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Os Componentes Inorgânicos


 Citologia

1. Do que são feitas as células?

A bactéria Escherichia coli é formada pelos seguintes elementos químicos:

Todos esses elementos são muito abundantes na natureza. Na constituição das células vivas, os átomos se agrupam em moléculas e, dentre elas, a mais abundante é a água. São conhecidos, na natureza, perto de 100 elementos químicos diferentes. Todavia, quatro deles constituem mais de 95% de toda a matéria viva: o carbono, o hidrogênio, o nitrogênio e o oxigênio e, em quantidades bem menores, o fósforo e o enxofre.

Compare a quantidade desses elementos nos seres humanos e em um vegetal, a alfafa, com a da Escherichia coli, citada anteriormente.

 

Embora o homem, a alfafa e a Escherichia coli sejam bem diferentes, a distribuição dos elementos não é tão diferente assim. Estes elementos químicos não se encontram isolados, nas células, mas agrupam-se formando moléculas. A estrutura e o funcionamento das células de plantas, bactérias, homens, peixes e outros seres vivos são mantidos por pouco mais de 40 tipos fundamentais de moléculas. Observe a distribuição de algumas dessas substâncias na célula da Escherichia coli.

 

Nota-se um enorme predomínio da água, substância mais abundante em todas as células. A água, os sais, o oxigênio e o gás carbônico são substâncias inorgânicas. Caracterizam-se pela pequena complexidade e pela baixa quantidade de energia que possuem.

As substâncias orgânicas geralmente são complexas e ricas em energia. Proteínas, açúcares, gorduras e ácidos nucléicos são exemplos de materiais orgânicos abundantes nos seres vivos.

2. A Água

As propriedades da água que a tornam fundamental para a vida se relacionam com sua estrutura molecular. Embora, na molécula de água, o total de cargas positivas seja igual ao de cargas negativas, a distribuição de tais cargas não é regular. Uma extremidade concentra cargas positivas e outra, cargas negativas. A molécula de água é polar e se comporta como um pequeno ímã.

Na figura anterior, o pólo positivo de uma molécula é atraído pelo pólo negativo de outras moléculas. A ligação que se estabelece é a ponte de hidrogênio que, embora fraca, permite a união entre as moléculas de água, mantendo-a fluida e estável nas condições habituais do ambiente.

As moléculas de água, na superfície, encontram-se tão aderidas que formam uma película capaz de permitir que pequenos insetos caminhem sobre ela. Essa adesão é chamada tensão superficial.

capilaridade

Algumas das importantes propriedades da água se relacionam com sua característica polar e com as pontes de hidrogênio.

a) Capacidade solvente: o papel mais importante da água se associa à capacidade de dissolver substâncias químicas. É chamada solvente universal. Para que uma substância seja dissolvida pela água, deve ter uma certa afinidade com ela. As partículas que têm características elétricas semelhantes às da água, como o sal de cozinha e o açúcar, também polares, são dissolvidas com mais facilidade. Ao separar as moléculas, aumentando sua movimentação, a dissolução facilita a ocorrência de reações químicas, já que aumenta a chance de ocorrerem choques entre as partículas.

b) Ativação enzimática: as reações químicas que ocorrem na célula têm sua velocidade aumentada pelas enzimas, que só agem na presença de água. Há reações nas quais a água participa como um dos reagentes. São as reações de hidrólise.

 

Exemplo:

enzima

sacarose + H2O =====> glicose + frutose

 

c) A água como meio de transporte: há um contínuo fluxo de água no interior das células, que permite uma eficiente distribuição de substâncias por todos os seus compartimentos. Os sistemas circulatórios dos animais e os vasos condutores dos vegetais usam a água como veículo de distribuição de materiais entre as várias partes do corpo (pelo sangue e pela seiva).

d) Proteção térmica: ainda que a água receba ou perca muito calor, sua temperatura varia pouco. Como os seres vivos têm grande quantidade de água, estão relativamente protegidos contra grandes oscilações na temperatura corporal. Além disso, a água da transpiração, ao evaporar, retira calor do corpo, esfriando-o.

A quantidade de água varia de um ser vivo para outro. No corpo humano, representa 65% da sua massa, enquanto na água-viva chega a mais de 98%. O teor de água também é diferente em diversos órgãos de um animal. Veja, por exemplo, no corpo humano:

 

3. Os Sais Minerais

Embora encontrados em pequena quantidade nos organismos, os sais têm papéis importantes. São encontrados em duas formas:

· como componentes de estruturas esqueléticas: o cálcio se encontra em carapaças, esqueletos, na casca dos ovos, etc. O silício está nas espículas de algumas esponjas e na carapaça de algas diatomáceas.

· dissolvidos na água: como o meio intracelular é rico em água, os sais não estão na forma de cristais, mas como íons, partículas dotadas de carga elétrica. Esses íons têm papéis genéricos e papéis mais específicos.

 

Íons encontrados nos seres vivos:

 Cátions (íons de carga positiva)
ânions (íons de carga negativa)
 sódio
cloreto
potássio
bicarbonato
cálcio
fosfato
magnésio
nitrato
ferro
nitrito
cobre
sulfato
manganês
 
zinco
 
colbato
 

Vejamos alguns dos seus papéis genéricos:

a) Regulação da quantidade de água na célula: quando o meio intracelular é muito concentrado de partículas, inclusive íons, tende a trazer água para dentro da célula. Quando o meio extracelular é mais rico em partículas, a célula perde água para o meio. Esse fluxo de água se chama osmose, e será discutido oportunamente.

b) Equilíbrio elétrico da célula: a distribuição de ânions e de cátions dentro e fora da célula estabelece uma diferença de cargas elétricas nas duas faces da membrana plasmática. Na face externa, a quantidade de partículas com carga positiva é maior que a de partículas com cargas negativas, e o inverso se observa na face interna. A membrana se assemelha, portanto, a uma pilha elétrica: tem uma face positiva e uma face negativa.

c) Equilíbrio ácido-base: alguns sais contribuem para manter o meio intracelular com um pH neutro, semelhante ao da água. Maiores detalhes sobre pH, ácidos e bases serão abordados no curso de Química.

d) Auxiliares do funcionamento das enzimas: muitas enzimas só se tornam ativas quando ligadas a um co-fator. Para muitas delas, o co-fator é um íon inorgânico, como o ferro, o cobalto, o cobre, o magnésio, etc. O zinco participa de pelo menos 70 enzimas.

e) Ações específicas: outras ações são desempenhadas por alguns íons:

- Sódio e Potássio: são os principais responsáveis pelas alterações elétricas que uma célula nervosa sofre quando está conduzindo o impulso nervoso. O sódio está abundantemente presente na alimentação humana, como componente do cloreto de sódio, o conhecido sal de cozinha. O potássio, por sua vez, é encontrado em grande quantidade em algumas frutas, como a banana.

- Cálcio: permite a contração dos músculos, responsáveis pelos nossos movimentos. Participa, ainda, da coagulação do sangue e é responsável pela rigidez dos ossos e dos dentes. Nos vertebrados, o esqueleto é o maior depósito de cálcio do corpo, podendo ceder cálcio ao sangue, se necessário. Alguns alimentos são bastante ricos em cálcio: leite e derivados, ovos, carne e alguns vegetais.

- Ferro: faz parte da molécula da hemoglobina, responsável pelo transporte de oxigênio do órgão respiratório para todos os tecidos, nos vertebrados. Está localizada dentro dos glóbulos vermelhos, no sangue. O ferro é encontrado nas carnes e vísceras bovinas, na gema de ovo e em leguminosas, como o feijão. Uma alimentação pobre em ferro provoca deficiência de hemoglobina e de glóbulos vermelhos, o que chamamos de anemia.

- Magnésio: faz parte da molécula da clorofila, pigmento que participa da fotossíntese nas plantas verdes.

- Fosfato: é indispensável para os processos de transferência de energia na célula.

- Iodo: integra as moléculas dos hormônios produzidos pela glândula tireóide, dos vertebrados. O iodo é encontrado em alimentos de origem marinha, como peixes e crustáceos, e em alguns vegetais, como o brócole e a couve. É acrescentado no sal de cozinha, o "sal iodado".