Nos artigos, “Biologia: visão geral e origem da vida” e “Das origens até os dias de hoje“, analisamos o universo biológico desde o começo da vida, ou seja, analisamos as hipóteses sobre a origem dos seres vivos e, de forma bastante simplificada, as modificações que ocorreram em nosso planeta desde sua origem até os dias de hoje.

O surgimento da primeira célula marcou o início da vida em nosso planeta. Vamos entrar agora no universo celular, mas para isso precisaremos de noções de Bioquímica, que serão introduzidas sem torná-las o principal objeto de nosso estudo. Essas noções serão dadas apenas em quantidade suficiente para entendermos o funcionamento das células.

Vamos, neste artigo, saber um pouco mais a respeito das substâncias inorgânicas e substâncias orgânicas que formam as células.

As substâncias inorgânicas são representadas pela água e pelos minerais; as substâncias orgânicas, pelos carboidratos (como os açúcares), lipídios (como as gorduras e os óleos), proteínas e ácidos nucleicos.

A porcentagem média dessas substâncias no corpo dos seres vivos varia nos diferentes grupos e em células dos diferentes tecidos, mas a água é a substância mais abundante. Tomando como exemplo células animais, veja o gráfico a seguir:

Gráfico mostrando porcentagens aproximadas dos componentes químicos do corpo dos seres vivos.
Gráfico mostrando porcentagens aproximadas dos componentes químicos do corpo dos seres vivos.

Nesse caso, as proteínas correspondem a cerca de 14% e os lipídios a cerca de 3%. As demais substâncias – os carboidratos, os ácidos nucleicos e os minerais – ocorrem em porcentagens de cerca de 1% cada.

Analisaremos inicialmente a importância da água e dos sais minerais para os seres vivos e, em seguida, a importância das substâncias orgânicas.

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A água

A água é a substância mais abundante dentro e fora do corpo dos seres vivos. O surgimento e a manutenção da vida no nosso planeta estão associados à água.

Vamos ver, então, de forma simplificada a resumida, o que essa substância tão comum tem de tão especial para que a vida dependa tanto dela.

Representação artística da molécula de água. (Cores-fantasia.)
Representação artística da molécula de água. (Cores-fantasia.)

A molécula da água é formada por dois átomos de hidrogênio e um átomo de oxigênio (H2O). A disposição espacial desses átomos não é linear; eles formam um ângulo, como representado na figura ao lado.

Essa disposição dos átomos estabelece, na molécula, uma zona positiva de um lado e uma zona negativa do lado oposto. Moléculas que apresentam uma zona positiva e uma negativa são chamadas moléculas polares; as que não apresentam essas duas zonas são chamadas apolares, como é o caso dos lipídios (gorduras, óleos e ceras).

Representação artística das ligações entre moléculas de água por meio de pontes de hidrogênio. (Cores-fantasia.)
Representação artística das ligações entre moléculas de água por meio de pontes de hidrogênio. (Cores-fantasia.)

Por causa da atração entre cargas elétricas opostas, cada molécula de água tende a se unir a outras quatro, de modo que um átomo de hidrogênio de uma molécula. Essas interações são denominadas ligações de hidrogênio.

As moléculas de água ficam fortemente unidas, mantendo a água fluida e estável em condições normais de temperatura e pressão. Essa forte atração entre as moléculas de água é denominada coesão.

A coesão entre as moléculas de água no estado líquido é responsável por sua alta tensão superficial. É devido a essa propriedade que certos insetos e outros pequenos animais conseguem pousar e mesmo andar sobre a água parada, sem afundar. Gostas que se formam sobre certas superfícies, e mesmo as que pendem como pingos em torneiras, têm sua forma mantida pela tensão superficial da água. Essas gotas se desfazem no momento em que a tensão é rompida.

Fotografia de aranha pousada sobre a água de um lago.
Fotografia de aranha pousada sobre a água de um lago.

As moléculas de água tendem a se unir também a outras moléculas polares. Essa atração entre moléculas de água e outras substâncias polares é denominada adesão.

A água não adere, porém, as moléculas apolares, como as de gordura, de óleo e de cera, que são lipídios. É por isso que a água forma gotinhas em superfícies enceradas ou oleosas.

Outra propriedade da água refere-se ao fato de ela ser o único fluido que, ao congelar, se expande e se torna menos denso que em sua forma líquida. Por isso o gelo flutua na água líquida. Esse fator foi decisivo para a existência de vida em ambientes aquáticos de regiões temperadas e frias, pois os organismos conseguem viver sob a camada de gelo.

A água tem grande poder de dissolução, sendo considerada o dissolvente (ou solvente) universal. Essa propriedade está relacionada com a polaridade da molécula e seu grande poder de adesão: quando moléculas polares entram em contato com a água, esta tem a tendência de envolver as moléculas do soluto, separando-as Além de dissolver moléculas polares, a água é também ótimo solvente para os sais minerais.

A propriedade solvente da água é importantíssima, pois todos os reagentes químicos contidos dentro das células estão dissolvidos na água, e todas as reações químicas celulares ocorrem em meio líquido.

As substâncias que se dissolvem na água são chamadas hidrofílicas (hidro = água, philus = amigo) e as que não se dissolvem na água são chamadas hidrofóbicas (hidro = água, phobos = medo).

A água participa de muitas reações químicas dentro das células. Essa participação pode ocorrer de duas maneiras principais:

  • reações de síntese por desidratação, ou seja, por perda de água (quando duas ou mais moléculas se unem e nesse processo há liberação de molécula de água);
  • reações de quebra por hidrólise (hidro = água, lise = quebra), ou seja, uma molécula é quebrada em duas, e nesse processo há entrada de molécula de água.
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