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Composição Química das Células

 

A matéria é feita de combinações de elementos, tais como substâncias de hidrogênio ou de carbono que não pode ser quebrada ou convertida em outras substâncias por meios químicos.

A menor partícula de um elemento que ainda mantém suas propriedades químicas distintas é um átomo.

No entanto, as características dos outros do que os elementos puros incluindo-os materiais a partir dos quais as células vivas são substâncias feitas-dependerá da forma como os seus átomos estão ligados entre si em grupos para formar moléculas.

Para entender como os organismos vivos são construídos a partir de matéria inanimada, portanto, é crucial saber como todas as ligações químicas que mantêm os átomos unidos nas moléculas são formadas.

A estrutura da célula resulta da combinação de moléculas organizadas em uma ordem muito precisa.

Os componentes químicos da célula são classificados:

Inorgânicos (água e minerais) e

Orgânicos (ácidos nucléicos, carboidratos, lípides e proteínas).

Deste total, 75 a 85% corresponde a água, 2 a 3% sais inorgânicos e o restante são compostos orgânicos, que representam as moléculas da vida.

Uma grande parte das estruturas celulares contêm lípides e moléculas grande denominadas macromoléculas ou polímeros, formado a partir de monômeros ou unidades integradas (micromoléculas), que se prendem entre si por ligações covalentes.

ÁGUA

A água é um dos compostos mais importantes, bem como o mais abundante, sendo vital para os organismos vivos. Fora da célula os nutrientes estão dissolvidos em água, que facilita a passagem através da membrana celular e , dentro da célula, é o meio onde ocorre a maioria das reações químicas.

Ela tem propriedades estruturais e químicas que a tornam adequada para o seu papel nas células vivas como:

A água é um a molécula polar, pois tem distribuição desigual das cargas, capaz de formar quatro pontes de hidrogênio com as moléculas de água vizinhas e por isso necessita de uma grande quantidade de calor para a separação das moléculas (100o C).

É um excelente meio de dissolução ou solvente .

A polaridade facilita a separação e a recombinação dos íons de hidrogênio (H+) e íons hidróxido (OH-), é o reagente essencial nos processos digestivos , onde as moléculas maiores são degradadas em menores e faz parte de várias reações de síntese nos organismos vivos

As pontes de hidrogênio relativamente fortes a tornam um excelente tampão de temperatura.

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Estrutura de uma molécula de água

Percentagem de Peso Corporal Elemento Uso
65% Oxigênio Este elemento é, obviamente, o elemento mais importante do corpo humano. Os átomos de oxigénio estão presentes na água, que é o composto mais comum no corpo, e outros compostos que formam tecidos. Também se encontram no sangue e nos pulmões devido à respiração.
18,6% Carbono O carbono é encontrado em cada molécula orgânica no corpo, bem como o produto residual de respiração (dióxido de carbono). Ele é normalmente ingerida em alimentos que se come.
9,7% Hidrogênio O hidrogénio é encontrado em todas as moléculas de água no organismo, bem como de muitos outros compostos que constituem os vários tecidos.
3,2% Azoto O azoto é muito comum em proteínas e compostos orgânicos. Também está presente nos pulmões, devido à sua abundância na atmosfera.
1,8% Cálcio O cálcio é um componente primário do sistema do esqueleto, incluindo os dentes. Encontra-se também no sistema nervoso, músculos, e o sangue.
1,0% Fósforo Este elemento é comum nos ossos e dentes, bem como ácidos nucleicos.
0,4% Potássio O potássio é encontrado nos músculos, nervos, e certos tecidos.
0,2% Sódio Sódio é excretada no suor, mas também é encontrado nos músculos e nervos.
0,2% Cloro O cloro está presente na pele e facilita a absorção de água pelas células.
0,06% Magnésio Magnésio serve como um cofactor para várias enzimas no corpo.
0,04% Enxofre O enxofre está presente em muitos aminoácidos e proteínas.
0,007% Ferro O ferro é encontrado principalmente no sangue, uma vez que facilita o transporte de oxigênio.
0,0002% Iodo iodo é encontrado em certos hormônios na glândula tireóide.

A Importância de compostos orgânicos no celular

1. Os hidratos de carbono

Fornecimento de energia para os processos celulares
Um meio de armazenamento de energia
Dar apoio estrutural para as paredes celulares

2. Lipídeos

Armazenar grandes quantidades de energia durante longos períodos de tempo
Agir como uma fonte de energia
Desempenham um papel importante na estrutura das membranas celulares
Agir como uma fonte de água metabólica
Reduzir a perda de água por evaporação

3. Proteínas

Ato como blocos de construção de muitos componentes estruturais da célula; necessários para o crescimento
Formulário de enzimas que catalisam reações químicas
Formulário de hormônios que controlam o crescimento eo metabolismo

4. Os ácidos nucleicos

Contêm a informação genética de células
Desempenham um papel vital na síntese de proteínas

A importância da água na célula

A água é importante para toda a vida, porque as suas propriedades químicas e físicas lhe permitem sustentar a vida.
A água é uma molécula polar que consiste de 2 átomos de hidrogénio e um átomo de oxigénio. Uma molécula polar é uma molécula com uma distribuição desigual de cargas. Cada molécula tem uma carga positiva e uma extremidade de carga negativa. Moléculas polares se atraem, bem como íons. Devido a esta propriedade, a água é considerada o solvente de vida.
É o meio de transporte no sangue
Ele atua como um meio de reações bioquímicas.
A água ajuda na manutenção de um ambiente interno estável dentro de um organismo vivo. A concentração de água e sais inorgânicos que se dissolvem em água é importante na manutenção do equilíbrio osmótico entre o sangue e do fluido intersticial.
Ele ajuda na lubrificação.
As moléculas de água têm muito alta coesão. As moléculas de água tendem a ficar uns aos outros e se movem em colunas longo ininterrupta através dos tecidos vasculares em plantas.

ÁCIDOS, BASES E SAIS

Quando substâncias dissolvem-se na água e liberam íons hidrogênio (H+) e íons negativos (ânions) são denominados ácidos. Uma base se dissocia em íons positivos (cátions) ou íons hidróxido (OH-). E, um sal é uma substância que na água dissocia-se em cátions e ânions nenhum dos quais é o H+ ou OH-.

As reações bioquímicas são extremamente sensíveis a alterações na acidez ou alcalinidade dos ambientes em que ocorrem por isso, é conveniente medir a quantidade de H+ em uma solução.

A concentração de H+ é expressa por uma escala logarítmica de pH, que varia de 0 a 14 (esquema abaixo). Quando a solução contém mais H+ que OH-, possuem um pH inferior a 7. se uma solução tem mais OH- que H+, o pH é maior que 7 e a solução é básica ou alcalina. E quando os níveis são iguais, a solução é neutra.

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Níveis de pH

 

MICROMOLÉCULAS

São moléculas de peso molecular entre 100 e 1000 e contém até trinta ou mais átomos de carbono. Normalmente são encontradas livres em solução, onde algumas delas formam um conjunto de intermediárias a partir das quais as macromoléculas são formadas.

As quatro micromoléculas principais são: os açúcares simples, os ácidos graxos, os aminoácidos e os nucleotídeos.

AÇUCARES

São as mais abundantes moléculas orgânicas na natureza e são primariamente moléculas que reservam energias na maioria dos organismos vivos. Os açúcares mais simples são chamados de monossacarídeos tais como ribose, glicose, frutose, que são formados com uma molécula de açúcar e possuem fórmula geral (CH2O)n, onde o n pode variar de 3 a 7. Por ex. a glicose possui fórmula C6h62O6.

Os dissacarídeos são formados por dois açúcares ligados covalentemente, por ex. a maltose (açúcar da cana) e a lactose (açúcar do leite). Os polissacarídeos são grandes moléculas formadas por unidades de monossacarídeos, como por ex. o glicogênio, em células animais, e o amido, nos vegetais, são compostos somente de glicose.

E os oligossacarídeos que não estão livres e sim unidos a lipídeos e proteínas, de modo que são partes de glicolipídeos e de glicoproteínas, que estão na membrana plasmática.

ÁCIDOS GRAXOS

São a gorduras, óleos, fosfolipídios, cutina, suberina, ceras e esteróides. É um composto que possui um ácido carboxílico ligado a uma longa cadeia de hidrocarbonetos. São fontes valiosas de alimento, uma vez que eles podem ser quebrados para produzir o dobro de energia utilizável. Eles são estocados no citoplasma de muitas células na forma de gotas de moléculas de triglicérides (gorduras animais conhecidas da experiência diária).

A função mais importante dos ácidos graxos está na construção das membranas celulares, que envolvem as células suas organelas, que são compostas de fosfolipídios.

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Membrana Celular

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Bicamada lipídica das membranas celulares

A cutina, suberina e as ceras formam barreiras contra perda de água. A superfície das células dos caules e folhas é coberta com uma cutícula, composta de cera e cutina, que protege e previne a perda de água. Os esteróides são moléculas que apresentam quatro anéis hidrocarbônicos interligados, o mais comum é o colesterol. São funcionalmente deferentes de acordo com os grupos químicos que estão unidos a sua estrutura básicos, por ex. vários hormônios importantes como estrogênio, testosterona e a vitamina A.

NUCLEOTÍDEOS

São moléculas complexas, consistindo em um grupo fosfato, uma base nitrogenada e um açúcar de cinco átomos de carbono – pentose (Figura1). Eles são blocos constitutivos dos ácidos nucléicos, o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA), que transmitem e traduzem a informação genética.

Algumas moléculas de RNA funcionam como catalisadores.

Os nucleotídeos podem atuar como moléculas carregadoras de energia química, como por ex. o éster trifosfato e adenina (ATP), que participa das transferências de energia em centenas de reações celulares individuais. Eles combinam com outros para formar enzimas como a coenzima A. E são utilizadas como moléculas de sinalização específica na célula.

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Nucleotídeos

MACROMOLÉCULAS

Apresentam peso molecular entre 10.000 e 1 milhão, são construídas a partir de subunidades de baixo peso molecular (micromoléculas), que são repetidamente adicionadas para formar um longo polímero em cadeia. Como por ex. os aminoácidos ligados a outros aminoácidos para formar as proteínas.

A sua formação é mantida por ligações covalentes, as quais são fortes o suficiente para preservar a seqüência de subunidades por longos períodos de tempo. Para realizar a sua função , as macromoléculas dependem de ligação não-covalente, muito mais fraca, que se formam entre as partes distintas da mesma e entre diferentes macromoléculas. Exercendo um importante papel na determinação da estrutura tridimensional de cadeias macromoleculares e a interação com outras.

As macromoléculas são: os ácidos nucléicos e as proteínas.

PROTEÍNAS

É um polímero linear de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. Sua estrutura é formada por uma variedade de 20 aminoácidos diferentes, chamados de essenciais, que permite à proteína uma variedade de formas e funções na célula.

A estrutura da proteína é descrita em quatro níveis hierárquicos de organização. A estrutura primária é a seqüência de aminoácidos dispostos linearmente, constituindo a cadeia polipeptídica. A estrutura secundária refere-se a conformação espacial que a proteína toma, que depende da posição de certos aminoácidos, a qual é estabilizada por pontes de hidrogênio.

No entanto, quando as pontes de hidrogênio estabelecem-se entre certos aminoácidos, o esqueleto se dobra dispondo-as em formas geométrica: a a-hélice, a lâmina b pregueadas, os folhetos e o giro.

A estrutura terciária resulta de interações - hidrofóbicas, ligações dissulfeto, forças de van der Waal e interações iônicas - que estabilizam a estrutura secundária, dando uma compactação ou conformação a proteína (fibrosas ou globulares). A estrutura quartenária resulta da combinação de dois ou mais polipeptídicos, chamados de subunidades, que originam moléculas com grande complexidade que se mantêm unidas e interagem, como por exemplo à hemoglobina.

A função da proteína é determinada por sua estrutura tridimensional e da capacidade de ligarem-se covalentemente à outras moléculas (ligantes). O local de fixação dos ligantes nas proteínas e os ligantes correspondentes possuem alto grau de especificidade, ou seja, são complementares. As proteínas controlam o fluxo de íons através da membrana, regulam a concentração dos metabólicos, confere rigidez a célula, catalisam uma infinidade de reações químicas, atuam como sensores e chaves, produzem movimento e controlam a função genética.

ENZIMAS: são proteínas catalisadoras que permitem a aceleração das reações celulares aumentando a velocidade desta. São altamente específicas para seus substratos, onde estes se ligam ao sítio ativo, ocorre a catálise formando um complexo enzima-substrato.

NUCLEICOS

São polímeros lineares de nucleotídeos especializados no armazenamento, na transmissão e no uso da informação, por isso são macromoléculas de grande importância biológica.

Existem dois tipos de ácidos nucléicos: DNA e RNA, que serão dispostos comparativamente no quadro abaixo:

 

DNA

RNA

Açúcar (Pentose)

Desoxirribose Ribose

Bases pirimidínicas

citosina (C), timina (T) citosina (C), uracil (U)

Bases purínicas

adenina (A), guanina (G) Adenina (A), guanina (G)

Localização

Principalmente no núcleo das células, também nas mitocôndrias e cloroplastos. Principalmente no citoplasma, mas também no núcleo

Função

Transmissão de informação genética Síntese de proteínas

Forma

Formada por duas fitas antiparalelas que são complementares na seqüência de nucleotídeos. Pareadas em dupla-hélice (figura) Fita simples , que contém pequenas regiões de pareamento de bases complementares. (Figura)

Fonte: www.ncbi.nlm.nih.gov/cgi.ufmt.br

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