Composição Molecular das Células

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Composição Molecular das 
Células 
Prof. Mateus Rodrigues Pereira 
Os componentes químicos da célula 
Química da vida é especial 
1. Baseada fundamentalmente na química do 
CARBONO (Química orgânica). 
 
2) As células são constituídas de 70% de água – a vida 
depende de reações químicas que acontecem em 
soluções aquosas. 
 
3) A química das células é bastante complexa – a mais 
simples das células (bactérias) tem uma química mais 
complicada do que qualquer outro sistema conhecido. 
Os componentes químicos da célula 
 De que é feito a matéria? 
- A matéria é feita da combinação dos elementos químicos 
(tabela periódica). 
 
Os componentes químicos da célula 
 De que é feito a matéria? 
- A menor partícula de qualquer elemento que retém as 
propriedades químicas características do elemento é o átomo. 
 
- Entretanto, as características (propriedades) de substâncias 
que não sejam os elementos puros dependem da maneira 
pela qual os seus átomos estão ligados em grupos, formando 
moléculas. 
- Ex: O elemento químico oxigênio (O) tem suas propriedades. 
 O Oxigênio molecular (O2) tem outras propriedades. 
 A água (H2O) tem outras propriedades. 
Os componentes químicos da célula 
As células são formadas por poucos tipos de 
átomos 
 
- Os organismos vivos são feitos de somente uma pequena 
seleção de elementos químicos, sendo que quatro deles – 
carbono (C), Hidrogênio (H), Nitrogênio (N) e Oxigênio – 
perfazem 96.5% do peso de um organismo. 
 
- Esta composição é bem diferente daquela do ambiente 
inorgânico (não-vivo) 
 
Os componentes químicos da célula 
Como as células são formadas a partir dos 
elementos químicos? 
 
- Para compreendermos como os seres vivos são formados 
a partir da matéria inanimada (elementos químicos) é 
essencial saber como são formadas as ligações que mantém 
os átomos das moléculas unidos. 
Os componentes químicos da célula 
Estrutura dos átomos 
 
- O peso atômico de um átomo, ou o peso molecular de uma molécula, é a 
sua massa em relação ao átomo de Hidrogênio (P.M. = 1) 
 
- O peso atômico é igual ao número de prótons + o número de nêutrons 
que o átomo tem. 
 
- O número de prótons é sempre igual ao número de elétrons. 
 
- Prótons estão no núcleo do átomo e tem carga positiva (+) 
 
- Elétrons estão em órbita ao redor do núcleo e tem carga negativa (-). 
 
- Os nêutrons estão no núcleo, contribuem com o peso atômico final e 
neutralizam as cargas positivas que poderiam se repelir na ausência dos 
nêutrons. 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Estrutura dos átomos 
- A massa de um átomo ou molécula frequentemente é 
especificada em dáltons (D) sendo que um dálton é uma unidade 
de massa atômica (u.m.a.) aproximadamente igual à massa de 
um átomo de hidrogênio. 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
- Os elétrons estão distribuídos em camadas eletrônicas ou 
orbitais (mais internas e mais externas) 
- Os átomos que compõem as moléculas biológicas contém no 
máximo quatro camadas. 
- A primeira camada (mais próxima ao núcleo) pode ter no 
máximo dois elétrons 
- A segunda e a terceira camada podem ter no máximo 8 
elétrons. 
- A quarta camada pode conter até 18 elétrons. 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
- As camadas são preenchidas da primeira para a última. 
- O átomo cuja camada mais externa esteja preenchida 
completamente por elétrons, é estável e quimicamente 
inerte. 
- Ex.: Hélio (2 elétrons) 
- Neon (2 + 8 elétrons) 
- argônio ( 2 + 8 + 8) 
Chamados GASES INERTES 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
- Já o Hidrogênio possui apenas 1 elétron na sua única camada 
– é extremamente reativo. 
- Átomos que compõem as células tem suas camadas 
eletrônicas mais externas INCOMPLETAS e assim podem: 
DOAR, ACEITAR ou COMPARTILHAR ELÉTRONS ENTRE SI para 
formarem moléculas. 
- Camadas eletrônicas que não estão totalmente 
preenchidas (2 ou 8 elétrons) são menos estáveis do que 
as completamente preenchidas. 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
- Os átomos que possuem camada mais externa 
incompleta tem uma tendência maior em interagir com 
outros átomos – ganham, perdem ou compartilham 
elétrons completando a camada mais externa – levam a 
dois tipos de ligação química entre os átomos. 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
LIGAÇÃO QUÍMICA 
- Conceito: Ligação entre dois átomos do mesmo 
tipo ou não para completarem o número de 
elétrons da sua última camada (2 ou 8). 
- Quando os elétrons são doados de um átomo ao 
outro, há formação de ligação iônica. 
 
- Íon: Qualquer átomo com saldo de carga (positiva ou 
negativa: Cátion(+) ou ânion(-)). 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
LIGAÇÃO QUÍMICA 
- Conceito: Ligação entre dois átomos do mesmo 
tipo ou não para completarem o número de 
elétrons da sua última camada (2 ou 8). 
- Quando dois átomos compartilham o mesmo par 
de elétrons, há a formação de ligação covalente. 
Os componentes químicos da célula 
LIGAÇÃO QUÍMICA 
Os componentes químicos da célula 
LIGAÇÃO QUÍMICA 
 
Exemplos: 
H2 (H – H) 
 
NaCl (Na+ Cl-) 
 
HCl (H – Cl) 
 
- Obs.: Ligação Covalente é muito mais forte do que 
a Ligação Iônica. 
 
Os componentes químicos da célula 
 
Os elétrons localizados nas camadas mais externas 
determinam como os átomos interagem 
LIGAÇÃO QUÍMICA 
- Átomo de H: pode formar uma única ligação 
covalente. Possui uma única camada que acomoda 2 
elétrons 
 
- Outros (O, N, S, P e o importantíssimo Carbono) 
podem formar mais de uma. Camada mais externa 
destes átomos pode acomodar até 8 elétrons e 
formam ligações até este número ser atingido. 
Exemplos: 
H2 
 
O2 
 
NH3 (amônia) 
 
Etanol (Álcool) 
 
NaCl 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
- Ligações covalentes simples: 
- Acontece quando cada um dos átomos participantes doa 
UM elétron, ou seja, quando eles compartilham apenas 
UM par de elétrons. 
 
- Ligações covalentes duplas: 
- Acontece quando cada um dos átomos participantes 
compartilha dois pares de elétrons. 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
- Ligações covalentes simples: 
 
 
 
 
- Ligações covalentes duplas: 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
- Ligações covalentes POLARES: 
- Ligações covalentes nas quais os elétrons são 
compartilhados de maneira não equitativa. 
- Quando átomos que são unidos por uma ligação covalente 
simples pertencem a elementos químicos diferentes, 
geralmente atraem os elétrons compartilhados com graus 
diferentes. 
- Ex.: A ligação covalente entre oxigênio e Hidrogênio (O – H) 
ou entre Nitrogênio e Hidrogênio (N – H) é dita POLAR. Os 
átomos (O) e (N) atraem elétrons mais fortemente (são 
ditos mais eletronegativos) e o átomo de (H) atrai elétrons 
mais fracamente. 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
- Ligações covalentes POLARES: 
 
- Estrutura POLAR:Por definição (no sentido elétrico) é uma 
estrutura com um acúmulo de carga positiva em uma das 
extremidades (pólo positivo) e um acúmulo de carga 
negativa na outra (pólo negativo). 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
- Ligações covalentes APOLARES: 
 
- Na ligação carbono e hidrogênio (C – H), os elétrons são 
atraídos pelos átomos equitativamente e a ligação é 
relativamente NÃO-POLAR (APOLAR). 
Os componentes químicos da célula 
 
Tipos de Ligações Covalentes 
Os componentes químicos da célula 
 
Interações eletrostáticas entre moléculas polares 
 
- Quando uma molécula polarizada (H2O) encontrar 
uma segunda molécula que possua um conjunto de 
cargas complementares (que também seja polarizada), 
as duas poderão sofrer atração recíproca por meio de 
interações eletrostáticas. 
Os componentes químicos da célula 
 
ÁGUA (H2O) 
- A água perfaz cerca de 70% do peso de uma célula. 
- Muitas reações químicas celulares acontece em 
ambiente aquoso. 
- Vida começou em ambiente aquoso (“mares 
primitivos” – com os coacervados): a vida 
fundamenta-se nas propriedades da água. 
- Na molécula de água, os dois átomos de Hidrogênio 
se ligam ao Oxigênio por ligação covalente (ligação 
covalente polar) 
 
Os componentes químicos da célula 
 
ÁGUA (H2O) 
 
 
 
 
- Quando uma região da molécula carregada 
positivamente aproxima-se de uma região carregada 
negativamente de outra molécula, a atração 
recíproca (interação eletrostática) pode resultar 
numa ligação chamada ligação de hidrogênio ou 
ponte de hidrogênio. 
 
Os componentes químicos da célula 
 
ÁGUA (H2O) 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
ÁGUA (H2O) 
 
Ligação de Hidrogênio – é um tipo 
de interação eletrostática entre 
moléculas polares (ligação 
covalente polar) e acontece 
quando nestas moléculas, o 
Hidrogênio está ligado 
covalentemente aos átomos de 
Oxigênio e Nitrogênio (ambos 
muito eletronegativos). 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
 
ÁGUA (H2O) 
Então a água é POLAR. 
- Moléculas que possuem ligações 
covalentes polares tem afinidade 
com a água e são chamadas 
HIDROFÍLICAS (POLARES) (“gostam 
de água”) – Hidro (água) – Filia 
(afinidade). 
- Moléculas que possuem ligações 
covalentes apolares não tem 
afinidade com a água e são 
chamadas HIDROFÓBICAS 
(APOLARES). (“não gostam de água”) 
– fobia (medo). 
 
Os componentes químicos da célula 
Moléculas Orgânicas 
- Os compostos de carbono formados pelas células são 
denominados moléculas orgânicas. 
 
- Certas combinações de átomos como as dos grupos 
metila (-CH3), hidroxila (-OH), carboxila (-COOH), 
carbonila (-C=0), fosfato (-PO3
-2), sulfidrila (-SH) e 
amino (-NH2), ocorrem repetidamente nas moléculas 
orgânicas. 
Os componentes químicos da célula 
Proteínas 
- As proteínas são polímeros de aminoácidos. 
- Aminoácidos são moléculas orgânicas (à base de carbono) que 
possuem um grupo carboxílico (-COOH) e um grupo amino (-
NH2), ambos ligados a um átomo de carbono denominado de 
carbono α. 
Os componentes químicos da célula 
Proteínas 
- A ligação covalente entre dois aminoácidos adjacentes em uma 
cadeia proteica é chamada de ligação peptídica. 
 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
 
 
- Carboidratos são moléculas orgânicas formadas por carbono, 
hidrogênio e oxigênio. Glicídios, hidratos de carbono e 
açúcares são outros nomes que esses podem receber. 
 
- São as principais fontes de energia para os sistemas vivos, 
uma vez que a liberam durante o processo de oxidação. 
Participam também na formação de estruturas de células (ex.: 
Glicoproteínas) e de ácidos nucleicos. 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Monossacarídeos 
- Os de constituição mais simples, denominados 
monossacarídeos, possuem como fórmula geral (CH2O)n, 
sendo o “n” o número de átomos de carbono. 
 
 
- São, geralmente, de sabor adocicado e podem ser trioses, 
tetroses, pentoses, hexoses ou heptose, quando constituídas 
de 3, 4, 5, 6 ou 7 átomos de carbono. A glicose, 
monossacarídeo extremamente importante para a nossa vida 
como fonte de energia, é uma hexose de fórmula C6H12O6 
(n=6). A frutose e a galactose são, também, hexoses. 
 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Monossacarídeos 
 
Glicose - C6H12O6 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Monossacarídeos 
 
Frutose - C6H12O6 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Monossacarídeos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fazem parte da estrutura dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) 
 
Ribose – C5H10O5 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Dissacarídeos 
- Dissacarídeos são moléculas solúveis em água, 
resultantes da união de dois monossacarídeos, por 
uma ligação denominada glicosídica. 
 
 
- Quando ocorre esse evento, há a liberação de uma 
molécula de água (desidratação ou condensação) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Dissacarídeos 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Sacarose (glicose + frutose), 
Lactose (glicose + galactose) e 
Maltose (glicose + glicose) são 
três exemplos bastante 
conhecidos 
Os componentes químicos da célula 
Carboidratos 
Polissacarídeos 
- São formados pela união de diversos 
monossacarídeos 
 
- Glicogênio: Polissacarídeo de reserva dos animais. 
 
- Amido: Polissacarídeo de reserva das plantas. 
 
- Celulose: Polissacarídeo estrutural das plantas. 
FEITOS POR MONÔMEROS DE GLICOSE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Lipídios 
- Os lipídios englobam um conjunto de 
moléculas biológicas que tem a 
característica comum de serem 
insolúveis em água (APOLARES – 
HIDROFÓBICOS). 
 
- Os ácidos graxos e seus derivados como 
o triacilglicerol são exemplos de lipídios. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Lipídios 
- Ácidos graxos são derivados de hidrocarbonetos (Hidrofóbicos - 
Carbono – C e Hidrogênio – H na sua composição). 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Lipídios 
- Ácidos graxos compõem o triacilglicerol (APOLAR – Hidrofóbico) 
– 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
- Lipídio de Armazenamento 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Lipídios 
Fosfolipídios 
- Assim como o triacilglicerol, os fosfolipídios são 
formados de ácidos graxos e glicerol. 
- Presença do grupo fosfato hidrofílico 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fosfolipídios SÃO moléculas ANFIFÍLICAS – Possuem uma parte 
POLAR e outra APOLAR 
Os componentes químicos da célula 
Ácidos Nucléicos 
- DNA (ácido desoxirribonucléico) 
 
- RNA (ácido Ribonucléico) 
 
 
- Subunidades dos ácidos Nucléicos: NUCLEOTÍDEOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Ácidos Nucléicos 
Nucleotídeos (DNA) 
- Formados por uma base nitrogenada, um monossacarídeo (Pentose – 
Desoxirribose) e um grupamento fosfato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Os componentes químicos da célula 
Ácidos Nucléicos 
Nucleotídeos (RNA) 
- Formados por uma base nitrogenada, um monossacarídeo (Pentose – 
Ribose) e um grupamento fosfato. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
DNA 
DNA 
DNA 
A molécula de DNA é constituída por duas cadeias enroladas 
para a direita, formando a chamada Hélice Dupla ou Dupla 
Hélice. 
Analogamente, a estrutura do DNA pode ser comparada a 
uma escada circular com dois corrimãos. Neste caso, os 
corrimãos correspondem às ligaçõesrepetitivas de açúcar-
fosfato ao longo de todo o comprimento da molécula. 
Os átomos de carbono da desoxirribose (açúcar) são 
numerados de 1’ a 5’ e uma ligação fosfodiéster conecta o 
átomo de carbono 5’ de uma desoxirribose ao átomo de 
carbono 3’ da desoxirribose adjacente. 
 
DNA 
As duas cadeias ocorrem em direções opostas, isto é, 
enquanto uma é 5’3’ a outra é 3’5’. Por esta razão as 
duas fitas da molécula são ditas antiparalelas. 
Os dois filamentos (fitas) são mantidos juntos por pontes de 
hidrogênio entre as bases nitrogenadas de cada filamento, 
formando uma estrutura como uma escada em espiral. A 
parte variável da molécula é constituída por pares de bases 
nitrogenadas que formam os degraus da escada. 
Cada fita de uma molécula de DNA contém uma sequencia 
de nucleotídeos que é exatamente complementar à 
sequencia de nucleotídeos da outra fita. 
 
RNA (Ácido Ribonucléico) 
- É bastante similar ao DNA 
- Difere em três pontos principais: 
- O açúcar é a ribose 
- Ao invés de Timina é a Uracila (Pirimidina) 
- Caracteriza-se por apresentar uma única cadeia (não 
é dupla fita) – Procariontes e Eucariontes (exceção: 
Vírus – pode ter RNA fita dupla) 
RNA (Ácido Ribonucléico) 
Os componentes químicos da célula 
Monômero 
Componente 
Químico 
monossacarídeo Carboidratos 
Aminoácido Proteínas 
Nucleotídeo 
DNA e RNA (ácidos 
Nucléicos)