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1 Professor Juliana Villa-Verde Disciplina Bio I Lista nº Assuntos Texto I Intodução à Citologia CITOLOGIA É o ramo da biologia que estuda a célula, unidade básica dos seres vivos. Hans e Zacarias Jensen (1590) Invenção do microscópio óptico. Antonie van Leeuwenhoek ( ) É considerado o pai da microbiologia. Com um microscópio feito por ele mesmo observou e descreveu diversos microrganismos Robert Hooke ( ) Descobre num pedaço de cortiça, uma estrutura a qual deu o nome célula. (1665). Robert Brown (1831) Descobriu o núcleo da célula. Schleiden ( ) e Schwann ( ) Formularam a Teoria Celular que afirma que todos os seres vivos são formados por células. ( ). Rudolf Virchow ( ) Emite a idéia de que toda célula origina-se de outra pré-existente (1858) Walther Flemming ( ) Descreve detalhadamente o processo de reprodução celular. COMPOSIÇÃO QUÍMICA CELULAR Os constituintes químicos das células são divididos em 2 grupos: Inorgânicos e orgânicos. Fig. 1 Componentes Inorgânicos da célula Representados pela água e sais mineirais. ÁGUA Substância encontrada em maior quantidade nos seres vivos. Representa cerca de 75% nos vegetais e aproximadamente 67% nos animais. Essa quantidade varia ao longo da vida dos animais, de acordo com a idade e tipo de tecido considerado. Sendo assim, um recémnascido apresenta um maior teor de água do que uma pessoa idosa. Da mesma forma, o tecido nervoso, que apresenta alta atividade metabólica, possui um teor de água maior do que um tecido de baixa atividade, como o ósseo. Biologicamente, a água é muito importante, devido às suas propriedades físicoquímicas, que são muitas. As principais são: 1) Coesão: Forte atração entre as moléculas de água que ficam unidas por pontes de hidrogênio. 2) Adesão: Relacionada à polaridade da molécula de água. Atração entre as moléculas de água e outras moléculas polares.. Ex.: A água não molha superfícies enceradas, pois sendo polar não adere à essas moléculas apolares. 3) Tensão superficial: A coesão entre as moléculas de água possibilita o surgimento deste fenômenos que depende tanto da natureza dos compostos quanto da temperatura do meio. No caso da água, a forte coesão entre as moléculas forma uma película resistente que permite que alguns insetos pousem sem afundar. 4) Capilaridade: resulta das interações entre as forças de coesão e adesão, que vencem a força da gravidade e deslizam através de capilares elevando o nível da água na coluna. Quando as primeiras sobem atraídas pela superfície do capilar (por meio de ligações entre as moléculas de água e do capilar) puxam as outras, pois estão firmemente unidas por coesão. Dessa forma acontece com o transporte da seiva pelo xilema, da raiz às folhas. 5) Poder de dissolução: Todas as reações químicas e transporte de substâncias

2 através da membrana plasmática acontecem em meio líquido. Substâncias que se dissolvem facilmente na água são chamadas hidrófilas (hidro= água, philus= amigo, afinidade pela água). Já as não solúveis em água, como óleos e gorduras, são hidrofóbicas (phobos=medo). 6) Poder de reação: A participação da água na reação pode ocorrer de 2 maneiras principais: Síntese por desidratação: Moléculas unem-se e ocorre perda de água. Quebra em presença de água (Hidrólise; lise= rompimento, ruptura): Em meio líquido as ligações se rompem. Separação de moléculas em meio líquido. SAIS MINERAIS Podem ser encontrados sob duas formas: Não- solúveis (imobilizados), como constituinte estrutural de partes do corpo como ossos, carapaças, casca de ovo. Ou solúveis, nesse caso dissociados em íons. Ex.: Potássio, enxofre, cloro, sódio, cobre, iodo, magnésio etc. Componentes Orgânicos das células CARBOIDRATOS (glicídios, açúcares, hidratos de carbono) - Apresentam C, H e O em sua composição. - Em alguns há também N ou S. - Têm basicamente função energética, mas pode ter também função plástica. (Celulose, quitina) - Também participam da composição dos ácidos nucléicos, que comandam todas as atividades celulares. Dividem-se em três grandes grupos: 1) Monossacarídeos- Fórmula geral: (CH 2 O) n, sendo que n varia de 3 a 7. São moléculas simples, pequenas e que raramente dividem-se por hidrólise. Os monossacarídeos podem ser divididos em 5 categorias conforme o número de carbonos por molécula: Triose (3 carbonos: C 3 H 6 O 3 ), Tetrose (4 C; C 4 H 8 O 4 ), Pentose, com 5 carbonos, Hexoses com 6 e Heptoses com 7 carbonos. As mais importantes são as pentoses e hexoses: Pentoses Hexoses 3 Ribose 1 Glicose Frutose Desoxirribose 2 Galactose Tabela 1. 1,2 Carboidratos que vão formar, respectivamente, o RNA e o DNA; 3 Principais fontes de energia. 2) Dissacarídeos- Dois monossacarídeos unidos. Nessa união (síntese por desidratação) há perda de uma molécula de água. - Solúveis em água, mas não são imediatamente aproveitados. Para isso precisam ser quebrados por hidrólise. Os principais são: 1) Sacarose- (glicose+frutose); 2) Lactose- (glicose+galactose); 3) Maltose- (glicose+glicose). 3) Polissacarídeos- Fórm. Geral:(C 6 H 10 O 5 ) n Sua fórmula geral não é válida para todos, já que também podem apresentar N ou S. - Insolúveis em água e podem ser desdobrados em açúcares simples por hidrólise. - Vantagem: Componentes estruturais / armazenadores de energia. Exemplos: Polissacarídeos estruturais: Celulose, quitina etc.; Polissacarídeos energéticos: Amido, glicogênio. LIPÍDIOS Insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos como o éter, álcool, clorofórmio etc. Servem como material de reserva de energia, também atuam como hormônios. Os principais são: -Glicerídeos (glicerol, um álcool+moléculas de ácidos graxos): óleos de soja, milho algodão, girassol e oliva e gorduras armazenada sob a pele de animais servindo como reserva energética e isolante térmico; - Cerídeos: Mais abundantes entre os vegetais, impermeabilizando superfícies de flores, folhas, sendo produzidos ainda pelas abelhas e aves etc. - Esteróides (ácidos graxos+alcoóis policíclicos denominados esteróis). Nos animais o alcool mais comum é o colesterol, que participa da

3 constituição das membranas celulares. Esteróis de grande importância são o progesterona e o testosterona, hormônios feminino e masculino, respectivamente. - Fosfolipídios: Lipídio complexo, que apresenta além de C, H e O, átomos de P em sua composição. São encontrados em vegetais e constituem as membranas celulares de animais. PROTEÍNAS (ou polipeptídeos) Macromoléculas formadas pela união de dezenas ou centenas de moléculas menores denominadas aminoácidos. Apesar da grande diversidade de proteínas, existem apenas 20 tipos de aminoácidos. Aminoácidos (ou monopeptídeos) Todos eles têm em comum em suas moléculas um grupamento amina (NH 2 ) e um grupamento carboxila ou ácido (COOH). Fig.2 R é o radical variável de aminoácido para aminoácido. Os aminoácidos podem ser naturais ou essenciais. Essa classificação, no entanto, varia conforme a espécie considerada. Naturais são os aminoácidos que o organismo consegue produzir. Os essenciais o organismo não consegue produzir ou sua produção é insuficiente, necessitando ser ingeridos em uma dieta alimentar. - Os vegetais produzem os 20 tipos de aminoácidos existentes, logo para ele todos são naturais! Na espécie humana: Tabela 2 A carne e o leite são exemplos de alimentos que contêm proteínas, em cujas moléculas estão presentes todos os aminoácidos essenciais para a espécie humana. Os aminoácidos estão unidos por ligações peptídicas, caracterizadas pela reação entre o grupamento amina de um aminoácido com o carboxila de outro, havendo liberação de uma molécula de água. As proteínas podem ser classificadas em: Simples- Formadas apenas por aminoácidos. (Ex.: queratina, fibrinogênio, insulina). Proteínas conjugadas- Formadas por proteínas simples associadas a radicais nãoprotéicos, chamados grupos prostéticos. (Ex.: hemoglobina) Quanto à sua estrutura, temos: Estrutura primária: Seqüência linear de aminoácidos, é a mais simples e mais importante, pois dele deriva todo o arranjo espacial da molécula, sendo específico para cada tipo de proteína e determinado geneticamente. Secundária: É dada pelo arranjo espacial de aminoácidos próximos entre si na sequência primária da proteína. Ocorre graças à possibilidade de rotação das ligações entre os carbonos alfa dos aminoácidos e os seus grupos amina e carboxilo. O arranjo secundário de uma cadeia polipeptídica pode ocorrer de forma regular; isso acontece quando os ângulos das ligações entre carbonos alfa e seus ligantes são iguais e se repetem ao longo de um segmento da molécula. Terciária: Enquanto a estrutura secundária é determinada pela atração estrutural de curta distância, a terciária é caracterizada pelas interações de longa distância entre aminoácidos, denominadas interações hidrofóbicas, pelas interações eletrostáticas, pontes de hidrogênio e de sulfeto. Todas têm seqüências de aminoácidos diferentes, refletindo estruturas e funções diferentes. Efetua interações locais entre os aminoácidos que ficam próximos uns dos outros. Quaternária: Algumas proteínas podem

4 ter duas ou mais cadeias polipeptídicas. Essa transformação das proteínas em estruturas tridimensionais é a estrutura quaternária, que são guiadas e estabilizadas pelas mesmas interações da terciária. A junção de cadeias polipeptídicas pode produzir diferentes funções para os compostos. Um dos exemplos mais conhecidos é a hemoglobina, sendo formada por 4 cadeias polipeptídicas. As bases nitrogenadas podem ser: Púricas (formada por dois anéis) ou pirimídicas (Formadas por um único anel). As proteínas assumem diversas funções importantes no organismo, dentre elas a função estrutural, de defesa (ex.: anticorpos), hormonal, enzimática etc. As enzimas são proteínas que atuam como catalizadores biológicos, participando das reações químicas que ocorrem nos seres vivos, dimuindo a energia de ativação e aumentando a velocidade das reações químicas sem participar, no entanto, do produto final destas reações. Elas são específicas em relação a um substrato, desencadeando sempre o mesmo tipo de reação. (Teoria chave-fechadura). Alguns fatores como ph, temperatura e concentração do substrato interferem na atividade enzimática, como será estudado com mais detalhes posteriormente. Fig.3 Nucleotídeos ligados covalentemente por ligações fosfodiéster. ÁCIDOS NUCLÉICOS (ou polinucleotídeos) DNA (Ácido Desoxirribonucléico) RNA (Ácido Ribonucléico) È um composto que contem elevada massa molecular, formados por vários nucleotídeos ligados por ligações fosfodiéster (OH ligado ao terceiro carbono da pentose de um nucleotídeo, e o fosfato do nucleotídeo seguinte ligado ao carbono 5 da pentose do mesmo). Veja a figura 3. Nucleotídeo: Subunidades do DNA e do RNA. Formados por: - Uma molécula de ácido fosfórico (grupo fosfato); - Uma molécula de açúcar (pentose: ribose ou desoxirribose); - Uma base nitrogenada (varia de nucleotídeo para nucleotídeo). Fig. 4- Diferença entre bases púricas e pirimídicas. Bases púricas DNA Adenina (A) Guanina (G) B. Pirimídicas Citosina (C) Timina (T) Tabela 3 RNA Adenina (A) Guanina (G) Citosina (C) Uracila (U) É importante lembrar ao vestibulando que as bases nitrogenadas ligam-se umas às outras através de pontes de hidrogênio. Entre Adenina e Timina temos a presença de uma dupla ligação e entre Citosina e Guanina, uma tripla. Nucleotídeos também podem atuar como carregadores de energia química. Ex.: ATP. Seu P terminal é adicionado usando energia da oxidação dos alimentos e estas ligações entre fósforos possuem alta energia, podendo ser

5 quebradas por hidrólise para liberá-las para serem utilizadas pela célula.