Biologia - Química da Célula Viva em perguntas e
respostas –
Capítulo II
Componentes Celulares Orgânicos.
By Professor César Venâncio.
Biologia - Química da Célula Viva em perguntas e
respostas –
Capítulo II
Componentes Celulares Orgânicos.
By Professor César Venâncio.
Unidade II.
Unidade II - Tema 1 - Água e Sais Minerais
1. Responda às seguintes questões:
a) Como se classificam os componentes
químicos da célula?
A análise
química elementar da matéria viva diz-nos que apenas 22 dos mais de 100
elementos químicos são essenciais aos seres vivos e destes, apenas 16 podem ser
encontrados em todas as espécies. Estes
16 elementos encontram-se nos seres vivos em proporções muito diferentes das do
meio físico, sendo 99% da massa das células composta por carbono, hidrogênio,
oxigênio e azoto. O sódio, potássio, magnésio, cálcio, enxofre, fósforo e cloro
representam entre
Orgânicos:
Glicídios;
Lipídios;
Protídeos;
Vitaminas;
Ácidos nucléicos.
Inorgânicos:
Água;
Sais minerais.
Os compostos orgânicos possuem obrigatoriamente em suas moléculas, o elemento CARBONO, ao contrário dos compostos inorgânicos. Mas há substâncias como o MONÓXIDO e o DIÓXIDO DE CARBONO, cujas propriedades são típicas dos compostos inorgânicos. Os compostos químicos da célula se agrupam em inorgânicos e orgânicos. Dos compostos inorgânicos, o mais abundante na célula é a água, que chega a constituir até 86% do seu peso. Os elementos minerais, muitas vezes presentes na forma de sais são elementos reguladores das funções dos seres vivos sendo assim também importantes constituintes celulares.
b) Qual a importância dos sais minerais
para o organismo?
Dentre os nutrientes necessários à saúde, assim como existem as proteínas, gorduras, carboidratos e vitaminas, há um grupo de elementos chamados minerais. Os minerais, assim como as vitaminas, não podem ser sintetizados pelo organismo e, por isso, devem ser obtidos através da alimentação. Não fornecem calorias, mas desempenham diversas funções no organismo. Essenciais na constituição estrutural dos tecidos corpóreos, os minerais possuem papéis importantes como reguladores orgânicos que controlam os impulsos nervosos, atividade muscular e o balanço ácida-base do organismo e como componentes ou ativadores/reguladores de muitas enzimas. Além disso, muitos minerais estão envolvidos no processo de crescimento e desenvolvimento corporal. Como componentes dos alimentos, os minerais participam no sabor e ativam ou inibem as enzimas e outras reações que influem na textura dos alimentos. Eles são divididos em macro minerais, que são cálcio, fósforo, sódio, potássio, cloro, magnésio, enxofre e micro minerais (necessários em pequenas quantidades - miligramas ou microgramas por dia) que são: ferro cobre cobalto, zinco, manganês, iodo, molibdênio, selênio, flúor e cromo. Há ainda outros minerais que são tóxico como chumbo, cádmio, mercúrio, arsênio, bário, estrôncio, alumínio, lítio, berílio e rubídio. Cada mineral é requerido em quantidades específicas, numa faixa que varia de microgramas a gramas por dia. Dessa maneira, é importante dizer que o excesso na ingestão de um pode acarretar prejuízos na absorção e utilização de outro. Por exemplo, a absorção de zinco pode ser afetada por suplementação de ferro, enquanto a ingestão em excessiva de zinco pode reduzir a absorção de cobre.
2. Cite duas funções importantes da água
para o metabolismo celular.
Funções.
Solvente
universal - Atua como dissolvente da maioria das substâncias celulares. É o
líquido em que estão dispersas as partículas do colóide celular, que
estudaremos mais adiante. É fundamental para as reações químicas que ocorrem no
organismo. Exemplo: participa das reações de hidrólise na matéria viva. Transporta
substâncias dentro ou fora das células. É uma via de excreção, ou seja, arrasta
para fora do corpo às substâncias nocivas produzidas pelo indivíduo, assim como
as que estão em excesso. Termorregulação:
é importante fator de termorregulação dos seres vivos. 0 calor específico da
água (ou seja, número de calorias necessárias para elevar a temperatura de
Endógena - Aquela proveniente das reações químicas que ocorrem no próprio organismo, com liberação de água. Exemplo: água liberada durante a síntese de proteínas, polissacarídeos, lipídios e ácidos nucléicos e, ainda, no final da respiração celular.
Exógena - Aquela proveniente da ingestão. Exemplo: água contida nos alimentos ingeridos. Quantidade- a taxa de água de um organismo varia em função de três fatores básicos: atividade de tecido ou órgão, idade do organismo e espécie estudada. Atividade: Normalmente, quanto maior a atividade metabólica de um tecido, maior é a taxa de água que nele se encontra.
OBSERVAÇÃO: Anexo aqui uma simples referencia aos órgãos e percentuais de água por eles consumidas.
Órgão Porcentagem de água
Encéfalo de embrião.................................................................92,0%
Músculos...................................................................................83,0%
Pulmões.....................................................................................70,0%
Rins...........................................................................................60,8%
Ossos.........................................................................................48,2%
Dentina......................................................................................12,0%
Idade: Geralmente, a taxa de água decresce com o aumento da idade. Assim, um feto humano de três meses tem 94% de água e um recém-nascido tem aproximadamente 69%.
Espécie: No
homem, a água representa 65% a 75% do peso do corpo; em certos fungos, 83% do
peso são de água; já nas medusas (águas-vivas) encontramos 98% de água. Os
organismos mais "desidratados" são as sementes e os esporos de
vegetais (
Nota – O teor de água num organismo desenvolvido não pode variar muito, sob pena de acarretar a morte. Calcula-se que nos mamíferos uma desidratação de mais de 10% já é fatal. Veremos mais tarde que os organismos terrestres, já que estão constantemente sujeitos a perdas de água, desenvolveram mecanismos sofisticados que reduzem essas perdas ao mínimo.
Propriedades- a água é muito importante sob o ponto de vista biológico, devido às suas propriedades físico-químicas. Dentre elas, pode-se citar:
Calor específico: muito alto, atua no equilíbrio da temperatura dentro da célula, impedindo mudanças bruscas de temperatura, que afetam o metabolismo celular.
Poder de dissolução: muito grande. É, por isso, considerado o solvente universal. Essa propriedade é muito importante, pois todas as reações químicas celulares ocorrem em solução. Além disso, a água é importante meio de transporte de substâncias dentro e fora das células.
Tensão superficial: grande. Moléculas com cargas aderem fortemente às moléculas de água, o que permite a manutenção da estabilidade coloidal.
3. Pesquise sobre os processos metabólicos
e cite três sais minerais importantes nestes processos com as suas respectivas
funções.
A espécie humana necessita de aproximadamente de 21 elementos químicos diferentes para o bom funcionamento do seu organismo. Estes elementos encontrados nas células podem ocorrer puros ou estar ligados entre si formando sais. Os minerais são nutrientes com função plástica e reguladora do organismo. É necessário ingerir cálcio e fósforo em quantidades suficientes para a constituição do esqueleto e dos dentes. Outros minerais, como o iodo e o flúor, apesar de serem necessários apenas em pequenas quantidades, previnem o aparecimento de doenças como à cárie dentária e o bócio. Uma alimentação pobre em ferro provoca anemia (falta de glóbulos vermelhos no sangue). O excesso de sódio, provocado pela ingestão exagerada de sal, aumenta o risco de doenças cardiovasculares e é um dos responsáveis pela hipertensão.
Cálcio (Ca), o Ferro (Fe) e o Magnésio (Mg) ocorrem geralmente na forma de sais minerais.
Cálcio (Ca).
O cálcio é um elemento químico, símbolo Ca, de número atômico 20 (20 prótons e 20 elétrons) e massa atômica 40 u. É um metal da família dos alcalino-terrosos, pertencente ao grupo 2 da classificação periódica dos elementos químicos. Foi isolado pela primeira vez em 1808, em uma forma impura, pelo químico britânico Humphry Davy mediante a eletrólise de uma amálgama de mercúrio (HgO) e cal (CaO).
Papel biológico.
O cálcio é
armazenado no Retículo endoplasmático das células. Atua como mediador
intracelular, cumprindo uma função de segundo mensageiro como, por exemplo, o
íon Ca2+, que intervém na contração dos músculos. Também está implicado no
controle de algumas enzimas quinases que realizam funções de fosforilação como,
por exemplo, na proteína quinase C (PKC). O cálcio participa de funções
enzimáticas de maneira similar à do magnésio em processos de transferência do
fosfato como, por exemplo, a enzima fosfolipase (A2). Ainda interfere nos
processos de transcrição, ativação de genes e apoptose. O cálcio é o metal mais abundante no corpo
humano, especialmente na forma de compostos como o carbonato de cálcio. De
aproximadamente
Ferro (Fe)
O ferro (do latim ferrum) é um elemento químico, símbolo Fe, de número atômico 26 (26 prótons e 26 elétrons) e massa atómica 56 u. À temperatura ambiente, o ferro encontra-se no estado sólido. É extraído da natureza sob a forma de minério de ferro que, depois de passado para o estágio de ferro-gusa, através de processos de transformação, é usado na forma de lingotes. Adicionando-se carbono dá-se origem a várias formas de aço. Este metal de transição é encontrado no grupo 8 (VIIIB) da Classificação Periódica dos Elementos. É o quarto elemento mais abundante da crosta terrestre (aproximadamente 5%) e, entre os metais, somente o alumínio é mais abundante. É um dos elementos mais abundantes do Universo; o núcleo da Terra é formado principalmente por ferro e níquel (NiFe). Este ferro está em uma temperatura muito acima da temperatura de Curie do ferro, dessa forma, o núcleo da Terra não é ferromagnético. O ferro tem sido historicamente importante, e um período da história recebeu o nome de Idade do ferro. O ferro, atualmente, é utilizado extensivamente para a produção de aço, liga metálica para a produção de ferramentas, máquinas, veículos de transporte (automóveis, navios, etc), como elemento estrutural de pontes, edifícios, e uma infinidade de outras aplicações.
Papel biológico do Ferro.
O cobalto em pequena quantidade é um elemento químico essencial para numerosos organismos, incluindo os humanos. A presença de quantidades entre 0,13 e 0,30 ppm no solo melhora sensivelmente a saúde dos animais de pastoreio. O cobalto é um componente central da vitamina B12 ( cianocobalamina ).
As vitaminas são compostos orgânicos, presentes nos alimentos, essenciais para o funcionamento normal do metabolismo, e em caso de falta pode levar a doenças. Não podem ser digeridas pelo ser humano, exceto em quantidades não suficientes. A disfunção de vitaminas no corpo é chamada de hipovitaminose ou avitaminose. O excesso pode trazer problemas, no caso das vitaminas lipossolúveis, de mais difícil eliminação, é chamado de hipervitaminose. Atualmente é reconhecido que os seres humanos necessitam de 13 vitaminas diferentes, sendo que o nosso corpo só consegue produzir vitamina D. O nome vitamina foi criado pelo bioquímico polonês Casimir Fuks em 1912, baseado na palavra latina vita (vida) e no sufixo-amina (aminas vitais ou aminas da vida). Foi usada inicialmente para descrever estas substâncias do grupo funcional amina, pois naquele tempo pensava-se que todas as vitaminas eram aminas. Apesar do erro, o nome se manteve. As vitaminas podem ser classificadas em dois grupos de acordo com sua solubilidade. Quando solúveis em gorduras, são agrupadas como vitaminas lipossolúveis e sua absorção é feita junto à da gordura, podendo acumular-se no organismo alcançando níveis tóxicos. São as vitaminas A, D, E e K. Já as vitaminas solúveis em água são chamadas de hidrossolúveis e consistem nas vitaminas presentes no complexo B e a vitamina C. Essas não são acumuladas em altas doses no organismo, sendo eliminada pela urina. Por isso se necessita de uma ingestão quase diária para a reposição dessas vitaminas. Algumas vitaminas do Complexo B podem ser encontradas como co-fatores de enzimas, desempenhando a função de coenzimas. Apesar de precisarem ser consumidas em pequenas quantidades, se houver deficiência de algumas vitaminas, estas podem provocar doenças específicas, como: beribéri, escorbuto, raquitismo e xeroftalmia. As vitaminas são encontradas em derivados do leite, folhas verdes, frutas e óleos. A cobalamina (ou cianocobalamina), também conhecida como vitamina B12, tem as seguintes funções no nosso organismo: Necessária à eritropoiese, e em parte do metabolismo dos aminoácidos e dos ácidos nucléicos; Possui uma função indispensável na formação do sangue; Previne problemas cardíacos e derrame cerebral. Necessária para uma boa manutenção do sistema nervoso. Segundo a organização norte-americana Food and Nutrition Board, a dose diária de vitamina B12 necessária para o organismo é de 2,4 microgramas (µg) para adultos, 1,2 µg para crianças de até oito anos e 2,8 µg para gestantes e mães que amamentam.
Em relação ao ferro, temos.
Ação Biológica.
O ferro
desempenha um papel importante nos processos metabólicos dos animais, sendo um
constituinte vital nas células de todos os mamíferos. A função do ferro no
corpo limita-se quase exclusivamente ao transporte de oxigênio no sangue, por
intermédio da hemoglobina, existente nos glóbulos vermelhos. Está também presente
em algumas enzimas que catalisam mecanismos de oxidação celular. No homem os
órgãos mais ricos em ferro são o fígado e o baço, onde o elemento existe na
forma de "ferritina" Embora em menor quantidade, está também presente
nos ossos, na medula, nos rins e nos intestinos. Um homem adulto absorve cerca de 5mg de
ferro por dia, enquanto a mulher absorve ligeiramente mais para contrabalançar
as perdas durante a menstruação ou a gestação. Nas crianças a absorção de ferro
é muito maior, excedendo
Observação: Hemocromatose é uma doença na qual ocorre depósito de ferro nos tecidos em virtude de seu excesso no organismo. Os principais locais de depósito são o fígado, o pâncreas, o coração e a hipófise; que podem perder, progressivamente, suas funções. A hemocromatose pode ser hereditária, quando é causada por uma anomalia genética, ou secundária, quando é provocada por outra doença.
Magnésio (Mg).
O magnésio é um elemento químico de símbolo Mg de número atômico 12 (12 prótons e 12 elétrons) com massa atômica 24 u. É um metal alcalino-terroso, pertencente ao grupo (ou família) 2 (anteriormente chamada IIA), sólido nas condições ambientais. É o sétimo elemento mais abundante na crosta terrestre, onde constitui cerca de 2% da sua massa, e o nono no Universo conhecido, no seu todo. Esta abundância do magnésio está relacionada com o fato de se formar facilmente em super novas através da adição seqüencial de três núcleos de hélio ao carbono (que é, por sua vez, feito de três núcleos de hélio). A alta solubilidade dos iões de magnésio na água assegura-lhe a posição como terceiro elemento mais abundante na água do mar. É empregado principalmente como elemento de liga com o alumínio. Outros usos incluem flashes fotográficos, pirotecnia e bombas incendiárias. O magnésio foi descoberto em 1755 pelo escocês Joseph Black.
Papel biológico.
O magnésio é importante para a vida, tanto animal como vegetal. A clorofila é uma substância complexa de porfirina-magnésio que intervem na fotossíntese. É um elemento químico essencial para o Homem. A maior parte do magnésio no organismo encontra-se nos ossos e, seus íons desempenham papéis de importância na actividade de muitas coenzimas e, em reações que dependem da ATP. Também exerce um papel estrutural, o íon de Mg2+ tem uma função estabilizadora para a estrutura de cadeias de ADN e ARN. Dependendo do peso e da altura, a quantidade diária necessária e recomendada varia entre 300 e 350 mg, quantidade que pode ser obtida facilmente, visto o magnésio estar presente na maioria dos alimentos, principalmente, nas folhas verdes das hortaliças, nas sementes, nozes, leguminosas e cereais integrais. Contudo, a agricultura intensiva produz alimentos carentes neste mineral. O aumento na ingestão de cálcio, proteína, vitamina D e álcool, bem como o stresse físico e psicológico aumentam as necessidades de magnésio. A sua carência nos humanos pode causar: agitação, anemia, anorexia, ansiedade, mãos e pés gelados, perturbação da pressão sanguínea (tanto com hipertensão como hipotensão), insónia, irritabilidade, náuseas, fraqueza e tremores musculares, nervosismo, desorientação, alucinações, cálculos renais e taquicardia. Essencial para a fixação correta do cálcio no organismo; a deficiência de magnésio pode causar endurecimento das artérias e calcificação das cartilagens, articulações e válvulas cardíacas; sua carência pode causar descalcificação nos ossos (osteoporose). Seu excesso (em nível de nutriente) nos humanos pode causar: rubor facial, hipotensão, fraqueza muscular, náuseas, insuficiência respiratória, boca seca e sede crônica.
EXEMPLO:
Álcool- Processo Metabólico.
Quando o álcool é consumido passa pelo estômago e começa a ser absorvido no intestino caindo na corrente sanguínea. Ao passar pelo fígado começa a ser metabolizado, ou seja, a ser transformado em substâncias diferentes do álcool e que não possuem os seus efeitos. A primeira substancia formada pelo álcool chama-se acetaldeído, que é depois convertido em acetado por outras enzimas, essas substâncias assim com o álcool excedente são eliminadas pelos rins; as que eventualmente voltam ao fígado acabam sendo transformadas em água e gás carbônico expelido pelos pulmões. A passagem do intestino para o sangue se dá de acordo com a velocidade com que o álcool é ingerido, já o processo de degradação do álcool pelo fígado obedece a um ritmo fixo podendo ser ultrapassado pela quantidade consumida. Quando isso acontece temos a intoxicação pelo álcool, o estado de embriaguez. Isto significa que há muito álcool circulando e agindo sobre o sistema nervoso além dos outros órgãos. Como a quantidade de enzimas é regulável, um indivíduo com uso contínuo de álcool acima das necessidades estará produzindo mais enzimas metabolizadoras do álcool, tornando-se assim mais "resistente" ao álcool. A presença de alimentos no intestino lentifica a absorção do álcool. Quanto mais gordura houver no intestino mais lento se tornará a absorção do álcool. Apesar de o álcool ser altamente calórico (um grama de álcool tem 7,1 calorias; o açúcar tem 4,5), ele não fornece material estocável; assim a energia oferecida pelo álcool é utilizada enquanto ele circula ou é perdida. A famosa "barriga de chope é dada mais pelos aperitivos que acompanham a bebida”
Unidade II - Tema 2 - Componentes Celulares Orgânicos
1. Qual a fonte primária de energia para os seres vivos?
Definição científica de
energia.
O conceito científico de energia só pode ser entendido mediante a análise
de dois entes ou sistemas físicos em interação. Quando dois sistemas físicos
interagem entre si, mudanças nos dois sistemas ocorrem. A interação entre
sistemas físicos naturais dá-se, em acordo com os resultados empíricos, sempre
de forma muito regular, sendo uma mudança específica em um deles sempre
acompanhada de uma mudança muito específica no outro, embora estas mudanças
possam certamente ser de naturezas muito ou mesmo completamente. O Sol.
É primário devido à energia solar ser a base para a existência de outras
energias. As energias hidráulicas, eólicas, de biomassa e o próprio petróleo
estão disponíveis devidos o sol. Sem o Sol, simplesmente não haveria vida na
Terra. Ele é quem garante as condições climáticas favoráveis à vida na Terra.
Outras fontes de energia como já foi estudado, forma e vitalizam os seres
vivos, e são constituídas de cerca de
75- 85% de água. Os outros componentes são: lipídeos (
2. Quais as principais funções dos lipídeos para os seres vivos?
É um depósito de energia,
extremamente eficiente na reserva de energia.
3. Cite exemplos de:
a) um monossacarídeo.
Monossacarídeo = glicose, que é uma das principais fontes de energia das células. Monossacarídeos ou simplesmente oses são carboidratos não polimerizados, por isso, não sofrem hidrólise. Possuem em geral entre três e sete átomos de carbono. O termo inclui aldoses, cetoses, e vários derivados, por oxidação, desoxigenação, introdução de outros grupos substituintes, alquilação ou acilação das hidroxilas e ramificações.(Victor Gold, IUPAC Gold Book, monosaccharides)
b) dois dissacarídeos.
Dissacarídeos, dissacáridos ou
dissacarídeos são cadeias orgânicas constituídas por duas unidades de
monossacarídeos unidos por uma ligação glicosídica. A variação entre as
unidades de monossacarídeos garante a existência de um grande sortimento de
dissacarídeos sintetizados pelos seres vivos.
Estrutura da sacarose, um dissacarídeo. Quando dois monossacarídeos se
unem para formar um dissacarídeo, uma molécula de água é perdida (conhecida
como Síntese por Desidratação), mas, quando duas moléculas menores combinam-se,
para formar uma molécula maior em uma reação de síntese por condensação, uma
molécula de água é formada e removida. Os dissacarídeos mais conhecidos são: a
sacarose, dímero de glucopiranose e frutofuranose, comum em plantas, sendo
explorado de forma comercial principalmente a partir da cana-da-índa (Saccharum
officinarum); a maltose, dímero de glucopiranoses, encontrada de forma notável
em todo o reino vegetal; a lactose, dímero de glucopiranose e galactopiranose,
abundante no leite; e a trealose, dímero de glucopiranoses ligadas de forma não
redutora, principal forma de transporte de energia dos insetos.Durante o processo
digestivo, os dissacarídeos, assim como os polissacarídeos, têm suas ligações
glicosídicas quebradas (através da hidrólise) a fim de se obter monossacarídeos
passivos de absorção pelo indivíduo. A hidrólise pode ser caracterizada como
química (através da ação de ácidos ou bases) ou enzimática, sendo neste caso as
enzimas responsáveis pela quebra da ligação.
Como exemplo de hidrólise, a molécula de sacarose é hidrolisada a
glicose e frutose: Sacarose + H2O → glicose + frutose. Dissacarídeo = trealose,
que tem funções como proteção das membranas celulares contra a perda de água e
das proteínas contra a desnaturação em leveduras.
Obs.: os dissacarídeos mais comuns, como sacarose, maltose e lactose são mais relacionados
à função energética que desempenham após sua quebra em monossacarídeos (União
Internacional de Química Pura e Aplicada. "disaccharides". Compêndio
de Terminologia Química Edição da internet.).
c) dois polissacarídeos.
Polissacarídeos, ou glicanos, são carboidratos que, por hidrólise, originam uma grande quantidade de monossacarídeos. São polímeros naturais. Por exemplo, a celulose é um polímero da glicose: n glicose → Celulose + (n-1) H2O. Os polissacarídeos são então macromoléculas formados pela união de muitos monossacarídeos. Estes compostos apresentam uma massa molecular muito elevada que depende do número de unidades de monossacarídeos que se unem. Podem ser hidrolisados em polissacarídeos menores, assim como em dissacarídeos ou monossacarídeos mediante a ação de determinadas enzimas. Nos organismos, os polissacarídeos são classificados em dois grupos dependendo da função biológica que cumprem: polissacarídeos de reserva energética: a molécula provedora de energia para os seres vivos é principalmente a glicose. Quando esta não participa do metabolismo energético, é armazenada na forma de um polissacarídeo que nas plantas é conhecido como amido e nos animais como glicogênio. polissacarídeos estruturais: estes carboidratos participam na formação de estruturas orgânicas, estando entre os mais importantes a celulose, que participa na estrutura de sustentação dos vegetais. Os polissacarídeos apresentam fórmula geral: -[ Cx(H2O)y) ] n - onde y geralmente é igual a x-1. Polissacarídeo = amido, que é um polímero de glicose e é a principal forma de armazenamento de energia dos vegetais (o polímero análogo nas células animais é o glicogênio, presente principalmente no fígado e nas células musculares).
4. Qual a principal característica dos lipídeos?
Os lipídeos definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. Fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. Os lipídeos se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura. A maioria dos lipídeos é derivada ou possui em sua estrutura de ácidos graxos. Algumas substâncias classificadas entre os lipídeos possuem intensa atividade biológica; elas incluem algumas das vitaminas e hormônios. Embora os lipídeos sejam uma classe distinta de biomoléculas, veremos que eles geralmente ocorrem combinados, seja covalentemente ou através de ligações fracas, como membros de outras classes de biomoléculas, para produzir moléculas hídricas tais como glicolipídeos, que contêm tanto carboidratos quanto grupos lipídicos, e lipoproteínas, que contêm tanto lipídeos como proteínas. Em tais biomoléculas, as distintas propriedades químicas e físicas de seus componentes estão combinadas para preencher funções biológicas especializadas. O grupo dos lipídios é composto pelas gorduras, óleos e ceras, além do colesterol, fosfolipídios e as lipoproteínas, eles apresentam algumas características em comum como: a insolubilidade em água, a solubilidade em solventes orgânicos e a capacidade de utilização pelos seres vivos. A principal característica dos lipídios é o seu papel fundamental como isolante térmico do corpo, protegendo os órgãos internos e, além disso, fornecendo energia. As gorduras auxiliam na absorção das vitaminas lipossolúveis (vitaminas A, D, E, K), geram saciedade ao organismo e produzem hormônios. Além disso, os lipídios contêm elementos importantes como pigmentos carotenóides e hormônios. Outro papel importantíssimo das gorduras é de retardar o tempo de esvaziamento gástrico e de diminuir a mobilidade intestinal (funcionamento do intestino), retardando o aparecimento da sensação de fome. Devido a isso quando consumimos algum alimento rico em gordura o tempo que permanecemos sem fome é bem maior em relação aos outros nutrientes. Existem dois tipos de lipídios:
- Saturados: São todos os
produtos que possuem gordura de origem animal (carnes, requeijão, creme de
leite, manteiga) ou de origem vegetal sólido (gordura hidrogenada).
- Insaturados: São aqueles considerados mais saudáveis, encontrados em (óleos
de milho, canola, soja, girassol).
Pode-se dizer que os lipídios são os nutrientes que contém maior
quantidade de calorias por grama (
(CHANDÍA Cynty Soraya Zúniga. Emagreça com saúde. São Paulo:
Ed. de Direito, 1998).
5. Escreva os grupos de lipídeos e especifique a importância de cada um
para a célula.
Como já é de domínio coletivo os seres vivos são constituídos de água; lipídeos; ácidos nucléicos; glicídios; proteínas e sais minerais. Mais um caso de termo químico que se incorpora ao senso comum: os lipídios, há tempos, extrapolaram os livros de química. Definem um conjunto de substâncias químicas que, ao contrário das outras classes de compostos orgânicos, não são caracterizadas por algum grupo funcional comum, e sim pela sua alta solubilidade em solventes orgânicos e baixa solubilidade em água. Juntamente com as proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos, os lipídios são componentes essenciais das estruturas biológicas, e fazem parte de um grupo conhecido como biomoléculas. Os lipídios se encontram distribuídos em todos os tecidos, principalmente nas membranas celulares e nas células de gordura. Existem diversos tipos de moléculas diferentes que pertencem à classe dos lipídios. Embora não apresente nenhuma característica estrutural comum todas elas possuem muito mais ligações carbono-hidrogênio do que as outras biomoléculas, e a grande maioria possui poucos heteroátomos. Isto faz com que estas moléculas sejam pobres em dipolos localizados (carbono e hidrogênio possuem eletro negatividade semelhantes). Uma das leis clássicas da química diz que "o semelhante dissolve o semelhante": daí a razão para estas moléculas serem fracamente solúveis em água ou etanol (solventes polares) e altamente solúveis em solventes orgânicos (geralmente apolares).
Classificação dos lipídios.
ÁCIDOS GRAXOS.
A hidrólise ácida dos triacilglicerídios leva aos correspondentes ácidos carboxílicos - conhecidos como ácidos graxos. Este é o grupo mais abundante de lipídios nos seres vivos, e são compostos derivados dos ácidos carboxílicos. Este grupo é geralmente chamado de lipídios saponificáveis, porque a reação destes com uma solução quente de hidróxido de sódio produzem o correspondente sal sódico do ácido carboxílico, isto é, o sabão. A presença de insaturação nas cadeias de ácido carboxílico dificulta a interação intermolecular, fazendo com que, em geral, estes se apresentem à temperatura ambiente, no estado líquido; já os saturados, com uma maior facilidade de empacotamento intermolecular, são sólidos. A margarina, por exemplo, é obtida através da hidrogenação de um líquido - o óleo de soja ou de milho, que é rico em ácidos graxos insaturados.
TRIACILGLICERÓIS.
Conhecidos como gorduras
neutras, esta grande classe de lipídios não contém grupos carregados. São ésteres do glicerol -
1,2,3-propanotriol. Estes ésteres possuem longas cadeias carbônicas atachadas
ao glicerol, e a hidrólise ácida promove a formação dos ácidos graxos
correspondentes e o álcool (glicerol). Nos animais, os TAGs são lipídios que
servem, principalmente, para a estocagem
de energia; as células lipidinosas são ricas em TAGs. É uma das mais
eficientes formas de estocagem de energia, principalmente com TAGs saturados;
cada ligação C-H é um sítio potencial para a reação de oxidação, um processo
que libera muita energia. Os TAGs podem ser chamados de gorduras ou óleos, dependendo do estado físico na temperatura
ambiente: se forem sólidos, são gorduras, e líquidos são óleos. No organismo,
tanto os óleos como as gorduras podem ser hidrolisados pelo auxílio de enzimas
específicas, as lipases (tal como a fosfolipase A ou a lipase pancreática), que
permitem a digestão destas substâncias.
FOSFOLIPÍDEOS.
Os fosfolípideos são ésteres do glicerofosfato - um derivado fosfórico do glicerol. O fosfato é um diéster fosfórico, e o grupo polar do fosfolipídio. A um dos oxigênios do fostato podem estar ligados grupos neutros ou carregados, como a colina, a etanoamina, o inositol, glicerol ou outros. As fostatidilcolinas, por exemplo, são chamadas de lecitinas. Os fosfolipídios se ordenam em bicamadas, formando vesículas. Estas estruturas são importantes para conter substâncias hidrossolúveis em um sistema aquoso - como no caso das membranas celulares ou vesículas sinápticas. Mais de 40% das membranas das células do fígado, por exemplo, é composto por fosfolipídios. Envolvidos nestas bicamadas encontram-se outros compostos, como proteínas, açúcares e colesterol.
ESFINGOLIPÍDEOS.
A principal diferença entre os esfingolipídios e os fosfolipídios é o álcool no qual estes se baseiam: em vez do glicerol, eles são derivados de um amino álcool. Estes lipídios contêm 3 componentes fundamentais: um grupo polar, um ácido graxo, e uma estrutura chamada base esfingóide - uma longa cadeia hidrocarbônica derivada do d-eritro-2-amino-1,3-diol. É chamado de base devido a presença do grupo amino que, em solução aquosa, pode ser convertido para o respectivo íon amônio. A esfingosina foi o primeiro membro desta classe a ser descoberto e, juntamente com a di-hidroesfingosina, são os grupos mais abundantes desta classe nos mamíferos. No di-hidro, a ligação dupla é reduzida. O grupo esfingóide é conectado ao ácido graxo graças a uma ligação amídica. A esfingomielina, encontrada em muitos animais, é um exemplo de esfingolipídio. Os vários tipos de esfingolipídios são classificados de acordo com o grupo que está conectado à base esfingóide. Se o grupo hidroxila estiver conectado a um açúcar, o composto é chamado de glicosfincolipídio. O grupo pode ser, também, um éster fosfófico, como a fosfocolina, na esfingomielina. Gangliosídios são glicosfingolipídios que contém o ácido N-acetilneurâmico (ácido siálico) ligado à cadeia oligossacarídica. Estas espécies são muito comuns no tecido cerebral.
ESTERÓIDES.
Os esteróides são lipídios derivados do colesterol. Eles atuam, nos organismos, como hormônios e, nos humanos, são secretados pelas gônadas, córtex adrenal e pela placenta. A testosterona é o hormônio sexual masculino, enquanto que o estradiol é o hormônio responsável por muitas das características femininas. O colesterol, além da atividade hormonal, também desempenha um papel estrutural - habita a pseudofase orgânica nas membranas celulares. Muitas vezes chamado de vilão pela mídia, o colesterol é um composto vital para a maioria dos seres vivos.
LIPOPROTEÍNAS.
Lipoproteína é um conjunto de proteínas
e lipídeos,
arranjados de forma a otimizar o transporte dos lipídeos pelo plasma.
Os lipídeos não se misturam facilmente com o plasma, que é um meio aquoso. A
fração protéica é constituída por apoproteínas.
E a fração lipídica principalmente pelo Colesterol,
Triglicerídeos
e Fosfoglicerídeos. São
subdivididas de acordo com suas características físico-químicas em: quilomícrons,
VLDL,IDL, LDL e HDL.
PROSTAGLANDINAS.
Estes lipídios não desempenham
funções estruturais, mas são importantes componentes em vários processos
metabólicos e de comunicação intercelular. Segundo o químico Michael W. Davidson, da
Os anti-inflamatórios não esteróides, como a aspirina, agem bloqueando as
enzimas responsáveis pela formação do 5-HPETE. Desta forma, impedem o ciclo de
formação das prostaglandinas e evitam a sinalização inflamatória.
UTILIZAÇÃO DOS LIPÍDEOS.
São vários os usos dos lipídios:
- Alimentação, como óleos de cozinha, margarina, manteiga, maionese;
- Produtos manufaturados: sabões, resinas, cosméticos, lubrificantes.
Combustíveis alternativos como o óleo vegetal transesterificado que corresponde a uma mistura de ácidos graxos vegetais tratados com etanol e ácido sulfúrico, que substitui o óleo diesel, desnecessária modificação no motor, além de ser muito menos poluente e isento de enxofre.
6. Estabeleça comparações entre amido e glicogênio no que diz respeito
à sua localização e função.
Amido é um polissacarídeo, sintetizado pelos vegetais
para ser utilizado como reserva energética. Sua função, portanto, é análoga
ao do glicogênio
nos animais.
Especialmente no Brasil
e em algumas outras poucas regiões do mundo o amido difere da fécula.
De acordo com a Legislação Brasileira o amido é a porção extraída da parte
aérea das plantas e a fécula é a fração amilácea retirada de tubérculos,
rizomas
e raízes.
O amido é sintetizado em organelas denominadas plastídios : cromoplastos das
folhas e amiloplastos de órgãos de reserva, a partir da polimerização da
glicose, resultante da fotossíntese. O amido é encontrado na forma de grãos nas
sementes, caules e raízes de várias plantas como trigo , mandioca , arroz ,
milho , feijão, batata, entre outras. Uso comercial
- Também usado no
tratamento da varicela.
- Na alimentação ,
como fonte de glicose.
- Preparação de colas.
- Preparação de gomas
utilizadas em lavanderia e fabricação de papel e tecidos.
- Fabricação de xaropes
e adoçantes.
- Fabricação de heptamido.
- Fabricação de álcool etílico.
- Para liberação
controlada de fármacos.
O glicogénio
ou glicogênio é um polissacárido
e a principal reserva energética nas células
animais, encontrado, principalmente, no fígado
e nos músculos.
Geralmente também é encontrado nos fungos. Ocorre intracelularmente
como grandes agregados ou grânulos, que são altamente hidratados
por apresentar uma grande quantidade de grupos hidroxila
expostos, sendo capazes de formar ligações de hidrogênio com a água.
É um polímero
constituído por subunidades de glicose unidas por meio de ligações. Apresenta uma ramificação a cada oito
a doze unidades. O glicogênio é especialmente abundante no fígado,
onde ele constitui até 7% do peso úmido deste órgão. Neste caso é denominado glicogênio hepático, sendo encontrado
em grandes grânulos, eles mesmos agregados de grânulos menores compostos por
moléculas de glicogênios unitárias altamente ramificadas e com uma massa
molecular média de vários milhões. Esses grânulos apresentam em uma
forma intimamente unida as enzimas responsáveis pela sua síntese e degradação. A
principal função do glicogênio armazenado no fígado serve para alimentar a
necessidade energética das células cerebrais.
No caso de se verificar uma esteatose, este é armazenado dentro de vacúolos com
limites pouco definidos. Cada ramificação do glicogênio termina com um açúcar
não redutor, sendo assim ele tem tantos terminais não redutores quantas
ramificações, porém com um único terminal redutor. Quando este é utilizado como
fonte de energia, suas unidades de glicose são retiradas uma a uma, a partir
dos terminais não redutores. As enzimas podem agir em muitos terminais, fazendo
com que este polissacarídeo se reduza a um monossacarídeo. O glicogênio é
hidrolisado pelas α- e β-amilases. A α-amilase, presente no suco pancreático e na saliva, quebra
o laço glicosídico α(1→4) ao acaso, produzindo tanto maltose
quanto glicose. Já a β-amilase (que também quebra o laço glicosídico α(1→4))
cliva sucessivas unidades de maltose, iniciando a partir do terminal não
reduzido. A síntese de glicogênio é o processo pelo qual a glicose
é polimerizada a glicogênio, que é acumulado nas células
em quantidades variáveis de acordo com o tipo celular, funcionando aí como
depósito de energia acessível à célula. Em determinadas células, como nas do fígado
e músculo,
este processo pode ser intenso e ocorrem extensos depósitos de glicogênio. O
glicogênio hepático, que chega a 150 g, é degradado no
intervalo das refeições mantendo constante o nível de glicose no sangue ao mesmo
tempo em que fornecem este metabólito as outras células do organismo. O glicogênio muscular, ao contrário, só
forma glicose para a contração muscular.
1.
Registo
de CAS RN 9005-25-8 na Base de Dados de Substâncias GESTIS do IFA,
accessado em 8 de março de 2012.
2.
Fiche
internationale de sécurité chimique, consultée le 10 juillet 2009
3.
(en) « Starch »
em ChemIDplus, consulté le
10 março de 2012.
4. LIMA, Urgel de
Almeida. et. al. Biotecnologia Industrial. Vol. 3. São Paulo:
Blucher, 2001
5.
Sicherheitsdatenblatt des Herstellers Carl-Roth
7. Em que situação o organismo utiliza o glicogênio?
O corpo humano é uma máquina
complexa, que nos permite realizar, desde movimentos banais do cotidiano, como
correr uma maratona, ou até desafios ainda maiores. Mas, nada disso seria
possível sem um combustível potente, responsável por providenciar energia
necessária para os nossos músculos. E está aí o papel do glicogênio muscular.
Esta substância fica armazenada no nosso corpo, pesquisando as recomendações da
nutricionista Cristiane Perroni, esta nos sugere “Os carboidratos que ingerimos
após a digestão são armazenados no nosso organismo na forma de glicogênio
hepático (fígado) e glicogênio muscular (músculos). O glicogênio hepático tem
como função a manutenção da glicemia entre as refeições. Funciona como uma
reserva de glicose para ser usada por outros tecidos. Já o glicogênio muscular
é usado pelo próprio músculo, como fonte de energia na contração muscular.
Quando os corredores resolvem acelerar nas ruas, aí essa reserva de glicogênio
entra em ação. Nas provas de velocidade (acima de 30 segundos), utiliza-se a
glicose disponível na corrente sanguínea por estar prontamente disponível. O glicogênio
muscular precisa ser quebrado (glicogenólise) para transformar-se em glicose e,
assim, aumentar a glicemia (taxa de glicose sanguínea). Nas provas mais longas,
Arroz, feijão e carne:
combinação de carboidrato e proteína (Foto: Luisa Prochnik / Globoesporte.com) Pesquisando
as indicações do Professor Manuel Lago, encontramos que o mestre “sugere
estratégias eficientes para repor o glicogênio após a prova com uma combinação
de carboidrato e proteína: Quatro gramas de carboidrato para cada grama de
proteína, perfazendo
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