Os Componentes Inorgânicos

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.

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:

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".