QUAL É A COMPOSIÇÃO QUÍMICA DOS SERES VIVOS? - BIOLOGIA - 2024

A composição química dos seres vivos é baseada em moléculas orgânicas e alguns elementos inorgânicos, mais ou menos nas mesmas proporções e que desempenham funções semelhantes em todos eles.

Os organismos vivos são constituídos por células e essas células apresentam diferentes graus de complexidade em sua organização. Alguns são relativamente simples, como bactérias, e outros são caracterizados por padrões de organização mais complexos, com muito mais elementos em sua organização interna, como é o caso da maioria das células eucarióticas.

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Os elementos estruturais da matéria viva são constituídos por biomoléculas e os principais constituintes da maioria dessas biomoléculas são, no caso dos humanos, por exemplo, carbono (50%), oxigênio (20%), hidrogênio (10%).), nitrogênio (8,5%), cálcio (4%) e fósforo (2,5%) (todos os valores relativos ao peso seco).

Esses seis elementos representam aproximadamente 95% da composição total da matéria orgânica, os 5% restantes correspondem a outros elementos como: potássio, enxofre, sódio, cloro, magnésio, ferro, manganês e iodo.

Deve-se notar que a maior parte da composição dos organismos (mais de 60% do peso corporal) é água em estado líquido, que é um elemento fundamental para a vida, uma vez que tanto as estruturas intracelulares quanto as próprias células estão imersas nela..

Este meio líquido fornece às células as condições necessárias mais importantes e nele ocorrem todas as reações bioquímicas relevantes para a sobrevivência.

composição química do ser vivo

- Biomoléculas complexas

Vários dos principais elementos que entram na composição da matéria viva combinam-se em diferentes proporções para formar diferentes conjuntos de pequenas moléculas orgânicas, que por sua vez servem como elementos estruturais para a formação de biomoléculas mais complexas.

A relação entre esses elementos estruturais e as principais biomoléculas complexas dos organismos é a seguinte:

- Desoxirribonucleotídeos e ácido desoxirribonucleico (DNA)

- Ribonucleotídeos e ácido ribonucleico (RNA)

- Aminoácidos e proteínas

- Monossacarídeos e polissacarídeos

- Ácidos graxos e lipídios

Desoxirribonucleotídeos e ácido desoxirribonucleico

O ácido desoxirribonucléico ou DNA contém a informação hereditária de todos os seres vivos, procariotos e eucariotos. Esta importante biomolécula também determina as principais características de uma célula, tanto do ponto de vista morfológico, metabólico, estrutural e de desenvolvimento.

O DNA codifica as informações necessárias para a síntese de proteínas, bem como as necessárias para sintetizar o RNA, que é outra molécula orgânica importante para a síntese e controle de muitos processos celulares.

É um polímero composto por duas fitas de subunidades chamadas de nucleotídeos, cujas estruturas são formadas por uma molécula de desoxirribose (um monossacarídeo com 5 átomos de carbono), um ou mais grupos fosfato e uma base nitrogenada com um ou dois anéis (purina ou pirimidina, respectivamente).

As bases puricas do DNA são adenina (A) e guanina (G), enquanto as bases pirimidínicas são timina (T) e citosina (C).

Linearmente, os nucleotídeos da mesma fita de DNA são unidos uns aos outros por meio de ligações fosfodiéster, que consistem nos grupos fosfato e nos açúcares aos quais eles estão covalentemente ligados.

As bases presentes em uma das fitas são complementares às que se opõem às da outra fita por meio de pontes de hidrogênio, sempre da mesma forma: adenina com timina (AT) e guanina com citosina (GC)

Diferentes bases nitrogenadas em DNA e RNA.

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Ribonucleotídeos e ácido ribonucleico

Assim como o DNA, o ácido ribonucléico é uma biomolécula e é responsável pelo processo de ligação dos aminoácidos que compõem as proteínas, além de outros processos mais complexos de regulação e controle da expressão gênica.

Também é um biopolímero, mas os nucleotídeos que o formam são chamados de ribonucleotídeos, porque o monossacarídeo que os estrutura não é uma desoxirribose, como no DNA, mas uma ribose. Eles também têm um ou mais grupos fosfato e suas bases nitrogenadas diferem das do DNA, pois a guanina não está presente, mas a uracila (U).

Aminoácidos e proteínas

As proteínas são biomoléculas que podem atingir vários graus de complexidade e são significativamente versáteis em termos de estrutura e função. Eles não apenas dão estrutura e forma às células, mas também podem ter atividades que permitem o rápido desenvolvimento de reações bioquímicas essenciais (enzimas).

Independentemente do tipo de proteína em questão, todos eles são compostos de "blocos de construção" básicos chamados aminoácidos, que são moléculas que têm um átomo de carbono "assimétrico" ligado a um grupo amino (-NH2), a um grupo carboxila (-COOH), um átomo de hidrogênio (-H) e um grupo R que os diferencia.

Representação gráfica da estrutura de uma proteína ribossômica (Fonte: Jawahar Swaminathan e equipe do MSD no Instituto Europeu de Bioinformática via Wikimedia Commons)

Os aminoácidos mais comuns na natureza são 20 e são classificados de acordo com a identidade do grupo R; estes são:

- asparagina, glutamina, tirosina, serina, treonina (polares)

- ácido aspártico, ácido glutâmico, arginina, lisina, histidina (aqueles com carga) e

- glicina, alanina, valina, leucina, isoleucina, triptofano, prolina, cisteína, metionina e fenilalanina (os apolares).

Uma vez que o DNA é traduzido em uma molécula de RNA, cada tripleto de nucleotídeos representa um código que diz à estrutura que sintetiza as proteínas (ribossomos) que tipo de aminoácido incorporar na crescente cadeia de peptídeos.

Os polipeptídeos que compõem as proteínas são produzidos, então, graças à união entre seus aminoácidos, que consiste no estabelecimento de uma ligação peptídica entre o carbono do grupo carboxila de um aminoácido e o nitrogênio do grupo amino do aminoácido adjacente.

Monossacarídeos e polissacarídeos

Os carboidratos são uma das biomoléculas mais abundantes nos seres vivos. Eles cumprem funções básicas, como elementos estruturais, nutricionais, de sinalização, etc. Eles são formados por complexos químicos de carbono, hidrogênio e oxigênio em diferentes proporções.

As plantas são um dos principais produtores de carboidratos naturais dos seres vivos e a maioria dos animais depende delas para sobreviver, pois delas extraem energia, água e carbono.

Celulose, um biopolímero estrutural (Fonte: Vicente Neto via Wikimedia Commons)

Os carboidratos estruturais dos vegetais (celulose, lignina, etc.), assim como os carboidratos de reserva das plantas (amido) e de muitos animais (glicogênio), são polissacarídeos mais ou menos complexos que consistem em polímeros de unidades simples ou de açúcar. monossacarídeos (principalmente glicose).

Ácidos graxos e lipídios

Os lipídios são compostos insolúveis em água que constituem a substância fundamental das membranas biológicas, elementares do ponto de vista funcional e estrutural de todas as células vivas.

São moléculas anfipáticas, ou seja, moléculas que possuem uma extremidade hidrofílica e outra hidrofóbica. Eles são formados por cadeias de ácidos graxos ligadas a um esqueleto de carbono, geralmente glicerol, cujo terceiro átomo de carbono "livre" está ligado a um substituinte particular que dá a cada molécula sua identidade.

Alguns dos lipídios mais comuns (Fonte: O uploader original foi o Lmaps na Wikipedia em inglês. Via Wikimedia Commons)

Os ácidos graxos são hidrocarbonetos, ou seja, são compostos apenas de átomos de carbono e hidrogênio unidos.

A associação de múltiplos lipídios na forma de uma bicamada é o que possibilita a formação de uma membrana e as características de hidrofobicidade dessa estrutura, bem como a presença de proteínas integrais e periféricas, a tornam uma estrutura semipermeável.

- Água

Fotografia de José Manuel Suárez, via Wikimedia Commons

A água (H2O) é um dos elementos químicos mais importantes para os seres vivos e as células que os constituem. Grande parte do peso corporal de animais e plantas é composto por esse líquido incolor.

Por meio da fotossíntese realizada pelas plantas, a água é a principal fonte de oxigênio que os animais respiram e também de átomos de hidrogênio que fazem parte de compostos orgânicos.

É considerado o solvente universal e suas propriedades o tornam especialmente importante para o desenvolvimento de praticamente todas as reações bioquímicas que caracterizam os organismos vivos.

Se vista de um ponto de vista celular, a água é dividida em "compartimentos":

• Espaço intracelular, onde o citosol é formado por água misturada com outras substâncias, fluido em que as organelas das células eucarióticas estão suspensas.
• O espaço extracelular, que consiste no ambiente que envolve as células, seja em um tecido ou em um ambiente natural (organismos unicelulares).

- íons

Muitos dos elementos químicos nas células são encontrados na forma das biomoléculas mencionadas acima e muitos outros omitidos neste texto. No entanto, outros elementos químicos importantes estão na forma de íons.

As membranas celulares são geralmente impermeáveis ​​aos íons dissolvidos no ambiente interno ou externo das células, de modo que estes podem entrar ou sair através de transportadores ou canais especiais.

A concentração iônica do meio extracelular ou do citosol influencia as características osmóticas e elétricas das células, bem como os diferentes processos de sinalização celular que delas dependem.

Entre os íons mais importantes para os tecidos animais e vegetais estão o cálcio, potássio e sódio, cloro e magnésio.

Referências

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