2 Bases químicas da constituição celular

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BIOLOGIA CELULAR - SDE0906
Semana Aula: 2
Bases químicas da constituição celular
Tema
Bases químicas da constituição celular
Palavras-chave
Água, lipídeos, proteínas, carboidratos e ácidos nucleicos
Objetivos
Relacionar átomos, elementos químicos, moléculas, matéria e seres vivos.
Entender os níveis hierárquicos de organização dos seres vivos.
Compreender a importância das biomoléculas para os seres vivos.
Caracterizar funcionalmente e estruturalmente as biomoléculas.
Estrutura de Conteúdo
Aspectos que devem ser discutidos na aula:
Unidade 1
 1.7. Bases Químicas da Constituição Celular: água, proteínas, ácidos nucleicos, 
carboidratos e lipídeos.
Todo ser vivo é um sistema químico que obedece as leis da Física e da Química, sendo, 
portanto, formado por diferentes elementos químicos que se combinam, e formam a 
matéria que compõe todo o universo, incluindo a célula e os seres vivos;
Existem diferentes elementos químicos distribuídos em famílias ou grupos em uma tabela 
periódica de acordo com suas características químicas, ressaltando que os elementos 
químicos C, O, N, H, Ca, K, Na, Cl e S são fundamentais para os seres humanos;
Os elementos químicos são representados pelos átomos, que são considerados a menor 
partícula da matéria, sendo este composto por um núcleo e por uma eletrosfera, estando 
presentes no núcleo os prótons (subpartículas carregadas positivamente), nêutrons 
(subpartículas sem cargas) e na eletrosfera, os elétrons (subpartículas contendo cargas 
negativas), diferenciando, desse modo, dos íons que são subpartículas carregadas por 
apresentarem diferenças nos números de prótons e elétrons;
 Os átomos são espécies químicas neutras, uma vez que não apresentam cargas 
resultantes de terem números de prótons iguais aos números de elétrons. Além disso, 
deve ser compreendido que o átomo é caracterizado pelo seu número de próton, 
destacando que o átomo de um elemento químico pode variar somente em seu número de 
nêutrons, destacando os três isótopos de C, tais como C12 (6 prótons, 6 nêutrons), C13 (6 
prótons, 7 nêutrons) e C14 (6 prótons, 8 nêutrons);
Os níveis hierárquicos de organização dos seres vivos através da compreensão de que a 
combinação de elementos químicos ou átomos formam as moléculas, que se combinam e 
formam as células, que se combinam e formam os tecidos, a combinação de diferentes 
tecidos forma os órgãos, e a combinação de diferentes órgãos forma os sistemas, e a 
combinação desses forma um organismo vivo, como os seres humanos. Caracterizando, 
assim que, todas as matérias, como o ser humano, tem como menor partícula os átomos;
As moléculas fundamentais para os seres vivos, designadas como biomoléculas, sendo 
elas, principalmente: água, lipídeos, carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos;
As principais propriedades químicas da molécula de água, o composto mais abundante na 
Terra, encontrado em diferentes estados físicos (líquido, sólido e gasoso); constituído 
pela interação entre dois átomos de hidrogênio com um átomo de oxigênio, gerando a 
fórmula molecular H2O; 
A importância da água para a sobrevivência humana, ocupando mais de 70 % do nosso 
corpo, distribuído diferentemente nos órgãos conforme às suas necessidades e 
funcionamento; sendo um solvente universal, capaz de dissolver uma grande quantidade 
de substâncias, destacando o significado de solvente, soluto e solução, ressaltando que as 
reações químicas ocorrem na presença da água, como hidrólise (quebra de molécula), 
como exemplo o papel se dissolvendo em água, ou síntese (produção de molécula), e que, 
dessa forma, a água é importante para o transporte de substâncias dentro e fora das 
células; além disso, é essencial para a termo regulação do corpo, mostrando a 
necessidade da hidratação;
 
As moléculas orgânicas destacando que são formadas principalmente, por átomos de 
Carbono. E, que as macromoléculas são polímeros, resultantes da combinação covalente 
entre moléculas menores, chamadas de monômeros;
 
As principais moléculas orgânicas que compõem o organismo humano: lipídeos, 
carboidratos, proteínas e ácidos nucleicos;
 
Os lipídeos são moléculas insolúveis ou pouco solúveis em água, sendo desse modo, 
chamados de hidrofóbicos, como por exemplo a combinação de água e óleo que são 
imiscíveis;
Os diferentes tipos de lipídeos que compõem a célula e o organismo animal: os Ácidos 
graxos, Triglicerídeos, Fosfolipídeos e Colesterol;
Os Ácidos Graxos importantes por servir de fonte de energia para a célula e por formar os 
lipídeos que compõem a membrana celular;
Os ácidos graxos, como moléculas formadas por ácido carboxílico terminal e longas 
cadeias de carbono, sendo, portanto, classificados em saturados ou insaturados, por 
possuírem ligações simples entre os átomos de carbonos ou ligações duplas, 
respectivamente;
Os ácidos graxos saturados são de origem animal (carne vermelha, leite integral, bacon), 
e insaturados são de origem vegetal (abacate, nozes, azeite de oliva, óleo de girassol, óleo 
de milho, peixe de água fria), e que os ácidos graxos insaturados podem ser encontrados, 
estruturalmente, na forma cis e trans. A forma trans em excesso é prejudicial à saúde, 
uma vez que a maior parte que é consumida é industrializada, causando danos a nossa 
saúde, como doenças cardiovasculares, alteração do crescimento do feto intrauterino, 
obesidade e aterosclerose;
Os ácidos graxos essenciais são aqueles que não são produzidos pelo organismo animal, 
e, devido à sua importância, precisam ser ingeridos através da alimentação, sendo, 
principalmente, os ácidos linoleico (ômega 3) e linolênico (ômega 6), que apresentam 
vários benefícios à saúde;
Os triglicerídeos como um importante lipídeo de armazenamento de energia, que formam 
os óleos vegetais (líquidos) e as gorduras animais (sólidas), sendo, portanto, produzidos 
pelo fígado a partir de alimentos ricos em carboidratos simples (açúcares, doces), 
carboidratos complexos (arroz, massas, pães), gorduras e bebidas alcoólicas;
Os triglicerídeos são formados através de uma reação de síntese entre uma molécula de 
glicerol (álcool) e três moléculas de ácidos graxos;
Os fosfolipídios como os lipídeos de membrana são os mais importantes e mais 
abundantes, com a função principal de formar a estrutura básica da membrana celular, se 
organizando em duas camadas;
A membrana celular é dinâmica, principalmente, pelo fato dos fosfolipídeos se 
movimentarem através da capacidade de realizarem: flexão, rotação, difusão lateral e 
flip-flop;
Os fosfolipídios são moléculas formadas por duas moléculas de ácidos graxos e um 
radical fosfato, ambos ligados ao glicerol, formando, assim, uma região hidrofóbica e 
uma região hidrofílica, por isso sendo chamados de anfipáticos. Como são hidrofóbicos 
se organizam na membrana celular com as partes hidrofóbicas voltadas para dentro e 
hidrofílicas para fora da célula;
O colesterol é um lipídeo esterol encontrado nas células e organismo animal, não sendo, 
portanto, encontrado em vegetais, e que está presente na membrana celular em menor 
quantidade do que os fosfolipídios, sendo importante no controle da fluidez dessa 
estrutura. O colesterol é importante por ser precursor de hormônios chamados de 
esteroides, que são os hormônios sexuais e os hormônios produzidos pela glândula 
adrenal;
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na Terra, sendo a glicose o 
carboidrato mais importante, uma vez que é a fonte principal de energia nos seres vivos. 
A glicose é produzida juntamente com o gás oxigênio através da reação de fotossíntese, 
realizada pelas plantas e pelas algas, a partir do consumo do gás carbônico da atmosfera, 
água e energia luminosa. A glicose proveniente da alimentação e o oxigênio da respiração 
nos seres animais formam energia;
Os carboidratos são classificados em três categorias, deacordo com a sua estrutura 
molecular, em: Monossacarídeos (unidade molecular básica para a formação dos demais), 
oligossacarídeos (formados pela ligação de poucos monossacarídeos) e os polissacarídeos 
(formados pela ligação de muitos monossacarídeos);
Os monossacarídeos mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, que são 
essencialmente energéticos, e que a ribose e a desoxirribose, são monossacarídeos 
estruturais que compõem a estrutura do DNA e do RNA, respectivamente;
Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais importantes, formados pela ligação 
covalente, chamada de ligação glicosídica, entre dois monossacarídeos. Destacando a 
maltose encontrado nos cereais, formado pela combinação entre duas moléculas de 
glicose, sacarose, encontrado nas frutas e no açúcar da dieta, é formado por uma 
molécula de glicose ligada com frutose, e lactose, encontrado no leite e derivados, é 
formado pela combinação de uma molécula de glicose com uma molécula de galactose;
Os oligossacarídeos também são encontrados na superfície externa das membranas 
celulares ligados às proteínas e aos lipídeos da membrana, formando glicoproteínas e 
glicolipídeos, constituindo o glicocálice, que é importante para a sinalização celular e 
adesão entre as células;
Os polissacarídeos são longas cadeias (polímeros), lineares ou ramificadas, que podem 
ser formadas por um único tipo de monossacarídeo, chamado de homopolissacarídeo, ou 
por vários tipos, chamados de heteropolissacarídeos;
Os polissacarídeos são importantes reservas energéticas e estrutural, dependendo da 
molécula formada. Destacando como principais reservas energéticas: o glicogênio, 
principal polissacarídeo de reserva de glicose nas células animais, presente no fígado e no 
músculo esquelético estriado, e o o amido, forma das plantas armazenarem glicose, 
servindo como base para a alimentação animal, cuja sua digestão inicia-se na boca pela 
ptialina para formar a maltose, que depois se transforma em glicose. Tendo como função 
estrutural: a celulose que forma a parede celular das células vegetais e a quitina que está 
presente no exoesqueleto dos artrópodes, como os insetos, e também na parede celular de 
fungos;
As proteínas também são polímeros, formadas pela ligação peptídica entre vários 
aminoácidos, elas desempenham diferentes funções no organismo. Estão presentes na 
membrana celular, possuem função de transporte de moléculas, formação de poros, 
canais e receptores celulares; apresentam funções hormonais, catalíticas (enzimas), 
participam dos mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, além de serem um 
importante nutriente;
A unidade básica (monômero) das proteínas são os aminoácidos que se ligam 
covalentemente por ligações chamadas de peptídicas. Portanto, se ligam formando 
dipeptídeos, união de dois aminoácidos, tripeptídeos, por três aminoácidos, 
tetrapeptídeos, por quetro, e a partir de cinco aminoácidos formam-se os polipeptídeos, 
nos quais os compostos de centenas a milhares de aminoácidos compõem as proteínas;
Os aminoácidos são pequenas moléculas com características próprias que desempenham 
diferentes funções, além de formar as proteínas, como reguladores do pH intracelular, 
atuar como neurotransmissores, como o GABA e outros, originar neurotransmissores, 
como a serotonina a partir do triptofano e por serem usados como fonte de energia;
Existem vinte diferentes aminoácidos que se ligam seguindo uma sequência específica de 
uma proteína que é determinada pelo código genético presente no DNA. Ressaltando que 
existem 64 códons (códigos genéticos) que codificam os 20 aminoácidos para a formação 
das proteínas;
Dos vinte aminoácidos que formam as proteínas, o organismo humano não é capaz de 
produzir oito, que são chamados de essenciais, sendo, dessa forma, adquiridos através da 
alimentação, sendo eles: valina, leucina, isoleucina, fenilalanina, triptofano, metionina e 
lisina, e os outros doze aminoácidos, que são produzidos pelo organismo, são chamados 
de não essenciais;
Os ácidos nucleicos são moléculas que se encontram principalmente no núcleo, formadas 
por muitas unidades de nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster, sendo classificado 
em dois tipos: o DNA (ácido desoxirribonucleico) e o RNA (ácido ribonucleico);
O DNA é a molécula responsável por guardar a informação genética da célula, que é 
passada para as células filhas a cada divisão celular, sendo, portanto, a molécula da 
hereditariedade das características dos seres vivos;
A molécula de DNA é formada por duas cadeias de nucleotídeos unidas entre si através 
de ligações de hidrogênio (pontes de hidrogênio) formadas pela interação entre as bases 
nitrogenadas, em forma de dupla hélice ou espiral. Estruturalmente a molécula de DNA é 
formada por duas cadeias duplas, antiparalelas e complementares, compostas pelas bases 
nitrogenadas A (Adenina), C (Citosina), G (Guanina) e T (Timina), unidas por ligações 
fosfodiéster e o pareamento entre as bases através das pontes de hidrogênio;
O RNA é importante para que a informação genética presente no DNA possa ser 
utilizada. Estruturalmente que a molécula de RNA é formada por uma única cadeia de 
nucleotídeos, formando uma fita simples, na qual as bases nitrogenadas A (Adenina), C 
(Citosina), G (Guanina) e U (Uracila) se ligam através de ligações fosfodiéster.
Estratégias de Aprendizagem
A presente aula deverá despertar a capacidade de relacionar os conceitos abordados na 
aula anterior com a atual. Deve ser feita uma revisão prévia sobre células, tipos celulares 
e níveis hierárquicos de organização dos seres vivos. 
Para aprofundar o estudo o aluno deverá: ler com atenção o material didático, acessar o 
livro virtual e outros objetos de aprendizagem referentes à aula 2 (quiz, jogo e vídeos 
complementares) que estão no SAVA.
Segue, abaixo, comentários dos vídeos apresentados em sala de aula:
Vídeo: Vídeo esquemático mostrando a quebra de moléculas feita pela água. Água 
separando (hidrolisando) dissacarídeos, dipeptídeos, o triglicerídeo em glicerol e 3 ácidos 
graxos. E a água ajudando na síntese dos ácidos nucleicos. A formação da ligação 
fosfodiéster por condensação, ou seja, formação de água e pirofosfato inorgânico (P2O6 
3-). Link: https://www.youtube.com/watch?v=7e2IkQHxszM
Vídeo: Movimentação dos fosfolipídios. A membrana é uma organela fluida, onde as 
proteínas podem se movimentar. Mas isto só é possível porque os fosfolipídios da 
membrana se movimentam. Eles são capazes de fazer: flexão, rotação, difusão lateral e 
flip-flop. Veja o vídeo: https://www.youtube.com/watch?v=Nz6TfM_h4Rc
Também estão disponibilizados no SAVA os seguintes vídeos complementares referentes 
ao conteúdo da aula:
Vídeos da aula 2:
Hidrólise de moléculas
https://www.youtube.com/watch?v=7e2IkQHxszM
Fluidez da membrana
https://www.youtube.com/watch?v=Nz6TfM_h4Rc
Indicação de Leitura Específica
Leitura do Capítulo 1 do livro Introdução à Biologia Celular
Capítulo 1: Bases Químicas da Constituição Celular. estrutura, Função e Evolução.
Recursos 
Aplicação: articulação teoria e prática
Nas aulas serão utilizados objetos de aprendizagem para articulação da teoria e da prática. 
No SAVA estão disponíveis artigos científicos, quiz, jogos, vídeos apresentados na aula e 
outros vídeos complementares referentes aos conteúdos da aula.
Exercício proposto em aula:
1) (Unifor-CE) As fibras musculares estriadas armazenam um carboidrato a partir do qual 
se obtém energia para a contração. Essa substância de reserva se encontra na forma de:
a) Amido
b) Glicose
c) Maltose
d) Sacarose
e) Glicogênio
2) (UFR-RJ) As plantas e animais utilizam diversos componentes químicos na 
formação de partes importantes de seus organismos ou na construção de estruturas 
importantes em sua sobrevivência. A seguir estão citados alguns:
 
I- O esqueleto externo dos insetos é composto de um polissacarídeo.
II - As células vegetais possuem uma parede formada por polipeptídeos.
III - Os favos das colmeias são constituídos por lipídios.
IV - As unhas são impregnadas de polissacarídeos que as deixam rígidas e 
impermeabilizadas.
 
Estão corretas as afirmativas
a) I e II.
b) I e III.
c) I e IV.
d) II e III.
e) II e IV.
Considerações Adicionais
Para próxima aula Leitura do Capítulo 2 do livro Introdução à Biologia Celular