Elementos Químicos na Célula: Água, Glicídios, Carboidratos, Oligossacarídeos, Polissacarídeos e Amido


A composição química da célula se assemelha muito à composição química da natureza inorgânica. Os mesmo elementos encontrados nas rochas, na água do mar e na atmosfera, podem ser encontrados compondo uma célula. A principal diferença entre os compostos inorgânicos e orgânicos é o grau de complexidade e organização das moléculas e átomos que os compõem, muito mais complexo nos sistemas vivos. Além da participação essencial destes elementos em reações enzimáticas. Por exemplo: proteínas e ácidos nucléicos são constituídos principalmente por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, porém compõem moléculas gigantes com grande complexidade estrutural e funcional.

Elementos Químicos na Célula

O estudo da composição química da célula constitui o que chamamos de Citoquímica, Biologia Molecular ou Bioquímica Celular. É um vasto, moderno e arrojado estudo pelo qual procuramos compreender a natureza mais íntima de cada fenômeno que se passa no interior da célula, numa fascinante investigação para explicar cada procedimento normal ou anormal do organismo, justificando a natureza das doenças, procurando corrigi-las ou evitá-las e entendendo melhor a própria vida.

É claro que a natureza bioquímica dos seres vivos é muito particular a cada espécie ou cada indivíduo. Mas nós podemos fazer uma avaliação global e ter, assim, uma visão geral dessa química espetacular que tão bem diferencia os sistemas viventes da matéria bruta, ou seja, o vivo do não vivo.
Os mesmos elementos químicos encontrados nas rochas, na água do mar e na atmosfera aparecem na composição das células.

Há, porém, uma diferença importante: enquanto na crosta terrestre há um predomínio de substâncias com estrutura molecular simples, nas células a frequência de moléculas complexas é elevada. Por exemplo: proteínas e ácidos nucléicos, apesar de serem constituídos principalmente por átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, são moléculas gigantes e de grande complexidade estrutural.

Estudo das substâncias da célula

Os seres vivos são constituídos por grande quantidade de água, nos seres humanos, por exemplo, ela representa aproximadamente 70% do peso corporal. A água é fundamental para a vida, pois praticamente todas as reações metabólicas ocorrem em meio aquoso.

a) Constitui o solvente tanto de substâncias inorgânicas como também de muitas moléculas orgânicas celulares. Todas as reações químicas de natureza biológica ocorrem em meio aquoso por isso ela é considerada solvente universal;
b) Tem importante participação nos processos de transporte de substância, tanto intra como extracelularmente; alimentos, oxigênio, gás
carbônico e excretas se dissolvem na água e por ela são transportados;
c) A água é importante fator na regulação do equilíbrio térmico: o excesso de calor poder ser dissipado, por exemplo, pela evaporação da água na pele;
d) Age como lubrificante, estando presente em regiões onde existem atritos: nas articulações entre os ossos e entre os órgãos.
e) É determinante no equilíbrio osmótico dos seres vivos, pois suas propriedades químicas permitem a difusão nas membranas semipermeáveis das células;
f) Participa como reagente nas reações de hidrólise, onde uma dada molécula é quebrada em duas na região com grupamentos H- e -OH, que completam-se quimicamente com a quebra simultânea de água.

ESPÉCIE DE ORGANISMO

O ser humano tem cerca de 63% de sua massa em água; fungos e moluscos, acima de 80%. As medusas podem ter 98%. A taxa de água no organismo varia de acordo com os seguintes fatores:
a) ATIVIDADE METABÓLICA:  Quanto maior o metabolismo, maior a taxa de água. Sendo maior em tecidos de metabolismo mais alto.
b) IDADE DO ORGANISMO: A taxa normalmente decresce com o envelhecimento. O encéfalo do embrião têm 92% de água, enquanto o do adulto, 78%.

Os sais minerais são encontrados tanto nas células vivas como na natureza não-viva. Eles têm funções variadas e serão estudados em várias oportunidades. Um dado importante é que os sais minerais existem nos seres vivos sob duas formas básicas:
a) IMOBILIZADOS, sob forma insolúvel, corno componentes de estruturas esqueléticas, tais como cascas de ovos, carapaças, ossos. Nos vertebrados, o fosfato de cálcio existe em abundância no osso, contribuindo para sua rigidez;
b) DISSOLVIDOS EM ÁGUA. Em consequência, estão dissociados em íons. Esses sais têm mais importância para o funcionamento da célula. Observe a tabela, que cita o papel biológico de alguns íons e suas fontes.

Os glicídios (do grego glykys, ‘doce’) são genericamente chamados de “açúcares”. No entanto, o termo “açúcar designa apenas os glicídios de estrutura cristalina e sabor doce, como a glicose e a sacarose. A celulose, por exemplo, não tem tais características. Os carboidratos, além de açúcares também podem ser chamados de hidrates de carbono ou açúcares, sendo substâncias que apresentam carbono (C), hidrogênio(H) e oxigênio (O). Em alguns carboidratos, entretanto, além do C, do H e do Ò, aparecem também o nitrogênio (N) ou o enxofre (S).

Nos demais carbonos existem grupamentos hidroxilas (- OH). Por essa razão, os carboidratos são definidos como políídroxialdeídos ou poliidroxicetonas, como mostram os exemplos que seguem:

DOS CARBOIDRATOS

Os carboidratos podem ser classificados em três grupos:
•        Monossacarídeos: açúcares simples; moléculas pequenas.
•        Oligossacarídeos: açúcares formados pela reunião de poucos monossacarídeos.
•        Polissacarídeos: macromoléculas constiuidas por um grande número de monossacarídeos.

Os monossacarídeos são açúcares mais simples que não sofrem hidrólise, ou seja, suas moléculas são pequenas e não se dividem em presença de água.
A fórmula geral dos monossacarídeos é C (H,O) , sendo que o valor de n varia de 3 a 7. Essa fórmula, entretanto, não é sempre aplicável a todos os monossacarídeos, como é o caso da desoxirribose.

Os nomes dados aos monossacarídeos dizem respeito ao número de carbonos da molécula:
•        Trioses: monossacarídeos com três átomos de carbono (C3H603).
•        Tetroses: monossacarídeos com quatro átomos de carbono (C4H804).
•        Pentoses: monossacarídeos com cinco átomos de carbono (C5H1005).
•        Hexoses: monossacarídeos com seis átomos de carbono (C6H1206).
•        Heptoses: monossacarídeos com sete átomos de carbono (C7H1407).

A glicose e a ribose são exemplos de poliidroxialdeídos, isto é, contém vários grupos hidroxilas e um grupo aldeído. A frutose e a ribulose são exemplos de poliidroxicetonas, isto é, contêm grupos hidroxilas e um grupo cetona.

Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos (do grego oligo, “poucos”) são carboidratos formados pela junção de dois a dez monossacarídeos, que se separam por hidrólise. Os mais importantes oligossacarídeos para os seres vivos são os dissacarídeos, formados por dois monossacarídeos. Na tabela a seguir citaremos os principais dissacarídeos e os respectivos monossacarídeos que os constituem.

Polissacarídeos

Os polissacarídeos são formados pela junção de muitos monossacarídeos, têm fórmula geral igual a (C6H10O5)n. No caso dos polissacarídeos que apresentam átomos de nitrogénio (N), fósforo (P) ou enxofre (S) em sua constituição, a proporção entre C, H e O muda totalmente. Veja na tabela que vem a seguir importantes exemplos de polissacarídeos.

A IMPORTÂNCIA DO AMIDO

O amido sendo um polissacarídeo, não é absorvido pelas células intestinais. A sua digestão pode ocorrer na boca, através da ação da amilase salivar (Ptialina) e no duodeno, através da ação do suco pancreático, que é rico em amilase pancreática. Com a digestão do amido obtemos o dissacarídeo maltose, que após a digestão no intestino delgado pelo suco entérico é transformado em moléculas de glicose, que são então absorvidas no intestino, e seguirão várias vias metabólicas celulares.

Juntamente com os carboidratos, constituem uma importante fonte de energia, além de desempenhar função estrutural. Os lipídios são insolúveis em água, os mais conhecidos são os glicerídios, as ceras, os esteróides e os carotenóides. Os ácidos graxos são comuns nos lipídios, sua cadeia de carbonos pode ser saturada, apresentando-se sólido à temperatura ambiente, ou a cadeia pode ser insaturada, possuindo uma ou mais duplas ligações, e apresentando-se sólido à temperatura ambiente.

Os glicerídios são compostos por uma molécula de glicerol (álcool) unido com três moléculas de ácidos graxos, como observado na figura abaixo, constituem as gorduras e óleos. Os animais utilizam as gorduras como substância de reserva, principalmente nos adipócitos; as sementes, como de girassol ou grãos de soja, armazenam óleos para nutrir o embrião na germinação.

Carotenóides

As ceras também possuem ácidos graxos em sua composição, porém estes estão ligados a moléculas de álcool mais longas do que o glicerol. São altamente insolúveis em água e à temperatura ambiente ficam em estado sólido, muitas plantas e animais a utilizam para impermeabilização de folhas e exoesqueletos de insetos, respectivamente. As abelhas utilizam para a construção das colmeias.

Os esteróides possuem cadeias fechadas em forma de anéis. Os mais conhecido é o colesterol (fig.a). O colesterol é um importante componente da membrana plasmática de células animais, e é precursor de diversos hormônios, como os hormônios sexuais progesterona e testosterona (fig.b)

Os carotenóides são lipídios de cor vermelha e estão presentes nas células de diversas plantas, desempenhando papel na fotossíntese. Um carotenóide importante para os animais é o (3-caroteno, precursor da vitamina A. São duas moléculas de ácidos graxos, sendo urna insaturada, formando uma cauda, combinadas com um glicerol que contém fósforo, formando a cabeça. São os componentes da membrana plasmática compondo a bicamada fosfolipídica incrustada de proteínas.