APOSTILA cctt_1

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3.1 Substâncias inorgânicas
Água
A água é sempre a substância mais abundante no corpo dos seres vivos. Cerca 
de 60% da massa de uma pessoa adulta, por exemplo, é constituída por água. 
Modelo da molécula de água: constituída por um átomo de oxigênio (representado em 
vermelho) e dois átomos de hidrogênio (representados em branco). Para se ter uma ideia de 
sua dimensão, uma gota de água possui 1020 moléculas de água.
oxigênio
hidrogênio hidrogênio
Molécula de água
ATENÇÃO
Na fi gura a seguir, a 
molécula de água 
está representada em 
sua forma geométrica, 
indicando a distribui-
ção espacial dos áto-
mos que a compõem. 
A representação do 
tamanho dos átomos 
não está na proporção 
real, mas busca for-
necer uma noção das 
diferenças entre suas 
dimensões. As cores 
usadas são convencio-
nalmente adotadas na 
área de Química.
A água atua como um “solvente universal”, pois muitos compostos químicos 
que estão dentro da célula encontram-se dissolvidos em água, e todas as reações 
celulares ocorrem em meio aquoso. De acordo com a sua capacidade de dissolu-
ção na água, as outras substâncias são classificadas como:
› hidrofílicas (que significa “amigos da água”) – que se dissolvem na água;
› hidrofóbicas (que significa “medo da água”) – que não se dissolvem na água.
A molécula de água é constituída por dois átomos de hidrogênio e um de oxi-
gênio, representada pela fórmula química H2O. Na figura acima, representa-se 
o arranjo espacial da molécula, que possui uma região eletricamente negativa
(na extremidade onde está o oxigênio) e outra eletricamente positiva (em que estão
os átomos de hidrogênio). Por essa característica, a água é classificada como uma
molécula polar. Moléculas que não possuem polaridade são chamadas de apolares
e não se dissolvem em água, ou seja, são hidrofóbicas.
Sais minerais
Os sais minerais geralmente encontram-se dissolvidos na água, formando íons. 
Os íons possuem carga elétrica negativa ou positiva. Diversos íons participam de 
funções da célula e, embora sejam necessários em pequenas quantidades, são es-
senciais para o metabolismo.
Podemos citar alguns exemplos de sais minerais importantes para o organismo 
humano, como o cálcio, o fósforo, o potássio, o sódio e o ferro, entre outros. A ta-
bela na página seguinte informa algumas funções desses sais minerais no organis-
mo humano e indica as principais fontes alimentares em que eles são encontrados.
PENSE E 
RESPONDA
Como você classifi-
caria o sal de cozinha 
(ou cloreto de sódio) 
e o óleo de cozinha 
quanto à solubilidade 
em água? Qual desses 
compostos é hidrofílico 
e qual é hidrofóbico? 
Para verifi car sua hipó-
tese, misture uma co-
lher de sal em um copo 
com água e observe; 
faça o mesmo para o 
óleo. Anote suas obser-
vações e conclusões no 
caderno e depois pros-
siga na leitura do texto 
para verifi cação. 
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 1
atividade
1
3 Química das células 
Funções e fontes alimentares de alguns sais minerais
Íon Principais funções Principais fontes alimentares
Cálcio
Está envolvido na 
regulação de diversas 
funções celulares, 
além de fazer parte da 
constituição dos ossos e 
participar dos processos 
de coagulação sanguínea 
e contração muscular.
• Leite e derivados • Vegetais de folhas verde-escuras• Leite e derivados • Vegetais de folhas verde-escuras
Fósforo
Faz parte das moléculas 
de ácidos nucleicos, 
entre outros compostos 
importantes para a 
célula.
• Leite e derivados • Cereais e legumes • Carnes, aves, peixes• Leite e derivados • Cereais e legumes • Carnes, aves, peixes
Potássio
Está envolvido na 
transmissão de impulsos 
nervosos, na regulação 
da pressão sanguínea, 
na contração muscular 
e no equilíbrio hídrico 
do corpo, entre outras 
funções.
• Verduras e frutas • Carnes • Leite
Sódio
Assim como o potássio, 
está envolvido na 
transmissão de impulsos 
nervosos e no equilíbrio 
hídrico, entre outras 
funções.
• Sal de cozinha (cloreto de sódio)
Ferro
É componente da 
hemoglobina, a 
molécula transportadora 
de gás oxigênio 
presente nos glóbulos 
vermelhos do sangue.
• Carnes, fígado • Leguminosas • Vegetais de folhas verde-escuras• Carnes, fígado • Leguminosas • Vegetais de folhas verde-escuras
Os animais obtêm sais minerais pela alimentação, e a deficiên-
cia ou excesso no seu consumo pode causar distúrbios no metabo-
lismo. No caso do ser humano, uma alimentação variada, conten-
do frutas e verduras, leite e carnes, costuma suprir as necessidades 
diárias de sais minerais.
Os seres humanos e os outros animais não são os únicos organismos 
que necessitam de sais minerais. Todo o tipo de célula tem suas ativi-
dades reguladas pela concentração de íons. As plantas, por exemplo, 
obtêm os sais minerais de que necessitam retirando-os do substrato. 
A deficiência na obtenção de algum elemento pode provocar altera-
ções características nas plantas, como no exemplo mostrado ao lado.
 As folhas amareladas 
desta planta podem 
indicar deficiência de 
magnésio, um dos sais 
minerais essenciais para 
o seu metabolismo.
• Carnes, fígado • Leguminosas • Vegetais de folhas verde-escuras• Carnes, fígado • Leguminosas • Vegetais de folhas verde-escuras
cia ou excesso no seu consumo pode causar distúrbios no metabo-
lismo. No caso do ser humano, uma alimentação variada, conten-
do frutas e verduras, leite e carnes, costuma suprir as necessidades 
Os seres humanos e os outros animais não são os únicos organismos 
que necessitam de sais minerais. Todo o tipo de célula tem suas ativi-
dades reguladas pela concentração de íons. As plantas, por exemplo, 
 As folhas amareladas As folhas amareladas 
desta planta podem 
indicar deficiência de 
magnésio, um dos sais 
minerais essenciais para 
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 2
atividade
1
3.2 Substâncias orgânicas
Carboidratos
Também chamados de glicídios ou hidratos de carbono, os carboidratos são 
compostos de carbono, hidrogênio e oxigênio.
O nome hidratos de carbono se refere ao fato de essas moléculas serem formadas 
a partir de carbono (C) e água (H2O), ou seja, de CH2O.
Os carboidratos mais simples são os monossacarídeos, cujas moléculas possuem 
de 3 a 7 átomos de carbono. São exemplos os açúcares:
› glicose e frutose, chamados de hexoses por apresentarem 6 átomos de
carbono em sua molécula (multiplique CH2O por 6 e terá uma hexose:
C6H12O6);
› ribose e desoxirribose, presentes nos ácidos nucleicos e chamados de
pentoses por apresentarem 5 átomos de carbono na molécula (multiplique
CH2O por 5 e terá uma pentose: C5H10O5).
Os dissacarídeos são formados a partir da união de dois monossacarídeos. São 
exemplos de dissacarídeos:
› lactose (glicose + galactose);
› maltose (glicose + glicose);
› sacarose (glicose + frutose).
Os açúcares simples, como a glicose e a frutose, são solúveis em água, o que
possibilita identificá-los pelo sabor doce que apresentam. O mel e os frutos do-
ces, por exemplo, possuem esse sabor por causa da presença de monossacarídeos. 
O açúcar comum de cana, que é um dissacarídeo, também é solúvel em água 
e, assim, você pode sentir o seu sabor doce quando chupa um pedaço de cana, 
toma um caldo de cana ou usa a sacarose, já beneficiada, no seu café, chá ou suco. 
Os polissacarídeos são moléculas grandes (macromoléculas) formadas por vá-
rios monossacarídeos ligados entre si. Essas macromoléculas formadas por cadeias 
longas de unidades que se repetem são chamadas polímeros e as unidades for-
madoras são chamadas monômeros.
Alguns polissacarídeos participam da estrutura de sustentação da 
célula, como a celulose na parede celular das plantas, enquan-
to outros constituem reserva de energia da célula, caso 
do amido, presente nas plantas, e do glicogênio, 
presente nos animais e fungos. Os polissacarí-
deos não são solúveis em água e, as-
sim, não podemos identificar 
nenhum deles pelo sabor.
PENSE E 
RESPONDA
Ao estudaros consti-
tuintes químicos das 
células, você vai per-
ceber que carboidra-
tos, proteínas, lipídios 
e ácidos nucleicos são 
polímeros, macromolé-
culas formadas por mo-
nômeros. Identifi que 
no texto os exemplos 
de polímeros e de mo-
nômeros. Consultando 
livros de Química ou de 
Biologia para ensino 
médio, represente em 
seu caderno, simplifi -
cadamente, uma mo-
lécula de glicose e um 
trecho de molécula de 
amido.
 O pão é uma fonte 
de carboidratos na 
alimentação humana.
longas de unidades que se repetem são chamadas polímeros e as unidades for-
madoras são chamadas monômeros.
Alguns polissacarídeos participam da estrutura de sustentação da 
célula, como a celulose na parede celular das plantas, enquan-
to outros constituem reserva de energia da célula, caso 
do amido, presente nas plantas, e do glicogênio, 
presente nos animais e fungos. Os polissacarí-
deos não são solúveis em água e, as-
sim, não podemos identificar 
nenhum deles pelo sabor.
 Photodisc/Arquivo da editora
 3
atividade
1
Lipídios
São moléculas constituídas principalmente de carbono, oxigê-
nio e hidrogênio, e sua natureza é hidrofóbica. Quando coloca-
mos lipídios em água forma-se uma mistura heterogênea como 
a mostrada ao lado.
Existem vários tipos de lipídios: óleos e gorduras, fosfolipí-
dios, ceras e esteroides. 
Óleos e gorduras são importantes substâncias de reserva de 
energia em diversos organismos.
Os fosfolipídios são lipídios associados com um grupo fosfato, 
daí o nome dessas substâncias. Eles são os tipos de lipídios pre-
sentes na membrana plasmática de todas as células.
As ceras são comuns, por exemplo, em certas plantas e fi-
cam depositadas sobre a superfície de folhas, atuando como 
um revestimento que impede a perda de água por evaporação. 
Existem também ceras de origem animal, como a conhecida cera 
de abelhas.
O esteroide mais conhecido é o colesterol, presente na mem-
brana plasmática de células animais conferindo-lhe estabilidade, 
e utilizado pelo organismo humano na produção dos hormônios 
sexuais estrógeno e testosterona.
 A cera de abelhas 
é produzida nas 
colmeias por abelhas 
que digerem o mel, 
transformando-o em 
lipídio. O material 
expelido pelas 
abelhas é líquido e 
solidifica-se
à temperatura 
ambiente, sendo 
usado na construção 
dos favos da 
colmeia. A abelha 
mede cerca de 1 cm 
de comprimento. 
 Água e óleo formam uma mistura 
heterogênea, constituída de duas fases.
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óleo
água
 4
atividade
1
Proteínas
São polímeros constituídos de mo-
nômeros chamados aminoácidos. 
Compõem-se basicamente de carbo-
no, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. 
As proteínas fazem parte da estrutura 
das células e também participam de 
praticamente todas as reações quími-
cas que acontecem dentro delas. 
Existem 20 tipos diferentes de ami-
noácidos. No entanto, existem milhares 
de tipos de proteínas em cada organismo. 
Como isso é possível?
Cada proteína possui um número e 
uma sequência específica de aminoáci-
dos. Compare os aminoácidos com as 
letras do alfabeto – com apenas 26 le-
tras, podemos formar milhares de pa-
lavras diferentes! A síntese de proteí-
nas será estudada com mais detalhes 
na unidade sobre Genética do volume 
3 desta coleção, e lá você poderá en-
tender melhor a estrutura e organiza-
ção das proteínas. 
As proteínas podem ter formas va-
riadas, e estão relacionadas a diferen-
tes funções. 
Podemos agrupar as proteínas de 
acordo com sua função. Algumas des-
sas funções estão listadas a seguir, com 
alguns exemplos.
› Proteínas estruturais – quera-
tina (pelos e unhas), colágeno
(tendões e ligamentos).
› Proteínas de defesa – anticorpos.
› Proteínas transportadoras – he-
moglobina do sangue (trans-
porte de gás oxigênio e gás
carbônico).
› Hormônios – insulina e gluca-
gon, hormônios relacionados
com a manutenção de taxa ade-
quada de glicose no sangue.
› Enzimas – proteínas que acele-
ram reações químicas das célu-
las e do organismo.
 As hemácias ou glóbulos vermelhos do sangue são células avermelhadas 
devido à presença, no citoplasma, do pigmento hemoglobina, que é 
uma proteína. Veja na imagem obtida ao microscópio de luz, sem uso 
de corante, a cor avermelhada das hemácias. No detalhe, as hemácias 
observadas ao microscópio eletrônico de varredura, coloridas posteriormente 
em programa de computador para representar sua cor vermelha. A hemácia 
mede cerca de 7 micrometros (ou 0,007 mm) de diâmetro.
 Imagem de células tratadas com uma substância fluorescente que destacou 
apenas as fibras proteicas que formam o citoesqueleto. Os círculos 
correspondem aos núcleos de cada uma das células.
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Clouds Hill Imaging/Corbis/Latinstock
10 µm
 5
capítulo
1
Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos estão relacionados com a transmissão de características 
hereditárias, além de comandar e controlar todas as atividades das células. Eles 
estão presentes em todos os seres vivos e são substâncias complexas, formadas 
pela repetição de um grupo de moléculas menores, os nucleotídeos. Cada nu-
cleotídeo é constituído de um grupo fosfato (ácido fosfórico), uma molécula de 
açúcar e uma de base nitrogenada como mostra a figura abaixo.
O fosfato possui fósforo e oxigênio na sua composição. Os açúcares são pentoses.
As bases nitrogenadas são substâncias que, além do oxigênio e do hidrogê-
nio (característica geral das bases), possuem também o nitrogênio. Existem cinco 
tipos de bases nitrogenadas, classificadas como púricas ou pirimídicas, de acordo 
com sua estrutura:
› bases púricas – adenina (A) e guanina (G);
› bases pirimídicas – citosina (C), timina (T) e uracila (U).
São dois os tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico (DNA) e ácido
ribonucleico (RNA).
DNA é a sigla de ácido desoxirribonucleico, formada a partir do termo em in-
glês: DeoxyriboNucleic Acid. Em português, a sigla ficaria ADN. 
RNA é a sigla de ácido ribonucleico, do inglês RiboNucleic Acid. Em português 
seria ARN.
O nome desses dois tipos de ácidos nucleicos deriva da pentose que ocorre em 
cada um deles. O açúcar presente no nucleotídeo do DNA é a desoxirribose; já o 
açúcar que se encontra no RNA é a ribose.
DNA e RNA também podem ser diferenciados, em sua composição química, 
pelas bases nitrogenadas. Citosina, guanina e adenina ocorrem em todos os áci-
dos nucleicos; a timina ocorre no DNA e não no RNA; a base que ocorre no RNA 
e não no DNA é a uracila.
Além dessas diferenças, o RNA é constituído de uma cadeia simples e o DNA 
possui dois filamentos emparelhados entre si, formando uma estrutura em 
dupla-hélice.
A sequência e o número de nucleotídeos que compõem cada fita do DNA e 
do RNA podem variar.
PENSE E 
RESPONDA
Compare as quatro 
bases que ocorrem no 
DNA – adenina, timi-
na, guanina e citosina 
– com quatro letras
do alfabeto. Quantas
combinações diferentes
poderiam ser formadas, 
mantendo-se o número
(4) e variando-se a or-
dem dessas letras?
Considere a possibilidade 
de repetir nucleotídeos
na sequência.
fosfato fosfato
base nitrogenada 
púrica
base nitrogenada 
pirimídica
açúcar açúcar
Nucleotídeos
 Modelo simplificado 
de dois nucleotídeos, 
indicando seus 
componentes 
principais: o fosfato, o 
açúcar (uma pentose) 
e a base nitrogenada. 
Os componentes do 
nucleotídeo estão 
representados fora 
de proporção. 
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 6
atividade
1
Veja o esquema que representa o modelo da estrutura 
da molécula de DNA como foi estabelecido pelos cientis-
tas James Watson e Francis Crick, em 1953, e aceito até hoje.
O modelo que você pode observar no esquema ficou conhecido como dupla-
-hélice, pois considera que os dois filamentos, ligados entre si, estão enrolados
em torno de um eixo imaginário, como uma escada em espiral.
A pentose e o fosfato compõem o “corrimão” da dupla-hélice e os “degraus 
da escada” correspondemàs bases nitrogenadas emparelhadas e unidas por pon-
tes de hidrogênio (um tipo de ligação química).
Os cientistas Watson e Crick perceberam que a largura da molécula de DNA 
é constante. 
Além disso, estudos indicavam que em uma molécula de DNA as proporções en-
tre adenina e timina eram sempre iguais, o mesmo ocorrendo nas proporções entre 
citosina e guanina.
Observações como essas re-
sultaram na conclusão de que 
as cadeias do DNA estão liga-
das de acordo com um empa-
relhamento específico das bases 
nitrogenadas, sendo adenina 
complementar de timina, e gua-
nina complementar de citosina. 
Assim, se em uma amostra 
de DNA fosse observada uma 
determinada porcentagem de 
citosina em sua composição, a 
proporção de guanina teria o 
mesmo valor e não haveria 
uracila, pois essa base nitro-
genada não é encontrada em 
nucleotídeos de DNA.
3,4 nm
0,34 
nanometro (nm)
 Os cientistas ingleses 
James Watson (1928, 
à esquerda) e Francis 
Crick (1916-2004), 
em fotografia tirada 
logo após a publicação 
do artigo na revista 
científica Nature, em 
1953, descrevendo a 
estrutura tridimensional 
da molécula de DNA.
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ATENÇÃO
O micrometro (µm) é 
a milionésima parte do 
metro, ou seja, equi-
vale a 1 m dividido em 
1 milhão de partes. O 
nanometro (nm) é a 
bilionésima parte do 
metro. Vamos ver tais 
unidades de medida 
de comprimentos no 
capítulo 7.
 7
atividade
1
 Representação de 
um trecho de molécula 
de DNA, baseada no 
modelo proposto por 
Watson e Crick. Na parte 
inferior da ilustração, 
os nucleotídeos foram 
representados em sua 
estrutura química. As 
letras representam 
as quatro bases 
nitrogenadas do DNA: 
A = adenina; T = timina; 
C = citosina; G = 
guanina. A letra P 
representa fósforo, 
presente no grupo 
fosfato. Os pontos 
vermelhos ilustram as 
pontes de hidrogênio.
2 nanometros
estrutura plana do DNA
esqueleto de 
desoxirribose 
e fosfato
bases hidrogenadas
estrutura em dupla-hélice PENSE E 
RESPONDA
Em uma amostra de 
DNA, foram observa-
dos 30% de adenina, 
30% de timina e 20% 
de citosina. Qual seria 
a proporção observada 
de guanina e de uracila? 
Justifi que sua resposta.
eixo teórico de enrolamento 
da dupla-hélice
açúcar
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ponte de 
hidrogênio
 8
atividade
1
O DNA possui capacidade de autoduplicação. A duplicação de cada molécula 
de DNA inicia-se com a separação das duas cadeias de nucleotídeos que consti-
tuem a dupla-hélice, pelo rompimento das pontes de hidrogênio que mantêm as 
bases complementares unidas.
Cada cadeia servirá de molde para a formação de um novo filamento complemen-
tar. Nucleotídeos de adenina, timina, citosina e guanina, disponíveis no núcleo da cé-
lula, começam a emparelhar com os nucleotídeos da cadeia molde. Uma enzima cha-
mada DNA polimerase participa desses processos. O emparelhamento segue a ligação 
específica entre as bases nitrogenadas: adenina com timina, citosina com guanina.
Resultam, assim, duas moléculas de DNA. Em cada uma delas, a dupla-hélice é 
formada por um filamento “novo” (construído a partir dos nucleotídeos livres) e 
um filamento proveniente da molécula original. Dizemos, então, que a duplica-
ção do DNA é semiconservativa. 
ATENÇÃO
A palavra cadeia está 
sendo usada para 
descrever os filamen-
tos que compõem a 
molécula de DNA. 
Nesse sentido, a pa-
lavra cadeia significa 
série, ou sequência, 
de elos, sendo esses 
“elos” os nucleotí-
deos de DNA.
 Esquema representando, de modo simplificado, um pequeno segmento da molécula de DNA em processo de 
duplicação: veja o emparelhamento dos nucleotídeos (A = adenina; T = timina; G = guanina; C = citosina) na formação 
de novas cadeias.
1. Segmento 
de molécula
de DNA.
2. As duas cadeias da molécula inicial se separam e
servem de molde para a formação de duas molé-
culas idênticas de DNA, pelo emparelhamento de
novos nucleotídeos, representados em azul-claro.
3. Formam-se duas moléculas de
DNA com sequências idênticas
de nucleotídeos. A duplicação é
semiconservativa.
fi lamento da 
molécula original
nucleotídeos
fi lamento novo
Duplicação semiconservativa do DNA
O DNA também serve de molde para a síntese de cadeias de RNAs, processo 
que recebe o nome de transcrição. 
Na célula eucariótica, moléculas de DNA são encontradas principalmente no 
núcleo, compondo os cromossomos; o RNA é encontrado tanto no núcleo, onde 
é sintetizado, quanto no citoplasma, onde participa de diversas funções e faz par-
te da composição de estruturas especiais chamadas ribossomos, importantes na 
síntese de proteínas. 
No citoplasma de células eucarióticas, existem várias estruturas delimitadas por 
membranas e que desempenham funções específicas. Essas estruturas são coleti-
vamente chamadas organelas membranosas e não ocorrem nas células procarió-
ticas. Um tipo de organela membranosa presente em quase todas as células eu-
carióticas é a mitocôndria, responsável pela respiração aeróbia. No interior desta 
organela há DNA, RNA e ribossomos. Nas plantas e em outros organismos euca-
riontes fotossintetizantes, há nas células, além de mitocôndrias, um tipo especial 
de organela responsável pela realização da fotossíntese: os cloroplastos. Neles 
também há DNA, RNA e ribossomos.
RECORDE-SE
Respiração aeróbia
Liberação de energia 
contida na matéria or-
gânica com utilização 
de oxigênio livre e for-
mação de gás carbôni-
co e água.
Fotossíntese
Nome dado em função 
do fato de a luz do Sol 
ser a fonte natural de 
energia utilizada pe-
los seres clorofi lados, 
como é o caso das 
plantas, para a síntese 
da matéria orgânica.
O
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 9
atividade
1