 
 
 
 
Lipídios ou Ácidos Graxos 
A principal propriedade deste grupo de substâncias é o fato de serem insolúveis em água. Essas substâncias são formadas por C, H e O, mas em proporções diferentes da dos carboidratos. 
Fazem parte deste grupo as gorduras, os óleos, as ceras e os esteróides. As gorduras e os óleos formam o grupo dos triglicerídios, pois, por hidrólise, ambos liberam um álcool chamado glicerol e 3 "moléculas" de ácidos graxos. O ácido graxo pode ser saturado ou insaturado. O saturado é aquele onde há somente ligações simples entre os átomos de carbono, como por exemplo, o ácido palmítico e o ácido esteárico. O ácido graxo insaturado possui uma ou mais ligações duplas entre os carbonos, como, por exemplo, o ácido oléico. 
Um lipídio é chamado "gordura" quando está no estado sólido à temperatura ambiente; caso esteja no estado líquido será denominado "óleo". 
As ceras são duras à temperatura ambiente e macias quando são aquecidas. As ceras, por hidrólise, liberam "uma" molécula de álcool e ácidos graxos, ambos de cadeia longa. 
Os esteróides são lipídios de cadeia complexa. Como exemplo pode-se citar o colesterol e alguns hormônios: estrógenos, testosterona. 
 
Funções dos lipídios nos seres vivos. 
a) são constituintes da membrana plasmática e de todas as membranas internas da célula 
(fosfolipídios); 
b) fornecem energia quando oxidados pelas células. São normalmente usados como reserva 
energética; 
c) fazem parte da estrutura de algumas vitaminas (A, D, E e K); 
d) originam alguns hormônios (andrógenos, progesterona, etc.); 
e) ajudam na proteção, pois as ceras são encontradas na pele, nos pêlos, nas penas, nas folhas, impedindo a desidratação dessas estruturas, através de um efeito impermeabilizante. 
 
 
 
Aminoácidos 
São ácidos orgânicos que encerram em sua molécula um ou mais grupamentos Amina. Existem vários tipos de aminoácidos, sendo os mais importantes os alfa-aminoácidos 
 
Fórmula geral de um alfa-aminoácido: 
 
 
Qualquer molécula de aminoácido tem um grupo carboxila (COOH) e um grupo amina (NH2) ligados a um átomo de carbono. Nesses mesmo carbono ficam ligados ainda um átomo de hidrogênio e um radical (R). 
Nota: O radical (R) representa um radical orgânico, diferente em cada molécula de aminoácido encontrado na matéria viva. Os aminoácidos possuem caráter anfótero, ou seja, quando em solução podem funcionar como ácidos ou como bases. 
 
Síntese e classificação: 
Existem vinte aminoácidos diferentes na natureza, que fazem parte das proteínas e peptídeos. Os vegetais têm a capacidade de fabricar os vinte aminoácidos necessários para a produção de suas proteínas, já as células animais não sintetizam todos eles, sendo que alguns devem ser ingeridos com o alimento. Assim, os aminoácidos podem ser classificados em dois tipos: 
· Essenciais - são aqueles que não podem ser sintetizados pelos animais. 
· Não essenciais - são aqueles que podem ser sintetizados pelos animais. 
 
Observações: é importante ressaltar que, para os vegetais, todos os aminoácidos são não essenciais. Fica claro que classificar um aminoácido em não essencial ou essencial depende da espécie estudada; assim um certo aminoácido pode ser essencial para um animal e não essencial para outro. 
 
Importância dos aminoácidos: são unidades estruturais dos peptídeos e das proteínas. E funcionam como sistema tampão, ou seja, actuam no controle do pH das células. 
 
 
Peptideos 
São compostos resultantes de união entre dois ou mais aminoácidos. Esta união se dá entre o grupo carboxila de um aminoácido com o grupo amina do outro aminoácido, ocorrendo liberação de uma molécula de água (Reação de Condensação). A ligação que une dois aminoácidos, denomina-se ligação peptídica ou amídica. O número de ligações peptídicas existentes numa seqüência de amínoácidos, será sempre o número de aminoácidos que formam a cadeia, menos 1. 
 
Classificação: é feita de acordo com o número de aminoácidos. 
2 aminoácídos – dipeptídeo 
3 aminoácídos – tripeptídeo 4 aminoácidos – tetrapeptídeo 
n aminoácidos – polipeptídeo 
 
O produto formado quando dois aminoácidos se ligam é chamado dipeptídeo. O tripeptídeo e a tetrapeptídeo são formados, respectivamente, de três e quatro aminoácidos. 
Quando na molécula ocorre um maior número de aminoácidos, fala-se em polipeptídeo. 
Geralmente, usamos o termo proteína para designar certas moléculas com um número superior a 100 aminoácidos. 
 
lmportância: constituem um sistema tampão (impedem grandes variações de pH) e alguns funcionam como hormônios. Exemplos: oxitocina e vasopressina ou HAD (Hormônio anti-diurético). 
 
 
Proteinas 
São compostos orgânicos de alto peso molecular, são formadas pelo encadeamento de aminoácidos. Representam cerca do 50 a 80% do peso seco da célula sendo, portanto, o composto orgânico mais abundante de matéria viva. 
 
Pode-se dizer que as proteínas são polímeros de aminoácidos o que em suas moléculas existem ligações peptídicas em número igual no número de aminoácidos presentes menos um. Pode-se dizer, também, que os aminoácidos são monômeros dos peptídeos e das proteínas. (Polímeros são macromoléculas formadas pela união de várias moléculas menores denominadas monômeros). 
 
Nota: Uma molécula protéica contém desde algumas dezenas até mais de 1.000 aminoácidos. O peso molecular vai de 10.000 a 2.800.000. A molécula de hemoglobina, por exemplo, é formada por 574 aminoácidos e tem peso molecular de 68.000. Justifica-se, assim, o facto de as moléculas protéicas estarem incluídas entre as macromoléculas. 
 
Classificação: pode-se classificar as proteínas em três grupos: 
A. Proteínas simples: São também denominadas de homoproteínas e são constituídas, exclusivamente por aminoácidos. Em outras palavras, fornecem exclusivamente uma mistura de aminoácidos por hidrólise. Pode-se mencionar como exemplo: 
· As Albuminas: -São as de menor peso molecular, são encontradas nos animais e vegetais e são solúveis na água. Exemplos: albumina do plasma sangüíneo e da clara do ovo. 
· As Globulinas: -Possuem um peso molecular um pouco mais elevado, são encontradas nos animais e vegetais e são solúveis em água salgada. Exemplos: anticorpos e fibrinogênio. 
· As Escleroproteínas ou proteínas fibrosas: - Possuem peso molecular muito elevado, são exclusivas dos animais e são insolúveis na maioria dos solventes orgânicos. Exemplos: 
colágeno, elastina e queratina. 
 
B. Proteínas Conjugadas: São também denominadas heteroproteínas. As proteínas conjugadas são constituídas por aminoácidos mais outro componente não-protéico, chamadogrupo prostético. Dependendo do grupo prostético, tem-se: 
 
	 Proteínas conjugadas 
	 Grupo prostético 
	 Exemplo 
	 Cromoproteínas 
	 Pigmento 
	 hemoglobina, hemocianina e citocromos 
	 Fosfoproteínas 
	 ácido fosfórico 
	 caseína (leite) 
	 Glicoproteínas 
	 Carboidrato 
	 mucina (muco) 
	 Lipoproteínas 
	 Lipídio 
	 encontradas na membrana celular e no vitelo dos ovos 
	Nucleoproteínas 
	 ácido nucléico 
	 ribonucleoproteínas e desoxirribonucleoproteínas 
 
 
 
C. Proteínas Derivadas: As proteínas derivadas formam-se a partir de outras por desnaturação ou hidrólise. Pode-se citar como exemplos desse tipo de proteínas as proteoses e as peptonas, formadas durante a digestão. 
Observação: na ordem crescente de grandeza molecular tem-se: 
 
 
 
 
Estrutura: os níveis de organização Molecular de uma proteína são: 
· Primário - representado peIa seqüência de aminoácidos unidos através das ligações peptídicas. 
· Secundário - representado por dobras na cadeia (α- hélice), que são estabilizadas por pontes de hidrogênio. 
· Terciário - ocorre quando a proteína sofre um maior grau de enrolamento e surgem, então, as pontes de dissulfeto para estabilizar este enrolamento. 
· Quaternário - ocorre quando quatro cadeias polipeptídicas se associam através de pontes de hidrogênio, como ocorre na formação da molécula da hemoglobina (tetrâmero). 
 
 
Funções: as proteínas podem ser agrupadas em várias categorias de acordo com a sua função. De uma maneira geral, as proteínas desempenham nos seres vivos as seguintes funções: estrutural, enzimática, hormonal, de defesa, nutritivo, coagulação sangüínea e transporte. 
 
Função estrutural- participam da estrutura dos tecidos.Exemplos: 
· Colágeno: proteína de alta resistência, encontrada na pele, nas cartilagens, nos ossos e tendões; 
· Actina e Miosina: proteínas contráteis, abundantes nos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular; 
· Queratina: proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas, Evita a dessecação, a que contribui para a adaptação do animal à vida terrestre; 
· Albumina: proteína mais abundante do sangue, relacionada com a regulação osmótica e com a viscosidade do plasma (porção líquida do sangue); 
 
Função enzimática- toda enzima é uma proteína. As enzimas são fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas. Dentre as proteínas com função enzimática podemos citar, como exemplo, as lipases - enzimas que transformam os lipídios em sua unidades constituintes, como os ácidos graxos e glicerol. 
 
Função hormonal- muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica. Resumidamente, podemos caracterizar os hormônios como substãncias elaboradas pelas glândulas endócrinas e que, uma vez lançadas no sangue, vão estimular ou inibir a atividade de certos órgãos. É o caso do insulina, hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com e manutenção da glicemia (taxa de glicose no sangue). 
 
Função de defesa- existem células no organismo capazes de "reconhecer" proteínas "estranhas" que são chamadas de antígenos. Na presença dos antígenos o organismo produz proteínas de defesa, denominados anticorpos. 0 anticorpo combina-se, quimicamente, com o antígeno, do maneira a neutralizar seu efeito. A reação antígeno-anticorpo é altamente específica, o que significa que um determinado anticorpo neutraliza apenas o antígeno responsável pela sua formação. 
Os anticorpos são produzidos por certas células de corpo (como os linfócitos, um dos tipos de glóbulo branco do sangue). São proteínas denominadas gamaglobulinas. 
 
Função nutritiva- as proteínas servem como fontes de aminoácidos, incluindo os essenciais requeridos pelo homem e outros animais. Esses aminoácidos podem, ainda, ser oxidados como fonte de energia no mecanismo respiratório. Nos ovos de muitos animais (como os das aves) o vitelo, material que se presta à nutrição do embrião, é particularmente rico em proteínas. 
 
Coagulação sanguínea- vários são os factores da coagulação que possuem natureza protéica, como por exemplo: fibrinogênio, globulina anti-hemofílica, etc... 
 
Transporte- pode-se citar como exemplo a hemoglobina, proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue. 
 
 
Nucleotídeos 
São moléculas complexas, consistindo em um grupo fosfato, uma base nitrogenada e um açúcar de cinco átomos de carbono – pentose. Eles são blocos constitutivos dos ácidos nucléicos, o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA), que transmitem e traduzem a informação genética. Algumas moléculas de RNA funcionam como catalisadores. Os nucleotídeos podem actuar como moléculas carregadoras de energia química, como por ex: o éster trifosfato de adenina (ATP), que participa das transferências de energia em centenas de reações celulares individuais. Eles combinam com outros para formar enzimas como a coenzima A. 
 
 
 
Ácidos Nucleicos 
São polímeros lineares de nucleotídeos especializados no armazenamento, na transmissão e no uso da informação, por isso são macromoléculas de grande importância biológica. Existem dois tipos de ácidos nucléicos: DNA e RNA, que serão dispostos comparativamente no quadro abaixo: 
 
	 
	DNA 
	RNA 
	Açúcar (Pentose) 
	Desoxirribose 
	Ribose 
	Bases pirimidínicas 
	citosina (C), timina (T) 
	Citosina (C), uracil (U) 
	Bases purínicas 
	adenina (A), guanina (G) 
	Adenina (A), guanina (G) 
	Localização 
	Principalmente no núcleo das células, também nas mitocôndrias e cloroplastos.
	Principalmente 	no citoplasma, mas também no núcleo 
	Função 
	Transmissão de informação genética 
	Síntese de proteínas 
	Forma 
	Formada por duas fitas antiparalelas que são complementares na 
	Fita simples , que contém pequenas regiões de pareamento de bases 
	
	seqüência de nucleotídeos. Pareadas em dupla-hélice 
	complementares. 
 
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