O que é Célula e sua Composição Quimica

1 – TEORIA CELULAR

A Citologia é o ramo da Biologia que estuda a célula. Mas o que é célula? Podemos definir célula como sendo: “a menor unidade morfofuncional de um ser vivo”. Ou seja, a célula é a menor estrutura responsável pelas atividades funcionais e pela morfologia do ser vivo. O termo célula (do grego kytos = cela; do latim cella = espaço vazio), foi usado pela primeira vez por Robert Hooke (em 1655) que, ao observar um pequeno pedaço de cortiça através de lentes de aumento ficou impressionado com os pequenos “buracos” vazios. A cada um destes “buracos” ele denominou de cavidade, célula. Após esta descoberta, várias pesquisas e observações chegaram à conclusão de que a célula atuava como a unidade funcional de todos os organismos vivos. Após anos de estudos, cientistas então chegaram às demais partes de uma célula: citoplasma e núcleo.Com o reconhecimento da importância da descoberta de Roberto Hooke, vários cientistas começaram um intenso trabalho de pesquisa acerca do assunto. Entretanto, seu grande salto se deu quando, por volta de meados do século XIX, dois cientistas alemães, Mathias Schleiden (1804-1881) e Theodor Schwann (1810-1882), defendiam que:

 

a) Todos os seres vivos são constituídos por células (primeiro postulado);b) Que a célula é uma espécie de “fábrica química” onde se realizam todos os processos necessários à vida do organismo (segundo postulado);

c) Cada célula deriva de outra célula (terceiro postulado).

Esses postulados formaram o que chamamos hoje de TEORIA CELULAR. Em 1950 um estudo detalhado mostrou que alguns organismos, os vírus, não possuíam células, ou seja, são seres acelulares. Com essa descoberta abriu-se uma discussão que perdura até hoje: será que o vírus é um ser vivo?


2. CONSTITUINTES DA MATÉRIA VIVA

Os seres vivos são formados por células e, conseqüentemente por matéria. Esta matéria é denominada de matéria orgânica e é formado basicamente pelos seguintes elementos químicos: Carbono (C); Hidrogênio (H); Oxigênio (O); Fósforo (P); Nitrogênio (N) e Enxofre (S).

2.1 – SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS
A) ÁGUA

A água é o principal elemento dos seres vivos. Ela, assim como toda a matéria pode existir nos três estados físicos: sólido, líquido e gasoso. Nenhum organismo, biologicamente falando, pode permanecer sem água.

A molécula denominada água é formada pelos elementos oxigênio e hidrogênio em uma proporção de 1:2. Ou seja, para cada átomo de oxigênio há dois átomos de hidrogênio. A fórmula química da água pode ser escrita da seguinte forma: H2O.

Os átomos hidrogênio e oxigênio são dispostos de maneira a formar uma molécula tetraédrica (Figura 1). A ligação que ocorre entre o oxigênio e o hidrogênio é denominada de ponte de hidrogênio. É uma ligação extremamente forte e resistente, difícil de ser quebrada.

 

Figura 1. Estrutura Molecular da Água.


Esta forma molecular da água confere a ela determinadas propriedades bastante incomuns. A água é uma molécula polar, ou seja, as moléculas de água são eletricamente polarizadas. Portanto, qualquer substância que apresentar carga elétrica poderá interagir com a molécula de água. Com isso, dizemos que: “a água dissolve substâncias polares”. Contudo, aquelas substâncias que não apresentam cargas elétricas, as chamadas substâncias apolares, não conseguem se dissolver em água. Os exemplos mais conhecidos são: gorduras e óleos.

A ligação existente entre os átomos de hidrogênio e de oxigênio de uma mesma molécula ou entre moléculas de água é extremamente rígida. Essas ligações (pontes de hidrogênio) conferem á água líquida duas propriedades de extrema importância: alta tensão superficial e alta coesão. Estas propriedades permitem que alguns insetos consigam “caminhar” sobre as águas. Outras propriedades inerentes à água são: alta capacidade de aquecimento, alto aquecimento de vaporização e o fato de ser considerado um solvente universal.


B) SAIS MINERAIS

Os sais minerais são substâncias inorgânicas encontradas na forma de íons (sais dissolvidos em água). Representam cerca de 1% do total da composição celular, podendo estar sob forma insolúvel. Podem ser exigidos em quantidade relativamente grande (macronutriente) ou em quantidades relativamente pequenas (micronutrientes). Abaixo você encontrará uma tabela contendo os principais íons, suas funções, fontes e possíveis conseqüências de uma deficiência (Tabela 1).


 Principal Íon   Função
 Deficiência
 Fontes 
 Cálcio Formação de tecidos,
ossos e dentes; age na
coagulação do sangue e
na oxigenação dos
tecidos; combate as
infecções e mantém o
equilíbrio de ferro no
organismo.
 Deformações ósseas;
enfraquecimento dos
dentes.
 Queijo, Leite, nozes,
uva, cereais, couve,
feijão, lentilha,
amendoim, castanha
de caju.
 Ferro  Indispensável na
formação do sangue; atua
como veiculador do
oxigênio para todo o
organismo.
 Anemia  Fígado, rim, coração,
gema de ovo,
leguminosas,
verduras, nozes, frutas
secas, azeitona.
 Fósforo  Atua na formação de
ossos e dentes;
indispensável para o
sistema nervoso e
muscular; formação de
DNA e RNA
 Maior probabilidade
de ocorrência de
fraturas; músculos
atrofiados; alterações
nervosas; raquitismo. 
 Carnes, miúdos, aves,
peixes, ovo,
leguminosas, queijo,
cereais integrais.
 Iodo  Faz funcionar a glândula
tireóide; ativa o
funcionamento cerebral;
 Bócio, obesidade,
cansaço
 Alface, cebola,
cenoura, ervilha,
tomate, peixes, frutos
do mar, vegetais.
 Potássio  Atua associado ao sódio,
regularizando as batidas
do coração e do sistema
muscular;
 Diminuição da
atividade muscular,
inclusive a do coração.
 Azeitona verde,
banana, laranja,
tomate, carnes,
arroz integral.
 Magnésio  Atua na formação dos
tecidos, ossos e dentes;
controla a excitabilidade
neuro muscular.
 Provoca extrema
sensibilidade ao frio e
ao calor.
 Frutas cítricas,
leguminosas, tomate,
mel.
 Cobre  Age na formação da
hemoglobina (pigmento
vermelho do sangue).
 Fígado, ovos, peixes e
feijão.
 Sódio  Principal cátion
extracelular e essencial
na condução de impulsos
nervosos.
 Sal de cozinha e
verduras.
 Enxofre  Componentes de muitas
proteínas.
 Carnes e legumes.

 

Tabela 1. Relação dos Principais Íons e suas Funções, Fontes e Conseqüências.


2.2 – SUBSTÂNCIAS ORGÂNICAS

A) GLICÍDIOS – CARBOIDRATOS

Os glicídios são também chamados de açúcares ou de hidratos. São moléculas orgânicas formadas basicamente por carbono, hidrogênio e oxigênio. Sua fórmula geral é dada por: [C(H2O)] onde “n” é o número de carbonos.

Os glicídios possuem como principal função, a função energética. Eles atuam como uma fonte de energia que pode ser liberada conforme a necessidade dos tecidos. Exercem também função plástica ou estrutural, pois atuam na constituição corporal e, na estruturação dos ácidos nucléicos (DNA e RNA). Alguns carboidratos são relativamente pequenos com pesos moleculares menores que 100. Outros, por sua vez, podem atingir pesos equivalentes a milhares de moléculas.

Sua classificação é feita em três grandes grupos: monossacarídeos, dissacarídeos e os polissacarídeos. As proporções relativas de carbono, hidrogênio e oxigênio indicadas pela fórmula geral para carboidratos aplicam-se somente a monossacarídeos. Em dissacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos, essas proporções diferem levemente da fórmula geral, pois dois hidrogênios e um oxigênio são perdidos durante a formação destes compostos.

Os chamados monossacarídeos são glicídios (carboidratos) mais simples, apresentando de 3 a 7 átomos de carbono na molécula. Sua fórmula é dada por: Cn(H2O)n, onde “n” é um número entre 3 e 7. Todas as células vivas contêm o monossacarídeo glicose. Os monossacarídeos podem ser divididos em:

a) TRIOSE: Possuem 3 átomos de carbono;

b) TETROSE: Possuem 4 átomos de carbono;

c) PENTOSE: Possuem 5 átomos de carbono (ribose e desoxirribose);

d) HEXOSE: Possuem 6 átomos de carbono (glicose, frutose e galactose);

e) HEPTOSE: Possuem 7 átomos de carbono.


Os principais monossacarídeos para os organismos são as pentoses e as hexoses. As principais pentoses são a Ribose e a Desoxirribose que participam da constituição dos ácidos nucléicos, que comandam e coordenam todas as funções dos seres vivos. As principais hexoses são: a glicose, frutose e galactose, que são as principais fontes de energia para os seres vivos.

Os chamados dissacarídeos são glicídios (carboidratos) formados pela união entre dois monossacarídeos. Os monossacarídeos se unem através de uma ligação específica denominada de ligação glicosídica, havendo a perda de uma molécula de água. Entretanto, durante o processo de digestão os dissacarídeos são quebrados liberando os monossacarídeos que serão aproveitados para a digestão. Esta quebra pode ser enzimática ou por hidrólise.


Os principais dissacarídeos são:

a) Sacarose: formada pela união entre a glicose e a frutose.

b) Lactose: formada pela união entre a glicose e a galactose.

O grupo mais complexo são os polissacarídeos que são formados a partir da união de 3 ou mais monossacarídeos. Não apresentam sabor adocicado diferentemente dos demais carboidratos. São também conhecidos como polímeros, ou seja, formados pela união de vários monômeros. Os principais polissacarídeos são:


a) Celulose, um polissacarídeo estrutural, encontrada principalmente nas plantas, sendo o principal constituinte da parede celular. É formado pela união de milhares de moléculas de glicose.

b) Quitina um polissacarídeo estrutural, suas cadeias são formadas por vários açúcares com grupo de amina. Ocorre na parede celular de fungos e alguns artrópodes;

c) Amido um polissacarídeo energético, encontrado nos vegetais e nas algas e tem função de armazenamento de energia;

d) Glicogênio um polissacarídeo de energia encontrado nos fungos e nos animais com função de reserva.

B) LIPÍDIOS

Os lipídios (gorduras) são substâncias insolúveis em água e solúveis em compostos orgânicos. Essa insolubilidade ocorre pelo fato das moléculas de lipídeos serem apolares. Os principais tipos de lipídios são os glicerídeos (óleos e gorduras); as ceras; os carotenóides, os fosfolipídios e os esteróides. As principais funções destes são: armazenar energia; função estrutural. Função regulatória (hormônios e vitaminas), etc.
Os glicerídeos são importantes fontes de energia e são representados principalmente pelas triglicérides (óleo e gordura). Os óleos são encontrados mais em vegetais, enquanto que nas gorduras são encontradas mais em animais. Os glicerídeos são formados pela reunião de ácidos graxos com glicerol, havendo perda de água. O glicerol é um álcool com 3 átomos de carbono, enquanto que os ácidos graxos são formados por longas cadeias de número par de carbono. Os glicerídeos podem sofrer uma reação denominada hidrogenação, ou seja, é a adição de uma molécula de hidrogênio aos óleos vegetais. O grande perigo do consumo excessivo de alimentos ricos em gorduras é a presença de ácidos graxos insaturados que podem levar ao desenvolvimento da aterosclerose, ou seja, a deposição de lipídios na parede das artérias.

As ceras são moléculas formadas pela união de álcool com moléculas de ácidos graxos. São extremamente importantes para as plantas e vegetais, auxiliando na perda de água pela impermeabilização das mesmas.

Os esteróides são lipídios especiais. Os principais grupos são: colesterol e os hormônios. O colesterol pode ser ruim (LDL) ou bom (HDL). A diferença básica entre os dois é que o HDL é sintetizado no fígado, enquanto que o LDL ao se acumular, fica no sangue, podendo acabar nas artérias do coração.

Os fosfolipídios são os principais componentes das membranas celulares. Possuem uma parte hidrofílica (cabeça) e uma parte hidrofóbica (cauda).

Os Carotenóides são pigmentos de cor vermelha ou amarela, presente nas células de alguns protistas e de todas as plantas. Participam do processo de fotossíntese e são de suma importância para os animais devido à produção do caroteno.

C) PROTEÍNAS

As proteínas são as moléculas orgânicas mais abundantes e importantes nas células e perfazem 50% ou mais de seu peso seco. São encontradas em todas as partes de todas as células, uma vez que são fundamentais sob todos os aspectos da estrutura e função celulares.

A proteína é formada por um conjunto de aminoácidos. Um aminoácido é uma molécula formada por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, sendo considerada a unidade (monômeros) que constituem as proteínas (polímeros). Qualquer aminoácido contém um grupo carboxila e um grupo amina (Figura 2).

A composição de todo e qualquer aminoácido é um carbono central formando quatro ligações. As ligações ocorrem entre o carbono e um grupamento amina (NH2); entre o carbono e um grupamento carboxílico (HCO2); entre o carbono e um hidrogênio (H) e entre o carbono e um radical qualquer. O que diferencia um aminoácido de outro é exatamente o radical. Ou seja, das quatro ligações que o carbono faz, três delas sempre serão “iguais”.

Formula Geral - Aminoacido


Figura 2. Fórmula Geral de um Aminoácido.

Grupamento amina e carboxílico.


Aminoacido - Radical Diferente

 

Figura 3. Aminoácidos com Apenas o Radical Diferente.


Hoje existem cerca de 20 tipos de aminoácidos diferentes. Destes 20 tipos 8 deles são ditos essenciais, ou seja, são aqueles que nosso corpo não consegue produzir. A obtenção destes aminoácidos se faz através da ingestão de alimentos ricos em proteínas. Os demais tipos de aminoácidos são ditos naturais, ou seja, nosso corpo consegue produzir.

Mas como que dois ou mais aminoácidos poderão originar uma proteína? Como falado anteriormente, uma proteína é formada pela união de vários aminoácidos (AAs). Essa união ocorre através de uma ligação bastante especial, denominada ligação peptídica. Essa ligação ocorre entre o grupamento amina de um aminoácido com o grupamento carboxílico de outro aminoácido, resultando sempre na formação de uma molécula de água. Veja o esquema a seguir exemplificando a ligação.

Dois Aminoacido e a Ligação Peptídica


Figura 4. Ligação entre Dois Aminoácidos pela Ligação Peptídica.


Quando a ligação ocorre entre 2 AA’s chamamos a molécula formada de dipeptídio. Quando ocorre com 3 AA chamamos de tripeptídio. Acima de 4 AA’s a molécula é chamada de polipeptídio. As proteínas são sempre polipeptídios (costuma ter acima de 80 AA’s). A seqüência dos AA’s na cadeia polipeptídica é o que chamamos de estrutura primária da proteína. Se a estrutura primária de uma proteína, ou seja, a seqüência de aminoácidos for mudada, a proteína é mudada. A estrutura primária é importante para a forma espacial da proteína.

Uma vez formada, é necessário que saibamos quais as funções de uma proteína. As proteínas possuem diversas funções, entretanto, podemos resumir da seguinte forma: Possuem função estrutural, ou seja, participam da constituição de diversas partes do organismo; possuem função enzimática (enzimas); função reguladora; função de defesa (anticorpos). A partir de agora, entenderemos melhor um grupo muito especial de proteínas: as enzimas.

As enzimas são proteínas que atuam como biocatalizadores, ou seja, aceleram a velocidade de uma reação. Elas são sintetizadas através da informação genética. O aumento da velocidade é obtido fazendo com que se diminua a energia mínima necessária para se iniciar uma reação, a chamada energia de ativação. Entretanto, elas não são consumidas durante a reação.

Dimninuição Energética Enzimática


Figura 5. Diminuição da Energia de Ativação com as Enzimas.


Cada enzima atua sobre um único substrato, ou seja, as enzimas são proteínas que possuem uma alta especificidade química. Essa grande especificidade é explicada pelo fato de elas se encaixarem perfeitamente ao seu substrato. Assim como cada carro possui uma chave própria para ser ligado, cada substrato possui uma enzima própria. Esse é o modelo conhecido como “chavefechadura”.

Modelo Chave-Fechadura

A deficiência de uma determinada enzima pode acarretar em doenças graves para o ser humano. A fenilcetonúria é uma doença, por exemplo, em que a pessoa afetada não produz a enzima necessária para a transformação da fenilalanina em tirosina. Assim, o acúmulo de fenilalanina pode acarretar danos cerebrais.

A atividade das enzimas pode ser inibida por determinadas substâncias químicas. Essa inibição pode ser reversível ou não. Entretanto, há alguns fatores que afetam a atividade enzimática. São eles: temperatura: Durante um determinado período temos que a velocidade da reação e a temperatura andam de forma diretamente proporcional. Ou seja, quanto mais a temperatura, maior a atividade enzimática. Entretanto, toda enzima possui um ótimo de temperatura, um valor máximo. Acima desse valor a enzima começa a perder velocidade, sofrendo o que chamamos de desnaturação protéica; o pH é outro fator que altera a atividade enzimática. Cada enzima possui um pH ótimo, na qual a sua atividade é máxima. Acima ou abaixo desse valor a enzima não realiza a sua atividade.

Atividade Enzimática
Figura 6. Atividade Enzimática X pH.

Temperatura - Atividade Enzimática

Figura 7. Atividade enzimática X Temperatura.


As proteínas também atuam na função de defesa, através dos anticorpos. Os anticorpos são proteínas que possuem a capacidade de se ligar a determinados antígenos atuando na defesa do corpo humano. Os antígenos são substâncias que não são reconhecidas pelo nosso corpo, portanto, consideradas estranhas aos organismos. Podem ser bactérias, vírus ou quaisquer outras substâncias. Um antígeno faz acionar um determinado anticorpo.

Os anticorpos são proteínas secretas pelas células de defesa do sangue denominadas de linfócitos. Em determinadas doenças como a AIDS (SIDA), o agente infectante, no caso o vírus HIV, ataca os linfócitos que param de secretar os anticorpos levando o indivíduo a estar sujeito às chamadas doença oportunista.

Vamos aproveitar e tentar entender a diferença entre soro e vacina. Segundo os pesquisadores do Instituto Butantan, soros & vacinas são produtos de origem biológica (chamados imunobiológicos) usados na prevenção e tratamento de doenças. A diferença entre esses dois produtos está no fato dos soros já conterem os anticorpos necessários para combater uma determinada doença ou intoxicação, enquanto que as vacinas contêm agentes infecciosos incapazes de provocar a doença (a vacina é inócua), mas que induzem o sistema imunológico da pessoa a produzir anticorpos, evitando a contração da doença. Portanto, o soro é curativo, enquanto a vacina é essencialmente preventiva.

D) VITAMINAS


As vitaminas são substâncias orgânicas que o organismo não consegue produzir. São necessárias em pequenas quantidades. Determinadas vitaminas também podem atuar como cofatores enzimáticos. Tanto a falta (avitaminose), quanto o excesso de vitaminas (hipervitaminose), podem provocar sérios distúrbios fisiológicos. O quadro abaixo relaciona as principais vitaminas, origens e deficiências.
 Vitamina  Origem  Fonte  Deficiência
 B1
Tiamina
 Hidrossolúveis  Cereais, legumes,
carnes, verduras.
 Beribéri, fadiga
muscular,
nervosismo.
 B2
Riboflavina
 Hidrossolúvel  Laticínios, carnes,
cereais e verduras;
 Fissura na pele e
fotofobia.
 Ácido
Ascórbico
 Hidrossolúvel  Frutas cítricas,
verduras e legumes
levedo de cerveja;
 Escorbuto (lesão na
mucosa intestinal)
fraqueza e
hemorragia.
 B9
Ácido Fólico
 Hidrossolúvel  Vegetais verdes,
frutas, cereais,
bactérias da flora
intestinal;
 Anemia,
 esterilidade
 malformação do
 feto (espinha
 bífida.
 A
Retinol
 Lipossolúvel  Vegetais amarelos
(cenoura), fígado,
ovo;
 Cegueira Noturna
 D
Calciferol
 Lipossolúvel  Fígado, gema de
ovo;
 Raquitismo
 E
Tocoferol
 Lipossolúvel  Verduras, carnes,
legumes;
 Esterilidade
masculina e aborto.
 K
Filoquinona
 Lipossolúvel  Vegetais verdes,
castanha;
 Hemorragias

Tabela 2: Principais Vitaminas e Suas Fontes.


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