QUÍMICA DA CÉLULA

Os seres vivos possuem semelhanças químicas, sendo quatro elementos constituinte de 95% da matéria viva; oxigênio, carbono, hidrogênio e nitrogênio.

  A célula possui:

Substâncias inorgânicas: São pouco complexas e pobres em energia como: água, sais minerais, carbono e oxigênio. 

Substâncias orgânicas: São complexas e ricas em energia, como: carboidratos, lipídios proteínas e ácidos nucléicos.

Substâncias inorgânicas

ÁGUA

As moléculas de água possuem distribuição irregular de cargas elétricas, com uma das extremidades positivas e a outra negativa. Os pólos positivos e negativos se atraem estabelecendo as chamadas ligações de hidrogênio.

Características da água:

-  Tensão elástica: Na superfície, as moléculas de água se encontram coesas, formando uma película.

-  Solvente universal: Com a separação de íons e moléculas à água facilita a ocorrência de reações químicas, devido ao aumento de choques entre as partículas.

As substâncias polares se dissolvem facilmente na água, sendo chamadas de hidrossolúveis. Já as substâncias apolares, como os lipídios, não se dissolvem, sendo então chamadas de lipossolúveis.

-  Transporte de substâncias: Devido aos choques entre as moléculas e a adesão às superfícies a água consegue penetrar em pequenos espaços, proporcionando o fenômeno de capilaridade. Esse processo permite eficiente distribuição de substâncias.

-  Hidrólise: São reações em que a água participa como reagente quebrando as moléculas menores, na presença de enzimas. Havendo o consumo de água.

-  Proteção térmica: A variação de temperatura na água é menor que em outras substâncias, permitindo a proteção contra variações bruscas de temperatura corporal. A água também é capaz de resfriar a temperatura do corpo através da transpiração.

Água e seres vivos

A variação de água nos seres vivos depende da idade e de uma espécie para outra. No ser humano, a taxa de água quando criança é maior (80%) que quando adulto (65%). Sendo que na água-viva seu corpo possui 95% de água.

A taxa de água pode variar também de acordo com a atividade celular, diminuindo com o tempo. Como por exemplo, nos neurônios que apresentam 80% de água e nas células adiposas em que a porcentagem de água é de 20%.

SAIS MINERAIS

São encontrados dissolvidos em água na forma de íons e de cristais, sendo importante no metabolismo do corpo. Possui algumas funções como:

· Regulação da quantidade de água, através osmose.

· Distribuição elétrica de cargas nas faces da membrana plasmática.

· Equilíbrio ácido-base regulando o pH para manter o meio intracelular.

· Funcionamento enzimático permite que alguma enzima torne-se ativa na presença de íons como ferro, cobre magnésio ou zinco, sendo chamados cofator.

SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS

CARBOIDRATOS

São estruturas constituídas de carbono, hidrogênio e oxigênio, também chamados de glucídios, glicídios ou açúcares. Podendo ser divididos em três grupos:

- Monossacarídeos: São carboidratos simples. A fórmula de suas moléculas é:

C _n(H₂ O), sendo que n varia de 3 a 7.

De acordo com o número de átomos de carbono, dá-se o nome ao carboidrato.

Ex.:

Trioses: n = 3  C₃( H₆O₃  ),  Tetroses n = 4 C₄(H₈O₄), Pentoses n = 5 C₅( H₁₀O₅),

Hexoses C₆(H₁₂O₆), Heptoses C₇(H₁₄O₇)

Principais Monossacarídeos:

Pentoses

Ribose Açúcar do. RNA

Desoxirribose Açúcar. DNA

Hexoses

Glicose - energia

Frutose - energia

Galactose - energia

- Dissacarídeos: São formados pela união de dois monossacarídeos com a perda de uma molécula de água (desidratação) para serem aproveitados como fonte de energia devem ser quebrados em dois monossacarídeos.

Principais Dissacarídeos: C ₁₂ H₂₂ O₁₁  

Sacarose: glicose + frutose                        

Lactose: glicose + galactose                      

Maltose: glicose + glicose                            

- Polissacarídeos: São formados por vários monossacarídeos. São insolúveis em água, sendo quebrados em açúcares simples por hidrólise. Sua insolubilidade é importante, pois agem como componentes estruturais do organismo de animais dando proteção e como fonte de energia.

Principais polissacarídeos:

Estruturais

Celulose - Forma a parede de celular vegetais

Quitina Forma a parede celular de fungos carapaças de insetos  (aranhas e crustáceos)

Energéticos

Amido - reserva em vegetais

Glicogênio - reserva em animais

 

Contando calorias

As células do nosso corpo precisam de energia para viver, repor perdas e fazer mais matéria orgânica que nos permitem crescer.

Essa energia é fornecida pelos alimentos que ingerimos. Após a digestão desses alimentos, carboidratos e lipídios são degradados em seus elementos constituintes, no nosso trato digestório e distribuídos pelo sangue para as células do nosso corpo.

A energia dos alimentos é geralmente medida em quilocalorias (kcal), embora as pessoas, por hábito, utilizem como sinônimo o termo calorias.

 Cada pessoa necessita, para realizar suas atividades, de um mínimo de energia, cujo valor varia de acordo com a idade, a estatura, a estrutura óssea e a atividade física, dentre outros fatores. Um grama de carboidratos ou de proteínas fornece cerca de 4 calorias, enquanto que  um grama de lipídio fornece 9 calorias.

Quando ingerimos alimentos acima das nossas necessidades diárias, o inevitável acontece: engordamos. O alimento ingerido em excesso é em grande parte transformado em gordura e depositado nas nossas células adiposas.

   Assim, o segredo para manter o nosso peso adequado é comer somente o necessário para fornecer a energia de que o nosso organismo precisa para funcionar bem. Se comermos mais, engordamos. Se comermos menos, nossos estoques de gordura vão diminuindo, pois a gordura que estava  reservada vai sendo “queimada “, ou seja , degrada, a fim de fornecer a energia necessária para o funcionamento do nosso organismo, nesse caso , emagrecemos.

Além de nos preocuparmos com as calorias, devemos nos preocupar também em ter uma dieta balanceada rica em vitaminas e sais minerais.

LIPÍDIOS

Funcionam na construção dos seres e reserva de energia.

- Lipídios Simples:

-                           Óleos(vegetais) e gorduras( animais): Função de isolante térmico em aves e mamíferos

- Lipídios Compostos: presente em tecido nervoso e membrana plasmática (lipoprotéica).

- Esteroídes

 - Colesterol: Fundamental para o organismo. HDL(Bom) LDL(Mau).

A principal propriedade deste grupo de substâncias é o fato de serem insolúveis em água. Essas substâncias são formadas por C, H e O, mas em proporções diferentes da dos carboidratos.

Um lipídio é chamado "gordura" quando está no estado sólido à temperatura ambiente. Caso esteja no estado líquido será denominado "óleo".

As ceras são duras à temperatura ambiente e macias quando são aquecidas. As ceras, por hidrólise, liberam "uma" molécula de álcool e ácidos graxos, ambos de cadeia longa.

Os esteróides são lipídios de cadeia complexa. Como exemplo pode-se citar o colesterol e alguns hormônios: estrógenos, testosterona.

Funções dos lipídios nos seres vivos

a) São constituintes da membrana plasmática e de todas as membranas internas da célula (fosfolipídios).

b) Fornecem energia quando oxidados pelas células. São normalmente usados como reserva energética.

c) Fazem parte da estrutura de algumas vitaminas (A, D, E e K).

d) Originam alguns hormônios (andrógenos, progesterona, etc.).

e) Ajudam na proteção, pois as ceras são encontradas na pele, nos pêlos, nas penas, nas folhas, impedindo a desidratação dessas estruturas, através de um efeito impermeabilizante.

Colesterol: mocinho ou bandido?

      É comum, nos dias de hoje, as pessoas se queixarem de estar com o colesterol alto. O colesterol, de fato, é freqüentemente relacionado às doenças do coração, afinal, é normal ou não termos colesterol no sangue? Que tipo de dano ele realmente causa?

     Na verdade, o colesterol é fundamental para o organismo do homem e dos animais. Ele faz parte, por exemplo, das membranas plasmáticas celulares e é o ponto de partida para fabricação dos hormônios sexuais masculinos e femininos. Quando presente em excesso no sangue, pode se depositar na parede interna das artérias que irrigam o músculo do coração entupindo-as aos poucos e dificultando a passagem do sangue. Essa condição é chamada de arteriosclerose. Em alguns casos, um simples coágulo pode interromper totalmente a passagem de sangue, levando o tecido cardíaco à morte por falta de oxigênio. Assim, o problema não é o colesterol em si, componente do organismo, mas o seu excesso. 

O colesterol é adquirido de duas maneiras: pode ser ingerido (é abundante em carnes, queijos, gema de ovo e gorduras de origem animal) ou pode ser fabricado pelo fígado a partir de outros lipídios. O fígado é órgão chave para controle da quantidade de colesterol: além de fabricá-lo, também o destrói, quando em excesso. Em alguns casos, no entanto, seja por excesso de ingestão de gorduras, seja por motivos hereditários, a capacidade de regulação do fígado é insuficiente, nesses casos o colesterol aumenta, com todos os riscos que isso representa.

Algumas regras parecem prudente para controlar a quantidade de colesterol, evitar alimentos gordurosos, fazer exercícios físicos regular, evitar o fumo; pessoas que têm histórico familiar devem ser mais rigorosas com as dietas e exercícios físicos.

Há dois tipos de colesterol o LDL  “mau colesterol”  e o HDL “ bom colesterol”, sendo a taxa total permitida de 2000mg/100ml de sangue, taxas acima de 240 mg/100ml são consideradas altas, devendo ser feitas dietas.

Proteínas

São macromoléculas constituídas por aminoácidos. Participação da formação de muitas estruturas podendo exercer um papel plástico e energético.

 Funções

-                           Construção: reposição e crescimento celular -  Ex.: queratina.

-                           Reguladores: regulam o metabolismo (enzimas e hormônios).

-                           Defesa: anticorpos

·  Estrutura dos aminoácidos: todos apresentam um grupo amina, um grupo carboxila e um radical.

 Obs: os vegetais fabricam (naturais) 20 aminoácidos, já os animais não sintetizam (essenciais) devendo adquiri-los através dos alimentos.

Ligação peptídica: união dos aminoácidos havendo liberação de uma molécula de água.

Tipos de aminoácidos

São formadas sempre pelo mesmo número de aminoácidos na mesma seqüência. Alterações que possam ocorrer nela em função do material genético (mutação) podem levar a mudanças na forma e função. Ex. O glutamato (aa) trocado pela valina na molécula de hemoglobina alteram sua forma, que passará ter um aspecto de foice e o indivíduo afetado terá uma doença conhecida como anemia falciforme.

As alterações podem ser causadas por aumento de temperatura levando a uma desnaturação que poderá ser reversível ou não.

   São classificadas em:

-   Simples: formado por aminoácidos.

-   Conjugadas: são ligadas a outras estruturas.

Ex. hemoglobina com ferro

Proteínas importantes

-   Insulina: produzida pelo pâncreas.

-   Globina: participa do processo de respiração.

-   Albumina: encontrada na clara de ovo, nutri os embriões.

-   Fibrinogênio: coagulação do sangue

-   Queratina: participa da formação de estruturas como unha, chifre, etc.

-   Caseína: proteína encontrada no leite.

-   Colágeno: encontrado na pele.

Papel  Biológico das Proteínas

No organismo humano existem muitos tipos diferentes de proteínas, que executam as mais diversas funções. Mas, basicamente, esses compostos orgânicos podem ser agrupados em cinco grandes categorias, de acordo com sua função: estrutural, hormonal, nutritiva, enzimática e de defesa.

  

  Função Estrutural: participam da estrutura dos tecidos.

Exemplos:

·         Colágeno, proteína de alta resistência, encontrada na pele, nos ossos e tendões.

·         Miosina e actina, proteínas contráteis dos músculos, onde participam do mecanismo da contração muscular;

Queratina, proteína impermeabilizante encontrada na pele, no cabelo e nas unhas; evita a dessecação, o que contribui para a adaptação à vida terrestre.

Função Hormonal: muitos hormônios de nosso organismo são de natureza protéica; é o caso da insulina, hormônio produzido no pâncreas e que se relaciona com a manutenção da taxa de glicose no sangue.

Função Nutritiva:  as proteínas servem como fontes de aminoácidos, que podem ser usados como fonte de energia na respiração. Nos ovos de muitos animais (como os das aves, por exemplo), o vitelo, material que se presta à nutrição do embrião e é particularmente rico em proteínas.

Função Enzimática:  as enzimas são fundamentais como moléculas reguladoras das reações biológicas. Dentre as proteínas com função enzimática podemos citar as lípases,  enzimas que digerem lipídios.

Função de Defesa: existem células no organismo capazes de “reconhecer” a presença de proteínas não específicas, isto é, “estranhas” a ele. Essas proteínas “estranhas” são chamadas de antígenos. Na presença dos antígenos, o organismo produz proteínas de defesa, denominadas anticorpos. O anticorpo combina-se com o antígeno, de maneira a neutralizar seu efeito. A reação antígeno – anticorpo é altamente específica, o que significa que um determinado anticorpo neutraliza apenas o antígeno responsável por sua formação. Os anticorpos são produzidos por certas células do corpo (como os linfócitos, um dos tipos de glóbulos brancos do sangue).

Enzimas

São substâncias protéicas que funcionam como biocatalizadores, induzindo reações químicas.

Obs: toda enzima é uma proteína, mas nem toda proteína é uma enzima.

Exclusividade de substrato (teoria chave – fechadura). 

Fatores que influenciam a ação enzimática. 

pH específico: age em ácido ou alcalino. 

As enzimas têm um pH específico de ação. A ptialina (amilase da saliva), por exemplo, tem um pH ótimo em torno de 7,0. A pepsina (protease do suco digestivo do estômago), por sua vez, tem um pH ótimo ao redor de 2,0. Além ou aquém de seu pH ótimo, as enzimas diminuem gradativamente sua atividade, até se tornarem inativas. Isso demonstra que a atividade enzimática é profundamente influenciada pelo pH, que, quando inadequado, pode promover a inativação da molécula enzimática.

Ação proporcional à temperatura.

As aves e os mamíferos são os únicos seres capazes de manter a temperatura do corpo praticamente constante, apesar das oscilações da temperatura ambiental. Nas aves, a temperatura do organismo se mantém ao redor dos 40 ºC; nos mamíferos, ao redor dos 37ºC. Assim, esses animais garantem uma temperatura corpórea compatível com uma atividade enzimática ótima, o que contribui para a sua adaptação nos mais variados ambientes em que vivem.

Inibição competitiva: a ação pode ser bloqueada por inibidores químicos.

Entende-se por substrato as substâncias que reagem sob o estímulo enzimático. As enzimas são específicas para um determinado substrato, isto é, as enzimas que atuam sobre um tipo de substrato não têm ação sobre substratos diferentes. Dessa maneira, as amilases _ enzimas que digerem o amido _ não têm ação sobre nenhum outro substrato que não seja o amido; as proteases, por sua vez, são enzimas que digerem apenas as proteínas; as lípases são enzimas que só digerem os lipídios; e assim por diante.

- Não é consumida ao final do processo.

Proteínas de defesa

 -            Antígeno: proteína estranha que penetra em um corpo.

-   Anticorpo: proteína de defesa (antígeno- anticorpo neutralização).

-   Vacinas: constituídas pelo próprio microorganismo, enfraquecido ou morto, que é inoculado na pessoa ou inoculação de toxina produzida pelo microorganismo anatoxina.

-   Soro: contém os anticorpos prontos para inativação do veneno.

-   Imunização ativa: o organismo produz os anticorpos (vacina) duradoura.

Imunização passiva: os anticorpos estão prontos (soro).

 

  

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