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A química da vida
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- 2. ― 3.1 Diversidadee organização biológica ― 3.2 Células e biomoléculas
- 3. Células e Biomoléculas ―Tal como tudo o que nos rodeia, os seres vivos são constituídos por diferentes elementos químicos. ― Dos 92 elementos químicos existentes na natureza, o ser humano apenas precisa de 25 e as plantas de 17. ― 96% de toda a matéria viva é formada apenas por 4 elementos químicos: oxigénio, carbono, hidrogénio e nitrogénio. A química da vida Principais elementos da vida 65% O Oxigénio 18% C Carbono 9,5% H Hidrogénio 3,2% N Nitrogénio Outros elementos da vida 4,5% K Potássio 1,5% Ca Cálcio 1,2 % P Fósforo 0,2% Na Sódio 0,2% S Enxofre > 1% Outros
- 4. Células e Biomoléculas ―Os compostos podem ser de dois tipos: orgânicos ou inorgânicos. ― A água, dióxido de carbono ou os sais minerais são exemplos de compostos inorgânicos. ― Os compostos orgânicos são, em geral, sintetizados pelos seres vivos. ― Tem sempre na sua constituição, pelo menos um átomo de carbono ligado a um átomo de hidrogénio. ― Podem ter outros elementos químicos ligados aos átomos de carbono tais como o oxigénio, fosforo, potássio, cálcio, entre outros. A química da vida – compostos orgânicos e inorgânicos Fig. 1 - Percentagem de compostos orgânicos e inorgânicos em mamíferos (valores aproximados).
- 5. Células e Biomoléculas ―Mais de metade da massa de qualquer ser vivo é agua. ― A importância da água resulta, em larga medida, de ser uma molécula polar. A química da vida – importância da água. + + Fig. 2 – Polaridade da molécula de água. Fig. 3 – Intervenção em reações químicas. Fig. 4 – Regulação temperatura. Fig. 5 – Poder solvente da água. Fig. 6 – Coesão da molécula de água.
- 6. Células e Biomoléculas ―Os compostos orgânicos que existem na constituição dos seres vivos – biomoléculas – e, possuem organização e propriedades muito características. ― O “esqueleto” das biomoléculas é um conjunto de átomos de carbono ligados entre de si em cadeiras abertas ou fechadas em anel. Biomoléculas Fig. 7 – Exemplos de biomoléculas.
- 7. Células e Biomoléculas ―Existem moléculas com um reduzido número de átomos – micromoléculas – enquanto outras são formadas por milhares ou milhões de átomos – macromoléculas. ― Essa macromoléculas são geralmente polímeros, pois são formadas pela ligação de pequenas moléculas que constituem a sua unidade básica – os monómeros. ― Os polímeros formam-se por reações de polimerização, reações que permitem a ligação entre dois monómeros com libertação de uma molécula de água. ― A reação inversa é a reação de despolimerização, em que há a separação dos monómeros que formam um polímero. Designa-se também por reação de hidrólise pois é necessária a presença de uma molécula de água. Biomoléculas Fig. 9 – Reação de despolimerização. Fig. 8 – Reação de polimerização.
- 8. Células e Biomoléculas ―São compostos ternários, ou seja, são constituídos por três tipos de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio. ― Os monómeros são os monossacarídeos. Entre estes estabelecem-se ligações glicosídicas formando dissacarídeos formando posteriormente os polímeros - polissacarídeos. ― Principais funções dos glícidos são energética e estrutural. Biomoléculas - Glícidos Fig. 10 – Reação polimerização entre a glicose e a frutose.
- 9. Células e Biomoléculas Biomoléculas- Glícidos Glicogénio Substância de reserva dos músculos. Celulose Principal constituinte da parede da célula vegetal. Amido Substância de reserva da batata. Quitina Constituinte do exoesqueleto de invertebrados. Fig. 11 – Diversos polissacarídeos de glicose: glicogénio, amido e celulose. A quitina é um polissacarídeo de um derivado da glicose.
- 10. Células e Biomoléculas Biomoléculas- Glícidos Fig. 12 – Funções dos glícidos.
- 11. Células e Biomoléculas ―São compostos essencialmente ternários, tal como os glícidos. ― Moléculas heterogéneas. Não formam polímeros e são insolúveis em água. ― Alguns exemplos de lípidos são as gorduras, óleos, ceras e algumas hormonas. ― Principais funções dos lípidos são reserva, energética, estrutural e hormonal. Biomoléculas - Lípidos Fig. 13 – O azeite e a manteiga são exemplo de alimentos constituídos por lípidos.
- 12. Células e Biomoléculas ―São formados por três ácidos gordos ligados a uma molécula de glicerol por ligações éster. Biomoléculas – Lípidos - Triglicerídeos Fig. 14 – Estrutura dos triglicerídeos.
- 13. Células e Biomoléculas ―São constituídos por glicerol e dois ácidos gordos. ― O glicerol também está ligado a um grupo fosfato com carga negativa que, por sua vez, pode estar ligado a um outro composto. ― Apresentam uma região apolar – hidrofóbica – e outra região polar – hidrofílica. Estas moléculas designam-se por anfipáticas. Por essa razão são os principais constituintes das biomoléculas. Biomoléculas – Lípidos - Fosfolípidos Fig. 15 – Estrutura dos fosfolípidos.
- 14. Células e Biomoléculas ―As ceras são moléculas complexas. São compostos hidrofóbicos que geralmente constituem barreiras que impedem a perda de água. Biomoléculas – Lípidos – Ceras e esteroides Colesterol Testosterona Estrogénio ― Os esteroides são constituídos por 4 anéis de carbono ligados entre si. ― Como exemplos temos as hormonas sexuais (testosterona e estrogénios) ou o colesterol. Fig. 16 – Exemplo do dimorfismo sexual num casal de patos- reais. Representação das moléculas das hormonas sexuais.
- 15. Células e Biomoléculas ―São compostos quaternários, com carbono, hidrogénio, oxigénio e nitrogénio. ― Os monómeros são os aminoácidos (a.a.) sendo constituintes de todos os prótidos. Biomoléculas – Prótidos Fig. 17 – Estrutura de um aminoácido. Grupo amina Grupo carboxilo
- 16. Células e Biomoléculas ―As ligações entre vários aminoácidos faz-se através das ligações peptídicas. ― Os polímeros resultantes são sequências lineares de aminoácidos – peptídeos. Por possuírem muitos a.a., alguns desses peptídeos são designados polipeptídeos ou polipéptidos Biomoléculas – Prótidos Fig. 18 – Formação de polipéptidos.
- 17. Células e Biomoléculas ―As proteínas são unidades funcionais constituídas por um ou vários polipéptidos com uma estrutura tridimensional que determina a função. ― Essa estrutura resulta de uma organização espacial que vai aumentando de complexidade. ― Esta estrutura tridimensional é estável dentro de certos limites de temperatura ou pH. ― Variações nesses valores podem levar à desnaturação das proteínas. Biomoléculas – Prótidos Fig. 19 – Níveis de organização estrutural de uma proteína.
- 18. Células e Biomoléculas ―As principais funções dos prótidos são: Biomoléculas – Prótidos Hormonal Transporte Armazenamento Defesa Enzimática Recetora Estrutural Motora Pepsina Queratina Proteínas do leite Rodopsina Anticorpos Insulina Proteínas musculares Hemoglobina Fig. 20 – Principais funções das proteínas.
- 19. Células e Biomoléculas ―As enzimas são proteínas produzidas por células vivas, que aceleram reações químicas sem se consumirem nelas – são biocatalisadores. Enzimas, um tipo especial de proteínas Fig. 21 – A – A reação de hidrólise da sacarose tem uma energia de ativação elevada, o que a torna lenta. B – A presença de sacarase baixa a energia de ativação (EA), facilitando a ocorrência da reação e aumentando a sua velocidade.
- 20. Células e Biomoléculas ―As enzimas são altamente especificas. ― Cada uma atua sobre um substrato específico. ― O local onde o substrato se liga na enzima é o centro ativo. ― Quando se ligam forma-se o chamado complexo enzima-substrato. Atividade enzimática Fig. 22 – Ação das enzimas. O centro ativo está disponível para a ligação com os substratos. Os substratos ligam-se ao centro ativo e a enzima muda de forma para acomodar melhor os substratos e para que a catálise ocorra. Os substratos são convertidos no produto, com libertação de uma molécula de água. O produto é libertado e a enzima regressa à conformação inicial, ficando disponível para se ligar a mais moléculas de substratos.
- 21. Células e Biomoléculas ―Os ácidos nucleicos – ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA) – codificam a estrutura e funcionamento de qualquer organismo. ― O DNA armazena e transmite a informação genética. ― O RNA participa na conversão dessa informação em proteínas. ― Os monómeros são os nucleótidos, sendo o DNA e o RNA os polímeros. Biomoléculas – Ácidos nucleicos Fig. 23 – Nucleótido.
- 22. Células e Biomoléculas Biomoléculas– Ácidos nucleicos Fig. 24 – Representação das moléculas de DNA e de RNA. Características DNA RNA Pentose Desoxirribose Ribose Bases nitrogenadas Adenina, Citosina, Guanina e Timina Adenina, Citosina, Guanina e Uracilo Estrutura Cadeia dupla Cadeia simples Localização Núcleo, mitocôndrias e cloroplastos Núcleo, citosol, mitocôndrias e cloroplastos Duração Longa Curta
Notas do Editor
- #3 Aprendizagens essenciais: Caracterizar biomoléculas (prótidos, glícidos, lípidos, ácidos nucleicos) com base em aspetos químicos e funcionais (nomeadamente a função enzimática das proteínas), mobilizando conhecimentos de Química (grupos funcionais, nomenclatura).