Biologia Celular Aula 3 NOVA

Prévia do material em texto

1 
 
 Biologia Celular I- Aula 3 
 
 
 
Moléculas Fundamentais 
Objetivos: ao final desta aula você deverá saber 
 Quais os elementos químicos fundamentais dos seres vivos 
 Quais as características fundamentais da molécula de água 
 O que significa hidrofílico e hidrofóbico 
 Quais os grandes grupos de moléculas orgânicas 
 Quais as principais funções de cada um desses grupos 
o Açucares, lipídeos, proteínas e ácidos nucleicos 
 
2 
 
 
Tina e Mauro “filosofavam” sobre a vida e anotei o seguinte diálogo: 
 
Pois é, gente. Estamos estudando BIOLOGIA, mais especificamente, BIOLOGIA CELULAR. Mais 
adiante você vai estudar BIOQUÍMICA, mas até lá, vamos adiantando algumas informações que 
vão ajudar você a entender “como as coisas funcionam”. Melhor dizendo, “como as células 
funcionam”. 
De que somos 
feitos? 
De células! 
E as células? Do 
que são feitas? 
Ah! As células 
possuem uma 
membrana, 
núcleo... 
NÃOOO! Não é 
isso que estou 
perguntando! 
Se somos formados por 
ÁTOMOS, o que nos 
diferencia das pedras, dos 
oceanos, da lava dos 
vulcões, da atmosfera? 
Xi! Boa pergunta! 
3 
 
Bem, você certamente já viu a tabela abaixo. É a tabela periódica dos elementos, onde estão 
relacionados todos os elementos químicos conhecidos. A maioria ocorre na natureza, mas 
alguns foram sintetizados em laboratório (o que não vem ao caso, no momento). 
 
Tina quer saber o que há de diferente entre os seres vivos e a matéria inorgânica. Afinal, ela já 
sabe que na terra primitiva não havia seres vivos e que eles se formaram a partir da 
combinação de átomos de elementos químicos que também são encontrados na atmosfera, 
nas rochas e, principalmente na água. Tina e Mauro ficaram muito impressionados em saber 
que 70% da nossa massa corporal é água. 
Os elementos químicos encontrados em maior quantidade no seres vivos são quatro, na 
seguinte ordem: 
Hidrogênio, Carbono, Oxigênio e Nitrogênio 
Em menor quantidade, mas de fundamental importância são o Cálcio, o Magnésio, o Potássio, 
o Fósforo (não o palito!), Alumínio, Silício e outros. 
Já os elementos químicos que existem em maior quantidade na crosta terrestre são o Oxigênio 
e o Silício. 
O que tem de tão especial entre estes quatro elementos que resulta nessa coisa sensacional que 
são as células? As propriedades desses átomos nos seres vivos são sempre as mesmas, nas 
células e nos compostos minerais. Eles podem se associar, formando moléculas. Como? Veja na 
figura a seguir: 
4 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dois átomos podem fazer dois tipos de ligação química: em A eles compartilham elétrons, 
formando uma ligação covalente. Em B, um átomo, mais eletronegativo, atrai para si o elétron 
de outro átomo, que fica por isso carregado positivamente. O átomo que recebe o elétron fica 
negativo, mantendo o doador positivo próximo. Tanto o átomo que doa quanto o que recebe o 
elétron ficam ionizados, e estabelecem entre si uma ligação iônica. 
 
 
 
 
 
 
Não fique preocupado, você conhece muito bem as substâncias que fazem essas ligações. 
O oxigênio (O2) que respiramos, o gás carbônico (CO2) que expiramos e a água (H2O) são 
moléculas onde encontramos ligações do tipo covalente. Já o sódio e o cloro no cloreto de 
sódio (NaCl), estão ligados por ligações iônicas. 
OK, vamos então ver as maravilhas que esses quatro elementos tão simples são capazes de 
fazer 
 
Primeira maravilha: a água! 
A vida surgiu nos oceanos e todas as formas de vida, de alguma forma, precisam manter a 
água dentro e fora de suas células. Você já deve ter ouvido que “a água é o solvente 
universal”. Isso significa que, entre outras coisas, quase TODAS as reações que ocorrem numa 
Ligação covalente, ligação iônica... 
Afinal, estamos estudando 
biologia ou química? 
A B 
5 
 
célula, ocorrem em meio aquoso. A água dissolve substâncias como o sal (NaCl) e o açúcar, 
mas não se mistura com óleos. O que esta molécula tem mais de interessante? Observe a 
figura a seguir: 
A ligação entre o oxigênio e os hidrogênios é do tipo covalente, 
aquela em que os dois átomos compartilham um par de elétrons. 
Só que o oxigênio é mais eletronegativo que o hidrogênio e os 
elétrons compartilhados ficam mais próximos do primeiro. Por 
causa disso o lado da molécula onde está o oxigênio é mais 
negativo e, consequentemente, o outro lado, onde estão os 
hidrogênios, é mais positivo. O resultado disso é que, embora a 
molécula de água seja neutra, ela é uma molécula polar, com um 
pólo positivo e um negativo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Daí que as moléculas de água se atraem mutuamente, 
como mostrado aqui. O oxigênio “atrai” o hidrogênio da 
molécula vizinha. Isso mesmo, como um imã! 
 E também são “atraídas” por íons 
 
 
Quando substâncias como o cloreto de sódio 
são dissolvidas em água. As moléculas de 
água são atraídas pela carga dos íons, 
formando camadas de solvatação, como você 
pode ver aqui à esquerda. Isso acaba 
aumentando o raio molecular dos íons. 
Tá, e daí? 
6 
 
As células são 70% água, mas os outros 30% são formados pelos seguintes grupos de 
substâncias: 
 
 
Justo! É disso que nosso corpo precisa para 
formar moléculas mais complexas, para 
produzir energia, fazer reações químicas, enfim, para viver! 
AÇÚCARES 
“Açúcar é mais energia”. Talvez você já tenha ouvido esta frase. Com certeza você já ouviu falar 
em glicose e sacarose. A sacarose é o açúcar que usamos no dia a dia. A sacarose é formada por 
duas moléculas de glicose. Repare no esquema a seguir: para formar uma molécula de sacarose 
é produzida uma molécula de água e para que a sacarose seja separada em duas moléculas de 
glicose uma molécula de água é consumida. Por isso mesmo esta é uma reação de hidrólise 
(hidro= água e lise=quebra). Interessante, não? 
 
 
 
 
Mas Mauro, sal e 
água são 
substâncias 
inorgânicas, não 
são? 
É, Tina, assim como o 
CO2, mas já vamos 
falar das moléculas 
BIOLÓGICAS, 
Tá parecendo 
fórmula de 
suplemento 
alimentar... 
7 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A glicose pode formar moléculas maiores, com MUITOS carbonos e uma delas é usada na 
fabricação de papel, a celulose. A celulose não é um alimento, é um açúcar com função 
estrutural, encontrado na parece celular dos vegetais. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
8 
 
Então os açúcares podem funcionar como alimentos para as células ou como estrutura. Só 
isso? 
NÃO! A glicose possui 6 carbonos em sua molécula, mas existem açúcares com 3 carbonos, 4 
carbonos, 5 carbonos. 
Os açúcares de 5 carbonos mais importantes são a RIBOSE e a DESOXIRRIBOSE. Sabe por que? 
Porque eles entram na composição da molécula dos ÁCIDOS NUCLEICOS. Sim, o DNA e o RNA, 
que carregam e transmitem as informações genéticas de cada ser vivo. 
 
 
 
 
 
 
A ribose ainda entra em outras duas moléculas muito importantes, que você até deve 
conhecer, pelo menos de nome: a adenosina trifosfato, ou ATP e a adenosina monofosfato ou 
AMP. 
O ATP é a principal fonte de energia utilizada nas reações químicas da célula e o AMP (AMP 
cíclico) é muito importante na transmissão de mensagens dentro da célula. Vamos falar muito 
dessas moléculas durante a disciplina. 
LIPÍDEOS, GORDURAS E ÁCIDOS GRAXOS 
 
As membranas de todas as células são formadas por moléculas lipídicas. Os lipídeos são uma 
classe de moléculas que inclui os óleos e as gorduras. Como você já deve saber “água e óleo 
não se misturam”e por isso mesmo as membranas estabelecem um limite ideal entre o 
interior aquoso das células e o meio externo, igualmente aquoso. 
Os lipídeos que formam as membranas biológicas são principalmente do tipo fosfolipídeo. Os 
fosfolipídeos são formados por 3 outros tipos moleculares: o glicerol, os ácidos graxos e o 
Leio o tempo todo 
nas revistas que 
precisamos evitar as 
gorduras! 
Não é bem assim, 
Tina. As membranas 
celulares são formadas 
por LIPÍDEOS e sem 
eles nosso organismo 
não produziria 
hormônios. 
9 
 
fosfato. Veja abaixo como são essas moléculas e como elas se associam para formar o 
fosfolipídeo. 
 
O glicerol é um tipo de álcool, com 3 hidroxilas. 
 
 
 
Os ácidos graxos são longas cadeias de carbono 
hidrogenado, terminadas por uma carboxila. Cada 
fosfolipídeo, tem duas cadeias de ácidos graxos. 
 
 
O fosfato é um íon inorgânico, PO4. 
 
 
Como essas moléculas se combinam no fosfolipídeo? Assim, veja: 
 A parte não colorida da molécula de 
fosfolipídeo é variável. Por isso mesmo 
existem muitos tipos de fosfolipídeos, 
com diferentes radicais ligados ao fosfato 
e com cadeias de ácidos graxos de 
diferentes comprimentos, entre outras 
variáveis. 
Entretanto, a característica mais 
importante dos fosfolipídeos para a 
formação das membranas é que eles são 
anfipáticos. Isso mesmo an-fi-pá-ti-cos. 
Esta palavra significa que eles possuem 
duas (anfi) naturezas: as cadeias de 
ácidos graxos são hidrofóbicas (= 
possuem pavor de água) e a porção 
formada pelo glicerol, o fosfato e o 
radical variável, são hidrofílicas (= amigas 
da água). Assim, por esta dupla 
natureza, quando em contato com a 
água os fosfolipídeos, espontaneamente 
formam bicamadas e estas se fecham, 
formando os lipossomas (vamos voltar a 
isso na aula sobre estrutura da 
membrana). 
10 
 
 
As moléculas de fosfolipídeos se arranjam em uma bicamada. Assim, apenas as porções 
hidrofílicas da molécula ficam em contato com a água, tanto pelo lado de dentro, quanto pelo 
lado de fora da célula. 
Além dos fosfolipídeos, os esteróis- que incluem o colesterol- também são uma classe de 
lipídeos de grande importância: além de também se inserirem nas membranas, são 
precursores de hormônios, os hormônios esteróides. 
As tão temidas “gordurinhas” também são lipídeos que são armazenados como reserva 
energética. Essas gorduras são excelentes fontes de energia, mas os carboidratos (açúcares) 
são utilizados preferencialmente pelo organismo. É por isso que quando precisamos perder 
peso, diminuímos o consumo de açúcares (e de gorduras). 
AMINOÁCIDOS E PROTEÍNAS 
Os aminoácidos são pequenas moléculas onde um dos 
carbonos está sempre ligado a um radical amina e um 
radical carboxila. Eles são as subunidades formadoras 
das proteínas. Por que as proteínas são tão 
importantes? 
Bem, as enzimas que digerem o que comemos são 
proteínas, assim como as unhas e cabelos. O sangue é 
rico numa proteína, a albumina; nossos músculos 
precisam de proteínas para se contrair e todos os 
processos de comunicação entre as células dependem de 
proteínas. 
Quando dois aminoácidos se ligam, forma-se entre eles uma ligação peptídica, mostrada no 
esquema a seguir: 
11 
 
 
As proteínas são formadas por centenas de aminoácidos. Os aminoácidos são como as letras 
do alfabeto: com um número finito deles, podem ser compostas infinitas proteínas. 
O que determina que proteínas uma célula pode sintetizar, é o seu código genético, que é 
formado pelo quarto tipo de moléculas: os nucleotídeos. 
NUCLEOTÍDEOS E ÁCIDOS NUCLEICOS 
Os nucleotídeos são formados pela combinação de 
um açúcar de 5 carbonos (em azul), com uma 
molécula nitrogenada (em verde) e um fosfato 
(amarelo). Existem dois tipos de ácidos nucleicos, o 
DNA e o RNA. Repare as letras G, A, T e C ao lado dos 
nucleotídeos representados ao lado, elas significam: 
Guanina, Adenina, Timina e Citosina, os nucleotídeos 
do DNA, ácido desoxirribonucleico. Esses 
nucleotídeos também “funcionam” como um 
alfabeto, servindo de molde para a síntese do ácido 
ribonucleico, o RNA, que por sua vez será o molde 
para a síntese de proteínas. 
Além deste, os nucleotídeos possuem um outro papel 
de igual importância: o ATP, adenina trifosfato e o 
GTP, guanina trifosfato, são moléculas que 
armazenam energia que é utilizada nas várias 
atividades celulares. 
Como se não bastasse, o AMP, adenina monofosfato, 
é uma molécula sinalizadora, que dispara várias das 
atividades celulares que mencionamos acima. 
• Ligação peptídica 
• Aminoácido 
12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Nossa! Começo a entender! 
 
Sim, vamos estudar Biologia Celular: como as células são, o que elas fazem, como isso acontece. 
Vocês vão ver que vai ser muito legal!