Vamos iniciar o estudo da unidade fundamental que constitui todos os organismos vivos: a célula.

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1 Aula 01 Composição química de uma célula O que é uma célula? Vamos iniciar o estudo da unidade fundamental que constitui todos os organismos vivos: a célula. Toda célula possui a capacidade de crescer, se reproduzir e realizar reações químicas necessárias para a manutenção da vida, ou seja, para sua sobrevivência. Do que é constituída uma célula? A matéria viva é composta por elementos químicos que existem na natureza. São os mesmos elementos químicos que formam a matéria inorgânica, só que com diferentes proporções e combinações. Então quer dizer que uma célula é formada por uma combinação precisa de várias moléculas? Exatamente! Vamos ver como isso ocorre, por exemplo, no organismo humano: Figura abaixo retirada do site:

2 Vemos na imagem que a organização estrutural de um organismo humano em ordem crescente é: Átomos Moléculas Macromoléculas Organelas Células Tecidos Órgãos Sistemas Organismo O que isso quer dizer? Os átomos precisam se unir por ligações químicas para formarem as moléculas. As moléculas, ao se combinarem entre si, formam as macromoléculas, como, por exemplo, o Ácido desoxirribonucleico (DNA). Já a união de macromoléculas dá origem às organelas, que juntas formam uma célula, objeto do nosso estudo. Mas que átomos são esses? Como eles se ligam? A tabela periódica abaixo mostra todos os elementos químicos já descritos:

3 Figura retirada do Livro: NELSON, David L.; COX, Michael M. Princípios de Bioquímica de Lehninger. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, Os elementos destacados em rosa e amarelo são os que estão presentes nos organismos vivos. Entretanto, eles se encontram distribuídos em diferentes quantidades. Vemos também que os elementos destacados em rosa são chamados de elementos principais, isto é, são os principais constituintes das estruturas celulares. O organismo humano é constituído, em torno de 99%, pelos seguintes elementos principais: carbono (C); nitrogênio (N); oxigênio (O); e hidrogênio (H).

4 Particularidades dos átomos Você sabe o que faz esses átomos serem tão especiais? A capacidade de formar várias ligações com outros átomos. Nesse aspecto, o carbono é o campeão. O átomo de carbono (C) é capaz de formar quatro ligações covalentes, isto é, com compartilhamento de elétrons. Figura retirada do livro: Alberts, Bruce et al. Biologia Molecular da Célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, Todas as biomoléculas são formadas por átomos de carbono. Ele pode, além de realizar ligações com outros átomos de carbono, formando cadeias, se ligar a vários outros átomos diferentes. Isso permite a formação de moléculas muito grandes e complexas, que é a base da química orgânica.

5 Agora você já sabe que os átomos formarão as moléculas fundamentais na constituição de uma célula. A composição química de uma célula A composição química de uma célula pode ser dividida em dois tipos: Componentes químicos inorgânicos (águas e sais minerais); e Componentes químicos orgânicos (aminoácidos, proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucleicos). Componente inorgânico: 1) Água Molécula formada pela união de um átomo de oxigênio com dois átomos de hidrogênio (H 2 O). Constitui 70% de uma célula. É de vital importância, pois várias reações químicas necessitam de um ambiente aquoso para ocorrerem. O H Figura adaptada do Livro: Alberts, Bruce et al. Biologia Molecular da Célula. 5. ed. Porto Alegre: Artmed, 2010.

6 2) Sais minerais Também são conhecidos como íons inorgânicos. Podem ter carga positiva (cátions) ou carga negativa (ânions). São encontrados em diferentes concentrações dentro e fora da célula. Dentro da célula, isto é, no meio intracelular, podemos encontrar em maior quantidade os íons potássio (K + ) e magnésio (Mg 2+ ). Componentes orgânicos: Existem vários componentes orgânicos nas células. Eles podem ser formados por moléculas orgânicas menores, que desempenham vários papéis na célula (sinalizadores, fonte de energia e formação de moléculas maiores conhecidas como polímeros). Veja algumas das principais moléculas orgânicas presentes nas células e um resumo das funções que exercem. Não se preocupe, pois iremos discutir melhor essas biomoléculas na próxima aula. 1) Carboidratos Constituídos principalmente por carbono, hidrogênio e oxigênio. Apresentam várias funções nas células: função estrutural, fonte de energia, sinalização celular, entre outras. Um exemplo seria a celulose (componente da célula vegetal), considerada a biomolécula mais abundante na natureza.

7 2) Lipídeos Têm como principal característica o fato de serem insolúveis em água e solúveis em solventes orgânicos. Possuem funções como: principal constituinte das membranas biológicas, função energética, hormonal, entre outras. Um representante bastante conhecido é a molécula de colesterol. 3) Proteínas São polímeros de aminoácidos, isto é, são formadas pela união de vários aminoácidos. As proteínas são as biomoléculas que apresentam a maior variedade de funções, que vão desde proteínas transportadoras de membrana a catalisadores biológicos. Algumas proteínas conhecidas: hemoglobina (função de transporte de oxigênio); colágeno (função estrutural); queratina (função estrutural); hormônio do crescimento (GH função hormonal). 4) Ácidos Nucléicos Seus principais representantes são: o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). Possuem como principal função a informação genética. Saiba mais: Para saber mais sobre os tópicos abordados nesta aula, pesquise nos seguintes sites:

8 1) - Site de animações em biologia celular 2) - Produção, em forma de gibi, sobre a célula. Exercícios de Fixação Aula 1 1) Assinale a alternativa que apresenta em ordem crescente os quatro níveis de organização de uma célula: a) átomo molécula célula macromolécula b) molécula macromolécula célula organela c) átomo macromolécula organela célula d) átomo célula molécula macromolécula e) organela macromolécula molécula célula Resposta: Letra c. Átomos se unem e formam as moléculas que unidas poderão dar origem às organelas e depois às células. 2) Qual dos elementos químicos abaixo NÃO faz parte da composição química de uma célula? a) Carbono (C) b) Oxigênio (O) c) Alumínio (Al) d) Enxofre (S) e) Nitrogênio (N) Resposta: Letra c. O único elemento que não participa da matéria viva é o alumínio (Al).

9 3) Assinale que íons podemos encontrar em maior quantidade dentro das células? a) Potássio (K + ) e cálcio (Ca2 + ) b) Sódio (Na + ) e potássio (K + ) c) Sódio (Na + ) e magnésio (Mg2 + ) d) Potássio (K + ) e magnésio (Mg2 + ) e) Cálcio (Ca2 + ) e sódio (Na + ) Resposta: Letra d. Os íons de potássio e magnésio encontram-se em maior quantidade dentro da célula. Já os íons de sódio e cálcio encontram-se em maior quantidade fora da célula (no meio extracelular). 4) Qual o componente químico orgânico da célula que tem como principal papel a formação das membranas biológicas? a) Carboidratos b) Lipídeos c) Ácidos nucleicos d) Aminoácidos e) Nucleotídeos Resposta: Letra b. Os lipídeos são os principais componentes químicos formadores das membranas (na forma de uma bicamada lipídica). 5) Quem são os principais representantes dos ácidos nucleicos? a) Colesterol e glicose b) DNA e proteínas c) DNA e RNA

10 d) RNA e enzimas e) ATP e celulose Resposta: Letra c. Os ácidos desoxirribonucleico (DNA) e ribonucleico (RNA) são os principais representantes dos ácidos nucleicos nas células.