Isomeria

INTRODUÇÃO

Isomeria é o fenômeno que possibilita a existência de duas ou mais estruturas para uma mesma fórmula molecular, ou seja, é a possibilidade da existência de mais de um composto com a mesma fórmula molecular.

O fenômeno da isomeria possibilita, que compostos de mesma fórmula molecular possua diferentes propriedades físicas e químicas, pois os átomos estão dispostos de maneiras diferentes.
A isomeria é bastante comum na química orgânica, podendo ser separada em isomeria plana e espacial.

Isomeria Plana
Os compostos que sofrem isomeria são denominados de isômeros.
Na isomeria plana, os isômeros diferem um dos outros, apenas pela fórmula estrutural plana. Este tipo de isomeria pode ser dividida em cinco, veja:
1-) Isomeria de posição
Os isômeros pertencem à mesma função química e possuem a mesma cadeia carbônica, diferenciando apenas, pela posição de uma ramificação, ou de um grupo funcional, ou uma insaturação (ligações duplas, ou triplas).



2-) Isomeria de cadeia ou núcleo
Os isômeros pertencem à mesma função química, mas possuem cadeias carbônicas diferentes.


O 1-penteno e o ciclopentano são hidrocarbonetos

3-) Isomeria de função
Os isômeros pertencem à funções químicas diferentes.



4-) Metameria ou isomeria de compensação
Os isômeros pertencem à mesma função e apresentam a mesma cadeia carbônica, mas apresentam diferença na posição do heteroátomo.
A metameria pode ser considerada um caso de isomeria de posição. (Heteroátomo - átomo dentro da cadeia carbônica diferente do carbono. São considerados heteroátomos: N, O, P, S.)



5-) Tautomeria
É um caso especial de isomeria de função.
A tautomeria acontece quando ocorre um rearranjo de átomos ou grupo de átomos em uma molécula. Isso ocorre como em uma reação, onde um composto se transforma em outro, sendo mantido um equilíbrio.




Isomeria Espacial
Os isômeros espaciais possuem a mesma fórmula molecular e também a mesma fórmula estrutural plana, diferenciando apenas nas fórmulas estruturais espaciais.
Os isômeros espaciais podem ser divididos em geométricos e ópticos.

Isomeria geométrica (cis-trans ou Z-E)
Os isômeros são compostos que possuem a distribuição espacial diferentes. Este tipo de isomeria espacial, ocorre, caso existam ligações duplas ou cadeia fechada ou ainda, os ligantes estejam ligados à carbonos diferentes.
Os isômeros podem ser classificados como cis(Z) ou trans(E).

cis(Z) - do mesmo lado, juntos, no mesmo lado do plano de simetria.
trans(E) - em lados opostos do plano de simetria.



Os isômeros cis e trans possuem propriedades físicas diferentes, tais como, PF, PE e densidade.



Isomeria Óptica
Todos os isômeros possuem propriedades físicas diferentes, tais como PF, PE e densidade, mas os isômeros ópticos não possuem esta diferença, ou seja, as propriedades físicas dos isômeros ópticos são as mesmas. Então o que faz eles serem diferentes?
É possível diferenciá-los?

Sim, é possível diferenciá-los, mas apenas quando eles estão frente à luz polarizada.

Luz polarizada - é um conjunto de ondas eletromagnéticas que se propagam em apenas uma direção.
Uma lâmpada incandescente é um exemplo de fonte de luz não polarizada, pois a luz é emitida em todas as direções.
É possível polarizar luz não polarizada, bastando utilizar um polarizador, que terá a função de direcionar apenas uma direção da luz.



esta seta de duas pontas, significa a propagação da onda eletromagnética (luz polarizada) vista de frente.

Isômeros ópticos
Enantiômeros:
Os isômeros ópticos são compostos capazes de desviar a luz polarizada. Caso o isômero óptico provoque o giro da luz polarizada para a direita, o enantiômero é denominado dextrógiro (D, +). Caso o enantiômero provoque o giro da luz polarizada para a esquerda, o composto é denominado levógiro (L, -).
É necessário atenção, pois os enantiômeros não são superponíveis, assim como o levógiro não se superpõe ao dextrógiro.

O fato de um composto provocar o "giro" da luz polarizada, faz com que ele possua atividade óptica.
Atividade óptica só é possível em moléculas assimétricas, ou seja, moléculas que possuem carbono quiral (ou estereocentro).






Compostos enantioméricos, um é a imagem especular do outro, ou seja, um é a imagem refletida do outro. No entanto, eles não são superponíveis. Um exemplo disso, são as mãos, direita e esquerda. Uma é a imagem da outra, mas não são superponíveis. Tente verificar este fato com suas mãos, coloque uma na frente da outra. (Uma será a imagem da outra).
Agora tente colocar uma sobre a outra. (As mãos não são superponíveis, ou seja, os dedos polegares não ficam um sobre o outro). Considere isso como um exemplo para entender o fato da assimetria molecular.

Mistura racêmica é uma mistura de isômeros ópticos, ou seja, é uma mistura de 50% de levógiro e 50% de dextrógiro.

A quantidade de isômeros opticamente ativos, pode ser dada a partir da quantidade de carbonos quirais em uma molécula.


2 estereocentros


IOA- isômero óticamente ativo

IOA = 2n , sendo n o número de estereocentros.
Para a molécula dada, temos:

IOA = 22 = 4 , 4 isômeros ópticos ativos

Nucleoplasma, Material genético.

1º) Fale com suas próprias palavras sobre, nucleoplasma e material genético.

a) Nucleoplasma  É composto por uma solução liquida de proteínas de RNA , nucleosídeos, nucleotídeos e íons, onde esta submersa os nucléolos e a cromatina. Os RNA são chamadas heterogêneas por que apresenta diferentes tamanhos e também diferentes pesos moleculares. As proteínas que esta no nucleoplasma são enzimas que circula com transcrição e com a duplicação do RNA como as RNA polimerase DNA polimerase, topoisomeroses, helicoses, entre outros. Sobre uma microscopia eletrônica se descobriu no núcleo de um endoesqueleto a matriz nuclear após a digestão do DNA com DNASE esta estrutura mantem o tamanho e a forma original do núcleo, ele e dividido por três componentes são eles lâmina nuclear, a estrutura nucleolar e uma rede fibrilar interno a matriz nuclear, ela se iguala ao cito esqueleto já descrito no citoplasma, proteínas foram detectadas na central, tais como lamina, materiais, metalproteinas que ligam os metais-actina tipo de especial da miosina, as laminas do endoesqueleto são estáveis e ocorrem em menos quantidade se comparando as laminas nuclear. Existe uma historia que a organização dessas proteínas em uma rede tridimensional seria de esperar em um endoesqueleto.

O núcleo interfásico tem estrutura em compartimentos distintos, que levou pesquisadores á fazerem a participação da matriz na organização desses compartimentos no espaço nuclear.

As fibras cromáticas não estão localizada ao acaso mas ocupa locais especifico no interior do núcleo.Então a matriz nuclear tem a função de ancorar as algas cromáticas, enzimas circulando na replicação e transcrição do DNA, e as proteínas que circula no transporte do RNA’s. No nucleoplasma são encontrados proteossomos que são agregados em proteínas que circula com degradação, as proteínas ela esta situada na região eucromatica, tanto como na periferia do heterocromática e dos nucléolos. Função dos proteossomos nucleares e hidrolisar as proteínas circulando com todo controle do ciclo celular.


b) Material genético:

Cromatina da grega cor designa exceção dos nucleotídeos, toda porção do núcleo que e corante e visível ao microscópio de luz. As eucariontes o DNA esta comprometido com as proteínas especificas que constituem a cromatina, e organizada e dinâmica, se altera de acordo com ciclo celular e seu grau de atividade. O núcleo interfásico a cromatina se apresenta compactada ou descompactada. Em divisão mitose ou meiose, a cromatina esta altamente compactada e constituída de cromossomos, Os cromossomos tem dois aspectos morfológico e fisiológico da mesma estrutura da cromatina, dentro do núcleo e seu grau de condensação varia de um tipo de célula para outra, são referencias de cada tipo de célula, então a mesma célula pode apresenta cromatina em vários graus de condensação de acordo com o estagio e diferenciação em que se encontra. Geralmente as células e os espermatozóides são células precursoras dos espermatozóides, tem presença da cromatina pouco condensada. Os plasmocitos que produz anticorpos são células que apresentam grumos dessa cromatina em seus núcleos.
Os entro blastos entrovermelho e blastosgerme.São células que transformam glóbulos vermelhos do sangue e sofrem uma condensação gradual da cromatina durante seu processo de maturação, e culminante nos mamíferos com expulsão do núcleo no DNA, para forma a cromatina são classificada em: histonas e não histônica, sempre a cromatina isolada , encontra se pouca quantidade de RNA ligado a ele. O DNA e formado por uma ponte hidrogenada formando cadeias de polinucleotideos completas e antiparalelas, formando uma dupla hélice com 24m, a quantidade de DNA varia de espécie para espécie, e característica de cada espécie.

Teoria da Endossimbiose

Exercício


1ª) Disserte sobre a teoria endosimbiotica.
2ª) Qual a importância dos carotenóides na alimentação humana.


Respostas

Resposta 1ª

Teoria da Endossimbiose
A Teoria da Endossimbiose, criada por Lynn Margulis, propõe que organelas ou organóides, que compõem as eucélulas tenham surgido como conseqüência de uma associação simbiôntica estável entre organismos. Mais especificamente, esta teoria postula que os cloroplastos e as mitocôndrias (organelas celulares) dos organismos eucariontes (com um verdadeiro núcleo celular) têm origem num procarionte autotrófico – provavelmente um antepassado das cianobactéria actuais - que viveu em simbiose dentro de outro organismo, também unicelular, mas provavelmente de maiores dimensões, obtendo assim proteção e fornecendo ao hospedeiro a energia fornecida pela fotossíntese.
A principal implicação da endossimbiogênese é a de que os eucariotas são, de fato, quimeras produzidas pela combinação de diversos genomas de procariontes.
Esta teoria é apoiada por várias similaridades estruturais e genéticas como, por exemplo, o facto dos cloroplastos primários das plantas conterem clorofila b e os das algas vermelhas e glaucophyta conterem ficobilinas. Por outro lado, a análise do genoma de alguns destes organelos mostra a sua origem de outros organismos. Outros tipos de algas possuem cloroplastos que provavelmente têm origem numa Endossimbiose secundária (como as atuais zooxantelas simbiontes dos corais) ou por ingestão dum organismo com aqueles organelos

História

A idéia de que a célula eucariótica é um conjunto de microorganismos foi pela primeira vez sugerida na década de 1920 pelo biólogo norte-americano Ivan Wallin, mas a teoria da origem endosimbiotica das mitocôndrias e cloroplastos só foi formulada por Lynn Margulis da Universidade de Massachusetts - Amherst em 1981, com a publicação do seu ensaio Symbiosis in Cell Evolution (“Simbiose na Evolução das Células”) onde ela sugeriu que as células eucarióticas nasceram como comunidades de organismos em interacção, que se uniram numa ordem específica. Os elementos procarióticos poderiam ter entrado numa célula hospedeira, quer por ingestão, quer como um parasito. Com o tempo, os elementos originais teriam desenvolvido uma interacção biológica mutuamente benéfica que, mais tarde, se tornou numa simbiose obrigatória.
Margulis também sugeriu que o flagelo e cílio das células eucarióticas podem ter tido origem num espiroqueta endosimbiotica, mas aqueles organelos não contêm DNA e não têm similaridades ultra estruturais com os dos procariotas; por estas razões, aquela idéia não tem grande apoio na comunidade científica. O mesmo autor sugeriu ainda que as relações simbiônticas são uma das principais forças no processo evolutivo, tendo afirmado (em Margulis e Sagan, 1996) que "Os seres vivos não ocuparam o mundo pela força, mas por cooperação" e considera incompleta a teoria de Darwin de ser a competição a principal força na evolução.
Christian de Duve (premiado com o Prémio Nobel Medicina, em 1974) considera que os peroxissomas podem ter sido os primeiros endosimbiontes, que permitiram às células adaptar-se à quantidade crescente de oxigênio molecular na atmosfera da Terra, no entanto, como estes organelos também não possuem DNA, esta teoria é considerada especulativa e sem bases sólidas.

Provas da origem endossimbionte das mitocôndrias e cloroplastos

Os seguintes factos provam que as mitocôndrias e cloroplastos tiveram origem em bactérias endosimbiontes:
• Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem DNA bastante diferente do que existe no núcleo celular e em quantidades semelhantes ao das bactérias;
• As mitocôndrias utilizam um código genético diferente do da célula eucariótica hospedeira e semelhante ao das bactérias e Archaea;
• Ambos estes organelos se encontram rodeados por duas ou mais membranas e a mais interna tem diferenças na composição em relação às outras membranas da célula e semelhanças com a dos procariotas;
• Ambos se formam por fissão binária, como é comum nas bactérias; em algumas algas, como a Euglena, os cloroplastos podem ser destruídos por certas substâncias químicas ou por ausência prolongada de luz, sem que isso afecte a célula (que se torna heterotrófica); além disso, quando isto acontece, a célula não tem capacidade para regenerar os seus cloroplastos;
• Muito da estrutura e bioquímica dos cloroplastos, como por exemplo, a presença de tilacóides e tipos particulares de pigmentos, são muito semelhantes aos das cianobactéria; análises filogenéticas de bactérias, cloroplastos e genomas eucarióticos também sugerem que os cloroplastos estão relacionados com as cianobactéria;
• A seqüência do DNA de algumas espécies sugere que o núcleo celular contém genes que aparentemente vieram do cloroplasto;
• Tanto as mitocôndrias como os cloroplastos possuem genomas muito pequenos, em comparação com outros organismos, o que pode significar um aumento da dependência destes organelos depois da simbiose se tornar obrigatória, ou melhor, passar a ser um organismo novo;
• Vários grupos de protistas possuem cloroplastos, embora os seus portadores serem, em geral, mais estreitamente aparentados com formas que não os possuem, o que sugere que, se os cloroplastos tiveram origem em células endosimbiontes, esse processo teve lugar múltiplas vezes, o que é muitas vezes
Chamado “Endossimbiose secundária”.

Resposta 2ª

Carotenóide é qualquer substância química de um grupo de substâncias tetraterpênicas relacionadas ao caroteno, que são pigmentos amplamente difundidos na natureza. Caracterizam-se por apresentar moléculas oxidáveis, exibir cores que vão do amarelo ao vermelho, ser lipossolúveis, encontradiças em vegetais e essenciais como precursores da síntese da vitamina A em animais.

Processo de Mistura Heterogênea

Misturas heterogêneas são misturas onde no final do processo de misturar substâncias, estas serão
identificadas visualmente, ou seja, apresenta mais de uma fase.
Exemplo:
Água com areia
após misturar essas duas substâncias a areia
fica no fundo do recipiente.
A partir disso, podemos concluir que para saber se um composto é uma mistura ou apenas um
componente, basta utilizar métodos de separação de misturas para verificar. Estes métodos são
chamados de análise imediata, sendo como dito, não alteram a natureza das substâncias. E para cada tipo de mistura existem vários métodos diferentes.

Métodos de Separação de Misturas

1.1. Decantação
Usado para separar os componentes de misturas heterogêneas, constituídas de um
componente sólido e outro líquido ou de dois componentes líquidos, estes líquidos devem ser imiscíveis. Esse método consiste em deixar a mistura em repouso e o componente mais denso, sob a ação da força da gravidade, formará a fase inferior e o menos denso ocupará a fase superior. Quando a mistura a ser separada é constituída de dois líquidos imiscíveis, pode se utilizar um funil de vidro, conhecido como Funil de Decantação ou Funil de Bromo. A decantação é usada nas estações de tratamento de água, para precipitar os componentes sólidos que estão misturados com a água.

1.1.1. Mistura heterogênea sólido-líquido
Exemplo: água e areia.
Se deixarmos um balde com água e areia em repouso por um determinado tempo, observaremos que a areia precipitará, ou seja, irá para o fundo do balde, isso é devido ao fato da areia ser mais densa que a água. A água então pode ser retirada facilmente.



Filtração

Filtração é a operação de separação de um sólido de um líquido ou fluido que está suspenso, pela passagem do líquido ou fluido através de um meio poroso capaz de reter as partículas sólidas.
Numa filtração qualitativa, é usado o papel de filtro qualitativo, mas, dependendo do caso, o meio poroso poderá ser uma camada de algodão, tecido, polpa de fibras quaisquer, que não contaminem os materiais.

Para as filtrações quantitativas, usa-se geralmente papel filtro quantitativo, ou placas de vidro sinterizado ou de porcelana sinterizada.



Resultado e Discussão

Nossa finalidade é demonstrar em sala de aula para os colegas, o processo de separação entre H20 e areia denominado decantação esse fenômeno leva essa mistura a se dividir em liquido e sólido, sabendo que, esse acontecimento se da quando a densidade do sólido e maior do que da água. Isto acontece quando o componente sólido e precipitado para o fundo do recipiente, e também vamos demonstrar a parte de filtração heterogênea. Esperamos que nossa explicação seja objetiva para os demais.

Meiose

Meiose é o nome dado ao processo de divisão celular através do qual uma célula vê o seu número de conjuntos cromossômicos reduzido para metade. Por este processo são formados gametas e esporos.
Nos organismos de reprodução sexuada a formação de seus gametas, ocorre por meio desse tipo de divisão celular. Quando ocorre fecundação, pela fusão de dois desses gametas, ressurge uma célula diplóide, que passará por numerosas mitoses comuns até formar um novo indivíduo, cujas células serão, também, diplóides.
Nos vegetais, que se caracterizam pela presença de um ciclo reprodutivo haplodiplobionte, a meiose não tem como fim a formação de gametas, mas, sim, com a formação de esporos. Curiosamente, nos vegetais a meiose relaciona-se com a porção assexuada de seu ciclo reprodutivo.
A meiose permite a recombinação gênica, de tal forma que cada célula diplóide é capaz de formar quatro células haplóides geneticamente diferentes entre si. Isso explica a variabilidade das espécies de reprodução sexuada.
A meiose conduz à redução dos cromossomos a metade. A primeira divisão é a mais complexa, sendo designada divisão de redução. É durante esta divisão que ocorre a redução a metade do número de cromossomos. Na primeira fase, os cromossomos emparelham e trocam material genético (entrecruzamento ou crossing-over), antes de separarem-se em duas células filhas. Cada um dos núcleos destas células filhas tem só metade do número original de cromossomos. Os dois núcleos resultantes dividem-se por mitose, formando quatro células. Qualquer das divisões se pode considerar que ocorre em quatro fases: prófase, metáfase, anáfase e telófase.

Fases da meiose

Divisão I

Na primeira divisão, durante a prófase I os cromossomos homólogos divididos longitudinalmente emparelham e podem trocar material genético, o que aumenta a variabilidade dos descendentes, começa o desenvolvimento do complexo sinaptonémico, há formação de quiasmata (forma de cruz) e síntese de moléculas. O invólucro nuclear e os nucléolos dissociam-se.
Durante a metáfase I, os cromossomos homólogos dispõem-se no plano equatorial da célula.
Na anáfase I não ocorre a divisão dos centrômeros, migrando os cromossomos homólogos inteiros para um dos pólos.
Durante a telófase I os cromossomas desfazem a formação espiral ou iniciam, diretamente a segunda divisão meiótica das células.

Divisão II

A prófase II é mais rápida que a prófase I, formando-se o fuso acromático.
Na metáfase II os cromossomas dispõem-se na placa equatorial e ligam-se as fibras ao fuso enquanto as bolas se dispersam em relação ao tempo equatorial.
Durante a anáfase II os cromossomas filhos migram para os pólos opostos.
Na telófase II os cromossomos desfazem a formação espiral e reaparecem os nucléolos. O citoplasma divide-se em quatro células haplóides originadas a partir da célula que deu início ao processo.