Prof. Nuno Meia-Onça – Biologia e Geologia 10º ano

Células e Biomoléculas

• Dos 92 elementos químicos da tabela periódica, o ser humano apenas precisa de 25 e as plantas de 17.

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• 96% de toda a matéria viva é formada apenas por 4 elementos químicos: oxigénio, carbono, hidrogénio e nitrogénio.

A química da vida

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Células e Biomoléculas

• Os compostos podem ser de dois tipos: orgânicos ou inorgânicos.

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A química da vida – compostos orgânicos e inorgânicos

Fig - Percentagem de compostos orgânicos e inorgânicos em mamíferos (valores aproximados).

• Gerados espontaneamente na natureza.
• Dimensões e estruturas simples.
• Não apresentam cadeias de carbono e hidrogénio.
• Ex: água e sais minerais

• Resultam do metabolismo de seres vivos.
• Constituídos por C, H, O.
• Apresentam grandes dimensões e estruturas complexas (polímeros) resultantes de repetições de unidades simples (monómeros).
• Ex: proteínas, lípidos, ácidos nucleicos

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Principal constituinte dos seres vivos.

Água

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Molécula polar o que lhe confere grande capacidade de dissolver substâncias

Água

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Participa diretamente nas reações metabólicas

Água

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Participa na termorregulação

Água

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Participa na distribuição de substâncias

Água

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Sais Minerais

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Biomoléculas: Moléculas Orgânicas

• Existem moléculas com um reduzido número de átomos – micromoléculas – enquanto outras são formadas por milhares ou milhões de átomos – macromoléculas.

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• Essa macromoléculas são geralmente polímeros, pois são formadas pela ligação de pequenas moléculas que constituem a sua unidade básica – os monómeros.

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• Os polímeros formam-se por reações de polimerização, reações que permitem a ligação entre dois monómeros com libertação de uma molécula de água - condensação.

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• 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.

Fig – Reação de despolimerização/hidrólise

Fig – Reação de polimerização/condensação.

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Proteínas

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• São compostos quaternários, com carbono, hidrogénio, oxigénio e nitrogénio.

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• Os monómeros são os aminoácidos (a.a.) sendo constituintes de todos os prótidos. Na natureza existem 20 aminoácidos diferentes.

Biomoléculas – Prótidos

Proteínas

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• As ligações entre vários aminoácidos faz-se através das ligações peptídicas.

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• Os polímeros resultantes são sequências lineares de aminoácidos – peptídeos. Por possuírem muitos a.a., alguns desses peptídeos são designados polipeptídeos ou polipéptidos

Fig – Formação de polipéptidos.

Proteínas

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Algumas proteínas são exclusivamente constituídas por aminoácidos – holoproteínas.

Outras proteínas apresentam outros elementos associados aos aminoácidos – heteroproteínas ou proteínas conjugadas.

Proteínas

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• As proteínas são unidades funcionais constituídas por um ou vários polipéptidos com uma estrutura tridimensional que determina a função.

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• Essa estrutura resulta de uma organização espacial que vai aumentando de complexidade.

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• Esta estrutura tridimensional é estável dentro de certos limites de temperatura ou pH.

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• Variações nesses valores podem levar à desnaturação das proteínas.

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Biomoléculas – Prótidos

Fig – Níveis de organização estrutural de uma proteína.

Proteínas

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• As enzimas são proteínas produzidas por células vivas, que aceleram reações químicas sem se consumirem nelas – são biocatalisadores.

Enzimas, um tipo especial de proteínas

Proteínas

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• 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

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.

Proteínas

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• As principais funções dos prótidos são:

Biomoléculas – Prótidos

Hormonal

Transporte

Armazenamento

Defesa

Enzimática

Estrutural

Motora

Pepsina

Queratina

Proteínas do leite

Anticorpos

Insulina

Proteínas musculares

Hemoglobina

Fig. – Principais funções das proteínas.

Proteínas

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Glícidos

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• Também conhecido por Hidratos de Carbono (C_nH_2nO_n)

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• São compostos ternários, ou seja, são constituídos por três tipos de átomos de carbono, hidrogénio e oxigénio.

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• Os monómeros são os monossacarídeos (doces e solúveis). Entre estes estabelecem-se ligações glicosídicas formando polímeros (não são doces e insolúveis).

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• Principais funções dos glícidos são energética e estrutural.

Fig. 10 – Reação polimerização entre a glicose e a frutose.

Glícidos

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• Os monossacarídeos ou oses são os monómeros constituintes dos glícidos.

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• Podem apresentar estrutura linear ou cíclica.

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• São solúveis em água.

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• Os monossacarídeos são classificados de acordo com o número de átomos de

carbono que os compõem (entre 3 e 9).

• trioses (3 C);
• tetroses (4 C),
• pentoses (5 C) ,
• hexoses (6 C),
• heptoses (7C).

Glícidos

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Sacarose

(glicose + frutose)

Glicogénio

Glícidos

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Glicogénio

Substância de reserva dos músculos.

Celulose

Principal constituinte da parede da célula vegetal (estrutural).

Amido

Substância de reserva da batata.

Quitina

Constituinte do exoesqueleto de invertebrados (estrutural).

Fig – Diversos polissacarídeos de glicose: glicogénio, amido e celulose. A quitina é um polissacarídeo de um derivado da glicose.

Glícidos

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Fig. – Funções dos glícidos.

Glícidos

• Os glícidos têm função energética e estrutural.

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Lípidos

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• São compostos, essencialmente, ternários, podem também conter S, N ou P.

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• Moléculas heterogéneas. Não formam polímeros e são insolúveis em água.

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• Alguns exemplos de lípidos são as gorduras, óleos, ceras e algumas hormonas.

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• Principais funções dos lípidos são reserva, energética, estrutural e hormonal.

Lípidos

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• São formados por ácidos gordos ligados a uma molécula de glicerol por ligações éster.
• De acordo com o número de moléculas de ácidos gordos podem ser classificados como monoglicerídeo, diglicerídeo ou triglicerídeo.

Fig. Estrutura dos triglicerídeos.

Lípidos

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• Caso o glicerol não esteja ligado a um ácido gordo, pode ligar-se a outros elementos, como um grupo fosfato, formando fosfolípidos.

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• Os fosfolípidos apresentam uma região apolar – hidrofóbica (caudas de ácidos gordos); e uma região polar – hidrofílica (grupo fosfato). Estas moléculas designam-se por anfipáticas. Por essa razão são os principais constituintes das biomoléculas.

Fig. Estrutura dos fosfolípidos.

Lípidos

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• As ceras são moléculas complexas. São compostos hidrofóbicos que geralmente constituem barreiras que impedem a perda de água.

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• Os esteroides são constituídos por 4 anéis de carbono ligados entre si.

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• Como exemplos temos as hormonas sexuais (testosterona e estrogénios) ou o colesterol.

Fig. Exemplo do dimorfismo sexual num casal de patos-reais. Representação das moléculas das hormonas sexuais.

Lípidos

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Lípidos

Energética

Isolante térmico/Reserva

(Triglicéridos)

Estrutural

Membrana Celular

(Fosfolípidos e colesterol)

Protetora

Impermeabilizante

(Ceras)

Hormonal

(Testosterona)

Vitamínica

(Vitamina A)

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Ácidos Nucleicos

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• Os ácidos nucleicos – codificam a informação genética dos organismos e regulam a atividade celular. Existem dois tipos de ácidos nucleicos:

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• O DNA (Ácido Desoxirribonucleico) armazena e transmite a informação genética.

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• O RNA (Ácido Ribonucleico) participa na conversão dessa informação em proteínas.

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• Os monómeros dos ácidos nucleicos são os nucleótidos, sendo o DNA e o RNA os polímeros - polinucleótidos.

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Fig. 23 – Nucleótido.

Ácidos Nucleicos

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• Os nucleótidos numa mesma cadeia ligam-se entre si por ligações fosfodiéster, que se estabelecem entre o grupo fosfato (C 5) e a pentose (C-3) – 5´ -> 3´.

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• Entre duas cadeias formam-se ligações por pontes de hidrogénio entre as bases nitrogenadas.

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Fig. – Ligações nas moléculas de DNA

Ácidos Nucleicos

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Fig. 24 – Representação das moléculas de DNA e de RNA.

Ácidos Nucleicos

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