A química da vida: o que é e os principais elementos

A Química da Vida, ou Bioquímica, está organizada ao redor de seis átomos principais: carbono (C), hidrogênio (H), oxigênio (O), nitrogênio (N), fósforo (P) e enxofre (S). Juntos, estes elementos formam a variedade de substâncias inorgânicas e orgânicas dos seres vivos

O que é bioquímica?

A Bioquímica é a área da Biologia que se dedica a estudar as moléculas da vida (biomoléculas) e o metabolismo dos seres vivos. Este campo apresenta grande complexidade, pois as biomoléculas podem reagir umas com as outras de modos variados formando vias metabólicas que quebram e produzem substâncias.

O que são biomoléculas

As biomoléculas são as moléculas presentes nos organismos vivos - em suas células e tecidos. Elas podem ser classificadas em inorgânicas (água e os sais minerais) e orgânicas (carboidratos, lipídios, proteínas, vitaminas e ácidos nucleicos).

Carboidratos

Os carboidratos são biomoléculas orgânicas formadas apenas pelos átomos carbono, hidrogênio e oxigênio. São popularmente conhecidos como açúcares e reconhecidos pelo seu gosto adocicado, mas nem todos são doces.

É possível classificar os carboidratos de acordo com a quantidade de unidades que eles possuem. Assim, temos:

Monossacarídeos (a unidade) - os mais simples, com fórmula geral Cn(H2O)n. Nesta classe temos a glicose, a frutose e a galactose.

Dissacarídeos - são os que possuem duas unidades (dois monossacarídeos) ligados. Por exemplo, o dissacarídeo do leite, a lactose, é formada por uma glicose ligada a uma galactose e sacarose (açúcar de cana de uso doméstico) formada por glicose e frutose.

Polissacarídeos - possuem várias unidades ligadas. A celulose é um dos principais exemplos. Presente na parede celular dos vegetais, ela confere resistência às plantas e é usada para fabricar o papel. Outro exemplo é o amido que funciona como reserva energética dentro das células vegetais. O amido presente nas sementes, nos caules e nas raízes das plantas pode ser usado para a fabricação das farinhas.

Polissacarídeos também estão presentes nos animais. A quitina, por exemplo, é um polissacarídeo resistente que faz parte da parede celular dos fungos e do exoesqueleto dos animais artrópodes. Já o glicogênio é a reserva de glicose dos animais e pode ser encontrado em grande quantidade nos músculos e no fígado.

Lipídios

Os lipídios são uma classe de substâncias apolares e, por isso, insolúveis em água. Há uma grande variedade química, mas eles podem ser agrupados em cinco tipos.

Os (1) glicerídeos são os mais comuns, formados por álcool glicerol ligado a até três ácidos graxos. Os mais conhecidos desta classe são os óleos vegetais (soja, milho, girassol etc) e as gorduras.

Já os (2) fosfolipídios são similares aos glicerídeos, mas possuem grupos polares ligados ao glicerol. Isso os torna anfipáticos e garante que sejam excelentes estruturadores das membranas celulares.

Outra classe importante de lipídios é a dos (3) esteróides. Estes possuem anéis carbônicos conjugados e alguns grupos polares podem estar presentes. O principal destes é o colesterol. Ele está presente nas membranas celulares e serve como matéria-prima para a síntese dos hormônios esteróides (testosterona, progesterona etc.).

Há ainda as (4) ceras e os (5) carotenóides. Os primeiros são usados como impermeabilizantes por plantas e animais e os segundos são fontes de vitamina A, necessária para a visão noturna de animais mamíferos.

Ácidos Nucleicos

Ácidos nucleicos recebem este nome, pois foram descobertos no núcleo das células. Eles são formados por unidades denominadas nucleotídeos. Cada nucleotídeo possui um fosfato, um monossacarídeo de cinco carbonos e um dentre cinco tipos de bases nitrogenadas. O principal ácido nucleico é o DNA, ácido desoxirribonucleico. Ele guarda as informações genéticas dos seres vivos e possui o monossacarídeo desoxirribose e quatro bases nitrogenadas: adenina, timina, citosina e guanina. O outro ácido nucleico é o RNA, ácido ribonucleico, que possui o monossacarídeo ribose e as bases adenina, uracila, citosina e guanina.

Proteínas

Proteínas são as principais substâncias orgânicas dos seres vivos. Elas são formadas pela combinação de 20 tipos aminoácidos e podem ser de dois tipos principais: as enzimas e as proteínas estruturais. As primeiras funcionam como catalisadoras das reações metabólicas e agem diminuindo a energia de ativação e acelerando as reações. Algumas enzimas importantes são a lactase, amilases, lipases etc. As proteínas estruturais são componentes básicos das células ou de tecidos. O colágeno, a miosina e a actina são exemplos importantes de proteínas estruturais. As proteínas podem ser encontradas em grandes quantidades na carne, no leite e nos derivados e em vegetais do grupo das leguminosas.

O que é metabolismo?

As biomoléculas que compõem os organismos reagem para formar e desfazer substâncias. A este conjunto de reações biológicas dá-se o nome de metabolismo. O metabolismo possui duas subdivisões: o anabolismo reúne todas as reações que sintetizam (produzem) substâncias maiores a partir de menores e o catabolismo reúne aquelas reações que quebram moléculas maiores em menores. A fotossíntese, por exemplo, é uma reação de síntese de glicose, portanto é uma reação anabólica. Já a respiração celular quebra a glicose e é catabólica

Processos bioquímicos dos seres vivos

Os organismos possuem diversas vias bioquímicas relacionadas ao anabolismo e ao catabolismo. Muitas destas vias são realizadas em compartimentos celulares específicos, como é o caso da respiração celular feita nas mitocôndrias. A fotossíntese por outro lado é executada dentro dos cloroplastos das células vegetais. Outros processos, tais como a duplicação do DNA ocorrem no núcleo das células.

Descobertas Bioquímicas e aplicação

As pesquisas em Bioquímica já trouxeram para a humanidade inúmeras descobertas revolucionárias. Os medicamentos, por exemplo, são desenvolvidos tendo como base o desvendar da ação bioquímica de substâncias naturais. Vejamos os antibióticos. Tais drogas salvam inúmeras vidas todos os dias e sua ação se dá mediante a inibição de uma enzima (proteína) que auxilia na formação (anabolismo) da parede celular das bactérias.

Bioquímica no Enem

O tema de Bioquímica no ENEM pode aparecer de modo direto, abordando vias metabólicas clássicas, como a respiração, a fotossíntese e a síntese de proteínas. Por isso, é importante conhecer os detalhes das principais rotas metabólicas dos organismos.

Veja esta questão de 2021.

O cultivo de células animais transformou-se em uma tecnologia moderna com inúmeras aplicações, dentre elas testes de fármacos visando o desenvolvimento de medicamentos. Apesar de os primeiros estudos datarem de 1907, o cultivo de células animais alcançou sucesso na década de 1950, quando Harry Eagle conseguiu definir os nutrientes necessários para o crescimento celular.

CASTILHO, L. Tecnologia de biofármacos. São Paulo, 2010.

Qual componente garante o suprimento energético para essas células?

a) H2O

b) Vitaminas

c) Fonte de carbono

d) Indicadores de pH

e) Elementos inorgânicos

Este item aborda o tema de Bioquímica e pede que o estudante indique, dentre um conjunto de biomoléculas, aquelas que podem fornecer energia para um organismo que cresce em meio à cultura. Assim, apenas as “Fontes de carbono” podem fornecer tal energia.

A resposta é alternativa C.