componentes químicos da célula questões

Componentes químicos da célula

Água

A água é uma substância fundamental na constituição do organismo vivo. Corresponde 65% do volume celular. Células que desempenham intensa atividade possuem maior quantidade de água na sua composição em relação àquelas que trabalham menos. Assim, células como os neurônios chegam a apresentar um teor de água além de 80%, enquanto células do tecido adiposo (gorduroso), que quase não apresentam atividade, o teor de água fica em torno de 20%. . A água desempenha papéis muito importantes para a célula e os organismos, e essas funções estão relacionadas as sua propriedades: a) adesão e coesão: coesão é a forte atração entre as moléculas de água e adesão é a atração entre as moléculas de água e outras substâncias polares; b) capilaridade: água sobe em tubos finos – capilares – e quanto mais finos são os tubos, mais alto a água sobe; c) poder de dissolução: é considerada solvente universal dos líquidos orgânicos (sangue; linfa; líquidos intersticiais nos tecidos; secreções como: a lágrima, o leite e o suor), atua no transporte de substâncias entre o interior da célula e o meio extracelular; d) poder de reação: participa em grande número de reações químicas que se passam dentro dos organismos; e) calor específico: possui um elevado calor específico, contribuindo para a manutenção da temperatura nos animais homeotérmicos (aves e mamíferos); f) calor de vaporização: possui um alto calor de vaporização; g) solidificação: a água solidifica em temperaturas abaixo de 0ºC, precisando liberar muito calor.

Sais minerais

 Representam substâncias reguladoras do metabolismo celular. Participam nos mecanismos de osmose, estimulando, em função de suas concentrações, a entrada ou a saída de água na célula. Os sais podem atuar nos organismos na sua forma cristalina ou dissociados em íons. Sais de ferro são importantes para a formação da hemoglobina. A deficiência de ferro no organismo causa um dos tipos de anemia. Os sais de iodo têm papel relevante na ativação da glândula tireóide. A falta de sais de iodo na alimentação ocasiona o bócio. Os fosfatos e carbonatos de cálcio participam na sua forma cristalina da composição da substância intercelular do tecido ósseo e do tecido conjuntivo da dentina. A carência desses sais na alimentação implica no desenvolvimento anormal de ossos e dentes, determinando o raquitismo. Como íons isolados, os fosfatos e carbonatos atuam no equilíbrio do pH celular. Os íons de sódio e potássio têm ativa participação na transmissão dos impulsos nervosos através dos neurônios. Os íons cálcio atuam na contração das fibras musculares e no mecanismo de coagulação sanguínea  Os íons magnésio participam da formação da molécula de clorofila, essencial para a realização da fotossíntese. Os íons fósforo fazem parte da molécula do ATP (composto que armazena energia) e integra as moléculas de ácidos nucléicos (DNA e RNA).

Carboidratos

São moléculas orgânicas constituídas por carbono, hidrogênio e oxigênio, são as principais  substâncias produzidas nas plantas durante o processo da fotossíntese. De modo geral, são utilizados pelas células como combustível.

Os monossacarídeos - Os monossacarídeos têm normalmente a fórmula Cn(H2 O)n , onde n varia de 3 a 7. Assim nos monossacarídeos existe a proporção de um carbono para dois hidrogênios e para um oxigênio. Eles são classificados de acordo com o número de átomos, como mostra a tabela:

Tipos de monossacarídeos	Fórmula
Trioses	C3H6O3
Tetroses	C4H8O4
Pentoses	C5H10O5
Hexoses	C6H12O6
Heptoses	C7H14O7

Os oligossacarídeos e os polissacarídeos - Os oligossacarídeos são moléculas constituídas pela união de dois a dez monossacarídeos. Os monossacarídeos unem-se por uma reação em que ocorre saída de uma molécula de água por ligação (desidratação). Os oligossacarídeos mais importantes são os dissacarídeo, como a sacarose, lactose e a maltose.Os polissacarídeos são moléculas enormes, às vezes ramificadas, constituídas por numerosos monossacarídeos, como o amido e a celulose. Quando um animal ingere oligossacarídeos ou polissacarídeos , seu tubo digestivo tem a função de transforma-los em monossacarídeos. Se isto não ocorrer a absorção da parede do intestino não se efetua. Esta quebra de moléculas é chamada de Hidrólise, porque se faz adição de moléculas de água.

Apesar de amido, celulose e glicogênio serem constituídos pelas mesmas unidades, a diferença entre eles se deve ao tipo de ligação entre a glicose e a conformação espacial das moléculas.

ÁCIDOS GRAXOS

São as gorduras, óleos, fosfolipídios, cutina, suberina, ceras e esteróides. É um composto que possui um ácido carboxílico ligado a uma longa cadeia de hidrocarbonetos. São fontes valiosas de alimento, uma vez que eles podem ser quebrados para produzir o dobro de energia utilizável. Eles são estocados no citoplasma de muitas células na forma de gotas de moléculas de triglicérides (gorduras animais conhecidas da experiência diária).

A função mais importante dos ácidos graxos está na construção das membranas celulares, que envolvem as células suas organelas, que são compostas de fosfolipídios.

Membrana Celular

Bicamada lipídica das membranas celulares

A cutina, suberina e as ceras formam barreiras contra perda de água. A superfície das células dos caules e folhas é coberta com uma cutícula, composta de cera e cutina, que protege e previne a perda de água. Os esteróides são moléculas que apresentam quatro anéis hidrocarbônicos interligados, o mais comum é o colesterol. São funcionalmente deferentes de acordo com os grupos químicos que estão unidos a sua estrutura básicos, por ex. vários hormônios importantes como estrogênio, testosterona e a vitamina A.

Proteínas 

São os compostos orgânicos mais numerosos na composição química do citoplasma. Sua função é na participação da estrutura celular, na defesa (anticorpos), no transporte de íons e moléculas e na catalisação de reações químicas intracelulares que respondem pela vida e por todas as atividades da célula. As proteínas são formadas pela ligação em cadeia (polimerização) de numerosos aminoácidos. Como exemplo de proteínas, nós temos a albumina, globulina, hemoglobina. Na maioria dos casos, a molécula protéica é formada por cadeias enroscadas como um novelo, assumindo aspecto globular. Estas participam das estruturas celulares (na membrana plasmática, no colóide citoplasmático, na formação dos cromossomos e genes, etc.) ou têm ação ativadora das reações químicas (enzimas). Existem proteínas simples que são formadas apenas pelo encadeamento de aminoácidos, e proteínas complexas, em cuja composição se encontra também um radical não proteico  São as glicoproteínas, as lipoproteínas, as cromoproteínas e as nucleoproteínas. As proteínas necessitam de temperaturas e pH específicos. Alterações muito grandes na temperatura ou no pH podem inativar ou desnaturar as proteínas. Ao se tornar inativa ela deixa de realizar suas funções, porém pode voltar ao normal se o meio se tornar propício. Ao se desnaturar ela perde a sua forma e função características e não mais retorna à condição inicial.

Enzimas

As enzimas são proteínas globulares, apresentando uma estrutura terciária e quaternária. Por esse motivo, podem ser desnaturadas, reversível ou irreversivelmente.

É sabido que nem todos os aminoácidos constituintes de uma proteína estão diretamente envolvidos na sua atividade biológica. No caso das enzimas chama-se centro ativo ao conjunto de aminoácidos envolvidos na catálise. Por este motivo, existem as chamadas isozimas, ou seja, enzimas com estrutura tridimensional diferente mas com o mesmo centro ativo.

Muitas enzimas necessitam de componentes não proteicos para atuarem, componentes esses que se designam coenzimas e grupos prostéticos. As coenzimas são substratos absolutamente necessários à reação catalisada, logo, como todos os substratos alteram-se durante a reação. Para reverter a coenzima ao seu estado inicial é necessária outra reação, como no caso das transformações verificadas em moléculas transportadoras de electrões: NAD+ > NADH. Já os grupos prostéticos permanecem inalterados durante a reação, fazendo antes parte do centro ativo. Geralmente os grupos prostéticos são formados por metais.

Modos de atuação das enzimas

O primeiro passo da atuação enzimática é a combinação reversível de enzima com o substrato sobre o qual atua  originando o complexo enzima-substrato. Após as transformações químicas terem sido realizadas (sínteses ou degradações), os produtos separam-se da enzima, deixando-a inalterada. Esta reação pode ser representada pela equação:

E + S =>ES =>E + P

Dado que o substrato se liga à enzima através do centro ativo  que, em último caso, é modelado pela estrutura primária da proteína, pode compreender-se a especificidade revelada pelas enzimas:

especificidade absoluta - enzima apenas atua sobre uma molécula de substrato;

especificidade relativa ou de grupo - enzima atua sobre todas as moléculas que apresentem o mesmo grupo funcional.

A especificidade está pode ser relacionada com os modelos de ação enzimática, ainda que não se esgote neles:

modelo de Koshland ou do encaixe induzido - neste modelo de ação enzimática a enzima é vista como uma estrutura maleável, a nível do centro ativo  alterando-se quando em presença do substrato, de modo a que este se ajuste ao centro de reação  Este modelo tem associada a possibilidade de regulação alostérica, ou seja, as enzimas nesta situação têm não um mas dois centros ativos  O segundo centro de reação  o chamado centro alostérico, tem uma localização diferente da do centro de reação principal e a ele vai ligar-se uma molécula reguladora. Essa ligação provoca uma alteração de forma do centro ativo, permitindo ou impedindo a ligação do substrato;

modelo de Fischer ou da chave-fechadura - este modelo de acção enzimática considera que a enzima é uma estrutura rígida e inalterável, à qual o substrato se ajusta por complementaridade.

Fatores que afetam a velocidade de reação das enzimas

Existem vários factores que afetam a velocidade de reação de uma enzima:

concentração da enzima - mantendo constante a concentração de substrato, quanto maior a concentração de enzima maior será a velocidade de reação;

concentração do substrato - para concentrações baixas de substrato, e mantendo constante a concentração enzimática, há uma proporcionalidade direta entre a concentração de substrato e a velocidade de reação. No entanto, para concentrações elevadas de substrato a velocidade estabiliza pois há saturação dos centros ativos;

pH - as enzimas apenas são ativas num intervalo restrito de pH, havendo um valor de atividade máxima designado pH ótimo. O valor de pH ótimo geralmente é próximo do neutro mas depende da enzima. O efeito do pH deve-se à alteração do estado de ionização dos componentes da enzima, nomeadamente a alteração de cargas pode levar à perda de estruturas superiores (desnaturação), a alteração da orientação de cargas no centro ativo pode impedir a ligação ao substrato (que é feita essencialmente por atração de cargas) ou a ionização do substrato pode impedir o seu encaixe no centro ativo;

temperatura - este parâmetro exerce dois efeitos perfeitamente antagônicos nas reações enzimáticas: aumenta a velocidade de reação pois fornece energia de ativação às moléculas, favorecendo a formação do complexo enzima-substrato, que, como já se viu, é a fase crítica da reação. No entanto, a partir dos 50ºC (para a maioria das enzimas) as moléculas enzimáticas começam a ser desnaturadas. A conjugação destes dois efeitos define a temperatura ótima para a enzima, o ponto de equilíbrio entre os dois fenômenos;

inibidores - trata-se de substâncias que interferem com a atividade enzimática, bloqueando o processo catalítico. Existem dois tipos de inibidores:

inibidores irreversíveis - ligam-se à enzima bloqueando-a permanentemente de forma irreversível. São disso exemplo os gases dos nervos usados na segunda guerra mundial, que inibem uma enzima do sistema nervoso central;

inibidores reversíveis - têm atuação temporária, a enzima recupera a sua ação quando o inibidor é removido, como por exemplo o ácido cianídrico ou cianeto HCN, que inibe a respiração celular. Também os inibidores reversíveis podem ser de dois tipos:

inibidores competitivos - a molécula de inibidor e do substrato competem entre si pela ligação ao centro ativo da enzima. Estes inibidores são substâncias semelhantes ao verdadeiro substrato da enzima;

inibidores não competitivos ou alostéricos - neste caso, a enzima liga-se simultaneamente ao substrato e ao inibidor logo este último tem que se ligar num local diferente do centro ativo, o centro alostérico. No entanto, esta ligação altera a configuração tridimensional da enzima, impedindo a ligação do substrato ao centro ativo e reduzindo a velocidade de reação. Salienta-se que neste caso, a substância alostérica pode ser tanto um inibidor como um ativador.

Classificação das enzimas

O nome das enzimas obtém-se acrescentando -ase ao nome do substrato sobre que atua. Seguidamente, serão agrupadas de acordo com o tipo de reação que catalisam, tendo-se:

hidrolases - desdobram substâncias por reação com a água: A + H2O => B + C . São exemplo as osidases, lípases, protéases, etc.;

oxirredutases - catalisam reações redox: Ared + Box => Aox + Bred . São exemplo as enzimas:

desidrogenases - removem hidrogênio do substrato;

oxidases - removem hidrogênio e entregam-no ao oxigênio, originando água;

hidrogenases - incorporam hidrogênio no substrato, ou seja, reduzem-no;

oxigenases - incorporam oxigênio no substrato, ou seja, oxidam-no;

descarboxilases - retiram CO2 de ácidos carboxílicos;

isomerases - catalisam a formação de isômeros, ou seja, alterações à forma da molécula sem entrada ou saída de átomos;

ligases - unem dois substratos;

liases - degradam substâncias, sem que haja hidrólise.

Ácidos Nucléicos

Compostos constituídos por cadeias de nucleotídeos; cada nucleotídeo é formado por uma base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina e uracila), um açúcar (ribose e desoxirribose) e um ácido fosfórico.

Ácido Desoxirribonucléico (DNA)

 Molécula em forma de hélice formada por duas cadeias complementares de nucleotídeos. O DNA é responsável pela transmissão hereditária das características.

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Ácido Ribonucleico (RNA)

Molécula formada por cadeia simples de nucleotídeos. O RNA controla a síntese de proteínas.

Os ácidos nucleicos são as maiores moléculas presentes nas células mas são formadas por um número espantosamente reduzido de monômeros, ditos genericamente nucleótidos.

Nucleótido

A principal diferença entre os monômeros das restantes biomoléculas e os nucleótidos é o facto destes últimos ainda poderem ser hidrolisados em três constituintes complexos:

• grupo fosfato - ácido fosfórico geralmente ionizado;
• pentose - glícido monossacárido com cinco carbonos;
• base azotada.

Ainda assim, este facto não invalida a sua classificação como monômeros pois estes três compostos já não podem ser considerados ácidos nucleicos, ainda que sejam mais do que átomos.

As principais bases azotadas constituintes dos ácidos nucleicos são a adenina, citosina, guanina, timina e uracilo. Estas bases são agrupadas em purinas (adenina e guanina) e pirimídicas (citosina, timina e uracilo), conforme derivem da purina ou da pirimidina. Alguns animais também usam a guanina como pigmento refletor, como nas escamas dos peixes ou nas carapaças dos insectos.

Além destas cinco bases azotadas existem bases mais raras, delas derivadas e que geralmente têm efeitos no SNC como venenos poderosos quando em quantidade elevada. Estão presentes no chá, no café ou no cacau mas não fazem parte dos ácidos nucleicos.

A pentose também pode ser de dois tipos: desoxirribose ou ribose, que diferem apenas na presença de um grupo -OH extra no segundo caso. Ambos os monossacáridos são aldoses.

Quando se une um glícido a uma base azotada obtém-se um nucleósido. O nucleótido funcional resulta da união do ácido fosfórico, através de uma ligação éster (ácido com carboxilo). Todos os nucleótidos podem estar ligados não apenas a uma molécula de ácido fosfórico mas a duas ou mesmo três. Assim, teremos:

Base	(desoxi)ribonucleósido	(desoxi)ribonucleótido-monofosfato	abreviatura
adenina	adenosina	adenosina-monofosfato	AMP	ADP	ATP
guanina	guanosina	guanosina-monofosfato	GMP	GDP	GTP
uracilo	uridina	uridina-monofosfato	UMP	UDP	UTP
citosina	citidina	citidina-monofosfato	CMP	CDP	CTP
timina	timidina	timidina-monofosfato	TMP	TDP	TTP

Os nucleótidos-trifosfato desempenham importantes funções celulares:

• o ATP é o principal transportador de energia na célula pois a separação dos diversos grupos fosfato liberta grande quantidade de energia;
• o ATP é uma coenzima essencial a muitas reações celulares;
• nucleótidos-trifosfato são a forma usada na síntese enzimática dos ácidos nucleicos.

Vitaminas

 São substâncias obtidas através da alimentação, produzidas pelos vegetais e alguns microrganismos e que em doses mínimas têm função reguladora, atuando como coenzimas, isto é, ativam certas enzimas, na função de regular reações químicas. As vitaminas são imprescindíveis ao bom funcionamento celular e orgânico. Como exemplo podemos citar as vitaminas A (retinol), vitaminas que fazem parte do complexo B, vitamina C (ácido ascórbico , vitamina D (calciferol) e vitamina K (filoquinona).

Questões Componentes químicos da célula

1) (Unifor-CE) Fizeram-se as seguintes afirmações sobre compostos químicos das células:

I. As proteínas são formadas por seqüências de aminoácidos.

II. A membrana plasmática tem constituição lipoprótéica.

III. Os carboidratos e os lipídios são componentes inorgânicos das células.

Está correto SOMENTE o que se afirma em

a) I                  b) II               c) III               d) I e II              e) II e III

2) (MACK-SP) Para inibir a ação de uma enzima, pode-se fornecer à célula uma substância que ocupe o sítio ativo dessa enzima. Para isso, essa substância deve:

a) estar na mesma concentração da enzima.

 b) ter a mesma estrutura espacial do substrato da enzima.

c) recobrir toda a molécula da enzima.

d) ter a mesma função biológica do substrato da enzima.

e) promover a de naturação dessa enzima. 

3) (UFPI) A hidrólise de moléculas de lipídios produz:

a) aminoácidos e água.        b) ácidos graxos e glicerol.       c) glucose e glicerol.

d) glicerol e água.                              e) ácidos graxos e água.

4) (UFU-MG) O colesterol é um esteróide, que constitui um dos principais grupos de lipídios. Com relação a esse tipo particular de lipídio, é correto afirmar que:

a) na espécie humana, o excesso de colesterol aumenta a eficiência da passagem do sangue no interior dos vasos sangüíneos, acarretando a arteriosclerose.

b)    o colesterol participa da composição química das membranas das células animais e é precursor dos hormônios sexuais masculino (testosterona) e feminino (estrógeno).

c)    o colesterol é encontrado em alimentos tanto de origem animal como vegetal (por ex.: manteigas, margarinas, óleos de soja, milho etc.) uma vez que é derivado do metabolismo dos glicerídeos.

d)    nas células vegetais, o excesso de colesterol diminui a eficiência dos processos de transpiração celular e da fotossíntese.

5) (ESPM-SP) Representam as principais fontes de energia para os seres vivos, constituem certas estruturas celulares e entram na composição química dos ácidos nucléicos:

 a) os carboidratos.        b) as proteínas.         c) as gorduras.

d) as vitaminas.                        e) os sais minerais.

6) (UCDB-MT) Indique a alternativa correta, de acordo com as proposições apresentadas.

I.   As moléculas de glicídios são formadas apenas por átomos de carbono e oxigênio.

II.   As moléculas resultantes da união de muitos aminoácidos formam as proteínas.

III.  O aumento de temperatura, dentro de certos limites, aumenta a velocidade de uma relação enzimática.

a) somente II e III estão corretas.

b) somente II está correta.

c) todas estão corretas.

d) todas estão erradas.

e) somente I e II estão corretas.

7) (PUC-RS) INSTRUÇÃO: Responder à questão relacionando as biomoléculas da coluna A com seus respectivos exemplos na coluna B.

COLUNA A                                           COLUNA B

1) proteína                                             I) colesterol

2) lipídio                                                 II) celulose

3) carboidrato                                       III) RNA ribossômico

4) ácido nucléico                                  IV) albumina

A numeração correta da coluna B, de cima para baixo, é:

a) 1-I; 2-III; 3-IV; 4-II.         b) 1-II; 2-I; 3-IV; 4-III.         c) 1-II; 2-III; 3-IV; 4-I.

d) 1-II; 2-III; 3-I; 4-IV.                      e) 1-I; 2-II; 3-III; 4-IV.

8) (F.Nuno Lisboa-RJ) A proteína é formada a partir do encadeamento de moléculas mais simples chamadas:

a) nucleotídeos               b) aminoácidos                 c) nucleosídeos       

d) glicídios                                e) ácidos graxos

9)  (UDESC 2008) Assinale a alternativa correta, em relação aos componentes químicos da célula.

a) Os glicídios, a água, os sais minerais, os lipídios e as proteínas são componentes orgânicos.

b) Os glicídios, os sais minerais, os lipídios e as proteínas são componentes orgânicos.

c) A água, os sais minerais e os glicídios são componentes inorgânicos.

d) As proteínas, os ácidos nucléicos, os lipídios e os glicídios são componentes orgânicos.

10) (FUVEST/SP) Assinale a opção em que podem os encontrar células com o mais baixo teor de água:

a) semente em estado de vida latente        b) massa cinzenta do cérebro      c) tecido adiposo

d) água-viva (medusa de cnidário)                    e) tecido muscular

Gabarito:

1) D  2) B  3) B  4) B  5) A  6) A  7) B  8) B  9) D  10) C