Noções de bioquímica celular: Substâncias inorgânicas

Composição Química

A análise química das células de qualquer ser vivo revela a presença constante de certas substâncias que, nos diversos organismos, desempenham fundamentalmente o mesmo papel biológico. 

Os componentes químicos da célula podem ser divididos em dois grandes grupos “Inorgânicos e Orgânicos”. 

Componentes inorgânicos: são moléculas simples, sem carbono na sua constituição. Ex.: água e sais minerais.

Descoberto pelo físico e químico escocês Joseph Black, o dióxido de carbono, representado pela formula química CO2, apesar de ter  

carbono é um composto inorgânico pertencente à categoria dos óxidos, gasoso em temperatura ambiente, incolor, inodoro, apolar, linear e solúvel em água. Essa substância também é conhecida como gás carbônico ou, ainda, anidrido carbônico.

A Água

Considerado o componente químico mais abundante da matéria viva, a água atua como solvente universal. Essa característica da água é de fundamental importância para os seres vivos, uma vez que as reações químicas de natureza biológica ocorrem em soluções. A maioria dos seres vivos conhecidos não sobrevivem na ausência de água. A quantidade de água no corpo dos seres vivos varia de espécie para espécie. 

Obs1.: as células nervosas do cérebro de um ser humano adulto podem conter cerca de 78% de água, enquanto as células ósseas, de menor atividade metabólica, contêm cerca de 40% de água. 

Obs2.: um feto humano de três meses, contém cerca de 94% de água, enquanto um recém nascido apresenta cerca de 70% e um ser humano adulto, aproximadamente 65%.

Propriedades da Água 

Cada molécula de água é formada por dois átomos de hidrogênio (H) e um átomo de (O), e é representada pela fórmula H2O. A disposição dos átomos na molécula faz com que as cargas elétricas não sejam distribuídas de maneira uniforme, criando um pólo com cargas negativas e um com cargas positivas.

Assim, a água é considerada uma molécula polar. Os pólos positivos e negativos de diferentes moléculas se atraem, estabelecendo as ligações de hidrogênio (ou pontes de hidrogênio), que promovem a coesão entre as moléculas de água. 

A coesão entre as moléculas de água faz com que a superfície do líquido se comporte como uma película elástica. Essa propriedade, chamada de tensão superficial, permite que pequenos insetos caminhem sobre a água sem afundar. 

As moléculas de água também atraem outras moléculas e, assim, podem aderir a determinadas superfícies. Essa propriedade é denominada adesão. 

A coesão e a adesão permitem que a água suba por tubos finos em um fenômeno conhecido como capilaridade. As moléculas de água ligam-se entre si e com as paredes do tubo, possibilitando a ascensão do líquido. Esse fenômeno é parte da explicação de como a água, absorvida pelas raízes das plantas, chega até suas folhas mais altas. 

Outra propriedade da água relacionada a sua polaridade é a capacidade de dissolução. A água pode dissolver diversas substâncias, sendo chamada de solvente universal. 

Tensão superficial

A Água nos Seres Vivos

Por causa de suas propriedades químicas, a água desempenha diversas funções nos seres vivos. Algumas delas estão listadas a seguir: 

• Participação em reações químicas: A água atua em diversas reações químicas dos organismos, como reagente ou como produto. 
• Atuação como solvente: A água é capaz de dissolver gases, proteínas, aminoácidos e muitas outras substâncias, facilitando a ocorrência de reações químicas. 
• Meio de transporte: O fluxo de água nas células e no organismo facilita o transporte de substâncias, como hormônios, nutrientes, gases, entre outras. 
• Proteção térmica: A variação da temperatura da água é pequena, mesmo quando ela recebe grande quantidade de calor. Dessa forma, organismos que possuem grande quantidade de água em sua composição estão protegidos de variações de temperatura. Além disso, a evaporação da água presente no suor, por exemplo, contribui para o controle da temperatura corporal em alguns mamíferos. 

Sais Minerais

Os sais minerais são substâncias inorgânicas, ou seja, não podem ser produzidos por seres vivos. Sua maior parte está concentrada nos ossos. Entre os mais conhecidos estão o cálcio, o fósforo, o potássio, o enxofre, o sódio, o magnésio, o ferro, o cobre, o zinco, o selênio, o cromo, entre outros. 

Estas substâncias inorgânicas possuem funções muito importantes no corpo e a falta delas pode gerar desequilíbrios na saúde. Contudo, há alguns minerais como, por exemplo, o alumínio e o boro, que podem estar presentes no corpo sem nenhuma função. 

Alguns íons minerais, principais fontes e importância:

Sais	Fontes	Importância
Sódio	Sal de cozinha	Necessário para a transmissão nervosa e o equilíbrio hídrico em célula animal e vegetal.
Cloro	Sal de cozinha	Necessário na formação do suco gástrico.
Fósforo	Carnes, leite e cereais.	Atua na composição dos ossos e dos dentes; relações energéticas, formação de ácidos nucléicos.
Potássio	Carnes, leite e frutas.	Necessário para a transmissão nervosa e a contração muscular, ativador enzimático, atua no mecanismo estomático.
Cálcio	Laticínios e peixes.	Fundamental para os ossos e os dentes, formação da parede celular.
Iodo	Sal e frutos do mar.	Faz parte dos hormônios da tireóide.
Ferro	Carnes, cereais integrais e ovos.	Faz parte da molécula de hemoglobina, necessária para o transporte de gases no sangue.
Flúor	Na água fluoretada	Necessário para a transformação dos ossos e dos dentes.

Referências:

CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.

Introdução à Biologia

O que a Biologia Estuda?

A palavra biologia vem do grego bios “vida” e logos “estudo” ou “tratado”. 

Podemos conceituar biologia como: a ciência que estuda os seres vivos e suas manifestações vitais. 

Essas manifestações vitais são utilizadas para diferenciar os seres vivos dos seres brutos. 

Características da Vida: 

A Terra está cheia de vida. Nas profundezas dos oceanos e no ponto mais alto de latas montanhas é possível encontrar seres vivos. Tanto nas altas temperaturas vulcânicas, que queimariam a pele humana ao menor toque, como de baixo da neve, em temperaturas abaixo de zero grau, é possível encontrar vida. É claro que não são os mesmos seres que podem viver nessas condições tão extremas, mas eles possuem uma série de características comuns que expressam a vida. Não é fácil definir vida, mas é possível enumerar algumas características presentes nos seres vivos. 

Para ser considerado um ser vivo, esse tem que apresentar certas características como: Ser constituído de célula (presença de um envoltório); buscar energia para sobreviver (apresentar uma maquinaria bioquímica); responder a estímulos do meio; reproduzir (apresentar um programa reprodutivo estabelecido); evoluir. Ter metabolismo próprio. 

Um ser vivo, para ser assim considerado, não precisa ter todas as características que vamos estudar aqui, mas certamente possuir parte delas. 

Vamos estudar as seguintes manifestações vitais dos seres vivos: composição química, organização celular, metabolismo, excitabilidade, reprodução, e evolução. 

Composição Química:

É o conjunto de átomos que compõem os seres. A matéria viva se caracteriza pelo equilíbrio de bilhões de íons e de moléculas, que constituem seu equipamento bioquímico. 

A análise química das células de qualquer ser vivo revela a presença constante de certas substâncias que, nos diversos organismos, desempenham fundamentalmente o mesmo papel biológico. 

Os componentes químicos da célula podem ser divididos em dois grandes grupos “Inorgânicos e Orgânicos” 

• Componentes inorgânicos: são moléculas simples, e estão representados pela água e sais minerais. 
• Componentes orgânicos: são moléculas que possuem carbono na sua constituição, e são representados pelos carboidratos, lipídios, proteínas, vitaminas e os ácidos nucléicos. 

Organização Celular 

Enquanto nos seres não vivos não há uma organização complexa, nos seres vivos há unidades organizadas denominadas células. 

Célula: é a unidade morfológica (anatômica) e fisiológica dos seres vivos. E está dividida em três partes: membrana celular, citoplasma e núcleo. 

Com exceção dos vírus os demais seres vivos são constituídos por células. Essas apresentam constituição e organização diversificadas, como se observa a seguir: 

Quanto ao Número de Células: 

• Unicelular : organismo constituído por uma única célula. Exemplos: bactérias, cianobactérias, protozoários, algumas algas e alguns fungos. 

• Pluricelular : organismo constituído por várias células. Exemplos: algumas algas, alguns fungos, todos os vegetais (considerando-se que as classificações atuais colocam todas as algas eucariontes no Reino Protista) e todos os animais. 

Quanto à Organização Nuclear: 

• Procarionte ou procariótica: não apresenta a carioteca ou membrana nuclear. Exemplos: bactérias e cianobactérias.

Cianobactéria

• Eucariontes ou eucarióticas: são células mais complexas que os procariontes e apresentam carioteca ou envoltório nuclear e, portanto, o material genético organizado. Exemplos: Protozoários, algas protistas, fungos, vegetais e animais. 

Subdivisões das Células Eucariontes: 

Células Vegetais (com cloroplastos e com parede celular; normalmente, apenas, um grande vacúolo central).

                                                   Epiderme foliar  em corte paradérmico.

Elodea

Células Animais (sem cloroplastos e sem parede celular; vários pequenos vacúolos).

 Células da mucosa bucal.

Tecido epitelial, mostrando em roxo o núcleo das células.

Metabolismo

É o conjunto de transformações que ocorrem nos seres vivos. As substâncias que formam o corpo dos seres vivos estão em contínua modificação. Reagem umas com as outras e se modificam. 

O metabolismo ocorre quando, por exemplo, uma molécula de açúcar libera energia para o ser vivo, moléculas de aminoácidos se unem para formar as proteínas necessárias para o organismo, ou quando as enzimas digerem o alimento no intestino. O metabolismo pode ser dividido em: 

• Catabolismo: reações que provocam a quebra de substâncias. Exemplos: respiração aeróbica, fermentação, digestão entre outros. 
• Anabolismo: reações que provocam a síntese (produção) de substâncias. Exemplos: fotossíntese, quimiossíntese, fotorredução entre outros. 
• Homeostase: conjunto de fenômenos que garantem o equilíbrio do organismo. Exemplo: o suor controlando a temperatura.

Tanto os organismos autótrofos como os heterótrofos necessitam de retirar a energia contida nas moléculas dos açucares. Isso eles fazem através da respiração. Essa energia é utilizada pelos seres vivos em suas várias atividades. 

Excitabilidade 

É a capacidade de um ser vivo de responder a um estímulo. São diversas as formas de um ser vivo responder a um estímulo, por exemplos: correr, andar, paralisar, tremer entre outros, porém depende sempre da participação de um dos dois fenômenos a seguir: 

• Sensibilidade: envolve a participação do sistema nervoso; os organismos que apresentam podem responder de forma diferente ao mesmo tipo de estímulo. Exemplo: quando o estímulo é um beijo, ele pode ser rejeitado (no caso de um estranho, feio e de odor desagradável) ou aceito (no caso de um parente, um namorado ou namorada, isso se o odor for agradável). 

• Irritabilidade: não tem a participação do sistema nervoso; são respostas atribuídas, sempre, da mesma forma. Exemplo: o fechamento da folha da planta, popularmente conhecida como malícia ou dormideira, ao ser tocada. 

Reprodução 

É a capacidade que os seres vivos têm de dar origem a novos indivíduos da mesma espécie. A reprodução é uma característica vital para a espécie, mas não para o indivíduo. 

Essa característica é necessária para manter uma espécie no decorrer dos tempos, curiosamente não é necessária para manter a vida de um indivíduo. Assim, se um único macaco-prego deixar de se reproduzir, a espécie continuará existindo. Porém, se todos os macacos-prego deixarem de se reproduzir, em uma única geração eles deixarão de existir. 

A reprodução pode ser: 

• Reprodução assexuada ou agâmica: ocorre em um único organismo e pode ser: Cissiparidade ou fissão binária ou divisão simples ou bipartição e Gemiparidade ou Brotamento. Ex.: vírus, bactérias, algas unicelulares e em alguns protistas. 
• Reprodução sexuada ou gâmica: ocorre pela união de duas células (gametas) que originam na maioria das vezes indivíduos diferentes, ou seja, há necessidade de dois sexos para haver reprodução entre os indivíduos. Ex.: homem x mulher, galo x galinha... 

Evolução 

É o processo através do qual ocorrem mudanças ou transformações nos seres vivos ao longo do tempo, dando origem a espécies novas. 

Os seres vivos são capazes de se modificar no decorrer do tempo graças, principalmente, as mutações. 

Sem essa capacidade a vida acabaria no planeta, já que este está continuamente se modificando. Se os seres vivos também não se modificassem, não seriam capazes de sobreviver às novas condições ambientais (seleção natural). 

Subdivisões da Biologia 

Assim como nas outras ciências a Biologia também apresenta subdivisões ou campos de estudo. Não é possível para um biólogo trabalhar conhecendo exclusivamente seu campo de ação. Um botânico deve ter conhecimentos de citologia, genética, zoologia. Há diversas formas de apresentar os campos da Biologia.

SUBDIVISÕES	OBJETO DE ESTUDO
Bioquímica ou Citoquímica	Os componentes químicos da matéria viva e seus respectivos papéis biológicos.
Citologia	Á célula, sua estrutura e seu funcionamento.
Histologia	Os tecidos formados pelas células.
Embriologia	A formação e o desenvolvimento dos embriões.
Genética	Os processos da hereditariedade, isto é, como os genes são transmitidos e como atuam.
Evolução	As origens e as modificações que as espécies sofrem no decorrer do tempo.
Ecologia	A estrutura e a função dentro das unidades da natureza, os ecossistemas.
Anatomia	A forma e a estrutura dos diferentes elementos constituintes dos seres vivos.
Fisiologia	O funcionamento das estruturas dos seres vivos sejam elas as células, os tecidos, os órgãos, os sistemas e o próprio ser vivo como um todo.
Taxonomia	Os critérios e a classificação dos seres vivos.
Paleontologia	Estuda fóssil e impressões deixados pelos seres que habitaram a Terra num passado remoto.

Referências: 

CURTIS, H. Biologia Rio de Janeiro: Guanabara Koogan, 1985.