Bioquímica celular

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EEEFM “JOÃO NEIVA”
GOVERNO DO ESTADO DO ESPÍRITO SANTO
SECRETARIA DE EDUCAÇÃO
SRE LINHARES
	APNP 3: Bioquímica Celular
	Professora: Grazieli Pandolffi Vitali
	Data: 
	Aluno (a):
	Turma: 1º I
Bioquímica celular
 Bioquímica celular é a ciência que estuda as composições e interações químicas das moléculas nas células e tecidos dos seres vivos e as reações químicas no metabolismo celular: como a digestão, biossíntese e fotossíntese, a imunidade, os compostos orgânicos e inorgânicos entre muitas outras coisas.
A composição química dos seres vivos, particularmente proteínas, hidratos de carbono, das gorduras, aminoácidos, sais minerais, vitaminas, ácidos nucleicos e outras pequenas moléculas presentes nas células.
O conjunto das reações químicas sofridas pelos estes compostos é chamada de metabolismo, o que lhes permitem obter energia (catabolismo) e gerar suas próprias biomoléculas (anabolismo). A bioquímica baseia-se na ideia de que todos os seres vivos metabolizam moléculas que possuem carbono.
Água, sais minerais, carboidratos, oxigênio, proteínas, aminoácidos, vitaminas, nucleotídeos entre outras moléculas, são parte no universo de estudos na Bioquímica celular e estão os elementos essenciais presentes em todas as células vivas.
SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS
A água
A água é um recurso natural abundante no planeta, essencial para a existência e sobrevivência das diferentes formas de vida.
Trata-se de uma substância química formada pela junção de dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de oxigênio (O). Portanto, a fórmula da água é H2O.
A importância da água
A água é importante para manter a vida no planeta. Suas principais funções são: hidratar os seres vivos, manter o equilíbrio da biodiversidade e permitir o desenvolvimento de atividades pelos seres humanos.
Os seres vivos no planeta necessitam de água para sobreviver, pois ela desempenha diferentes funções, por exemplo, regular a temperatura, dissolver substâncias, transportar materiais, eliminar resíduos e até mesmo auxiliar na fabricação de alimentos, como nas plantas com a realização da fotossíntese.
A água também faz parte da composição dos seres vivos. Nos alimentos, a quantidade de água pode variar e alcançar grandes porcentagens, como é o caso do pepino que é formado por 95% de água. A água-viva é uma espécie animal em que 98% do peso do seu corpo corresponde à água.
A maior parte de cada uma das células de nosso corpo possui água. Em um ser humano adulto, a água representa 60% de seu peso corporal, sendo responsável por:
· Transportar nutrientes para as células através da corrente sanguínea;
· Manter os níveis de temperatura corporal dentro do padrão;
· Eliminar, através da dissolução em urina e fezes, resíduos que não foram digeridos pelo corpo;
· Proteger órgãos, como a medula espinhal e tecidos;
· Participar do metabolismo celular, pois inúmeras reações ocorrem em meio aquoso.
Sais minerais
Os sais minerais são substâncias inorgânicas essenciais para o funcionamento adequado do nosso organismo. Eles estão presentes como eletrólitos nos líquidos corporais, como componentes de enzimas e hormônios e como componentes estruturais de alguns órgãos, tais como ossos e dentina nos dentes.
Os sais minerais são elementos que têm sua origem a partir do solo, sendo assim, os seres vivos não podem produzi-los. Para conseguirmos os sais necessários para nossa sobrevivência, uma alimentação adequada e balanceada é essencial. De acordo com a necessidade diária de cada sal mineral, podemos classificá-los em:
- Macrominerais: Aqueles cujas necessidades diárias superam os 100 mg. Nesse grupo encontram-se o cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro, magnésio e enxofre.
- Microminerais: Aqueles que a necessidade diária é inferior a 100 mg. Nesse grupo, podemos destacar o ferro, cobre, zinco, manganês, iodo, selênio e flúor.
A seguir, vamos citar os principais sais minerais, sua função no corpo humano e alguns alimentos em que podem ser encontrados:
→ Cálcio: Esse sal participa da formação de ossos e dentes. Além disso, participam da coagulação sanguínea e regulam uma grande quantidade de funções celulares, incluindo-se o processo de contração muscular. O cálcio pode ser encontrado em leite e derivados, gema de ovo, cereais e legumes verdes.
→ Fósforo: Junto ao cálcio, o fósforo participa da composição de ossos e dentes. Esse sal também está relacionado com a produção de energia e é um dos componentes dos ácidos nucleicos. Pode ser encontrado em leites e derivados, cerais, carnes, ovos e pães.
→ Potássio: Esse sal está relacionado com a contração muscular e atividades dos nervos, pois atua promovendo a excitabilidade elétrica. Além disso, é um importante regulador dos batimentos cardíacos. É encontrado em frutas, cereais, leite e carnes.
→ Sódio: Está relacionado principalmente com a regulação do volume de líquidos corporais. Também é importante na condução do impulso nervoso, assim como o potássio, e está relacionado com a pressão sanguínea e contrações musculares. É encontrado no sal de cozinha, em alguns vegetais, queijo e diversos outros tipos de alimento.
→ Magnésio: Fundamental para o funcionamento adequado de nervos e músculos. Além disso, está relacionado com o metabolismo do cálcio e com a síntese de vitamina D. Esse sal mineral é encontrado em verduras com folhas verde-escuras, cereais, frutas cítricas e leguminosas.
→ Ferro: Por ser o componente principal da hemoglobina, esse sal mineral está relacionado com o transporte de oxigênio no nosso corpo. Encontrado em alimentos como fígado, rim, coração, gema de ovo, vegetais verdes, beterraba, feijão, cereais.
→ Flúor: Atua na composição de dentes e ossos. Além disso, está relacionado com a prevenção contra as cáries dentárias. Encontrado principalmente na água fluorada.
→ Iodo: É um sal fundamental para o funcionamento adequado da tireoide, portanto, está relacionado com o metabolismo. Encontrado em frutos do mar e no sal de cozinha iodado.
Por estarem relacionados com diversas funções do nosso organismo, uma dieta pobre em algum tipo de sal pode causar danos sérios à saúde. Um bom é exemplo é a deficiência de ferro, que pode desencadear anemia, uma doença grave que pode levar à morte se não tratada adequadamente. É importante frisar que o consumo excessivo de determinado sal mineral pode também ocasionar doenças, como é o caso dos cálculos renais.
Como dito anteriormente, uma alimentação saudável é fundamental para que seu corpo mantenha as quantidades adequadas de sais minerais. Vale destacar que muitos alimentos industrializados podem conter uma quantidade elevada de um determinado sal, o que pode também causar problemas à saúde. Uma boa alimentação pode ser a chave para evitar diversos tipos de doenças!
SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS
Proteínas
As proteínas são substâncias formadas por um conjunto de aminoácidos ligados entre si através de ligações peptídicas. Existem apenas 20 tipos de aminoácidos, que se combinam de forma variada para formar diferentes proteínas. Chamamos de polipeptídio uma cadeia longa de aminoácidos. Cada proteína é formada por uma ou mais cadeias polipeptídicas.
As proteínas são substâncias que exercem as mais diversas funções no organismo, participando inclusive da composição das células. Não existe nenhum processo biológico em que uma proteína não esteja envolvida. Dentre as funções atribuídas às proteínas, podemos citar:
- Atuam como enzimas – Essas proteínas são capazes de acelerar uma determinada reação química. Como exemplo de enzimas, pode-se citar a amilase salivar, que atua na quebra de amido, e a lactase, que atua na quebra de lactose;
- Contração muscular – A contração muscular só ocorre graças à ação de duas proteínas: a miosina e a actina;
- Hormônios – Atuam nas mais diversas funções do organismo e, em sua grande maioria, são compostos por proteínas. Exemplo: insulina;
- Anticorpos – Proteínas que atuam na defesa do nosso corpo;
- Coagulação – A fibrina (uma proteína) forma uma rede que impede a passagem do sangue;
- Transporte de oxigênio – A hemoglobinaé uma proteína responsável pelo transporte de oxigênio.
Carboidratos
Os carboidratos são importantes biomoléculas, conhecidas também como hidratos de carbonos, glicídios, ou açúcares, formadas fundamentalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. São as biomoléculas mais abundantes na natureza.
Os carboidratos apresentam como principal função a função energética. Entretanto, os carboidratos possuem funções que vão além de garantir a energia para as células, estando eles relacionados também com a estrutura dos ácidos nucleicos e funções estruturais, por exemplo.
No que diz respeito à função estrutural, podemos citar a celulose e a quitina. A celulose é um importante componente da parede celular da célula vegetal, enquanto a quitina faz parte do exoesqueleto presente nos artrópodes.
Classificação dos carboidratos
Exemplos de carboidratos
A seguir, falaremos a respeito de alguns importantes carboidratos.
Glicose: é um carboidrato simples e também o monossacarídeo mais comum. A glicose é fundamental para a realização do processo de respiração celular, em que a energia será produzida para a célula. Os principais polissacarídeos são formados pela polimerização da glicose.
Amido: é a principal substância de reserva de energia dos vegetais. Ele é formado por dois tipos de polímeros de glicose: a amilopectina e a amilose. Os grãos de amido das plantas ficam armazenados no interior dos plastos, organelas típicas da célula vegetal.
Glicogênio: é a principal reserva energética dos animais e é formado pela união de várias moléculas de glicose. Esse glicogênio é encontrado armazenado no nosso fígado e também nos nossos músculos. Quando necessitamos de energia, o glicogênio é quebrado em glicose, que será utilizada pelas células.
Celulose: é encontrada na parede celular da célula vegetal e é formada por unidades de glicose. É um carboidrato fibroso, resistente e insolúvel em água. Um fato interessante é que a madeira é formada quase que 50% de celulose, enquanto as fibras de algodão são praticamente 100% celulose.
Quitina: é um polissacarídeo encontrado na parede celular das células de alguns fungos e também na composição do exoesqueleto de artrópodes, como insetos e crustáceos.
Alimentos ricos em carboidratos
Os carboidratos são encontrados em todo alimento de origem vegetal. Isso se deve ao fato de que as plantas os produzem no processo de fotossíntese e armazenam carboidrato como fonte de energia. Alguns alimentos apresentam uma concentração maior de carboidratos quando comparados a outros.
Entre os alimentos ricos em carboidratos podemos citar o milho, arroz, mandioca, batata e inhame. Não podemos nos esquecer também dos pães, massas e doces. Vale salientar que alimentos derivados do leite também apresentam carboidratos, bem como o mel.
Lipídios
Os lipídios, identificados como gorduras, são moléculas orgânicas geradas a partir da associação entre ácidos graxos e um álcool. Esses compostos são formados, essencialmente, por átomos de hidrogênio, carbono e oxigênio, mas também podem conter fósforo, nitrogênio e enxofre.
Os lipídios também são chamados de lípidos e são de extrema importância para os seres vivos. Entre as suas funções, destacam-se o fornecimento de energia para o corpo e a síntese de hormônios (testosterona, progesterona e estradiol) e sais biliares.
Os lipídios podem ser encontrados em alimentos como a gema de ovo, as carnes vermelhas, as oleaginosas, os óleos vegetais, entre outros. O excesso de alimentos gordurosos podem gerar doenças cardiovasculares, por isso é necessário que o consumo seja equilibrado.
Os lipídios desempenham diversas funções biológicas que são importantes para os seres vivos. 
Reserva energética - os lipídios liberam em média 2,23 vezes mais energia que os carboidratos quando oxidados. Porém, quando a célula precisa de energia, ela recorre primeiro ao consumo da glicose e depois dos lipídios. 
Isolante térmico e físico - os mamíferos possuem uma camada de tecido chamada de hipoderme, cuja função é proteger o organismo contra as variações de temperatura e choques mecânicos. 
Estrutural - a membrana plasmática é uma fina película que delimita o citoplasma e protege a célula do meio externo. Ela é construída em grande parte por fosfolipídios, que possuem uma parte polar e outra apolar. 
Absorção de vitaminas – o transporte das vitaminas A, D, E K é realizado com a ajuda dos lipídios lipossolúveis (se dissolvem no óleo). 
Classificações e tipos
De acordo com o ponto de fusão, os lipídios são classificados em: a) gorduras, substâncias saturadas, sólidas em temperatura ambiente e de origem animal e b) óleos, substâncias insaturadas, líquidas em temperatura ambiente e de origem vegetal. 
Existem vários tipos de lipídios, os mais comuns são:
Carotenoides - possuem uma pigmentação amarela, vermelha ou laranja, sendo encontrados nas célula de plantas fotossintetizantes. Também auxiliam na síntese da vitamina A, essencial para a visão dos animais.
Podem ser encontrados em alimentos como cenoura, batata-doce, tomate, melancia, nabo, abobrinha, abóbora, pimentão, abacate, melão, manga, mamão, etc. 
Cerídios - esse grupo engloba as ceras animais e vegetais, encontradas no revestimento das folhas (cera de carnaúba), no corpo de alguns insetos, nas ceras de abelhas (base da colmeia) e no cerume (cera de ouvido).
Fosfolipídios ou fosfoglicerídios – são os principais componentes da membrana plasmática. Em relação a sua estrutura, a cabeça é constituída por um grupo de fosfato (polar) e a cauda contém ácidos graxos (apolar).
Esteroides - possuem uma estrutura genérica com 17 átomos de carbono ligados a quatro anéis. Esse grupo é representado, principalmente, pelo colesterol, fundamental para a síntese de sais biliares e de hormônios como cortisol, aldosterona, testosterona, progesterona, etc.
Glicerídeos - compostos por um (monoglicerídeos), dois (diglicerídeos) ou três ácidos (triglicerídeos ou triglicérides). Eles podem ser encontrados na forma de gordura (estado sólido) ou óleo (estado líquido). 
Os triglicerídeos são considerados um dos lipídios mais importantes para o corpo humano. Uma parte dele é obtida através da ingestão de alimentos e outra parte produzida pelo corpo, principalmente no fígado. 
O colesterol junto com as proteínas sanguíneas formam duas lipoproteínas: o HDL (High Density Lipoproteins) e o LDL (Low Density Lipoproteins), respectivamente conhecidos como bom colesterol e mau colesterol.
O bom colesterol e o mau colesterol 
A maioria do colesterol é transportado no sangue na forma de LDL, uma parte é metabolizada no fígado e a outra atua na síntese de membranas celulares. Contudo, o LDL em excesso pode se acumular nas paredes das artérias e causar a aterosclerose. 
Em contrapartida, o HDL retira o excesso do colesterol ruim das artérias e o leva até o fígado, onde é utilizado na fabricação da bile e expulso do corpo através das fezes. Esse processo de deslocamento do colesterol para o fígado é chamado de transporte reverso.
Veja abaixo os níveis indicados dessas substâncias no organismo:
• HDL: Indesejável (abaixo de 40mg/dl) e desejável (superior a 60mg/dl)
• LDL: Desejável (100 mg/dl.), Indesejável (160 mg/dl) e muito alto (acima de 190 mg/dl).
Vitaminas
As vitaminas são compostos orgânicos não sintetizados pelo organismo, sendo incorporados através da alimentação.
Elas são essenciais para o funcionamento de importantes processos bioquímicos do organismo, especialmente como catalisadoras de reações químicas.
As principais fontes de vitaminas são as frutas, verduras, legumes, carne, leite, ovos e cereais.
A carência parcial de vitaminas é chamada de hipovitaminose, enquanto que o excesso de ingestão de vitaminas é denominado hipervitaminose. Avitaminose é a carência extrema ou total de vitaminais.
Existem ainda as pró-vitaminas, substâncias a partir das quais o organismo é capaz de sintetizar vitaminas. Por exemplo: carotenos (pró-vitamina A) e esteróis (pró-vitamina D).
Tipos
As vitaminas são divididas em dois grupos, conforme a substância na qualse dissolvem:
· Vitaminas lipossolúveis: São as vitaminas solúveis em gordura e por isso podem ser armazenadas. Fazem parte deste grupo as vitaminas A, D, E e K.
· Vitaminas hidrossolúveis: São as vitaminas do complexo B e a vitamina C, solúveis em água. Elas não podem ser armazenadas no corpo, tornando raro os casos de hipervitaminose. Também são absorvidas e excretadas rapidamente.
Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são macromoléculas constituídas por nucleotídeos e que formam dois importantes componentes das células, o DNA e o RNA.
Eles recebem essa denominação pelo fato de possuírem caráter ácido e por serem encontrados no núcleo da célula.
Os ácidos nucleicos são essenciais para todas as células, pois é a partir das moléculas de DNA e RNA que são sintetizadas as proteínas, as células se multiplicam e ainda ocorre o mecanismo de transmissão das características hereditárias.
Além disso, os nucleotídeos são importantes em diversos processos, como a síntese de alguns carboidratos e lipídios e a regulação do metabolismo intermediário, ativando ou inibindo enzimas.
Estrutura
Como vimos, os ácidos nucleicos são formados por nucleotídeos, os quais apresentam três componentes básicos: um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada.
Os nucleotídeos unem-se através de ligações fosfodiéster entre o açúcar e o grupo fosfato. A pentose é um açúcar com cinco carbonos, a do DNA é chamada de desoxirribose, enquanto a do RNA denomina-se ribose.
As bases nitrogenadas são estruturas cíclicas e existem em dois tipos: as púricas e as pirimídicas. Tanto o DNA como o RNA possuem as mesmas purinas: a adenina (A) e a guanina (G). A mudança ocorre em relação às pirimidinas, a citosina (C) é comum entre os dois, mas varia a segunda base, no DNA há timina (T) e no RNA há uracila (U).
Por tanto, existem dois tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico ou DNA (desoxirribonucleic acid) e o ácido ribonucleico ou RNA (ribonucleic acid). Ambos são macromoléculas compostas por cadeias de centenas ou milhares de nucleotídios ligados.
DNA e RNA são ácidos nucleicos que possuem diferentes estruturas e funções. Enquanto o DNA é responsável por armazenar as informações genéticas dos seres vivos, o RNA atua na produção de proteínas.
Essas macromoléculas são subdivididas em unidades menores, os nucleotídeos. A unidade formadora é composta por três componentes: fosfato, pentose e base nitrogenada.
A pentose presente no DNA é a desoxirribose, já no RNA trata-se da ribose e, por isso, a sigla DNA significa ácido desoxirribonucleico e RNA é o ácido ribonucleico.
Principais diferenças entre DNA e RNA
DNA e RNA são polímeros cujas funções são armazenar, transportar e utilizar as informações genéticas. Veja a seguir as principais diferenças entre eles.
	Diferenças
	DNA
	RNA
	Tipo de açúcar
	Desoxirribose (C5H10O4)
	Ribose (C5H10O5)
	Bases nitrogenadas
	Adenina, guanina, citosina e timina
	Adenina, guanina, citosina e uracila
	Função
	Armazenamento de material genético
	Síntese de proteínas
	Estrutura
	Dois filamentos de nucleotídeos em espiral
	Um filamento de nucleotídeo
	Síntese
	Autorreplicação
	Transcrição
	Enzima sintética
	DNA-polimerase
	RNA-polimerase
	Localização
	Núcleo celular
	Núcleo celular e citoplasma
ATIVIDADES
1 - Preencha corretamente a tabela abaixo:
	NUTRIENTE
	EXEMPLO DE ALIMENTO
	PROTEÍNAS
	
	CARBOIDRATOS
	
	ÁGUA
	
	LIPÍDIOS
	
	CALCIO
	
2- As proteínas podem formar estruturas celulares como proteínas e enzimas, desempenhando importantes funções nos seres vivos. De acordo com o assunto do enunciado responda: 
a) Quais são as moléculas que formam as proteínas?
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b) Como se denomina a ligação entre essas moléculas?
_______________________________________________________________________________
c) Cite 2 exemplos e proteínas e suas funções:
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3 - As substâncias usadas pelos organismos vivos, como fonte de energia e como reserva energética, são, respectivamente:
a) água e glicídios.
b) água e sais minerais.
c) lipídios e sais minerais.
d) glicídios e sais minerais.
e) glicídios e lipídios.
4 - Cite duas funções da água para os organismos vivos. 
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5 – O que são sais minerais? Cite dois exemplos e dê sua função:
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6 - Xeroftalmia, raquitismo e anemia resultam da carência, respectivamente, de vitaminas
a. C, D e B.
b. B, A e D.
c. A, D e E.
d. A, B e D.
e. B, D e A.
7 - Cite duas funções da água para os organismos vivos.
______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
8 - Os itens abaixo referem-se à estrutura, composição e função dos ácidos nucleicos.
• Estrutura: I) Dupla hélice; II) Cadeia simples.
• Composição: 1) Presença de uracila; 2) Presença de timina.
• Função: a) síntese de proteínas; b) transcrição gênica.
São características do ácido ribonucleico:
a)      II – 2 – b
b)      I – 1 – a
c)       I – 2 – b
d)      II – 1 – a
e)      II – 1 – b
9 - Os lipídios, chamados popularmente de gorduras, são substâncias que se caracterizam principalmente por sua baixa solubilidade em água. Entre as alternativas a seguir, marque aquela que não se refere a uma importância biológica dos lipídios.
a) Funcionam como reserva energética.
b) Atuam na impermeabilização de superfícies que sofrem com a desidratação.
c) Fazem parte da composição da membrana plasmática.
d) Fazem parte da composição de hormônios.
e) Atuam como catalisadores biológicos.
10 – O que são enzimas?
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