Constituintes básicos de uma célula
Biomoléculas – As moléculas da vida
São as moléculas constituintes dos seres vivos. São formadas principalmente por C e H,
ainda que também possam estar presentes na sua constituição o O, N, P e S. Podem ainda conter
outros elementos mas em menor proporção.
• Moléculas orgânicas: são compostos sintetizados por seres vivos
e que participam da estrutura e do funcionamento da matéria viva.
São exemplos: Glícidos, Lípidos, Proteínas, Ácidos Nucleícos (DNA,
RNA) e metabólitos.
• Moléculas inorgânicas: compostos não sintetizados pelos seres
vivos, mas que são muito importantes para eles, como a água, a
biomolécula mais abundante, os gases (oxigénio, dióxido de
carbono) e os sais inorgânicos.
A unidade biológica explicitada na célula não se limita apenas a
características estruturais e funcionais; ela revela-se também a nível molecular.
Compreender a base bioquímica dos diversos organismos é essencial à
compreensão da Vida, da sua origem e da sua evolução. Todos os organismos, dos
micróbios aos seres humanos, são formados, essencialmente, pelos mesmos
elementos químicos, os quais incluem compostos inorgânicos e compostos orgânicos
(algumas pequenas moléculas e macromoléculas).
Água
Uma das substâncias mais simples, porém a mais importante.
A água é a substância química mais
abundante na natureza e nos seres vivos. Pensase que foi graças às propriedades da água que a
vida foi capaz de surgir e de se desenvolver no
nosso planeta. Muitos organismos ainda vivem na
água e na constituição das células vivas, bem
como nos espaços intercelulares, existe também
muita água.
A água é o composto mais
importante nas células podendo atingir
entre 75% a 90% do total da sua massa.
Para além de constituir o meio
onde ocorrem todas as reacções celulares,
a água intervém em numerosas reacções
químicas vitais, e actua como meio de
difusão de muitas substâncias.
Água
As propriedades da água residem no
facto desta molécula, apesar de electricamente
neutra, apresentar polaridade.
Esta polaridade permite a ligação entre
as moléculas de água, e também entre estas
moléculas e outras substâncias polares, através de
ligações por pontes de hidrogénio.
A polaridade contribui ainda para o
grande poder solvente da água, cujas moléculas
são capazes de estabelecer ligações com diversos
compostos orgânicos e inorgânicos, formando
compostos mais estáveis. A água é considerada
um
solvente
universal,
actuando
como
dissolvente da maioria das substâncias
celulares.
Ligação ponte hidrogénio
Algumas Funções da Água
1.
Intervém em numerosas reacções químicas vitais;
2.
Intervém em reacções de hidrólise;
3.
Actua como meio de difusão de muitas substâncias;
4.
Actua como dissolvente da maioria das substâncias celulares (solvente universal);
5.
Transporte de substâncias dentro ou fora da células;
6.
É uma via de excreção, ou seja, arrasta para fora do corpo as substâncias nocivas
produzidas pelo indivíduo, assim como as que estão em excesso;
7.
Actua no equilíbrio da temperatura dentro da célula (termorregulação), impedindo
mudanças bruscas de temperatura, que afectam o metabolismo celular.
Macromoléculas Biológicas
Alguns compostos orgânicos são constituídos por moléculas relativamente
pequenas, enquanto que outros são moléculas muito grandes e complexas (macromoléculas)
constituídas pela associação de várias moléculas unitárias.
As macromoléculas são polímeros, isto é, cadeias com um grande número de
unidades básicas, ou monómeros, unidos por ligações químicas.
Nas
células
existem 4 grandes tipos de
macromoléculas:
• Glícidos
• Lípidos
• Prótidos
• Ácidos Nucleícos.
Monossacárídeos
Ácidos gordos + Glicerol
Macromoléculas Biológicas
Os monómeros unem-se e formam cadeias maiores, originando polímeros. Este
processo denomina-se polimerização (condensação). Quando dois monómeros se ligam, ocorre a
formação de uma molécula de H20.
Por sua vez, quando um polímero se desdobra nos seus diversos monómeros, a reacção
designa-se despolimerização (hidrólise), ocorrendo a ruptura devido à reacção do composto com a
água.
Prótidos
Os prótidos são compostos orgânicos quaternários constituídos por C, H, O e
N (azoto), podendo também conter outros elementos como S, P, Mg, Fe e Cu.
De acordo com a sua complexidade os prótidos podem
ser classificados em:
1.
Aminoácidos (unidades estruturais dos péptidos e das
proteínas) ;
2.
Péptidos (cadeias de 2 ou mais aminoácidos);
3.
Proteínas
(macromoléculas constituídas por cadeias
peptídicas, associadas ou não a outros compostos orgânicos ou
inorgânicos).
Aminoácidos
Os Aminoácidos são os prótidos mais simples, constituindo as unidades
estruturais dos péptidos e das proteínas, já que se podem ligar-se entre si, formando
cadeias de tamanho variável.
Conhecem-se muitos aminoácidos, mas apenas cerca de 20 aminoácidos
entram na constituição de todos os seres vivos e todos eles possuem um Grupo amina
(NH2), um Grupo carboxilo (ácido)(COOH) e um átomo de hidrogénio ligados ao mesmo
átomo de carbono. Existe ainda uma porção da molécula (Radical) que varia de
aminoácido para aminoácido.
Péptidos
Os péptidos resultam da união entre dois ou mais aminoácidos, através de
uma Ligação química covalente, denominada Ligação peptídica. A ligação peptídica
estabelece-se entre o grupo carboxilo (COOH) de um aminoácido e o grupo amina (NH2)
de outro aminoácido.
Por
cada
ligação
peptídica que se estabelece, formase uma molécula de água, pelo que o
número de moléculas de H2O formadas
é igual ao número de aminoácidos que
intervêm menos um.
Os péptidos formados por dois
aminoácidos denominam-se Dipéptidos, os
que são formados por três, Tripéptidos, e
assim sucessivamente. As cadeias de
peptídicas podem conter mais de cem
aminoácidos. As que contém entre 2 a 20
aminoácidos designam-se Oligopéptidos e as
que ultrapassam esse número chamam-se
Polipéptidos.
Proteínas
São macromoléculas constituídas por uma ou mais cadeias peptídicas e possuem
uma estrutura tridimensional definida. As proteínas podem ter 4 tipos de estrutura dependendo do
seu tipo de aminoácidos que possui, do tamanho da cadeia e da configuração espacial da cadeia
polipeptídica:
Estrutura Quaternária da Hemoglobina
Proteínas - glicoproteínas, lipoproteínas, etc.
As proteínas podem ser formadas
apenas por aminoácidos (proteínas simples
ou holoproteínas) ou podem conter uma
porção não proteíca, denominada grupo
prostético. Neste caso, as proteínas
designam-se conjugadas ou heteroproteínas.
Grupo
prostético
De acordo com a natureza do
grupo prostético são designadas de
glicoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas,
etc..
glicoproteína
Proteínas – desnaturação das proteínas
As estruturas das proteínas são mantidas por ligações fracas. Quando as
proteínas são submetidas a determinados agentes, como a calor excessivo, agitação,
radiações ou variações do pH, estas ligações podem ser quebradas.
A quebra destas ligações altera a conformação normal das proteínas, levando a
uma perda da sua função biológica. Diz-se que houve desnaturação. Na maioria dos casos as
modificações são irreversíveis.
Função das Proteínas
A importância biológica das proteínas é enorme, desempenhando funções
cruciais em diversos processos biológicos.
FUNÇÕES DAS PROTEÍNAS
Função Estrutural: fazem parte de todos os constituintes celulares. Por exemplo, a
Queratina existe nos cabelos e unhas.
Função Enzimática: actuam como enzimas em quase todas reacções
químicas que ocorrem nos seres vivos. Exemplo: A pepsina existente no suco gástrico.
Função de Transporte: muitos iões e moléculas pequenas são transportadas
por proteínas. Exemplo: A Hemoglobina transporta O2 até aos tecidos.
Função Imunológica (defesa): os anticorpos são proteínas.
Função Motora: O tecido muscular é constituído por Miosina (proteína).
Função de Reserva Alimentar
Função Hormonal/Reguladora: algumas hormonas como a insulina e a
adrenalina têm constituição proteíca.
Glícidos ou Hidratos de Carbono
São compostos orgânicos ternários (constituídos por C, H e O). Nestas
biomoléculas, os átomos de O e H apresentam-se geralmente combinados na proporção
de 1 para 2, como na água, resultando desta particularidade o nome de Hidratos de
Carbono.
De acordo com a sua complexidade, consideram-se três grupos de
glícidos:
1.
Monossacarídeos ou Oses (são os glícidos mais simples) ;
2.
Oligossacarídeos (constituídos por 2 a 10 monossacarídeos unidos entre si);
3.
Polissacarídeos (constituídos por mais de 10 monossacarídeos).
glucose
Monossacarídeos ou Oses
São as unidades estruturais dos glícidos. São os glícidos mais simples e são
frequentemente chamados de açucares simples.
Atendendo ao número de átomos de C (entre 3 a 9) que os constituem,
classificam-se em:
• Trioses (3C)
• Tetroses (4C)
• Pentoses (5C)
• Hexoses (6C)
• Heptoses (7C)
• Etc.
As
Pentoses
e
as
Hexoses, como a glicose, a frutose e a
galactose, são mais as frequentes nos
seres vivos e importantes no mundo
biológico. Tanto as pentoses como as
hexoses podem representar-se por uma
fórmula estrutural em cadeia aberta, mas
geralmente em solução as moléculas
tem
fórmula
estrutural
cíclica,
constituindo anéis fechados de cinco
ou seis átomos de carbono.
Monossacarídeos ou Oses
Entre as pentoses destacam-se a ribose e a desoxirribose (possui menos um
átomo de O que a ribose), as quais entram na constituição dos ácidos nucleícos.
Oligossacarídeos
São moléculas constituídas por 2 a 10 moléculas de monossacarídeos ligados
entre si por um tipo de ligação covalente denominada ligação glicosídica.
Duas moléculas de monossacarídeos ligadas por ligação glicosídica originam
um dissacarídeo; três moléculas de monossacarídeos ligadas por ligação glicosídica
originam um trissacarídeo e assim sucessivamente.
Ligação glicosídica
Ocorre condensação de 2 monossacarídeos. A Ligação glicosídica estabelece-se
sempre entre os radicais –OH com libertação de 1 molécula de água.
Oligossacarídeos
Alguns dissacarídeos merecem uma referência especial:
• Sacarose: glicose+ frutose
• Maltose: glicose + glicose
• Lactose: glicose + galactose
Polissacarídeos
São hidratos de carbono complexos, formados por cadeias lineares ou
ramificadas com mais de 10 monossacarídeos. (por vezes possuem centenas ou
milhares de monómeros).
Os polissacarídeos mais comuns são:
• Celulose;
• Amido;
• Glicogénio.
A Celulose é um componente
estrutural da parede celular dos
vegetais.
O Glicogénio é um polímero de glicose
que constitui uma forma de reserva
energética nos animais e em muitos
fungos. Nos vertebrados acumula-se
principalmente nas células hepáticas e nas
células musculares.
O Amido é um polissacarídeo de
reserva energética nas plantas.
Polissacarídeos
O amido é constituído por dois polissacarídeos: a
amilose (molécula linear) e amilopectina (molécula ramificada).
O Glicogénio é uma molécula muito ramificada.
Podendo ter 20 a 30 000 moléculas de glicose.
A celulose é constituída por longas cadeias
lineares de glicose formando fibras longas.
A celulose, a amilose, a amilopectina e o
glicogénio, apesar de serem todos polímeros de glucose,
apresentam características e funções diferentes.
Função dos GLÍCIDOS
Os glícidos são compostos orgânicos com uma importante variedade de
funções, tais como:
• Função Energética / Reserva: muitos monossacarídeos são utilizados directamente em transferências
energéticas. Alguns oligossacarídeos e polissacarídeos constituem reservas energéticas (exemplo:
sacarose, amido, glicogénio).
• Função Estrutural: certos glícidos desempenham funções estruturais. (exemplos: a Celulose é
constituinte das paredes celulares vegetais, a Quitina é um polissacarídeo constituinte do esqueleto
externo de muitos crustáceos e insectos).
Lípidos
Os lípidos constituem um grupo de moléculas muito heterogéneo, do qual
fazem parte as gorduras (animais e vegetais), as ceras, os esteroídes (colesterol e
hormonas sexuais), entre outras. Geralmente são compostos por O, H e C, mas também
podem conter elementos como S, N ou P.
A sua fraca solubilidade na água e sua solubilidade em solventes
orgânicos, como o benzeno, o éter e o clorofórmio, são características comuns aos
lípidos.
De uma forma muito simples podemos classificar os lípidos em
três grandes grupos, de acordo com a sua função:
1.
Lípidos de reserva;
2.
Lípidos estruturais;
3.
Lípidos com função reguladora.
Lípidos de Reserva
Os Triglicérideos constituem um dos principais grupos de lípidos com
funções de reserva. Como componentes básicos, na sua constituição intervêm ácidos
gordos e glicerol (um álcool).
Triglicérido
Os
ácidos
gordos são constituídos
por uma cadeia linear de
átomos
de
carbono
(cadeia hidrocarbonada),
com um grupo terminal
carboxilo (COOH).
Os
ácidos
gordos diferem entre si
pelo
comprimento
da
cadeia hidrocarbonada e
pelo tipo ligações que se
estabelecem entre os
átomos de carbono.
Lípidos de Reserva
Os ácidos gordos que possuem átomos de carbono ligados entre si por
ligações duplas ou triplas, dizem-se insaturados. Nos ácidos gordos saturados,
todos os átomos de carbono estão ligados entre si por ligações simples.
Quanto maior for o
número de ligações duplas
existentes maior é a fluidez do
respectivo lípido.
Ligação dupla
Lípidos de Reserva
O glicerol (ou glicerina), é um álcool que contém 3 grupos hidroxilo (HO),
capazes de estabelecer ligações covalentes com os átomos de carbono do grupo
hidroxilo (COOH) dos ácidos gordos. Esta ligação denomina-se Ligação Éster e,
conforme se estabelece entre o glicerol e um, dois ou três ácidos gordos, assim se
forma um monoglicérideo, um diglicérideo ou um triglicérideo.
Ligação éster
Lípidos Estruturais
Dentro dos lípidos estruturais, podem-se destacar, pela sua importância, os
fosfolípidos, que são lípidos que contêm um grupo fosfato. São os principais
constituintes das membranas celulares.
A estrutura dos fosfolípidos resulta da ligação de uma molécula de
glicerol com dois ácidos gordos e uma molécula de ácido fosfórico.
A Os fosfolípidos são denominados moléculas anfipáticas, isto é, possuem
uma parte polar (hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica). Esta propriedade é
muito importante na formação das membranas biológicas.
Lípidos com função Reguladora
Alguns lípidos intervém na
regulação do organismo, como por
exemplo,
as
hormonas
sexuais
testosterona e progesterona, que fazem
parte do grupo dos esteroídes.
Funções dos Lípidos
De entre
as funções que este grupo de compostos orgânicos
desempenham nos organismos podem destacar-se:
• Função Energética: Os Triglicérideos existem no sangue. (quando em
excesso ⇒ doença cardiovascular – acumulação gordura nas paredes vasos
sanguíneos);
• Função Estrutural: Os Fosfolípidos e Colesterol são constituintes das
membranas celulares;
• Função Protectora: Ceras de revestimento de plantas e animais.
• Função Vitamínica: Constituição das vitaminas E e K;
• Função Reguladora / Hormonal: As Hormonas sexuais (Testosterona,
Progesterona e Estrogénios).
Ácidos Nucleícos
São as principais biomoléculas envolvidas em processos de controlo celular,
pois contém a informação genética.
Existem dois tipos de ácidos nucleícos:
• Ácido desoxirribonucleico (ADN ou DNA);
• Ácido ribonucleico (ARN ou RNA)
Os ácidos nucleícos são polímeros cujas unidades básicas
(monómeros) são nucleótidos. Estes nucleotídos podem unir-se sequencialmente por
reacções de condensação constituindo cadeias polinucleotídicas..
Cada nucleotído é constituído por:
•Uma base azotada
•Uma Pentose (um açucar) (a desoxirribose no DNA e a ribose no RNA)
•Um grupo fosfato (que lhe confere características ácidas)
Existem 5 bases
azotadas diferentes , divididas
em 2 grupos:
• Bases púricas ou de anel
duplo:
Adenina
(A)
e
Guanina (G)
• Bases pirimídicas ou de
anel simples – Timina (T),
Citosina (C) e Uracilo (U).
As
bases
púricas são iguais no DNA
e no RNA. Quanto às bases
pirimídicas, a Timina (T) só
existe no DNA e o Uracilo
(U) Só existe no RNA.
Os nucleótidos são designados pelo nome da base azotada que entra na sua constituição..
Diferenças entre DNA e RNA
Uma molécula de DNA é constituída por duas cadeias nucleotídicas
unidas por pontes de hidrogénio formando uma dupla hélice. Uma molécula de
RNA é um polímero de nucleotídos, geralmente de cadeia simples.
Pontes de
Hidrogénio
Dupla Hélice de DNA
Cadeia simples de RNA
Importância Biológica dos Ácidos Nucleícos
Quer nos procariontes quer nos
eucariontes o DNA é o suporte universal
da informação genética, controlando a
actividade celular e é responsável pela
transmissão da informação genética de
geração em geração.
Cada organismo é único
porque é portador de um DNA único, do
ponto de vista informativo.
O DNA e o RNA intervêm na
síntese de proteínas.
Bom Estudo!