Introdução à Biologia e Bioquímica

O QUE É A BIOLOGIA?

A palavra Biologia deriva das palavras bio (vida) e logos (estudo). Portanto, é o estudo da vida e dos seres vivos em suas diversas manifestações. Trata-se de uma ciência ampla que busca compreender os aspectos micro e macro que possibilitam a vida.

E O QUE É A VIDA? O QUE CARACTERIZA UM SER VIVO?

Os seres vivos são definidos pelas seguintes características:

- Formados por uma ou mais células;

- Podem se reproduzir;

- Podem crescer;

- Apresentam metabolismo (conjunto de reações químicas que que permitem a transformação e a utilização da matéria e da energia);

- Respondem a estímulos do meio;

- Evoluem;

- Possuem composição química com predomínio dos seguintes elementos químicos: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). Que formam molélulas complexas, denominadas de moléculas orgânicas.

Observe na imagem seguinte, os níveis de organização da vida:

Fonte: @ifragassi Pinterest

BIOQUÍMICA

É o ramo da Biologia que estuda as reações químicas que ocorrem nos seres vivos e os compostos químicos envolvidos.

Para se compreender a estrutura e funcionamento das células, é necessário conhecer a sua base bioquímica.

SUBSTÂNCIAS INORGÂNICAS

Formadas pela combinação de dois ou mais elementos químicos, são menos complexas que as moléculas orgânicas constituintes dos seres vivos. Representadas, principalmente, pela água e sais minerais.

I. ÁGUA

Substância mais abundante nos seres vivos, sendo essencial para a origem e a manutenção da vida. É formada por moléculas que contêm dois átomos de hidrogênio e um de oxigênio (H₂O), além disso, é angular e polar pois apresenta uma região positiva (átomos de hidrogênio) e outra negativa (átomo de oxigênio). Moléculas que não têm essas duas regiões são chamadas apolares, como é o caso dos lipídios (gorduras, óleos e ceras).

Por causa da atração entre as cargas elétricas opostas, cada molécula de água tende a se unir a outras quatro: cada átomo de hidrogênio se liga a um de oxigênio, através de ligações de hidrogênio.

As moléculas de água se ligam através de pontes de hidrogênio

Propriedades da água:

Coesão: forte atração entre as moléculas de água provocada pelas ligações de hidrogênio, mantendo a água fluida e estável em condições normais de temperatura e pressão.

Tensão superficial: força de atração que as moléculas internas e da superfície da água exercem para os lados e para baixo, formando uma superfície elástica. O que permite que insetos e outros animais pousem e caminhem pela água.

Forças que possibilitam a tensão superficial

 

A seguir, vídeo de inseto caminhando na água, situação possibilitada pela tensão superficial:

Adesão e solubilidade: Atração de moléculas de água por outras substâncias polares, o que permite que a água (solvente) envolva e separe as moléculas de outras substâncias polares/sais minerais (solutos). 

- Substâncias hidrofílicas/polares: dissolvem na água.

- Substâncias hidrofóbicas/apolares: não dissolvem na água.

Água e álcool: polares; Gasolina e querosene: apolares.

Veja na imagem anterior que as substâncias polares se misturam, assim como as substâncias apolares, formando misturas homogêneas. Por outro lado, substâncias apolares não se misturam com as polares. Um exemplo clássico do cotidiano, é colocar óleo num recipiente com água! Lembra daquela hora que você vai preparar um macarrão, pois é...

OBS: devido a sua grande capacidade de adesão e dissolução, a água é definida como SOLVENTE UNIVERSAL.

II. OS SAIS MINERAIS

Podem ocorrer como constituintes da estrututura esquelética dos seres vivos, como o cálcio e o fosfato. Ou através da dissolução em água, formar íons (carga positiva ou negativa), fundamentais para o metabolismo celular.

Obtidos através da alimentação, sua deficiência ou excesso podem causar distúrbios. Frutas e verduras, leite e carnes são boas fontes de sais minerais.

Alguns dos principais sais:

Cálcio:	Formação e manutenção de ossos e dentes, coagulação sanguínea, transmissão de impulsos nervosos, regulação da contração muscular, etc. Fontes: leite e derivados vegetais verde-escuros.
Potássio:	Contração muscular, regulação da pressão sanguínea, transmissão de impulsos nervosos, manutenção do equilíbrio hídrico, síntese de glicogênio, de proteínas e do metabolismo energético. Fontes: verduras, frutas, leguminosas, carnes, leite.
Sódio:	Regulação do equilíbrio hídrico, transmissão dos impulsos nervosos e do relaxamento muscular. Fonte: sal comum de cozinha.
Ferro:	Componente da hemoglobina e da mioglobina - pigmentos que têm grande afinidade com gases respiratórios, principalmente o oxigênio. Fontes: carnes, fígado, vegetais verde-escuros, leguminosas.
lodo:	Componente dos hormônios da glândula tireóidea (tireóide), que regulam o metabolismo. Sua falta pode causar o hipotireoidismo, que leva ao desenvolvimento acentuado da glândula tireóidea, determinando o bócio. Fontes: peixes, frutos do mar e sal iodado.

 Outros tipos de sais:

Fósforo: formação e manutenção de ossos e dentes. Faz parte da molécula de ácido nucleico do ATP (trifosfato de adenosina) - atua na célula como reserva de energia. Fontes: leite e derivados, carnes, aves, peixes, cereais, legumes.

Cloro: manutenção do equilíbrio hídrico. Fonte: sal comum de cozinha.

Magnésio: participação na contração muscular. Ativador dos sistemas produtores de energia. Fontes: cereais, vegetais e frutas.

Zinco: constituinte das enzimas e dos hormônios que participam das principais vias metabólicas. Atua no processo de cicatrização. Componente das enzimas envolvidas na digestão. Fontes: carnes, figado, ovos, mariscos, cereais.

Cobre: componente das enzimas que participam do metabolismo da hemoglobina junto ao ferro. Fontes: fígado, mariscos, nozes e leguminosas.

Flúor: atua na manutenção da estrutura dos ossos e do esmalte dos dentes. Fontes: água fluorada.

Por isso que o flúor está na composição de pastas de dente. :)

VITAMINAS

Classe heterogênea de substâncias orgânicas, não sintetizadas pelo organismo, são obtidas através da alimentação. Importantes em processos bioquímicos, principalmente como catalisadoras de reações químicas. Suas principais fontes são: frutas, verduras, legumes, cereais, leite e ovos.

Fiquei até com água na boca 

- Avitaminoses: carência extrema ou total de vitaminas.

- Hipovitaminoses: carência parcial de vitaminas.

- Hipervitaminoses: ingestão em excesso de vitaminas.

Nem pouco e nem pouco! É preciso ter equilíbrio até quando o assunto é sobre consumo de vitaminas. 

Veja, a seguir, que esxistem dois grupos de vitaminas:

Hidrossolúveis (solúveis em água): absorvidas pelo intestino e transportadas pelo sistema circulatório até os tecidos, e são eliminadas através dos rins. Precisam ser repostas com frequência!

Lipossolúveis (solúveis em lipídios): absorvidas pelo intestino e transportadas pelo sistema linfático, são armazenadas no fígado, ou em tecidos gordurosos e órgãos reprodutivos. Permanecem mais tempo no organismo.

VITAMINAS HIDROSSOLÚVEIS (C e do complexo B)

B1 (Tiamina)	Fontes: carnes, legumes, cereais integrais e verduras. Deficiência: beribéri/inflamação e degeneração dos nervos, insuficiência cardíaca, distúrbio mental.
B2 (Riboflavina)	Fontes: laticínios, carnes, cereais integrais e fígado. Deficiência: fissuras na pele, como rachaduras no canto da boca.
B3 (Niacina )	Fontes: nozes, carnes, cereais integrais e verduras. Deficiência: pelagra/lesões na pele, diarreia e distúrbios nervosos.
B5 (Ácido pantotênico)	Fontes: carnes, laticínios, cereais integrais e verduras. Deficiência: anemia, fadiga, dormência, formigamento nas mãos e nos pés.
B6 (Piridoxina)	Fontes: carnes, verduras, cereais integrais, leite, fígado e peixe. Deficiência: irritabilidade, convulsões, anemia, contração musculares involuntárias.
B8 (Biotina)	Fontes: legumes, verduras e carnes. Deficiência: distúrbios neuromusculares, inflamações na pele.
B9 (Ácido fólico)	Fontes: vegetais verdes, laranjas, nozes, legumes, cereais integrais. Também sintetizada pelas bactérias da microbiota intestinal. Deficiência: anemia, problemas gastroinstestinais.
B12 (Cobalaminas)	Fontes: carnes, ovos e laticínios. Deficiência: anemia perniciosa, distúrbios do sistema nervoso, hemácias malformadas.
C (Ascórbico)	Fontes: frutas, especialmente as cítricas, verduras e legumes. Deficiência: escorbuto/lesões na mucosa intestinal, com hemorragias, sangramento das gengivas, fraquezas.

VITAMINAS LIPOSSOLÚVEIS (A, D, E, K)

A (Retinol)	Fontes: vegetais verdes e amarelos, fígado, leite e derivados, gema de ovo, óleo de fígado de bacalhau. Alimentos ricos em betacaroteno, precursor da vitamina A. Defiência: problemas de visão/especialmente cegueira e problemas dermatológicos.
D (Calciferol)	Fontes: laticínios, gema do ovo, vegetais ricos em óleos. Também é produzida pela ação dos raios solares. Deficiência: raquitismo/enfraquecimento dos ossos nos adultos.
E (Tocoferol)	Fontes: germe de trigo, cereais integrais, vegetais folhosos, óleos vegetais, gema de ovo. Deficiência: anemia e esterilidade
K (Filoquinona)	Fontes: vegetais, chá. Também é produzida por bactérias da microbiota intestinal do ser humano. Deficiência: ausência ou dificuldade da coagulação sanguínea.

SUBSTÂNCIAS NATURAIS ORGÂNICAS

Também denominadas de biomoléculas, são produzidas pelos seres vivos e formadas a partir átomos de carbono (C), que podem se ligar a outros elementos (hidrogênio, oxigênio, nitrogênio...). Representadas pelos carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos.

I. CARBOIDRATOS

Também chamados de glicídios, hidratos de carbono e açúcares. São formados principalmente por água e carbono, portanto, apresentam a seguinte fórmula química: (CH₂O)_n.

Representam a principal fonte de energia das células, além de compor as estruturas celulares e os ácidos nucleicos.

Dividem-se em três grupos:

1. Monossacarídeos: açúcares simples; com 3 a 7 carbonos em sua formação. Os mais importantes são: pentoses (ribose e desoxirribose) e as hexoses (glicose e frutose).

Constintuintes dos ácidos nucleicos

 2. Dissacarídeos: solúveis em água e formados por ligações glicosídicas (união de dois monossacarídeos). São representantes:

-Sacarose (glicose + frutose): em abundância nas frutas, cana-de-açúcar, beterraba e no mel.

 -Lactose (glicose + galactose): leite e seus derivados.

-Maltose (glicose + glicose): vegetais, pães, doces e fabricação de cerveja.

 

Pães: quem resiste àquele pãozinho quente com manteiga?

Cerveja: a maltose preferida de muitos kkkk

3. Polissacarídeos: macromoléculas insolúveis em água, formadas pela união de vários monossacarídeos. Exemplos: celulose, quitina, amido (reserva vegetal) e glicogênio (reserva animal).

Polissacarídeo estrutural

 

Polissacarídeo de reserva: nitrogênio

II. LIPÍDIOS

Também conhecidos como gorduras, são formados por carbono, oxigênio e hidrogênio. São hidrofóbicos! Sua origem pode ser vegetal ou animal.

As gorduras favorecem algumas funções metabólicas, como reserva de energia, isolamento térmico (equilíbrio da temperatura corporal), captação de vitaminas e a síntese de membranas celulares. Apesar da importância, devem ser consumidas de forma moderada!

Tipos:

Óleos e gorduras (Triglicerídeos): Formadas por 3 moléculas de ácidos graxos + glicerol. Funções: reserva de energia e isolantes térmicos.

Fosfolipídios: formadas por fosfato + glicerol + 2 moléculas de ácidos graxos. Componentes da membrana plasmática das células.

Ceras (Cerídeos): comuns em componentes vegetais, servem como revestimento contra perda de água. Também têm origem animal: estão presentes em animais, como aves, promovendo uma camada impermeável que facilita a flutuação; e são produzidas por abelhas. Economicamente, tipos específicos de cera são vendidos como impermeabilizantes e como produtos estéticos. Aaaah lembrei de mais um detalhe legal, sabe aquela cera que dá no ouvido? Pois é, se chama cerume e é importante contra a proliferação de microrganismos (mas lembre-se, que o excesso não é bom rs equilíbrio é fundamental).

Cera impermeabilizante em folhas

Cerume '-'

Esteroides: o mais conhecido é o colesterol - produzido no fígado, também é obtido através da ingestão de alimentos de origem animal. Compõe a membrana plasmática e é utilizado para produção de estrógeno e testosterona. Seu consumo requer moderação! No sangue, o colesterol é transportado associado à lipoproteínas:

- Colesterol + lipoproteínas de baixa densidade (LDL) = “colesterol mau”.

- Colesterol + lipoproteínas de alta densidade (HDL) = “colesterol bom”.

HDL versus o LDL

Ação do HDL e do HDL no organismo.

 

III. PROTEÍNAS

 Fundamentais para o arranjo celular, desempenham ínumeras funções nos organismos. São compostas por aminoácidos - moléculas orgânicas que apresentam pelo menos um grupo amina (NH₂) e um grupo carboxila (COOH), unidas por ligações peptídicas.

São formadas a partir de 20 aminoácidos, organizados em sequências específicas e diferenciadas. Podem ser agrupadas em:

Dois aminoácidos ligados através de ligações peptídicas

Dos aminoácidos às proteínas

-Estruturais: compõe a estrutura de células e de tecidos do corpo. Exemplos: elastina (pele) e queratina (cabelo, unhas e pelos).

- Dinâmicas:

-Proteínas de defesa: anticorpos.

-Proteínas transportadoras: hemoglobina.

-Hormônios: insulina e glucagon - regulação da glicose no sangue.

-Enzimas: aceleram reações químicas, são catalisadoras.

 

IV. ÁCIDOS NUCLEICOS

Localizados no núcleo das células, estão relacionados com a transmissão de características hereditárias e controle da atividade celular. Presentes em todos os seres vivos, são formados por nucleotídeos.

Tipos de ácidos nucleicos:

DNA (ácido desoxirribonucleico) - pentose (desoxirribose)

RNA (ácido ribonucleico) - pentose (ribose) 

Composição do nucleotídeo: grupo fosfato (fósforo na composição), pentose (uma molécula de açúcar) e uma de base nitrogenada:

 Tipos de bases nitrogenadas:

Púricas - adenina (A) e Guanina (G)

Pirimídicas - citosina (C), timina (T) e uracila (U)

 

EXERCÍCIOS

1. - Sobre a água, marque (V) para verdadeiro ou (F) para falso:

A) ( ) A água é considerada uma solvente universal.

B) ( ) As moléculas de água são apolares. 

C) ( ) A coesão entre as moléculas de água só é possível em razão da presença de pontes de hidrogênio. 

D) (  ) A solubilidade é a propriedade da água que permite que determinados animais pousem nela.

E) ( ) A água tem forte adesão por substâncias hidrofílicas.

 

2. Associe as colunas:

A) Amido        ( ) Função estrutural. Encontrado em animais.
B) Glicogênio ( ) Função de reserva. Encontrado em plantas.
C) Celulose     ( ) Função estrutural. Encontrado em plantas.
D) Quitina.      ( ) Função de reserva. Encontrado em animais.

 

3. (UDESC) Assinale a alternativa correta quanto ao resultado da carência das vitaminas K, D, B1, C e A, respectivamente:

A) Beribéri - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - escorbuto e cegueira noturna

B) Raquitismo - dificuldade na coagulação sanguínea - cegueira noturna - beribéri e escorbuto

C) Cegueira noturna - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - escorbuto e beribéri

D) Dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo - beribéri - escorbuto e cegueira noturna

E) Escorbuto - beribéri - dificuldade na coagulação sanguínea - raquitismo e cegueira noturna

4. Podemos definir a anemia como uma doença em que a quantidade de hemoglobina no sangue está baixa. A hemoglobina é um pigmento responsável pelo transporte de oxigênio e é composta principalmente por:

A) Cloro.

B) Cálcio.

C) Magnésio.

D) Iodo.

E) Ferro.

5. (Enem/2020) Grupos de proteção ao meio ambiente conseguem resgatar muitas aves aquáticas vítimas de vazamentos de petróleo. Essas aves são lavadas com água e detergente neutro para a retirada completa do óleo de seu corpo e, posteriormente, são aquecidas, medicadas, desintoxicadas e alimentadas. Mesmo após esses cuidados, o retorno ao ambiente não pode ser imediato, pois elas precisam recuperar a capacidade de flutuação.
Para flutuar, essas aves precisam:

A) recuperar o tônus muscular.

B) restaurar a massa corporal.

C) substituir as penas danificadas.

D) restabelecer a capacidade de homeotermia.

E) refazer a camada de cera impermeabilizante das penas.

 

6. (UFAM) O colesterol é um esteroide que constitui um dos principais grupos de lipídios. Com relação a esse tipo particular de lipídio, é correto afirmar que:
A) O colesterol é encontrado em alimentos tanto de origem animal como vegetal (por ex: manteigas, margarinas, óleos de soja, milho, etc.) uma vez que é derivado do metabolismo dos glicerídeos.
B) Na espécie humana, o excesso de colesterol aumenta a eficiência da passagem do sangue no interior dos vasos sanguíneos, acarretando a arteriosclerose.
C) O colesterol participa da composição química das membranas das células animais e é precursor dos hormônios sexuais masculino (testosterona) e feminino (estrógeno).
D) Nas células vegetais, o excesso de colesterol diminui a eficiência dos processos de transpiração celular e da fotossíntese.
E) O colesterol sempre é danoso ao organismo vivo seja ele animal ou vegetal.

 

7. (Unipac) Apesar da carne bovina ser frequente na dieta humana, a proteína bovina não é encontrada em nosso corpo. Isso ocorre porque

A) o ser humano não possui enzimas para digerir as proteínas da carne bovina.
B) as vitaminas da carne bovina desnaturam durante o cozimento.
C) a proteína bovina sofre digestão e os aminoácidos liberados são usados na produção de proteínas humanas.
D) os lipídios presentes na carne bovina impermeabilizam suas proteínas, impedindo a absorção.
E) os aminoácidos presentes na carne bovina são diferentes daqueles usados pelas células humanas.

 

8. – (UECE/Adaptada) – Sobre os ácidos nucleicos, são feitas as seguintes afirmações:

I. São macromoléculas, de elevada massa molecular, que possuem ácido fosfórico, açúcares e bases purínicas e pirimidínicas, em sua composição.

II. Ocorrem em todas as células vivas e são responsáveis pelo armazenamento e transmissão da informação genética e por sua tradução, que é expressa pela síntese proteica.

III. Encontram-se, normalmente, organizados sob a forma de fita simples ou dupla.

Das quatro afirmações anteriores, são verdadeiras:

A) Apenas a I

B) I e II

C) Apenas a III

D) II e III

E) Todas estão corretas.