OS COMPONENTES QUÍMICOS DAS CÉLULAS

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Os componentes
químicos da célula
Prof. Dr. Anderson Garcia
As células são compostas por um conjunto de moléculas inanimadas que se interagem 
para manter e perpetuar a vida exclusivamente pelas leis físicas e químicas que regem o 
universo inanimado 
Os componentes químicos das células
Classificação dos compostos químicos das células:
Orgânicos: contém ao menos uma molécula de carbono e uma de hidrogênio 
em sua composição. 
Inorgânicos: São compostos formados em geral por moléculas (compostos 
iônicos) pequenas, em que podem ou não conter carbono em sua composição.
Compostos 
inorgânicos
A ÁGUA
Compostos inorgânicos
• Molécula mais abundante nos tecidos;
• Atua como solvente universal;
• Todas as reações químicas nos organismos vivos ocorrem em meio 
aquoso;
• Transporta substâncias e íons entre as células;
• Mantém a temperatura corporal;
• Atua como reagente nos processos de biológicos (metabolismo, 
fotossíntese);
É uma molécula formada por dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio. Participa 
ativamente dos processos biológicos.
Compostos inorgânicos
A molécula de água pode interagir com si própria e com solutos polares através de pontes de 
hidrogênio.
As biomoléculas polares se dissolvem facilmente na água porque elas podem substituir interações
entre as moléculas de água (água-água) por interações mais favoráveis entre a água e o soluto
(água-soluto).
Em contrapartida, biomoléculas apolares são muito pouco solúveis em água, porque elas
interferem nas interações do tipo água-água, mas são incapazes de formar interações do tipo
água-soluto. Em soluções aquosas elas formam agregados.
Ligações de hidrogênio não são exclusivas para moléculas de água. Elas se formam prontamente entre um átomo
eletronegativo (aceptor de hidrogênio, geralmente oxigênio ou nitrogênio) e um átomo de hidrogênio ligado
covalentemente a outro átomo eletronegativo (doador de hidrogênio) na mesma molécula ou em outra.
• Enovelamento de uma proteína ou peptídeo;
• Estrutura tridimensional de proteínas;
• Ligação de um antígeno a um anticorpo;
• Ligação de uma enzima a um substrato;
• Interações proteína – proteína;
• Interações proteína – DNA/RNA
• Estruturação de moléculas de DNA/RNA
IMPORTÂNCIA DAS LIGAÇÕES OU PONTES DE 
HIDROGÊNIO
Funções e importância da molécula de água para os 
seres vivos: 
• Solvente de líquidos corpóreos: a água atua como solvente dos líquidos orgânicos, 
como sangue, a linfa e as substâncias intracelulares, bem como os líquidos 
intersticiais dos tecidos;
• meio de transporte de moléculas: é a água que conduz, como veículo, as 
substâncias que devem entrar ou sair da célula, no trânsito através da membrana 
celular;
• regulação térmica: pelo seu calor específico elevado, contribui para conservar a 
temperatura dos animais homeotérmicos, representando um fator de ajuda para 
que mantenham eles a sua temperatura constante;
• regulação térmica: pelo seu calor específico elevado, contribui para conservar a 
temperatura dos animais homeotérmicos, representando um fator de ajuda para que 
mantenham eles a sua temperatura constante.
• ação lubrificante: a água contribui para que o estado coloidal da matéria viva não se 
desfaça, favorecendo a lubrificação de certas estruturas, como o líquido sinovial das 
articulações. Isto é possível devido à formação de uma camada ao redor das micelas 
(partículas coloidais).
• atuação nas reações de hidrólise;
• “matéria-prima” para a realização da fotossíntese. Á água é a “matéria prima” 
utilizada no processo de fotossíntese; liberando O2 e juntamente com o CO2, produz 
carboidratos como a glicose (C6H12O6).
SAIS MINERAIS
Compostos inorgânicos
Os sais minerais têm funções variadas nos seres vivos. Podem atuar como componentes 
de estrutura esquelética, como ativadores de enzimas, participar da composição de 
certas moléculas orgânicas e da manutenção do equilíbrio osmótico, entre outras 
funções.
99,9% de todo cálcio do 
organismo está no sistema 
esquelético. Também 
armazena potássio
O magnésio (Mg) atua 
como co-fator ou ativador 
de mais de 300 enzimas
Equilíbrio osmótico
Um dado importante é que os sais minerais existem nos seres vivos sob duas 
formas básicas: dissolvidos em água e imobilizados como componentes 
dos esqueletos. 
Compostos orgânicos
Proteínas são as macromoléculas mais abundantes em uma célula e organismo.
1. PROTEÍNAS
Elas são responsáveis pelas mais variadas 
funções tais como:
• Suporte estrutural;
• Sinalizadores;
• Hormônios;
• Aceleradores de reação;
• Atuam no metabolismo;
• Entre outras.
As proteínas são formadas através da combinação 
de resíduos de aminoácidos, ligados através de 
ligações peptídicas 
ESTRUTURA DE 
AMINOÁCIDO
Grupo amino
Grupo carboxila
Radical (o que 
diferencia os 
aminoácidos)
Aminoácidos são compostos 
orgânicos formados por um grupo 
carboxila, amino e um radical.
Existem 20 tipos de aminoácidos 
chamados essenciais.
Combinação destes aminoácidos formam as proteínas 
através de ligações peptídicas
Ligação peptídica
As proteínas possuem estruturas tridimensionais que são fatores de extrema 
importância em sua atividade.
Estas estruturas são estabilizadas por pontes de hidrogênio e pontes dissulfeto
entre resíduos de cisteína.
Funções das Proteínas 
1. Suporte estrutural 
• Como as glicoproteínas que formam parte das membranas, como do glicocálice. 
• As histonas que formam parte dos cromossomos 
• O colágeno, do tecido conjuntivo fibroso. 
• A elastina, do tecido conjuntivo elástico. 
• A queratina da epiderme.
• Fibras musculares.
• Citoesqueleto da célula.
2. Enzimática 
São as mais numerosas e especializadas;atuam como biocatalizadores de reações 
químicas,como digestão,respiração,excreção,etc.
Enzimas envolvidas na duplicação do material genético
3. Hormonal 
· Insulina e glucagon. 
· Hormônio do crescimento. 
· Calcitonina .
4. Proteção 
· Imunoglobulina. 
· Trombina e fibrinogênio.
Imunoglobulinas - anticorpos
5. Transporte 
· Hemoglobina 
· Hemocianina 
· Citocromos
6. Reserva 
· Ovoalbumina, da clara do ovo . 
· Gliadina, do grão de trigo. 
· Lactoalbumina, do leite.
2. CARBOIDRATOS
São biomoléculas mais abundantes na Terra. A
cada ano a fotossíntese converte mais de 100
toneladas de CO2 e H2O em celulose e outros
produtos vegetais
• A maioria das células não fotossintetizantes utilizam carboidratos 
como fonte de energia através da sua oxidação.
• São utilizados pelas células eucarióticas e procarióticas como 
como componentes estruturais de suas paredes celulases, através 
de glicoconjugados. 
• Armazenamento de energia O amido é um polissacarídeo importante no 
armazenamento de energia nas células vegetais. O glicogênio é um polissacarídeo 
importante no armazenamento de energia nas células animais.
• São encontrados nos tecidos conectivos de animais , lubrificam 
articulações e auxiliam o reconhecimento e adesão 
intercelular.
FUNÇÃO: FONTE DE ENERGIA, ESTRUTURA E 
SINALIZAÇÃO CELULAR.
Carboidratos:
Fórmula empírica (CH2O)n
São poli-hidroxialdeídos 
ou poli-hidroxicetonas , 
ou substâncias que quando 
hidrolisadas geram estes 
compostos.
Definição Aldoses
Cetoses
Grupo funcional
Aldeído (carbonil)
Esqueleto carbônico
Hidroxila
Grupo funcional
Cetona (carbonil)
Esqueleto carbônico
Hidroxila
Classificação
Existem três classes principais de carboidratos:
• Monossacarídeos;
São as subunidades monoméricas dos carboidratos. Ex: glicose, 
frutose, galactose, ribose, etc. 
• Oligossacarídeos;
São constituídos por duas ou mais subunidades monoméricas: Ex: 
Sacarose (glicose + frutose)
• Polissacarídeos;
São constituídos por mais de 20 subunidades monoméricas. Ex: 
Celuose, amido.
Nos organismos vivos são encontrados diversos derivados de hexoses
Componentes das paredes 
celulares bacterianas
Componentes de 
Glicoproteínas e 
Glicolipídeos
Encontrado em 
Polissacarídeos 
vegetais.
Componentes de 
Glicoproteínas e 
Glicolipídeosaminais.
Oligossacarídeos
Os mais comuns são os dissacarídeos, compostos por duas subunidades de monossacarídeos. 
Ex: maltose, lactose e sacarose.
Os dissacarídeos são unidos covalentemente
através de uma ligação O-glicosídica
Açúcar redutor
Carbono anomérico livre (extremidade 
redutora)
Açúcar redutor
Carbono anomérico livre 
(extremidade redutora)
Ocorre naturalmente no leite
Açúcar não redutor
Não contém carbono 
anomérico livre
Açúcar de mesa. Encontrado 
em plantas
Açúcar não redutor
Não contém carbono anomérico livre
Constituinte da hemolinfa de insetos. 
Também é comercializada como 
adoçante.
Polissacarídeos
São compostos por mais de 20 subunidades monoméricas e contém alta massa 
molecular (Mr > 20.000).
São também chamados glicanos e diferem-se uns dos outros pela:
• Composição de subunidades monoméricas repetidas;
• Tipos de ligação;
• Comprimento das cadeias;
• Grau de ramificação. 
Os polissacarídeos podem ser 
classificados como:
• Homopolissacarídeos
Contém somente uma espécie monomérica em sua 
cadeia.
Ex: amido e glicogênio.
• Heteropolissacarídeos
Contém duas ou mais espécies monoméricas 
diferentes.
Ex: peptídeoglicanos e glicosaminoglicanos.
Homopolissacarídeos
Funções:
• Armazenamento de energia
O amido é um polissacarídeo importante no armazenamento de energia nas células vegetais.
Contém dois tipos de polímeros de glicose, a amilose e a amilopectina.
A amilose consiste em cadeias longas de resíduos de D-glicose conectados por ligações (α1-4).
A amilopectina ao contrário da amilose é altamente ramificada e as ligações glicosídicas que unem suas 
cadeias são do tipo α1-6 (ocorrem a cada 24 a 30 resíduos) e as ligações que unem os resíduos de D-glicose 
sucessivamente assim como na amilose são α1-4.
O glicogênio é um polissacarídeo importante no armazenamento de energia nas células animais.
Como a amilopectina, o glicogênio é um polímero de resíduos de D-glicose ligadas por ligações α1-4, com 
ligações α1-6 nas ramificações, porém é mais ramificado (em média a cada 8 a 12 resíduos) e mais 
compacto que o amido.
O glicogênio é abundante especialmente no fígado constituindo até 7% do peso líquido. 
Nos hepatócitos o glicogênio é encontrado em grandes grânulos, os quais são agrupamentos de grânulos 
menores compostos por moléculas únicas de glicogênio altamente ramificadas, com massa molecular 
média de alguns milhões.
É também encontrado no músculo esquelético.
As Dextranas são polissacarídeos de bactérias e leveduras compostas por resíduos de D-
glicose em ligações α1-6, todos tem ramificações α1-3, e alguns também α1-2 ou α1-4. 
A placa bacteriana, formada por bactérias que crescem na superfície dos dentes, é rica em dextranas, as 
moléculas que permitem as bactérias grudarem nos dentes e umas as outras.
• Função estrutural
A celulose é uma substância fibrosa, resistente e insolúvel em água. É encontrada na parede 
celular de plantas.
É um homopolissacarídeo não ramificado constituído por resíduos de D-glicose ligados por ligação β1-4.
A quitina é um homopolissacarídeo linear composto por resíduos de N-acetilglicosamina em 
ligações β1-4.
A quitina é o principal componente do exoesqueleto duro de aproximadamente 1 milhão de artrópodes.
Heteropolissacarídeos
Funções:
• Estrutura
O peptídeoglicano é um heteropolissacarídeo constituído por resíduos alternados de 
N-acetilglicosamina e ácido N-acetilmurâmico unidos por ligações β1-4. 
Os polímeros encontram-se lado a lado na parede celular, cruzadamente ligados por peptídeos curtos. 
Os glicosaminoglicanos são uma família 
de polímeros lineares compostos por unidades de 
dissacarídeos repetidas. São exclusivos de animais e bactérias. 
Um dos dois monossacarídeos é obrigatoriamente N-
acetilglicosamina ou N-acetilgalactosamina, o outro na maioria 
dos casos é um ácido urônico, geralmente o ácido D-
glicurônico ou ácido L-idurônico. Os glicosaminoglicanos são 
componentes da matrix extracelular (MEC). Geralmente são 
sulfatatados
3. LIPÍDEOS
As funções biológicas dos lipídeos são tão diversos quanto a sua química.
Os lipídeos biológicos são um grupo de compostos quimicamente diversos, cuja 
característica em comum que os define é a insolubilidade em água.
 São a principal fonte de 
armazenamento de energia em muitos 
organismos;
 Atuam como elementos estruturais das 
membranas biológicas;
 Co-fatores enzimáticos;
 Transportadores de elétrons;
 Pigmentos fotossensíveis;
 Âncoras hidrofóbicas para proteínas;
 Agentes emulsificantes no trato 
digestivo;
 Hormônios;
 Mensageiros intracelulares.
Ácidos graxos
São ácidos carboxílicos com cadeias carbonadas de comprimento variando de 4 a 36 carbonos.
Grupo funcional 
carboxil
Cadeia 
hidrocarbonada
Podem ser:
SATURADOS
Não apresentam insaturações (presença de dupla ou tripa ligação).
INSATURADOS
Apresentam uma ou mais insaturações (presença de dupla ou tripa ligação).
Os ácidos graxos insaturados ainda podem apresentar as formas: 
CIS Trans
Triacilgliceróis 
São ésteres de ácidos graxos e glicerol. 
(Triglicerídeos, gorduras ou lipídeos neutros) 
São compostos de três ácidos graxos cada 
um com uma ligação éster com o glicerol.
Os Triacilgliceróis fornecem energia e isolamento térmico 
Em vertebrados, os adipócitos armazenam grande 
quantidade de Triacilgliceróis.
Os Triacilgliceróis também são armazenados como 
óleos nas sementes de plantas, fornecendo energia e 
precursores biossintéticos durante a germinação da 
semente. 
A ingestão de gordura trans aumenta os níveis de Triacilgliceróis e de colesterol LDL 
(o colesterol ruim) e diminui os níveis de colesterol HDL (o colesterol bom).
Muitos alimentos em fast-food são fritos em óleos vegetais parcialmente hidrogenados e 
portanto contém altos níveis de gorduras trans. 
Lipídeos estruturais em membranas
Lípidos estruturais nas membranas: 
Glicerofosfolipídeos ou fosfoglicerídeos
Esteróis
O colesterol é o principal esterol nos tecidos animais 
Os hormônios esteroides (derivados oxidados dos esteróis) -
são poderosos sinais biológicos.
3. ÁCIDOS NUCLEICOS
Nucleotídeos apresentam uma variedade de funções no metabolismo celular. Eles 
são a moeda energética nas transações metabólicas; são as ligações químicas 
essenciais nas respostas da célula a hormônios e a outros estímulos extracelulares; 
e também são os componentes estruturais de uma estrutura ordenada de cofatores 
enzimáticos e intermediários metabólicos. E, por último, mas não menos 
importante, eles são os constituintes dos ácidos nucleicos: ácido 
desoxirribonucleico (DNA) e ácido ribonucleico (RNA), os repositórios moleculares 
da informação genética.
Os nucleotídeos apresentam três componentes característicos:
(1) uma base nitrogenada (contendo nitrogênio),
(2) uma pentose (açúcar) 
(3) um ou mais fosfatos 
A molécula sem o grupo fosfato é denominada nucleosídeo.
Os nucleotídeos consecutivos de ambos 
DNA e RNA são ligados covalentemente
por “pontes” de grupos fosfato, nas 
quais o grupo 5’-fosfato de uma unidade 
nucleotídica é ligado ao grupo 3’ 
hidroxila do próximo nucleotídeo, 
criando uma ligação fosfodiéster.
O pareamento dos nucleotídeos na molécula de DNA é feito por pontes de hidrogênio
entre as bases nitrogenadas.
A dupla fita da molécula de DNA se organiza em uma estrutura em forma de hélice. 
Trifosfato de adenosina, adenosina trifosfato ou simplesmente ATP, é um 
nucleotídeo responsável pelo armazenamento de energia em suas ligações 
químicas.