Química - Moléculas da vida

ELEMENTOS QUÍMICOS DA CÉLULA

Os elementos químicos das células são denominados bioelementos ou elementos biogênicos, e podem ser classificados em primários, secundários ou oligoelementos de acordo com a proporção encontrada.

• Os bioelementos primários aparecem na proporção de 95% e são o C, H, O, N, P os quais constituem os açucares, gorduras, proteínas e ácidos nucléicos.

• Os bioelementos secundários ocorrem de 1 a 4% e são o Ca, Fe, Mg, K, Na e Cl.

• Os oligoelementos ocorrem em proporções inferiores a 1% e são o Cu, Mn, Al, Ni, F, I e Si.

SUBSTÂNCIAS QUÍMICAS DA CÉLULA

Surgem da combinação dos bioelementos, resultando em moléculas, as quais podem se orgânicas ou inorgânicas. Entre as orgânicas estão os açúcares, lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos. Os inorgânicos são a água e sais minerais.

ÁGUA

É a molécula mais abundante na célula, variando em quantidade de acordo com o organismo (Por exemplo, o homem apresenta 63% de água em suas células, enquanto que as algas, 98%). Geralmente as células vegetais costumam ter mais água que as animais. O tipo celular também influencia: por exemplo, o tecido adiposo apresenta 15% de água enquanto que o nervoso, 95%.
A água é indispensável para a vida, já que as reações químicas da célula ocorrem no meio aquoso. A água pode atuar ativando enzimas e proteínas, quebrando compostos (a água é um solvente), ou ainda transportando substâncias, tanto no meio intracelular (dentro da célula) quanto no extracelular (fora da célula, formando o líquido intersticial que banha os tecidos). Participa do sangue dos animais e da seiva dos vegetais.

SAIS MINERAIS

Podem aparecer dissolvidos em água ou em estruturas pouco ou nada solúveis como conchas, esqueletos. Entre eles estão:

• Carbonato de cálcio (CaCO3)- presente em carapaças e conchas de moluscos (caramujo, ostra, mexilhão);

• Fosfato de cálcio Ca3(PO4)2- presente nos ossos dos vertebrados.

Muitos aparecem na forma de íons: Ca²+(essencial na coagulação sanguínea), Mg²+(componente da clorofila), Fe²+(componente da hemoglobina) e PO4³-(aparece no ATP e também no DNA e RNA).

MOLÉCULAS ORGÂNICAS

Podem ser chamadas de macromoléculas devido ao seu grande tamanho. São compostas por C, H, O, N e P e podem ser classificadas em carboidratos, lipídeos, proteínas e ácidos nucléicos.

A)Carboidratos: conhecidos também como açúcares ou glicídios, são compostos por C, H e O. São importantes fontes de energia para as células e ainda podem fazer parte estrutural da mesma, como por exemplo, na parede celular de células vegetais. Podem ser classificados em:

• Monossacarídeos: açúcares mais simples. São a glicose (produzida em células vegetais na fotossíntese), frutose (açúcar dos frutos) e galactose (componente do leite). Apresentam a fórmula C6H12O6 .Os monossacarídeos, principalmente a glicose, são a principal fonte de energia para as células.

OBS: a fotossíntese é um processo oposto à respiração: na fotossíntese, os vegetais clorofilados produzem glicose a partir de gás carbônico e água e eliminam oxigênio.

6 CO2 + 12 H2O --luz/ clorofila--> C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Na respiração, a glicose é desdobrada em gás carbônico e água, produzindo energia na forma de ATP.

C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 --------->12 H2O + 6 CO2 + ATP

• Dissacarídeos: formados pela união de duas moléculas de monossacarídeos, com perda de uma molécula de água:

C6H12O6 + C6H12O6=C12H22O6 + H20, por isso sua fórmula é C12H22O11.

Os mais importantes são a sacarose (formada por glicose e frutose, compõem a seiva elaborada que circula no floema das plantas), a maltose (constituída por duas moléculas de glicose, é usada na fabricação de cerveja) e a lactose (constituída por glicose e galactose, é o açúcar do leite).

• Polissacarídeos: resultam da condensação de muitas moléculas de monossacarídeos, com correspondente perda de água: (C6H12O6)n= (C6H10O5)n + (H2O)n, portanto sua formula geral é (C6H10O5)n. Os polissacarídeos podem ser de armazenamento ou estruturais. Os de armazenamento são o amido (em células vegetais) e o glicogênio (em células animais), sendo estes degradados, quando há necessidade, em moléculas de glicose. Os estruturais são a celulose (em células vegetais, constitui a parede celular, sendo o polissacarídeo mais abundante na natureza) e a quitina (constitui carapaças de artrópodes e a parede celular de fungos).

B) Lipídeos: também conhecidos como gorduras, são insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos, como álcool. Exercem na célula função energética, estrutural e reguladora.

Possuem função energética porque, ao serem oxidados, liberam energia; se ingeridos a partir de certa quantidade, ficam armazenados sob forma de gordura no tecido adiposo, como reserva. Os principais lipídeos são triglicérides (união de 3 ácidos graxos com uma molécula de glicerol, são óleos, como o de oliva, e margarina vegetal; acumulam-se em tecido adiposo, constituem a reserva de energia dos organismos).

Apresentam função estrutural por serem constituintes fundamentais das membranas celulares. Os fosfolipídeos (componentes das membranas celulares, possuem uma porção hidrofóbica e outra hidrófila).

OBS: O colesterol circula no sangue unido a certas proteínas. Essa união forma três tipos diferentes de lipoproteínas: HDL (proteína de alta densidade, conhecida como bom colesterol, pois retira e elimina gordura das células), LDL (proteína de baixa densidade, é conhecida como mau colesterol, pois traz de volta a gordura para o sangue), VLDL (proteína de densidade muito baixa, prejudica o bom colesterol e favorece o mal)

C) Proteínas: grupo numeroso e diversificado, são os principais componentes da célula. São formadas por longas cadeias de aminoácidos (todas as cadeias são compostas pela combinação de vinte aminoácidos, os quais são compostos por C, H, O, N e freqüentemente S e P). Podem ser divididas em simples (formadas só por aminoácidos) e conjugadas (formadas por aminoácidos e outras substâncias) . As proteínas têm varias funções:

• Estrutural - constitui, juntamente com os lipídeos, membranas celulares. Também aparecem nos pêlos, unhas e na superfície externa da epiderme dos vertebrados (queratina).

• Catalisadora - catalisadores são substâncias que participam de reações químicas, acelerando-as, mas não interferindo no resultado final e não sendo consumido, ficando inalterado. Proteínas que têm ação catalisadora são chamadas de enzimas.

• Transportadora - como a hemoglobina presente nas hemácias (glóbulos vermelhos do sangue), carrega o oxigênio até os tecidos.

• Imunológica - No processo de defesa do organismo contra agentes estranhos, é fundamental a atuação de imunoglobulinas, ou anticorpos, substâncias de natureza protéica.

• Reguladora - hormônios são substâncias que controlam as atividades celulares. Existem hormônios que são proteínas, como a insulina e a adrenalina.

D) Ácidos Nucléicos: abundantes no núcleo da célula, são constituídos por C, H, O, N e P. São polinucleotídeos (formados por vários nucleotídeos). Os nucleotídeos são formados por fosfato, açúcar (uma ribose no RNA ou uma desoxirribose no DNA) e base nitrogenada (adenina, guanina, citosina e, timina no DNA ou uracila no RNA). Cada molécula de acido nucléico apresenta, assim, quatro tipos de nucleotídeos.

O RNA é constituído por uma cadeia de nucleotídeos unidos por fosfatos enquanto o DNA é formado por duas cadeias de nucleotídeos dispostos em dupla hélice e unidas pelas bases nitrogenadas. O DNA contém genes, responsáveis pelas características dos organismos enquanto que o RNA atua na síntese de proteínas.

ATP

O trifosfato de adenosina (ATP) é um nucleotídeo composto por adenosina (ribose+ adenina) é a fonte de energia das células. A transformação de ATP em ADP (difosfato de adenosina) produz um fosfato e libera energia utilizada no trabalho celular. Adquirindo energia e fosfato, o ADP é transformado novamente em ATP.

OBS: o ATP não é um ácido nucléico.