Componentes Quimicos Fundamentais Da Celula, Agua e
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Componentes químicos fundamentais da célula, água, íons e Modelos de organização celular
Profa. Ana Katarina
Processos Biológicos
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O que é vida?
Toda a matéria, viva ou não viva, é feita de substâncias químicas.
Os organismos vivos formam-se a partir de elementos simples.
Os constituintes da matéria - os átomos.
Há cerca de 4 bilhões de anos os átomos moléculas, ficaram complexas e estáveis – todos os seres vivos e inertes.
A interação dos sistemas moleculares em compartimentos delimitados por membranas, criou a célula. Que passou a ter habilidades – metabolismo – reprodução.
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Toda as matéria, incluindo as células é formada, a partir de moléculas muito simples, como : água, metano, dióxido de carbono,
amônia, nitrogênio e hidrogênio. E estas moléculas foram originadas a partir de átomos.
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O que são átomos?
O termo átomo, deriva do grego que significa “indivisível”. No século XIX, vários físicos e químicos demonstraram ser o átomo constituído por outras partículas ainda menores, como: os prótons, elétrons e nêutrons.
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O núcleo é que determina o tipo químico do elemento que representa, por causa do número de prótons que contém. Ex.: O hidrogênio (símbolo químico, H)
Características: é o mais leve e o mais simples de todos os elementos químicos, é o elemento mais abundante no universo. Seu núcleo possui um próton e um neutro. Os elementos químicos estão organizados na tabela periódica.
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As ligações químicas mantêm os átomos unidos.
São definidas como força de atração que une dois átomos para formar uma molécula. Tipos:
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A vida – Origens A terra e suas águas representam fonte de vida.
Como a terra começou ? Teoria cosmológica sobre a origem do
universo – big bang: grande explosão cataclísmica que permitiu a formação de estrelas e planetas.
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Atmosfera primitiva continha hidrogênio, hélio e lítio. Os outros átomos provavelmente vieram:
Por meio das reações termonucleares, das estrelas;Por meio da ação de raios cósmicos.Das explosões das estrelas;
Reações nucleares (supernovas) das primeiras estrelas propiciaram o aparecimento dos átomos mais estáveis como: carbono, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre. E deram origem as estrelas de segunda geração como o sol.
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A datação radioativa da terra - 4 a 5 bilhões de anos.
A atmosfera passou por muitas mudanças até chegar ao estágio de hoje.
Inicio não havia ou havia pouco oxigênio livre.Muita Ação de raios ultravioleta, pela falta do ozônio Vapores de água → condensando → chuvas oceanos.
Condições reações químicas formação de biomoléculas como fromaldeído (HCHO) e ácido cianídrico (HCN).
Água H2O
Amônia NH2
Gás sulfídrico H2S
Monóxido de carbono CO
Dióxido de carbono CO2
Metano CH4
Nitrogênio N2
Hidrogênio H2
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Hipótese de Oparin-Haldane
Em 1929, separadamente os biólogos russo e inglês, Alexandre Oparin e John Haldane, publicaram a mesma hipótese sobre a origem da vida - "sopa primitiva”. Esta sopa primitiva serviria também como uma rica fonte de nutrientes orgânicos para os primeiros organismos vivos no nosso planeta. Segundo a hipótese de Oparin, os primeiros seres vivos: unicelulares, procariontes, heterotróficos e anaeróbios.
Teorias da origem da vida
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A experiência de Miller
Em 1953, Stanley Miller, fechou quatro gases (metano, amoníaco, vapor de água e hidrogênio) num frasco e utilizou uma descarga elétrica (para simular os relâmpagos) como fonte de energia que provocasse a reação química.
Quando os produtos da reação foram analisados, verificou-se que continham aminoácidos e outras moléculas orgânicas simples - os componentes básicos da vida.
GASES PRIMITIVOS DA ATMOSFERA + ENERGIA (raios UV,infravermelho e
radiação)
COMPOSTOS ORGÂNICOS (suspensão na água
[poças]) + MINERAIS DE ARGILA E FÓSFORO
COARCEVADOS(compostos orgânicos e
H2O)
AMINO ÁCIDOS , PROTEÍNAS E ACIDOS GRAXOS.
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Importância da água O próprio surgimento da vida na Terra está intimamente relacionado com a presença da água. A água é um dos elementos de maior importância para todas as formas de vida da Terra.
Breves Comentários: A água:
Permeia todas as porções de todas as células; Importância em seres vivos: transporte de nutrientes e
reações metabólicas; Todos os aspectos de estrutura celular e suas funções são
adaptadas às propriedades físico-químicas da água; Animais: Intracelular: 55-60% e Extracelular: 40-45%; Vias de Eliminação: Pele, pulmões, rins e intestino;
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Propriedades comuns: cor, odor, sabor, estado físico (sólida, líquida e gasosa).
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Propriedades Incomuns: PF (0°C), PE (100°C) e Calor de vaporização – maior que os líquidos comuns; alta tensão superficial; solvente “universal” .
O átomo de Hidrogênio compartilha um par de elétrons com o oxigênio – Geometria próxima do tetraedro (105°);
Pares de elétrons não compartilhados geram uma carga parcial (-)
A força de atração eletrônica do oxigênio origina uma carga parcial (+) Caráter DIPOLAR / ELETRICAMENTE NEUTRO.
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Pontes de Hidrogênio
Atração eletrostática resultante entre o átomo de oxigênio de uma molécula de água e o átomo de hidrogênio de outra molécula de água;As pontes de hidrogênio são mais fracas que ligações covalentes;Cada molécula de água se une mediante pontes de Hidrogênio a 3 ou 4 moléculas .A fluidez da água se deve a meia-vida curta das ligações:10-9 seg.
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A interação com solutos ocorre porque a água é um líquido polar. A água pode dissolver:
Sais cristalinos: Interatua com íons que unem os átomos do sal Compostos orgânicos polares (açúcares, álcoois, aldeídos, cetonas, ácidos) – formação de pontes de hidrogênio com os grupos hidroxila ou carbonila.
Lipídeos (moléculas anfipáticas) formam as micelas.
Propriedades da água
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Elementos Químicos da Vida A composição química da célula envolve carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre; variando somente em quantidade, de um grupo celular para outro. Os compostos que constituem os seres vivos estão divididos em dois grupos:
Inorgânicos (água, sais minerais) que também são encontrados livremente no mundo mineral;
Orgânicos (proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos), que resultam da atividade metabólica das células.
Os elementos mais importantes são o carbono, oxigênio e hidrogênio, que formam 96% do peso seco das plantas e também são bastante significativos nos animais. Além destes temos em menores quantidades o nitrogênio, potássio, cálcio, fósforo, magnésio.
Macronutrientes: É necessário ingeri-los em grandes quantidades, superiores a 100 mg/dia. Exemplos: cálcio, fósforo, enxofre, potássio, sódio.
Micronutrientes: são necessários em pequenas quantidades, que não excedem 20 mg/dia. Exemplos: ferro e zinco.
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Sais minerais -Fontes
Cálcio: componente estrutural dos ossos e dentes, também faz parte de processos que envolvem movimentos celulares, como a própria contração muscular. Pode ser obtido em vegetais verde-escuros e no leite/laticínios.
Cobre: cofator de algumas enzimas. Pode ser obtido na carne de fígado, peixes, ovos e cereais como o trigo.
Enxofre: componente estrutural de alguns aminoácidos como a cisteína. Presente em carnes e legumes.
Ferro: componente de proteínas carreadoras de oxigênio como a hemoglobina. Pode ser obtido nas carnes, ovos, feijão e vegetais verde-escuros.
Fósforo: componente estrutural dos nucleotídios, como o ATP. Sendo assim, está envolvido em processos que envolvem transferência de energia. Também é componente estrutural dos ossos e dentes.
Magnésio: componente de muitas coenzimas. E necessário para o funcionamento normal de células musculares e neurônios. Encontrado em cereais integrais e vegetais verdes.
Potássio: envolvido nos processos de contração muscular, condução de impulsos elétricos pelos neurônios e manutenção do equilíbrio hídrico. Encontrado em Carnes, laticínios e frutas.
Elementos Químicos da Vida
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Formação de grupos químicos funcionais – grupos de átomos que constituem parte de moléculas maiores e tem propriedades químicas particulares (forma, polaridade, reatividade, solubilidade)
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Dos átomos as moléculas Das moléculas as células.
Os monômeros formam polímeros
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Água - 70% do volume celular é composto por água, que dissolve e transporta materiais na célula e participa de inúmeras reações bioquímicas.
Sais minerais - São reguladores químicos.
Carboidratos - Compostos orgânicos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio. Exemplos: monossacarídeos (glicose )
Lipídios - Compostos formados por carbono, hidrogênio e oxigênio; Exemplos: lipídios simples (óleos, gorduras e cera).
Proteínas - Compostos formados por carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, que constituem polipeptídios (cadeias de aminoácidos). Exemplo: Albumina.
Ácidos Nucléicos - Compostos constituídos por cadeias de nucleotídeos - base nitrogenada (adenina, guanina, citosina, timina e uracila), um açúcar (ribose e desoxirribose) e um ácido fosfórico. Ácido Desoxirribonucléico (DNA) e Ácido Ribonucléico (RNA) .
Componentes químicos da célula
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Proteínas
Carboidratos Ácidos NucléicosLipídeos
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Teoria criada pelos alemãs Mathias Schleiden e Theodor Schwann em 1838-39 que estabelece a célula como a unidade morfofisiológica dos seres vivos, ou seja, a célula é a unidade básica da vida ( primeiro postulado), que a todos os organismos são compostos de células é uma espécie de "fábrica química" onde se realizam todos os processos necessários à vida do organismo (segundo postulado) e que cada célula deriva de uma outra célula (terceiro postulado).
Modelos de Organização CelularEm 1665, o cientista inglês Robert Hooke (1635-1703),
observando uma secção de cortiça ao microscópio, notara pequeníssimas cavidades semelhantes às de uma colmeia, a que chamou células. Seguiram-se muitas observações e pesquisas, mas só no século XIX se reconheceu a célula como a unidade funcional de todos os organismos vivos.
Robert Hooke's Compound Microscope
Teoria Celular
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Modelos de Organização Celular
Não apresentam um núcleo individualizado. É composta por uma parede celular envolvendo a membrana plasmática que delimita o citoplasma. Presença de ribossomos Material genético (nucleóide) e proteínas sem qualquer separação membranosa entre si.
Originaram-se a partir das células procarióticas que passaram a desenvolver membrana plasmática, tornando-as mais complexas. Estes dobramentos deram origem às organelas e à membrana que separa o material genético do citoplasma (chamada de envoltório nuclear ou carioteca). A célula eucarionte, então, é composta basicamente por membrana plasmática, citoplasma, núcleo e organelas.
Célula eucariota
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Modelos de organização celular
Procariotos - Karyon, núcleo, noz : antes do núcleo.Representantes: Bactérias e Cianobactérias (algas azuis – bactérias fotossintetizantes)
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CaracterísticasParede celular
Pili
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Plasmídeo
Flagelo
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Modelos de organização celular
Eucariotos – Núcleo verdadeiro.Representantes: células Animais, vegetais, Protistas e fungos.
Teoria simbiótica -É uma teoria na qual acredita-se que as mitocôndrias e cloroplastos são organelas derivadas da interação entre um organismo procarionte ancestral aeróbio e um organismo eucarionte unicelular anaeróbico.
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Estruturas características da célula animal: Membrana plasmática, Mitocôndria
(energia celular), Citoesqueleto, centríolos,
Retículos endoplasmáticos liso e
rugoso .
Animal
Estruturas características da célula vegetal: Parede celular, Vacúolo grande na célula adulta (resultante da união de pequenos vacúolos), Plastos e Substâncias esgásticas (produtos do metabolismo celular – amido, proteínas, cristais de sílica).
Vegetal
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Fungos
A membrana plasmática da célula de um protozoário pode ser simples ou recoberta por uma carapaça calcária rígida. Existem três tipos de estruturas locomotoras: os pseudópodes, os cílios e os flagelos. Várias organelas.
Os componentes principais da parede celular são hexoses e hexoaminas, que formam mananas, ducanas e galactanas. Alguns fungos têm parede rica em quitina (N-acetil glicosamina), outros possuem complexos polissacarídios e proteínas, com predominância de cisteína.
![Page 33: Componentes Quimicos Fundamentais Da Celula, Agua e](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022081413/548144a7b4795944308b4569/html5/thumbnails/33.jpg)
PROCARIOTO X EUCARIOTO
• Todo genoma (eucarioto ou procarioto) possui a função de servir como repositório replicativo da informação codificada pelo DNA que o constitui.
• Genomas procarióticos, contudo, são relativamente mais simples que genomas eucarióticos.
Estrutura molecular.
Distribuição de genes.
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Classificação dos seres vivos, de acordo com Whittaker (1969)(Adaptado de Pommerville, J.C.(2004) Alcamo's Fundamentals of Microbiology)