QUÍMICA CELULAR (1)

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QUÍMICA CELULAR 
“Os organismos são constituídos a partir da matéria inanimada”
“As moléculas são tijolos com os quais se constroem as células”
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Os fundamentos da química da vida:
Compostos de carbono (química orgânica);
Reações que ocorrem em soluções aquosas;
Moléculas poliméricas (compostos químicos ligados)
Moléculas: tamanho, estrutura e função das células
COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS
Inorgânicos: água e sais minerais
Orgânicos: Ácidos nucléicos, carboidratos, lipídeos e proteínas 
Matéria: combinações de elementos (H, C)
Átomo: menor partícula de um elemento
Moléculas: ligação de átomos entre si
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Átomos
Átomo: prótons e nêutrons (núcleo) e elétrons (atração eletrostática)
Nº de prótons = Nº atômico
Nº de elétrons = Nº de prótons
Nêutrons: estabilidade estrutural do núcleo
PM (prótons+nêutrons) = 6 x 1023 = 1 Mol 
Isótopos: átomos de um elemento com mesmo número atômico
Elementos sob diferentes formas físicas, mas quimicamente idênticos;
Nº de nêutrons diferentes, Nº de prótons iguais
Carbono 12 (estável): 6 prótons e 6 nêutrons
Carbono 14 (instável): 6 prótons e 8 nêutrons
Elementos dos organismos vivos (96,5% do peso): C, H, N, O
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Elétrons: determinam como os átomos interagem
Combinação de átomos para formação de moléculas
Sofrem rearranjos
Acomodados em orbitais: camadas eletrônicas
Átomos do tecido vivo: camadas eletrônicas mais externas incompletas – doa, aceita ou compartilha elétrons – interação com outros átomos (reativos)
Ligações químicas entre átomos:
Ligação iônica: doação de elétrons
Ligação covalente: compartilhamento de elétrons
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Organização dos elementos com base no nº de elétrons de sua camada mais externa
99% do nº de átomos presentes no organismo
0.9%
Traços
A ser esclarecido
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Ligações iônicas: ganho e perda de elétrons
Átomos com/sem 1-2 elétrons na camada externa
NaCl:
Na: doação do único elétron da camada externa (Na+)
Cl: ganha uma elétron (Cl-) 
Íons eletricamente carregados (Na+, Cl-): cátions e ânions
Atração eletrostática – ligação iônica
Sais: átomos unidos apenas por ligações iônicas
Enfraquecidas pela água
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Ligações covalentes
Molécula: agregado de átomos unidos por ligações covalentes
Compartilhamento de elétrons: 1-4
Oxigênio: 6 elétrons na última camada – adquire 2 elétrons por compartilhamento – até 2 ligações covalentes
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Ligações covalentes
Variam em intensidade
Quantidade de energia gasta para romper a ligação
Formação e quebra das ligações – enzimas 
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Tipos de ligações covalentes
Ligações simples: 
compartilhamento de dois elétrons (par)
Permite rotação (flexível)
Ligações duplas: 
Compartilhamento de dois pares de elétrons;
Curtas, fortes e menos flexível
Ligação covalente polar: elétrons compartilhados de maneira desigual 
Diferenças entre as cargas positivas do núcleo
Ligação entre elementos diferentes
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Eletronegatividade dos elementos
E = 0,184 (I + A)
Energia de ionização e afinidade eletrônica
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Água
70% do peso da célula
Funções:
Solvente natural dos íons 
Meio de dispersão das macromoléculas
Indispensável à atividade metabólica – reações intracelulares em ambiente aquoso
Água livre 95% (solvente) e água ligada 5% (ligações não-covalentes)
Propriedades:
H2O: ligação polar – “O” atrai e- fortemente, “H” atrai e- fracamente – distribuição de e- não-equititativa 
Dipolo (grupo – e +) – ligação eletrostática a ânions, cátions e moléculas
Ligação de hidrogênio com duas outras moléculas de água (atração elétrica)
Moléculas hidrofílicas: formam ligações de hidrogênio com a água (alcoóis, íons, açúcares, DNA, RNA e proteínas) 
Moléculas hidrofóbicas: não carregadas e formam poucas ou nenhuma ligação de hidrogênio (hidrocarbonetos H-C, H não carregado, ligação não-polar)
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Ácidos
Próton H+: doação de e-
Trânsito de prótons de uma molécula para outra de água - formação de íon hidrônio (H3O+): próton H+ atraído pelo O-
Ácidos: substâncias em água liberam H+ para formar H3O+ (doação de prótons para moléculas de água)
Quanto maior a [H3O+], mais ácida é a solução
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Base
Molécula capaz de receber prótons
capacidade de aumentar a [OH-]
Remoção de prótons das moléculas de água
NaOH = Na+ + OH-
-NH2 + H2O = -NH3+ + OH-
OH + H3O+ = 2H2O
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 Compostos de carbono
 Formação de moléculas grandes
 4 elétrons e 4 vacâncias na última camada: formação de 4 ligações covalentes com outros átomos
 Compostos de carbono formados pelas células: moléculas orgânicas
 Moléculas orgânicas
 Monômeros: 
 Função: Construção de proteínas, ácidos nucleicos, lipídeos e polissacarídeos 
Tipos:
Açúcares
Ácidos graxos
Aminoácidos
Nucleotídeos
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Açúcares
Subunidades de polissacarídeos
Fonte de energia
Constituintes da membrana celular e matriz extracelular
Moléculas formadas a partir dos açúcares são os Carboidratos
Número de monômeros:
Monossacarídeos: açúcares mais simples (CH2O)n – 3 triose, 4 tetroses, 5 pentoses, 6 hexoses (Glisose - C6H12O6).
Oligossacarídeos (2-10 monossacarídeos): unidos à lipídeos e proteínas
Dissacarídeos: ligação de dois açúcares – sacarose (glicose + frutose)
Polissacarídeos: amido, glicogênio e celulose
Isômeros: moléculas com mesma fórmula, mas estruturas diferentes
Conversão de glicose em manose ou galactose: mesma fórmula e estruturas diferentes
Forma D ou L: imagens especulares
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Ligação de açúcares: reação de condensação 
Ligação entre grupos OH 
Liberação de H2O
Ligação glicosídica
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Glicose:
Liberação de energia: degradação em moléculas menores 
Reservas de energia: glicogênio nos animais e amido nas plantas
Sustentação mecânica: celulose (parede vegetal) é um polissacarídeo de glicose; quitina é um derivado da glicose
Glicoproteínas = oligossacarídeos + proteínas
Glicolipídeos = oligossacarídeos + lipídeos 
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Ácidos Graxos
Cadeia hidrocarbonada: hidrofóbica e sem reatividade
Grupo carboxila (-COOH): ioniza em solução (-COO-), hidrofílico e reativo
Diferenças dos ácidos graxos: comprimento das cadeias hidrocarbonadas e ligações C-C (saturado e insaturado)
Reserva energética – gotículas de moléculas de triacilgliceróis (lipídeos)
Construção das membranas celulares: fosfolipídeos (ácidos gráxos , glicerol, fosfato, grupo polar)
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Aminoácidos
Subunidades das proteínas
Possuem um grupo ácido carboxílico e um grupo amino
Ligação Peptídica: ligação covalente entre dois aminoácidos adjacentes
Polipeptídeo: cadeia de aminoácidos
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Nucleotídeos: subunidades do DNA e RNA
Açúcar: ribose ou desoxirribose
Fosfatos
Base nitrogenada (anel de C-N):
Pirimidinas (um anel): C, T/U
Purinas (dois anéis): A e G
Carreadores de energia: trifosfato de adenosina (ATP)
Transfere energia em reações celulares
Formado pela degradação oxidativa dos alimentos
Fosfatos ligados por ligações anidrofosfóricas –hidrólise– liberação de energia
Armazenamento e disponibilização
	da informação biológica: construção
	dos ácidos nucléicos
Ácidos ribonucléicos (RNA): A, G, C, U
Ácidos desoxirribonucléicos (DNA):
	A, G, C, T
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RNA: cadeia de polinucleotídeos única
DNA: molécula de fita dupla 
Informação genética: reconhecimento e pareamento das bases (G-C, A-T/U)
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Macromoléculas
Moléculas contendo carbono
Blocos que servem para montar as células e conferir características específicas dos seres vivos
Polímeros com ligações covalentes entre pequenas moléculas orgânicas
Proteínas ou enzimas: 
Dirigem reações por rompimento de ligações covalentes – energia
Construção de componentes estruturais – tubulina e histonas
Motores moleculares – produção de forçae movimento – miosina 
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Ligações não covalentes e forma das macromoléculas
Conformações – ligações não covalentes fracas (atrações eletrostáticas, ligações de hidrogênio, atração de Van der Waals e interação hidrofóbica)
Organização das macromoléculas em formas particulares
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Ligações não covalentes entre macromoléculas
Atração forte entre duas moléculas por soma das ligações – enzimas, blocos constitutivos de estruturas, formação de complexos (maquinarias de replicação do DNA)
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Interações não-Covalentes entre as moléculas
Ligações iônicas/atrações eletrostáticas entre átomos de cargas opostas
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2. Ligações de hidrogênio: um átomo de hidrogênio eletropositivo é compartilhado por dois átomos eletronegativos 
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3. Atrações de van der Waals: atração entre átomos não polares através de dipolos oscilantes
4. Força hidrofóbica: expulsão de superfícies não-polares da rede formada pelas moléculas de água