Aula 2 Resumo de Bases químicas da constituição celular I

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Disciplina Fundamentos de Biologia – SDE 3894 
 
 
AULA 2 
 
Aula 2: Bases químicas da constituição celular I. 
2.1. Bases Químicas da Constituição Celular: água, sais minerais, vitaminas e lipídeos. 
 
Todo ser vivo é um sistema químico que obedece às 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). 
 
É importante destacar que o nosso organismo é formado por várias substâncias orgânicas e 
inorgânicas. Entre as substâncias orgânicas que fazem parte do nosso corpo, podemos 
destacar os carboidratos, lipídios, aminoácidos, proteínas e ácidos nucleicos. Já as substâncias 
inorgânicas encontradas são a água e os sais minerais, substâncias mais simples que as 
orgânicas. Os sais minerais são nutrientes que apresentam as mais variadas funções e podem 
ser observados em seres vivos e também na matéria não viva. Nos seres vivos, encontram-se 
dissolvidos em água ou imobilizados. Os dissolvidos em água estão sob a forma de íons, 
enquanto os imobilizados são encontrados nas estruturas esqueléticas, sendo pouco solúveis. 
 Os organismos vivos são incapazes de produzir sais minerais, assim sendo, devem retirar 
esses nutrientes de fontes alimentares de origem animal ou vegetal. Apesar de não fornecerem 
calorias, a ingestão dessas substâncias é de fundamental importância, uma vez que os 
minerais atuam, entre outras funções, na formação de ossos e dentes, condução do impulso 
nervoso, coagulação, manutenção do equilíbrio osmótico, transferência de substâncias pelas 
membranas e no processo de respiração celular. 
A falta de sais minerais no corpo dos seres vivos pode ser fatal, uma vez que altera 
significativamente o metabolismo. Assim sendo, uma alimentação saudável torna-se essencial 
para a manutenção do equilíbrio do corpo. 
Podem-se apresentar em sala de aula os principais sais minerais encontrados nos seres vivos, 
indicando-se as suas funções: 
- Cálcio: É o mineral mais abundante no organismo, sendo encontrado principalmente no 
esqueleto. Além de formar os ossos, é um nutriente essencial para a célula, pois controla a 
permeabilidade da membrana. Além disso, o cálcio é importante para a contração muscular, 
liberação de hormônios, coagulação do sangue, entre outras funções. 
- Ferro: Esse mineral participa, entre outras funções, da formação das hemoglobinas, um 
pigmento que tem a função de transportar oxigênio. Além disso, faz parte da mioglobina, que 
armazena oxigênio no músculo, e participa da respiração celular. 
- Flúor: Esse mineral destaca-se principalmente por prevenir problemas dentários e 
ósseos, mas atua também em tecidos e células. 
- Fósforo: Esse mineral é encontrado principalmente no esqueleto juntamente ao cálcio, 
formando os ossos. Além dessa função, participa da constituição das membranas celulares 
(fosfolipídeos), de atividades enzimáticas e fornece energia sob a forma de ATP (adenosina 
trifosfato). 
- Iodo: Mineral que faz parte da composição dos hormônios da tireoide e atua nos 
sistemas cardiovascular, esquelético, respiratório e urinário. Resumidamente, pode-se dizer 
que o iodo é importante para o crescimento e desenvolvimento dos organismos. 
- Magnésio: É um sal mineral importante, apesar de menos abundante, atuando em 
atividades enzimáticas, duplicação dos ácidos nucleicos, síntese de vitamina D, transmissão de 
influxo nervoso, trocas iônicas da membrana celular, entre outras funções. 
- Potássio: Com o sódio, atua no funcionamento das células nervosas (Bomba de 
Sódio/Potássio). Além disso, contribui para o metabolismo, regulação da quantidade de água 
no organismo, produção de proteínas e glicogênio, excitabilidade neuromuscular, controle da 
pressão sanguínea, entre outras. 
- Sódio: Participa do funcionamento das células nervosas com o potássio (Bomba de 
Sódio/Potássio). Esse mineral também forma o sal de cozinha e participa da absorção de 
aminoácidos, glicose e água. 
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 
dessa 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 as 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 
termorregulação 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 possuíremligações 
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. 
 
É importante apresentar que as vitaminas são micronutrientes importantes no processo de 
metabolismo de carboidratos, lipídios e proteínas. Embora as vitaminas sejam substâncias 
essenciais ao organismo, à maioria dos animais não consegue produzi-las em quantidade 
suficiente, ou não as produz. Por esse motivo, a ingestão de alimentos que as contenham é 
necessária. No ser humano, a quantidade a ser ingerida pode variar conforme idade, sexo, 
estado de saúde e atividade física do indivíduo. As doses devem ser aumentadas em gestantes 
e lactantes, em indivíduos em crescimento ou com saúde debilitada, e mesmo trabalhadores 
em funções que exijam muito esforço físico. Mas, é um engano pensar que os alimentos podem 
ser trocados pelas vitaminas: sem a ingestão da comida, o organismo simplesmente não 
consegue absorvê-las. 
 
As vitaminas são classificadas conforme substâncias que as dissolvem. São lipossolúveis, 
solúveis em gorduras, as vitaminas A, D, K, armazenadas no fígado, e a vitamina E, que é 
distribuída para todos os tecidos de gordura no corpo. As substâncias lipossolúveis não são 
facilmente excretadas pelo organismo e tendem a se acumular provocando intoxicação se 
ingeridas em excesso. 
 
Outro grupo é o das hidrossolúveis, ou solúveis em água, como as vitaminas C e as do 
complexo B (1, 2, 3, 5, 6, 8 e 9), que permanecem no corpo por um pequeno período de tempo 
antes de serem excretadas pelos rins e, por essa razão, devem ser ingeridas diariamente. A 
B12 também é hidrossolúvel, mas permanece armazenada no fígado. As vitaminas são 
moléculas orgânicas que funcionam em uma grande variedade de processos dentro do 
organismo. A função mais comum é como cofatores para as reações enzimáticas. A 
característica distinguível das vitaminas é que elas geralmente não podem ser sintetizadas 
pelas células de mamíferos e, portanto, devem ser fornecidas pela dieta. 
Para depois da Aula 2: 
 
▪ Assistir o vídeo: “Como Tudo Funciona – Água”, disponível em: 
https://www.youtube.com/watch?v=yoEjO7z8d4I. 
 
▪ Ler o artigo "Vitaminas", disponível em: http://www.revistafi.com/materias/378.pdf. 
 
▪ Assista o vídeo “A água como solvente”, disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=-
dBDgSnmPiY. 
 
▪ Assistir o vídeo “Visão geral sobre lipídios / Macromoléculas”, disponível em: 
https://www.youtube.com/watch?v=wDRz9ENEIEY. 
 
▪ Para a próxima aula, ler o Capítulo 1 do livro Introdução à Biologia Celular. Bases 
Químicas da Constituição Celular. Estrutura, Função e Evolução. 
 
▪ Resolver os exercícios propostos a seguir com o objetivo de reforçar o assunto apresentado. 
 
 
 
EXERCÍCIOS 
 
1) (PUC-RS) A tensão superficial da água explica vários fenômenos, como o da capilaridade, 
a forma esférica das gotas de água e o fato de alguns insetos poderem andar sobre a água. 
A alta tensão superficial da água é uma consequência direta: 
a) da sua viscosidade. 
b) do seu elevado ponto de fusão. 
c) do seu elevado ponto de ebulição. 
d) das atrações intermoleculares. 
e) das ligações covalentes entre os átomos de ?H? e ?O?. 
 
2) Um dos principais desafios mundiais na atualidade é o atendimento à demanda por água de 
boa qualidade. O crescimento populacional, a necessidade de produção de alimentos e o 
desenvolvimento industrial devem gerar sérios problemas no abastecimento de água nos 
próximos anos. A água é um recurso fundamental para a existência da vida, na forma que nós 
conhecemos. Foi na água que a vida floresceu, e seria difícil imaginar a existência de qualquer 
forma de vida na ausência deste recurso vital.? (Química Nova na Escola, maio, 2001.). 
Assinale a alternativa incorreta sobre a molécula de água e suas propriedades. 
a) A molécula de água se estabiliza por ligação iônica, onde o oxigênio doa elétrons ao 
hidrogênio. 
b) A água é uma molécula polar e, devido a isso, consegue dissolver várias outras 
moléculas polares. 
c) Na água existem forças de atração intermolecular muito fortes e estas são conhecidas 
como ligações de hidrogênio. 
d) Uma propriedade importante da água é que a forma líquida apresenta uma densidade 
maior que a forma sólida. Se o contrário fosse verdade, durante o inverno as águas de 
inúmeros rios e lagos localizados no hemisfério norte do nosso planeta, ao se congelarem, 
ficariam depositadas no fundo destes. 
e) O valor do pH da água quimicamente pura é igual a 7,0, a 25 ºC. 
3) Os lipídios, chamados popularmente de gorduras, são substâncias que se caracterizam 
principalmente por sua baixa solubilidade em água. Entre as alternativas a seguir, marque 
aquela que não se refere a uma importância biológica dos lipídios. 
a) Funcionam como reserva energética. 
b) Atuam na impermeabilização de superfícies que sofrem com a desidratação. 
c) Fazem parte da composição da membrana plasmática. 
d) Fazem parte da composição de hormônios. 
e) Atuam como catalisadores biológicos. 
 
4) (UFRN) Embora seja visto como um vilão, o colesterol é muito importante para o 
organismo humano porque ele é: 
a) precursor da síntese de testosterona e progesterona. 
b) agente oxidante dos carboidratos. 
c) responsável pela resistência de cartilagens e tendões. 
d) cofator das reações biológicas. 
e) precursor da síntese de GH. 
 
5) (UFPI)A hidrólise de moléculas de lipídios produz: 
a) aminoácidos e água. 
b) ácidos graxos e glicerol. 
c) glucose e glicerol. 
d) glicerol e água. 
e) ácidos graxos e água. 
 
6) (PUC-MG 07) As vitaminas são compostos orgânicos que funcionam como coenzimas, ou 
seja, atuam juntamente com as enzimas envolvidas no metabolismo celular. A deficiência de 
vitaminas provoca enfermidades chamadas de doenças de carências. Sejam dados os 
seguintes sintomas de carências: 
1. Córnea ressecada. 
2. Raquitismo na infância. 
3. Deficiência na coagulação sanguínea. 
4. Anemia perniciosa. 
Os sintomas carenciais enumerados acima estão relacionados, respectivamente, com a 
deficiência das seguintes vitaminas: 
a) K, E, B2, B12. 
b) B1, D, C, E. 
c) A, D, K, B12. 
d) A, E, K, C. 
 
7) (UFPE) Os sais minerais existem nos seres vivos de forma imobilizada ou dissociados em 
íons. Pequenas variações nas porcentagens de íons podem modificar profundamente a 
permeabilidade, irritabilidade e viscosidade de célula. Analise as propostas apresentadas. 
( ) Magnésio (Mg++), presente na clorofila, é, portanto, necessário à fotossíntese. 
( ) Cálcio (Ca++) é necessário para a ação de certas enzimas em importantes processos 
fisiológicos. 
( ) Ferro (Fe++), presente na hemoglobina, faz parte de pigmentos importantes na 
respiração (citocromos). 
( ) Fosfato (PO4--) é o principal cátion extra e intracelular. 
( ) Cloreto (Cl-) importante cátion presente tanto na hemoglobina quanto na clorofila. 
 
8) Mulher de 28 anos de idade que se mantinha em dieta vegan há 5 anos se queixou de 
cansaço excessivo e parecia estar pálida. Sua concentração de hemoglobina estava baixa e 
seus eritrócitos tinham tamanhos aumentados (macrocitose). Não apresentava sintomas 
neurológicos, mas sua concentração plasmática de uma determinada hidrossolúvel estava 
baixa. Como as fontes da referida vitamina são produtos animais, a dieta vegana estrita pode 
levar à deficiência da vitamina em questão. 
Com base na descrição do caso clínico, pode-se inferir que a paciente está com deficiência 
de vitamina: 
a) A 
b) B12 
c) D 
d) C 
e) E 
 
9) A síndrome de hiponatremia com sinais de hiper-hidratação, porém com urina diluída, é 
chamada de síndrome da secreção inapropriada de vasopressina (SIADH). O trauma e a 
cirurgia estimulam a secreção de vasopressina e, assim, a retenção de água. A dextrose, 
utilizada na reposição hídrica, é metabolizada, gerando água e, portanto, tende a diluir o (X), 
levando à hiponatremia. 
Em relação ao parágrafo, a incógnita (X) pode ser adequadamente substituída por: 
a) Cl 
b) Na+ 
c) K+ 
d) Ca++ 
e) Mg++ 
 
10) (UEL-PR) O óleo vegetal, componente do biodiesel, é do grupo dos triglicerídios, 
podendo ser extraído de várias fontes, como amendoim, mamona, algodão e girassol. Sobre 
os triglicerídios, é correto afirmar: 
a) São substâncias hidrofílicas sintetizadas nos vacúolos das células. 
b) São lipídios estruturais sintetizados nos cloroplastos das células. 
c) São lipídios que formam as membranas celulares. 
d) São lipídios de reserva energética. 
e) São produtos diretos da fotossíntese.