Biologia celular 2

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Biologia celular
Aula 2 - Bases químicas da constituição celular
Os átomos são considerados a menor parte da matéria e são formados por:
Tipos de moléculas
Um exemplo muito conhecido de molécula é a água (H2O), formada pela ligação de 2 átomos de Hidrogênio e 1 de Oxigênio.
As moléculas podem ser divididas em duas grandes categorias. São elas:
Moléculas orgânicas 
Aquelas que possuem o elemento químico Carbono em sua composição e que têm, quase sempre, procedência a partir de seres vivos – como as plantas e os animais. Exemplo: Moléculas de glicose (C6H12O6).
Moléculas inorgânicas
Aquelas que não têm o elemento químico Carbono em sua composição e que são, quase sempre, de origem mineral – não provenientes de seres vivos.
Exemplos: Água (H2O) e Cloreto de Sódio (NaCl) – usado como sal de cozinha.
Níveis de organização dos seres vivos
Composição molecular da célula e importância da água
Células são formadas por moléculas que podem ser orgânicas ou inorgânicas. 
A água é a molécula mais abundante na célula, seguida pelas moléculas orgânicas de carboidratos, proteínas, lipídeos e ácidos nucleicos.
A água – agora considerada uma substância, e não apenas uma molécula – é o elemento mais profuso no planeta e existe em três estados físicos diferentes:
· 
· Líquido
· Sólido
· Gasoso
Veja, na tabela a seguir, a porcentagem aproximada de água em diferentes partes de nosso organismo:
 A água desempenha distintos papéis no corpo humano.
Primeiro, pelo simples fato de transitar entre os diferentes espaços – de dentro para fora da célula e vice-versa, do sangue para os tecidos e vice-versa –, a água é um importante meio de transporte para outras substâncias que se dissolvem nela.
Aliás, esta é outra função relevante da água: ser um solvente.
Uma das características dessa molécula (polaridade) permite que ela seja considerada um solvente universal, capaz de dissolver uma grande quantidade de outras moléculas – desde que sejam polares também.
Nesse contexto, por questões de relacionamento, as moléculas são assim denominadas:
• Moléculas hidrofílicas (polares) – aquelas que têm afinidade com a água;
• Moléculas hidrofóbicas (apolares) – aquelas que não têm afinidade com a água.
A água também é importante para a regulação da temperatura corporal do organismo, porque impede grandes variações que atrapalhem seu bom funcionamento.
Afinal, quando consumimos água, aliviamos o calor. Quando suamos e perdemos água através da superfície da pele, também estamos contribuindo para o controle de nossa temperatura.
Além disso, para que diversas reações químicas de nosso corpo aconteçam – aquelas que mantêm nosso organismo funcionando –, precisamos de água.
Constantemente, as moléculas precisam ser quebradas para originar outras moléculas importantes. Essas reações de quebra – chamadas de hidrólise – contam com a participação da água.
A digestão dos nutrientes que ingerimos, por exemplo, são reações de hidrólise. Para entendê-las, observe o esquema a seguir:	
Aqui, identificamos as reações químicas entre dois aminoácidos. Notamos que a água participa da reação de quebra da ligação peptídica entre eles – o mesmo que ocorre quando digerimos as proteínas que comemos.
Verificamos, ainda, que a água é formada e sai da reação quando da ligação entre os aminoácidos. Essa é uma reação de síntese por desidratação.
Biomoléculas orgânicas da célula
Além da água, quatro categorias de biomoléculas orgânicas também constituem a célula:
	
Todas são compostas de Carbono e se apresentam em uma quantidade variável. Boa parte dessas moléculas é chamada de macromolécula, porque elas são grandes polímeros.
Polímeros são moléculas grandes – como as proteínas, por exemplo – formadas pela união de várias outras moléculas menores, chamadas de monômeros – nesse caso, os aminoácidos.
Lipídeos
Os lipídeos são moléculas que têm uma característica em comum: a apolaridade. Por isso, não são solúveis em água e são chamados de hidrofóbicos.
Por apresentarem uma parte polar e outra apolar, alguns são mais solúveis em água, e por possuírem uma porção hidrofóbica e outra hidrofílica, são denominados anfipáticos.
Os lipídeos mais importantes que estão presentes no organismo animal são:
Os ácidos graxos - Os triglicerídeos - Os fosfolipídeos - O colesterol
Ácidos graxos
Os ácidos graxos (ou gordurosos) são moléculas relativamente pequenas (monômeros), importantes por servir de fonte de energia para a célula. Além disso, também formam outros lipídeos mais complexos, como os:
• Fosfolipídeos – que compõem a membrana celular;
• Triglicerídeos – que são armazenados no tecido adiposo.
Esses ácidos são constituídos de longas cadeias de Carbono (de 4 a 36) associado a um radical ácido na ponta. Eles podem ser:
• Saturados – aqueles que só possuem ligações simples entre os Carbonos;
• Insaturados – aqueles que possuem uma ou mais ligações duplas entre os Carbonos.
ÁCIDO GRAXO SATURADO
Entre os Carbonos deste tipo de ácido graxo, só existem ligações simples (representadas por um traço único). Ele é encontrado nas gorduras de origem animal.
ÁCIDO GRAXO INSATURADO
Neste tipo de ácido graxo, existe uma dupla ligação entre dois Carbonos. Por isso, ele é chamado de monoinsaturado. Geralmente, é encontrado nas gorduras de origem vegetal (óleos).
ÁCIDO GRAXO POLI-INSATURADO
Este tipo de ácido graxo apresenta mais de uma ligação dupla entre os Carbonos e é produzido por plantas e algas. Peixes que vivem em águas marinhas profundas também apresentam muito esse ácido, porque se alimentam das algas que os originam.
Entre todos os ácidos graxos que existem, dois são muito importantes: o linoleico (ômega-6) e o linolênico (ômega-3).
Esses ácidos são poli-insaturados e, embora sejam muito relevantes para o organismo, não são produzidos por animais, mas apenas por plantas e algas. Sendo assim, nós precisamos obtê-los através da alimentação.
Eles são chamados de ácidos graxos essenciais, pois seu consumo está associado a uma boa saúde por trazer diversos benefícios ao ser humano.
Triglicerídeos
Os triglicerídeos são lipídeos mais complexos, formados pela ligação de 3 ácidos graxos a 1 molécula de glicerol (1 álcool) através de uma relação de síntese – chamada de esterificação.
Esses lipídeos são uma reserva, já que são produzidos para fins de armazenamento no organismo, como um depósito de ácidos graxos que podem ser utilizados a qualquer momento para a geração de energia.
Nos animais, eles ficam armazenados no tecido adiposo, dando origem às gorduras localizadas!
Fosfolipídeos
Os fosfolipídeos também são lipídeos mais complexos, formados por 2 ácidos graxos mais 1 radical fosfato ligados ao glicerol – de onde vem sua nomenclatura. Eles são lipídeos anfipáticos, pois apresentam uma parte polar e outra apolar.
Os fosfolipídeos são importantes porque formam a estrutura básica das membranas celulares, uma vez que se organizam para constituir uma dupla camada, em que as cabeças (polares) ficam voltadas para fora, e as caudas (apolares), para dentro.
Colesterol
O colesterol é outro lipídeo importante que possui uma estrutura peculiar bem diferente daquela que pertence aos lipídeos que já estudamos. Observe-a na imagem a seguir:
Esse lipídeo está presente na membrana celular em menor quantidade do que os fosfolipídeos e interfere em sua fluidez, deixando-a mais rígida.
Além disso, o colesterol é relevante por ser precursor dos hormônios chamados de esteroides (hormônios sexuais) e dos hormônios produzidos pela glândula ad-renal.
Ele não pode ser associado diretamente aos problemas de saúde, porque é produzido por nosso organismo. Só quando está em excesso e associado a uma lipoproteína chamada LDL, o colesterol torna-se prejudicial, causando doenças cardiovasculares.
Carboidratos
Os carboidratos são as biomoléculas mais abundantes na Terra. O mais importante deles é a glicose por ser a principal fonte de energia das células.
A glicose é gerada por meio da reação de fotossíntese, realizada pelas plantas e pelas algas. Esses organismos utilizam o gás carbônico da atmosfera (CO2), a água(H2O) e a energia luminosa para produzir moléculas de glicose (C6H12O6) e gás oxigênio (O2).
A glicose é, portanto, o carboidrato que as células utilizam, preferencialmente, para a produção de energia por meio do processo de respiração celular.
Nesse processo, as moléculas de glicose são degradadas – com a participação do Oxigênio –, e a energia liberada é armazenada na forma de 
Este é o processo de respiração celular, que consiste na quebra da molécula de glicose, que leva à formação de gás carbônico, de água e à liberação de energia.
Os carboidratos são divididos, ainda, em três categorias, de acordo com sua estrutura molecular. Sendo assim, eles podem ser:
Monossacarídeos – aqueles formados por uma única unidade molecular (base para a formação dos demais).
Polissacarídeos – aqueles formados pela ligação de muitos monossacarídeos.
Oligossacarídeos – aqueles formados pela ligação de poucos monossacarídeos (os mais comuns possuem 2 e são chamados de dissacarídeos).
Monossacarídeos
Os monossacarídeos mais importantes são a glicose, a frutose e a galactose, que são essencialmente energéticos e utilizados pelo organismo animal.
No entanto, existem monossacarídeos estruturais, como a ribose e a desoxirribose, que compõem a estrutura do RNA e do DNA, respectivamente.
Oligossacarídeos
Os dissacarídeos são os oligossacarídeos mais importantes, formados pela ligação covalente (glicosídica) entre dois monossacarídeos. Eles são fontes de glicose encontrada nos alimentos.
Veja, a seguir, suas características:
Os oligossacarídeos também são encontrados na superfície externa das membranas celulares, constituindo o glicocálice, que é importante para a sinalização celular e para a adesão entre as células. Eles estão ligados às proteínas e aos lipídeos da membrana, formando glicoproteínas e glicolipídeos.
Vamos estudar esse tema mais adiante na aula sobre a membrana celular.
Polissacarídeos
Os polissacarídeos são longas cadeias (polímeros), lineares ou ramificadas, que podem ser formadas por um único tipo de monossacarídeo (homopolissacarídeo) ou por vários tipos (heteropolissacarídeos).
Polissacarídeos
Os polissacarídeos também têm importância de reserva energética e estrutural, dependendo da molécula formada. Os mais comuns são:
GLICOGÊNIO
Forma de o organismo animal armazenar glicose. Essa é uma reserva energética acumulada, principalmente, no fígado e no músculo estriado. Quando ficamos em jejum, a reserva do fígado é prontamente utilizada, liberando glicose para a corrente sanguínea.
AMIDO
Forma de as plantas armazenarem glicose, que serve de base para a alimentação animal. Produtos à base de amido (massas, raízes, grãos) são o alicerce da pirâmide alimentar.
CELULOSE
Componente que forma a parede celular das células vegetais, deixando-a rígida.
QUITINA
Componente que está presente no exoesqueleto dos artrópodes – como os insetos, por exemplo – e, também, na parece celular de fungos.
O quadro a seguir apresenta um resumo das características dos polissacarídeos. Veja:
Proteínas
As proteínas – também consideradas polímeros – são formadas pela ligação peptídica entre vários aminoácidos, conforme demonstra a imagem a seguir:
Aqui, cinco aminoácidos são unidos através desse tipo de ligação (destacada de cinza).
As proteínas desempenham diferentes funções no organismo, além de estarem presentes na membrana celular – como veremos em outro momento.
Algumas são hormônios (como a insulina, por exemplo), outras correspondem a várias enzimas. Elas fazem transporte de substâncias, participam dos mecanismos de cicatrização e coagulação sanguínea, e são importantes nutrientes – fontes de aminoácidos.
Existem 20 diferentes aminoácidos que compõem as proteínas e são ligados em uma sequência específica, determinada pelo código genético presente no DNA.
Desse grupo, o organismo humano não é capaz de produzir 8 aminoácidos essenciais. Mas, como estes são importantes, precisam ser adquiridos por meio da alimentação com proteínas. São eles:
• Valina;
• Leucina; 
• Isoleucina;
• Fenilalanina;
• Triptofano;
• Metionina;
• Lisina;
• Treonina.
Os outros 12 produzidos pelo organismo são chamados de aminoácidos não essenciais.
Além de formarem as proteínas, os aminoácidos são relevantes, porque:
• Controlam o pH dentro da célula;
• Atuam como neurotransmissores – como o GABA (ácido gama-aminobutírico);
• Originam neurotransmissores – como a serotonina a partir do triptofano;
• São usados como fonte de energia.
Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são moléculas que se encontram, principalmente, no núcleo, formadas por muitas unidades de nucleotídeos unidos por ligações fosfodiéster. Logo, também são polímeros.
Existem dois tipos de ácidos nucleicos:
Ácido Desoxirribonucleico (DNA)
O DNA é a molécula responsável por guardar a informação genética da célula, que é passada para as células-filhas a cada divisão celular. A hereditariedade das características dos seres vivos se deve à transmissão de cópias do DNA para as demais células. 
O DNA é formado por duas cadeias de nucleotídeos unidas entre si por meio de ligações de Hidrogênio em forma de espiral.
Essas ligações ocorrem entre as bases nitrogenadas que compõem os nucleotídeos.
Ácido Ribonucleico (RNA)
O RNA é uma molécula importante para que a informação genética presente no DNA possa ser utilizada. Essa molécula é formada por uma única cadeia de nucleotídeos.