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Microbiologia - Resumo I - Princípios químicos

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Princípios químicos
Resumo I – Microbiologia
Tortora
A ciência de interações entre os átomos e as moléculas é denominada química.
As atividades metabólicas dos microrganismos envolvem reações químicas complexas.
Os nutrientes são degradados pelos micróbios para obter energia e para produzir novas células. 
Os átomos são as menores unidades de elementos químicos que entram nas reações químicas.
Os átomos consistem de um núcleo, que contém prótons e nêutrons, e de elétrons que se movem em torno do núcleo.
O número atômico é o número de prótons no núcleo; o número total de prótons e nêutrons é o peso atômico.
Os átomos com o mesmo número de prótons e o mesmo comportamento químico são classificados como o mesmo elemento químico.
Os elementos químicos são denominados por abreviações, chamadas de símbolos químicos.
Cerca de 26 elementos são encontrados comumente nas células vivas.
Os átomos que possuem o mesmo número atômico (são do mesmo elemento), mas diferentes pesos atômicos são denominados isótopos.
Em um átomo, os elétrons estão distribuídos em torno do núcleo em camadas eletrônicas.
Cada camada pode manter um número máximo característico de elétrons.
As propriedades químicas de um átomo são em boa parte devidas ao número de elétrons em sua camada mais externa.
As moléculas são compostas de dois ou mais átomos; as moléculas constituindo de no mínimo dois tipos de diferentes de átomos são denominadas compostos.
Os átomos formam moléculas para preencher suas camadas eletrônicas mais externas.
As forças de atração que unem os núcleos atômicos de dois átomos são denominadas ligações químicas.
A capacidade de combinação de um átomo – o número de ligações químicas que o átomo pode formar com outros átomos – é sua valência.
Um átomo ou um grupo de átomos carregado positiva ou negativamente é denominado íon.
A atração química entre íons de carga oposta é denominada ligação iônica.
Para formar uma ligação iônica, um íon é um doador de elétrons, e o outro íon é um aceptor de elétrons.
Em uma ligação covalente, os átomos compartilham pares de elétrons.
As ligações covalentes são mais fortes que as ligações iônicas, e são bem mais comuns nos organismos.
 
Uma ponte de hidrogênio existe quando um átomo de hidrogênio covalentemente ligado a um átomo de oxigênio ou nitrogênio é atraído a outro átomo de oxigênio ou nitrogênio.
As pontes de hidrogênio formam ligações fracas entre diferentes moléculas ou entre partes da mesma molécula.
O peso molecular é a soma dos pesos atômicos de todos os átomos em uma molécula.
Um mol de um átomo, íon ou molécula é igual a seu peso atômico ou molecular, expresso em gramas.
As reações químicas são a composição ou degradação de ligações químicas entre os átomos.
Uma alteração de energia ocorre durante as reações químicas.
As reações endo-ergônicas requerem energia; as reações exo-ergônicas liberam energia.
Em uma reação de síntese, os átomos, os íons ou as moléculas são combinados para formar uma molécula maior.
Em uma reação de decomposição, uma molécula maior é degradada em suas moléculas, íons ou átomos componentes.
Em uma reação de troca, duas moléculas são decompostas, e suas sub-unidades são usadas para sintetizar duas moléculas novas.
Os produtos das reações reversíveis podem facilmente ser revertidos para formar os reagentes originais.
Os compostos inorgânicos normalmente são moléculas pequenas, ligadas ionicamente.
A água e muitos ácidos, bases e sais comuns são exemplos de compostos inorgânicos.
A água é a substância mais abundante nas células.
Como a água é uma molécula polar, ela é um solvente excelente.
A água é um reagente em muitas das reações de decomposição da digestão.
A água é um excelente tampão de temperatura.
Um ácido se dissocia em H+ e ânions.
Uma base se dissocia em OH- e cátions.
Um sal se dissocia em íons negativos e positivos, nenhum dos quais é H+ ou OH-.
O termo pH refere-se á concentração de H+ em uma solução.
Uma solução de pH 7 é neutra; um valor de pH abaixo de 7 indica acidez; um pH acima de 7 indica alcalinidade.
Um tampão de pH, que estabiliza o pH dentro de uma célula, pode ser usado em meio de cultura.
 
Os compostos orgânicos sempre contêm carbonos e hidrogênio.
Os átomos de carbono formam até quatro ligações com outros átomos.
Os compostos orgânicos são principalmente ou inteiramente ligados de modo covalente, e muitos deles são moléculas grandes.
Uma cadeia de átomos de carbono forma um esqueleto de carbono.
Os grupos funcionais dos átomos são responsáveis pela maioria das propriedades das moléculas orgânicas.
A letra R pode ser usada para denotar o restante de uma molécula orgânica.
Classes de moléculas frequentemente encontradas são R-OH (álcoois), R-COOH (ácidos orgânicos).
As moléculas orgânicas pequenas podem combinar-se em moléculas muito grandes, denominadas macro-moléculas.
Os monômeros geralmente se unem por síntese por desidratação, ou reações de condensação, que formam água e um polímero.
As moléculas orgânicas podem ser quebradas por hidrólise, uma reação envolvendo a separação de moléculas de água.
 Carboidratos
Os carboidratos são compostos consistindo de átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio, com hidrogênio e oxigênio em uma proporção de 2:1.
Os carboidratos incluem os açúcares e os amidos.
Os carboidratos podem ser classificados como mono-sacarídeos, di-sacarídeos e poli-sacarídeos.
Os mono-sacarídeos contêm de três a sete átomos de carbono.
Os isômeros são duas moléculas com a mesma fórmula química, mas diferentes estruturas e propriedades – por exemplo, a glicose (C6H12O6) e frutose (C6H12O6).
Os mono-sacarídeos podem formar di-sacarídeos e poli-sacarídeos por síntese por desidratação.
 Lipídeos
Os lipídeos são um grupo distinto de compostos, diferenciados por sua insolubilidade em água.
Os lipídeos simples (gorduras) consistem de uma molécula de glicerol e três moléculas de ácidos graxos.
Um lipídeo saturado não tem ligações duplas entre os átomos de carbono nos ácidos graxos; um lipídeo insaturado tem uma ou mais ligações duplas. Os lipídeos saturados possuem pontos de fusão maiores que os lipídeos insaturados.
Os fosfo-lipídeos são lipídeos complexos consistindo de glicerol, dois ácidos graxos e um grupo fosfato.
Os esteroides possuem estruturas de anéis de carbono; os esteróis têm um grupo funcional hidroxila.
 Proteínas
Os aminoácidos são os blocos construtivos das proteínas.
Os aminoácidos consistem de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e algumas vezes enxofre.
Vinte aminoácidos ocorrem naturalmente.
As unirem os aminoácidos, as ligações peptídicas (formadas por síntese por desidratação) permitem a formação de cadeias poli-peptídicas.
As proteínas possuem quatro níveis de estrutura: primária (sequência de aminoácidos), secundária (espirais ou pregas regulares), terciária (estrutura tridimensional geral de um poli-peptídeo) e quaternária (duas ou mais cadeias poli-peptídicas).
As proteínas conjugadas consistem de aminoácidos combinados com outros compostos orgânicos ou inorgânicos.
 Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos – DNA e RNA – são macro-moléculas consistindo de nucleotídeos repetidos.
Um nucleotídeo é composto de uma pentose, um grupo fosfato e uma base contendo nitrogênio. Um nucleosídeo é composto de uma pentose e uma base contendo nitrogênio.
Um nucleotídeo de DNA consiste da desoxirribose (uma pentose) e uma das seguintes bases nitrogenadas: timina ou citosina (pirimidinas) ou adenina ou guanina (purinas).
O DNA consiste de duas fitas de nucleotídeos agrupados em hélice dupla. As fitas são unidas por pontes de hidrogênio entre os nucleotídeos purina e pirimidina: AT e GC.
Os genes são constituídos de sequências de nucleotídeos.
Um nucleotídeo de RNA consiste da ribose (uma pentose) e uma das seguintesbases nitrogenadas: citosina, guanina, adenina ou uracil.
Trifosfato de adenosina (ATP)
O ATP armazena energia química para várias atividades celulares
Quando a ligação do grupo fosfato terminal do ATP é rompida, a energia é liberada
A energia das reações de decomposição é usada para regenerar ATP a partir de ADP e fosfato inorgânico.

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