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 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.

• 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.

Compreender a base bioquímica dos diversos organismos é essencial àcompreensão 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).

A unidade biológica explicitada na célula não se limita apenas a características estruturais e funcionais; ela revela-se também a nível molecular.

Uma das substâncias mais simples, porém a mais importante.

Água

A água é a substância química mais abundante na natureza e nos seres vivos. Pensa-se 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.

Ligação ponte hidrogénio

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.

Água

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 BiológicasOs 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.

PrPróótidostidosOs 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

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.

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.

Péptidos

Os péptidos resultam da união entre dois ou mais aminoácidos, através de uma Ligação química covalente, denominada Ligação peptídica. A ligação peptídicaestabelece-se entre o grupo carboxilo (COOH) de um aminoácido e o grupo amina (NH2) de outro aminoácido.

Por cada ligação peptídica que se estabelece, forma-se 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.

De acordo com a natureza do grupo prostético são designadas de glicoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas,etc..

glicoproteína

Grupo prostético

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, aQueratina 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.

GlGlíícidos ou Hidratos de Carbonocidos ou Hidratos de CarbonoSão 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 glicosídicaoriginam 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.

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.

A Celulose é um componente estrutural da parede celular dos vegetais.

O Amido é um polissacarídeo de reserva energética nas plantas.

PolissacarídeosO 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 éconstituinte das paredes celulares vegetais, a Quitina é um polissacarídeo constituinte do esqueleto externo de muitos crustáceos e insectos).

LLíípidospidosOs 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).

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.

Triglicérido

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.

Ligação dupla

Quanto maior for o número de ligações duplas existentes maior é a fluidez do respectivo lípido.

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 émuito importante na formação das membranas biológicas.

Alguns lípidos intervém na regulação do organismo, como por exemplo, as hormonas sexuais testosterona e progesterona, que fazem parte do grupo dos esteroídes.

Lípidos com função Reguladora

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 NucleícosSão 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) sóexiste 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 nucleotídicasunidas por pontes de hidrogénio formando uma dupla hélice. Uma molécula de RNA é um polímero de nucleotídos, geralmente de cadeia simples.

Dupla Hélice de DNA

Pontes de Hidrogénio

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!