Aula_3_Quimica

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Universidade de Santa Cruz do Sul – UNISC
Departamento de Biologia e Farmácia 
Citologia
- Química -
Prof. Dr. Andreas Köhler
2º Semestre 2012
Agua (H2O)
A água é uma substância química composta de hidrogênio e
oxigênio, sendo essencial para todas as formas conhecidas de
vida.
É frequente associar-se a água apenas à sua forma ou estado
líquido, mas a substância também possui um estado sólido, o
gelo, e um estado gasoso, designado vapor de água.
A água cobre 71% da superfície da Terra, encontradaA água cobre 71% da superfície da Terra, encontrada
principalmente nos oceanos. 1,6% encontra-se em aquíferos e
0,001% na atmosfera como vapor, nuvens e precipitação. Os
oceanos detêm 97% da água superficial, geleiras e calotas
polares detêm 2,4%, e outros, como rios, lagos e lagoas
detêm 0,6% da água do planeta. Uma pequena quantidade da
água da Terra está contida dentro de organismos biológicos
e de produtos manufaturados.
Uma característica incomum da água é a sua dilatação
anômala. Ela se contrai com a queda de temperatura, mas a
partir de 4°C recomeça a se expandir, voltando a se contrair
após sua solidificação. A água pura tem sua maior densidade
a 3,984°C (999,972 kg/m³) e tem valores de densidade menor
ao arrefecer que ao aquecer.
Isso explica porque a água congela primeiro na superfície,
pois a água que atinge a temperatura de 0 °C se torna menos
densa que a água a 4 °C, consequentemente ficando na
superfície. Esse fenômeno também é importante para a
manutenção da vida nas águas frias, pois faz com que a água
a 4 °C fique no fundo e mantenha mais aquecidas as criaturas
que ali vivem.
A água possui muitas propriedades incomuns que são críticas
para a vida, nomeadamene é um excelente solvente e
possui alta tensão superficial (0,07198 N m-1 a 25 °C).
Por ser uma substância estável na atmosfera, desempenha
um papel importante como absorvente da radiação
infravermelha, crucial na atenuação do efeito estufa da
atmosfera. A água também possui um calor específico
peculiarmente alto (75,327 J mol-1 K-1 a 25 °C), que
desempenha um importante papel na regulação do clima
global.
A água dissolve vários tipos de substâncias polares e
iônicas, como sais e açúcares, facilitando as interações
químicas entre as diferentes substâncias fora e dentro dos
organismos vivos, principalmente nos de metabolismo
complexo.
POLÍMEROS GIGANTES (MACROMOLÉCULAS)
As macromoléculas são polímeros gigantes construídos pela
ligação covalente de moléculas menores chamadas
monômeros. Esses monômeros podem ou não ser idênticos,
mas eles sempre têm estruturas químicas similares.
Cada uma das três famílias de macromoléculas (carboidrato,
proteína e ácido nucléico) é um polímero formado deproteína e ácido nucléico) é um polímero formado de
pequenas moléculas, ligadas entre si por ligações covalentes.
24%
Cada tipo de macromolécula realiza alguma combinação
de uma diversidade de funções: armazenamento de
energia, suporte estrutural, proteção, catálise, transporte
etc. As funções das macromoléculas estão relacionadas
diretamente às suas formas e às propriedades químicas de
sus monômeros.
Uma vez que as macromoléculas são tão grandes, elasUma vez que as macromoléculas são tão grandes, elas
contêm muitos grupos funcionais diferentes. Por
exemplo, uma grande proteína pode conter grupos
funcionais diferentes, que conferem propriedades
especificas a determinados locais uma macromolécula.
PROTEÍNAS: POLÍMEROS DE AMINOÁCIDOS
As proteínas estão envolvidas no suporte estrutural, na
proteção, na catálise, no transporte, na defesa, na regulação
e no movimento. De particular importância são as proteínas
chamadas enzimas, que aumentam as velocidades das
reações químicas nas células, uma função conhecida como
catálise.
As proteínas são compostas de aminoácidos:
Os 20 aminoácidos comumente encontrados nas proteínas
têm uma variedade ampla de propriedades. Examinando a
estrutura dos aminoácidos, identificamos quatro grupos
ligados a um átomo de carbono central (α):
- um átomo de hidrogênio;
- um grupo amino (NH2);
- um grupo carboxila (COOH);
- uma cadeia lateral ou grupo R (restante ou resíduo).
Os grupos R dos aminoácidos são importante na
determinação da estrutura tridimensional e da função da
macromolécula.
Os aminoácidos são agrupados e diferenciados por suas 
cadeias laterais (famílias):
- aminoácidos com cadeias laterais eletricamente carregadas;
- aminoácidos com cadeias laterais são polares e não-
carregadas;
- aminoácidos com cadeias laterais hidrofóbicas; e
- aminoácidos com cadeias laterais especiais.
As ligações peptídicas ligam covalentemente os aminoácidos.
AA 1 AA 2 AA 3 AA 4AA 1 AA 2 AA 3 AA 4
A estrutura primária de uma proteína é sua seqüência de
aminoácidos.
A estrutura secundaria de uma proteína requer pontes de
hidrogênio.
A estrutura terciária de uma proteína é formada pelaA estrutura terciária de uma proteína é formada pela
curvatura e pelo dobramento.
A estrutura quaternária de uma proteína consiste de
subunidades.
CARBOIDRATOS: AÇUCARES E POLÍMEROS DE 
AÇUCARES
Os carboidratos são um grupo diverso de compostos
contendo primariamente átomos de carbono ligados a
hidrogênios e grupos de hidroxila (H-C-OH).
As proporções relativas de C, H e O indicadas pela fórmulaAs proporções relativas de C, H e O indicadas pela fórmula
geral para carboidratos, CH2O, aplicam-se a todos
monossacarídeos. São também conhecidos como
açúcares, sacarídios, carboidratos ou hidratos de
carbono.
Existem três categorias de carboidratos biologicamente
importantes:
- monossacarídios: simples, nº de átomos de carbono
varia de 2 a 7;
- dissacarídios: união de dois monossacarídeos; e- dissacarídios: união de dois monossacarídeos; e
- polissacarídios: união de centenas ou milhares de
monossacarídios.
Existem três categorias de carboidratos biologicamente importantes:
Monossacarídios: Os glicídios mais simples são as
monossacarídios, que apresentam fórmula geral (CH2O) n. O valor
de n pode variar de 2 a 7, e, de acordo com ele, os monossacarídios
são chamados respectivamente de trioses, tetroses, pentoses,
hexoses e heptoses. Exemplos: glicose, frutose, ribose, galactose.
Dissacarídios: São moléculas formadas pela união de dois
monossacarídios. A reação de formação de um dissacarídios é umamonossacarídios. A reação de formação de um dissacarídios é uma
sínteses por desidratação: um dos monossacarídios perde um
hidrogênio e o outro perde uma hidroxila. Exemplos: sacarose,
lactose.
Polissacarídios: São moléculas grande, formadas pelo união de
centenas ou milhares de monossacarídios. Exemplos: celulose,
quitina, glicogênio. As ligações glicosídicas unem monossacarídeos.
Os polissacarídeos servem como armazenadores de energia ou de
matérias estruturais.
A importância dos glicídios para os seres vivos
A energia necessária para formar toda a matéria orgânica
existente na Terra é proveniente do espaço exterior,
precisamente do Sol. A energia luminosa do Sol é captada pelas
algas e plantas, que a utilizam para fabricar moléculas de
glicose. Este açúcar conserva, na forma de energia química, boa
parte da energia que foi gasta em sua fabricação.
A energia luminosa do Sol é transformada em energia química
através da fotossínteses, um conjunto de reações químicas
através das quais moléculas de gás carbônico e de água são
convertidas em moléculas de glicose e de das oxigênio.
ÁCIDOS NUCLÉICOS (DNA, RNA): 
MACROMOLÉCULAS DA INFORMAÇÃO
Os acido nucléicos são polímeros lineares especializados
no armazenamento, na transmissão e no uso da
informação. Existem dois tipos de ácidos nucléicos: DNA
(ácido desoxirribonucléico) e RNA (ácido ribonucléico).
As moléculas de DNA são polímeros gigantes que codificamAs moléculas de DNA são polímerosgigantes que codificam
a informação hereditária e passam de geração a geração.
Por meio de um RNA intermediário, a informação codificada
no DNA é também usada para produzir proteínas especificas.
Moléculas de RNA de vários tipos copiam a informação em
segmentos de DNA para especificar a seqüência de
aminoácidos nas proteínas.
Os ácidos nucléicos são compostos de monômeros chamados
nucleotídeos, cada um dos quais consiste de um açúcar
pentose, um grupo fosfato e uma base contendo nitrogênio –
tanto uma pirimidina como uma purina. No DNA, o açúcar
pentose é a desoxirribose, a qual difere da ribose encontrada
no RNA por um átomo de oxigênio.
As bases nitrogenadas da estrutura dos nucleotídeos são
derivadas da pirimidina e da purina.
Uma molécula de DNA é composta de duas cadeias
polinucleotídicas (fitas de DNA) mantidas juntas por pontes
de hidrogênio entre as bases pareadas. As setas nas fitas
de DNA indicam as polaridades das duas fitas, que ocorrem
antiparalelas uma em relação à outra na molécula de DNA.
No diagrama à esquerda o DNA em forma plana; na
realidade, o DNA gira em uma dupla hélice, como mostrado a
direita.
LIPÍDEOS: MOLÉCULAS INSOLÚVEIS EM ÁGUA
Os lipídeos são um grupo de hidrocarbonetos quimicamente
muito diverso. A propriedade que todos compartilham está na
insolubilidade em água, que é devida à presença de muitos
ligações covalentes apolares.
Moléculas de hidrocarbonetos apolares agregam-se
preferencialmente entre elas, distantes da água, que é polar.preferencialmente entre elas, distantes da água, que é polar.
Quando as moléculas apolares estão aproximadas
suficientemente, forças de van der Waals fracas, mas aditivas,
as mantêm juntas. Esses agregações macromoleculares
enormes não são polímeros em um sentido químico restrito, já
que suas unidades não são mantidas juntas em ligações
covalentes.
Os lipídeos tem diversos papeis nos organismos vivos:
- As gorduras e os óleos armazenam energia.
- Os fosfolipídios desempenham papéis estruturais
importantes em membranas.
- Os carotenóides ajudam as plantas a capturar energia solar.
- A gordura no corpo de animais serve como isolante térmico.
- Óleo ou ceras na superfície da pele, pêlo e pena repelem a
água.
Quimicamente, as gorduras e os óleos são triglicerídeos,
também conhecidos como lipídeos simples. Os triglicerídeos
que são sólidos em temperatura ambiente (20ºC) são
chamados de gordura; aqueles que são líquidos em
temperatura ambiente são chamados de óleos. Os
triglicerídeos são compostos de dois tipos de blocos
construtores: ácidos graxos e glicerol.
Enzimas - Biossíntese
Na caso das reações químicas do metabolismo, a energia de
ativação é muito grande. Por isso, existem substâncias
chamadas catalisadores, que diminuem a energia de
ativação necessária para as reações, fazendo com que elas
tenham boa velocidade nas condições celulares.
centro ativoUma determinada região do perfil da enzima, o centro ativo
ou sítio ativo, possui um formato capaz de se encaixar nos
reagentes da reação, os substratos. Quando a enzima se
encaixa nos reagentes, ela é capaz de alterar a estrutura
dessa molécula. Isso torna a reação mais fácil, diminuindo
a energia da ativação.