Aula: 03 Temática: Componentes Inorgânicos das Células Parte I

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1 Aula: 03 Temática: Componentes Inorgânicos das Células Parte I As substâncias inorgânicas existem na natureza, independentemente dos seres vivos, mas algumas delas podem ser encontradas nas células. Acompanhe! Sais Minerais - São encontrados tanto nas células vivas como na natureza não-viva. Possuem funções variadas e caracterizam-se por se dissociarem em íons quando dissolvidos em água, podendo formar compostos pouco solúveis como o fosfato de cálcio dos ossos. O sódio e o potássio estão envolvidos no processo de condução elétrica em células nervosas (impulso nervoso). O ferro participa da molécula de hemoglobina, responsável pela cor vermelha do sangue. Os sais existem nos seres vivos sob duas formas básicas: dissolvidos em água e imobilizados como componentes do esqueleto. a) Dissolvidos em água, sob a forma de íons: os íons minerais são tão importantes que pequenas variações na sua concentração modificam profundamente as propriedades da célula (permeabilidade da membrana plasmática, viscosidade etc.). Além disso, também está relacionada à entrada e saída de água na célula (equilíbrio osmótico). b) Imobilizados como componentes de estruturas esqueléticas, quando são pouco solúveis (ex. esqueleto, carapaças de invertebrados, casca de ovos). Água - é o componente mais abundante no meio intracelular (mais de 70%). A sua abundância pode ser explicada pela própria origem da vida no meio aquático e pelas propriedades físico-químicas compatíveis com os processos metabólicos. O teor de água de uma célula varia de acordo com vários fatores: idade celular; grau de atividade metabólica; tipo de tecido ou organismo considerado.

2 As principais funções desempenhadas pela água nas células são: - Dissolução De Substâncias; - Transporte De Compostos; - Facilitação Das Reações Químicas Celulares; - Sustentação Celular. Cerca de 80 a 90% do peso da célula é representado pela água. Todas as células necessitam de água, que é utilizada em várias funções vitais. Por exemplo: 1. A água tende a resistir ao aquecimento ou resfriamento devido à grande quantidade de pontes de hidrogênio. Assim, ela atua como isolante, protegendo as células contra as mudanças súbitas de temperatura. 2. A água funciona como um meio fluido onde ocorre a maioria das reações bioquímicas celulares. 3. A água participa diretamente em muitas atividades bioquímicas da célula, especialmente aquelas atividades envolvendo hidrólise (rompimento pela água), em que a água é usada para quebrar as ligações químicas dentro da molécula. 4. A água é um excelente solvente, dissolvendo uma grande variedade de substâncias (denominadas solutos). Por causa da característica de solvente, a água é capaz de transportar substâncias, tanto dentro das células quanto entre uma célula e outra. Nutrientes, gases da respiração, excretas, tudo isso se difunde na água sendo por ela carregada. À água favorece também a ocorrência de reações químicas. Isso porque as moléculas em solução estão em constante movimento, podendo encontrar-se e reagir quimicamente - a vida depende do conjunto de reações químicas, que

3 chamamos de metabolismo. Para que ocorra o metabolismo é essencial, a presença de água. Quando se considera o organismo como um todo, verifica-se que a água tem muita importância na manutenção da temperatura dos organismos (a evaporação da água na superfície do corpo, chamada de transpiração, retira o excesso de calor). Três fatores influenciam a quantidade de água em um ser vivo: Atividade: quanto maior o metabolismo de um tecido, maior é a taxa de água que nele normalmente existe. Idade: a taxa de água normalmente decresce com a idade. Espécie: a taxa de água contida em um ser vivo depende da espécie a que pertence. Por exemplo: em certos fungos, a água representa cerca de 83% da massa corpórea; nas medusas (águas-vivas) representa 98%. As estruturas vivas mais pobres em água, isto é, mais desidratadas, são as sementes e os esporos. A água no estado líquido possui forças intermoleculares intensas que são causadas pela distribuição especifica dos elétrons na molécula de água. O átomo de oxigênio compartilha um par de elétrons com cada um dos dois átomos de hidrogênio. O átomo de oxigênio altamente eletronegativo tende a atrair os únicos elétrons dos átomos de hidrogênio, ficando estes desprovidos de elétrons. Como resultado, cada um dos dois átomos de hidrogênio tem uma carga positiva parcial local e o átomo de oxigênio com carga negativa parcial local. Portanto, apesar da molécula de água não ter carga efetiva ela é um dipolo elétrico. Assim, quando duas moléculas de água se aproximam muito, ocorre atração eletrostática entre a carga negativa parcial do átomo de oxigênio de uma molécula e a carga positiva parcial do átomo de hidrogênio de outra molécula. Essa união é feita por pontes de hidrogênio, que são ligações bem mais

4 fracas do que as iônicas e covalentes, mas o efeito pode ser significativo se existirem muitas pontes de hidrogênio em uma substância. Cada molécula de água é capaz de formar pontes de hidrogênio com quatro moléculas de água adjacentes, conferindo grande coesão à água líquida. O O Pontes de idrogênio A água é um solvente melhor do que a maioria dos demais líquidos. Muitos sais cristalinos e outros compostos são rapidamente dissolvidos em água, sendo, geralmente insolúveis em outros líquidos. O cloreto de sódio cristalino é facilmente dissolvido, pela atração eletrostática entre os dipolos da água e os íons Na + e Cl - formando os íons Na + e Cl - hidratados (muito estáveis). Essa atração é mais forte que a atração entre os íons de Na + e Cl -. Uma segunda grande classe de substâncias que se dissolvem facilmente na água inclui os compostos não-iônicos, mas polares como os açúcares, álcoois simples, aldeídos e cetonas. Sua solubilidade é resultante da propensão das moléculas de água à formação de pontes de hidrogênio com grupos funcionais polares. A água também dispersa ou solubiliza em forma de micelas, muitos compostos contendo, ao mesmo tempo, grupos altamente polares e outros fortemente hidrófobos (moléculas anfipáticas). Propriedades da Água: A água é uma molécula "polar", ou seja, tem distribuição desigual da densidade de elétrons, apresentando uma carga negativa parcial junto ao átomo de oxigênio, por causa dos pares de elétrons não-compartilhados, e carga positiva parcial junto aos átomos de hidrogênio. Íons e certas moléculas se dissolvem muito bem na água devido a essa polaridade.

5 A atração eletrostática entre as cargas positivas parciais dos átomos de hidrogênio e a carga negativa parcial do átomo de oxigênio resulta na formação da ligação chamada "ponte de hidrogênio. Uma das propriedades mais importantes da água líquida é a sua capacidade de dissolver substâncias polares ou iônicas para formar soluções aquosas. O oceano, o sangue, um suco são exemplos de soluções aquosas. Todas as reações que ocorrem em nosso organismo se dão em soluções aquosas. A interação entre as moléculas do solvente (água) e as do soluto é que são responsáveis pelo processo de solubilização: quando uma substância iônica é dissolvida em água, os cátions são atraídos pelo lado "negativo" da molécula de água e os ânions pelos lados "positivos". Este processo é chamado de hidratação. Muitos compostos não iônicos também são solúveis em água. É o caso, por exemplo, do etanol. A cerveja, o vinho e a cachaça são exemplos de misturas homogêneas entre água e etanol. O açúcar não é uma substância iônica - é molecular, mas pode ser dissolvido em água. Isto ocorre porque, tal como a água, a sacarose é uma molécula polar, ou seja, com regiões "carregadas" negativa e positivamente. Neste caso, a interação com a água é do tipo dipolo-dipolo; como a sacarose contém grupos -O, também ocorre ligação de hidrogênio entre as moléculas de sacarose e de água. Isto promove a sua solubilização na fase aquosa. Continuaremos na próxima aula. Até lá!