Biomoléculas. Nota: Polímero macromolécula constituída por um grande número de unidades moleculares simples, baixo peso molecular (monómeros).
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- Débora Leveck Rico
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1 Biomoléculas Todos os seres vivos são constituídos por moléculas orgânicas de grandes dimensões macromoléculas. Estas são formadas por um número relativamente reduzido de elementos químicos, principalmente carbono, oxigénio e hidrogénio. Existem quatro grandes tipos de macromoléculas nas células: os prótidos, os glícidos, os lípidos e os ácidos nucleicos. As biomoléculas desempenham diferentes funções: estruturais, energéticas, enzimáticas, armazenamento e transferência de informação. Nota: Polímero macromolécula constituída por um grande número de unidades moleculares simples, baixo peso molecular (monómeros). 1. Água: A água é o composto mais importante nas células. Constitui o meio onde ocorrem todas as reações celulares, intervindo em numerosas reações químicas vitais. As propriedades da água residem no facto desta molécula, apesar de eletronicamente neutra, apresentar polaridade. Esta polaridade permite a ligação entre as moléculas de água e também entre estas moléculas e outras substâncias polares, através de pontes de hidrogénio. A polaridade da molécula da água explica a eficácia sem separar partículas entre si, pois o caráter polar da água tende a diminuir as forças de atração dos iões encontrados em sais e em outros compostos iónicos, favorecendo a dissociação dos mesmos Funções da água: Intervém nas reações químicas Atua como meio de difusão de muitas substâncias É um regulador da temperatura Intervém em reações de hidrólise É um excelente solvente de compostos orgânicos e inorgânicos 1
2 2. Sais minerais: De um modo geral, os sais minerais na forma iónica atuam no metabolismo e na forma molecular estão presentes em estruturas esqueléticas como carapaças, conchas, ossos, chifres, cascos, onde são comuns o carbonato de cálcio e o fosfato de cálcio Funções dos sais minerais: Reguladora Estrutural 3. Prótidos: Os prótidos são compostos quaternários, constituídos por C, H, N e O, podendo também conter outros elementos como S, P, Mg, Fe, Cu, etc. Portanto, de acordo com a complexidade dos prótidos, estes podem classificar-se em: Aminoácidos (aa) Péptidos: o Oligopéptidos (2 a 20 aa) o Polipéptidos (> 20 aa) Proteínas a distinção entre péptidos e proteínas é arbitrária; uns consideram que são proteínas> 50 aa; outros> 100 aa Aminoácidos: Existem cerca de 20 aminoácidos que entram na constituição dos prótidos de todas as espécies de seres vivos. Todos eles possuem um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH) e um átomo de hidrogénio ligados ao mesmo átomo de carbono. Existe ainda uma porção da molécula (R), que varia de aminoácido para aminoácido Péptidos: Os péptidos são o resultado da união entre dois ou mais aminoácidos, que se efetua através de uma ligação química covalente, denominada ligação peptídica. A ligação peptídica estabelece-se entre o grupo carboxilo de um aminoácido e o grupo amina de outro.
3 À junção desses aminoácidos chama-se síntese. À quebra da ligação entre esses aminoácidos denomina-se hidrólise, visto que liberta água e quebra a ligação peptídica. Os péptidos formados por dois aminoácidos denominam-se dipéptidos, os que são formados por três, tripéptidos, e assim sucessivamente. As cadeias peptídicas que contêm entre 2 a 20 aminoácidos designam-se oligopéptidos, os que ultrapassam esse número chamam-se polipéptidos Proteínas: As proteínas são macromoléculas constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas e apresentam uma estrutura tridimensional definida. São moléculas com vários níveis de organização. 3
4 3.4. Tipos de proteínas: As proteínas podem ser formadas apenas por aminoácidos (proteínas simples ou holoproteínas) ou conter uma porção não proteica o grupo prostético (proteínas conjugadas ou heteroproteínas). De acordo com a natureza do grupo prostético, são designadas glicoproteínas, lipoproteínas, fosfoproteínas, etc Desnaturação de proteínas: As estruturas das proteínas são mantidas por interações fracas que são facilmente quebradas quando expostas a agitação, a variação de ph, a radiações, ao calor, etc. A perda da estrutura tridimensional designa-se desnaturação. As proteínas desnaturadas deixam de ser funcionais. A desnaturação pode ser irreversível (a altas temperaturas) Funções das proteínas: Função transportadora (ex. Hemoglobina) A hemoglobina encontra-se nas hemácias. Esta proteína transporta oxigénio. Função estrutural as proteínas contribuem para a manutenção da estrutura das células ou tecidos. (ex. Colagénio encontra-se na pele; queratina encontra-se na pele, unhas, pêlos, cascos, penas, cornos). Função hormonal existem muitas proteínas hormonais que regulam reações metabólicas celulares (ex. insulina e a hormona do crescimento). Função imunológica contra invasão de substâncias ou células estranhas, através de anticorpos (proteínas produzidas por linfócitos). Função motora proteínas presentes no citoplasma das células musculares, responsáveis pela contração e relaxamento dos músculos (actina e miosina). Função enzimática (biocatalisadores) todas as enzimas presentes nos organismos são de natureza proteica (ex. amilase salivar, pepsina, tripsina, ) Função de reserva função de reserva energética (ex. albumina). 4. Glícidos ou glúcidos: Os glícidos são compostos ternários (constituídos por C, O e H). De acordo com a sua complexidade, podem-se considerar três grandes grupos de glícidos: Monossacarídeos Oligossacarídeos (2 a 10 monossacarídeos) Polissacarídeos (+20 monossacarídeos)
5 4.1. Monossacarídeos: Os monossacarídeos, ou oses, são os glícidos mais simples e são classificados de acordo com o número de átomos de carbono que os compõem (entre 3 e 9). Assim, existem as trioses (3C), as tetroses (4C), as pentoses (5C), as hexoses (6C), as heptoses (7C), e etc. As pentoses e as hexoses são as mais frequentes. Estes monossacarídeos, quando em solução aquosa, apresentam uma estrutura em anel de carbono Dissacarídeos: A ligação que une os dois monossacarídeos denomina-se ligação glicosídica. Dois monossacarídeos ligados formam um dissacarídeo. Se mais um monossacarídeo se ligar forma um trissacarídeo e assim sucessivamente. São oligossacarídeos as moléculas constituídas por 2 a 10 monossacarídeos unidos entre si. Se este número for superior, as moléculas denominam-se polissacarídeos. 5
6 4.3. Polissacarídeos: Amido: polissacarídeo de reserva das plantas, armazenado principalmente em amiloplastos. É um polímero de moléculas de glicose. O amido é uma mistura de dois tipos de moléculas: -Amilose: cadeia linear de moléculas de glicose; solúvel em água. -Amilopectina: semelhante à amilose mas de cadeia ramificada; insolúvel na água. Celulose: polissacarídeo estrutural, constituinte das paredes celulares das células vegetais. Constituída por moléculas de glicose, dispostas linearmente. Glicogénio: polissacarídeo de reserva; acumula-se preferencialmente no citoplasma das células do fígado e das células musculares (células animais). As células dos fungos também armazenam glicogénio. Quitina: é um polissacarídeo insolúvel (polímero de N-acetilglicosamina) constituinte principal dos exosqueletos dos artrópodes (insetos, crustáceos) e constituinte principal das paredes celulares da maior parte dos fungos Função dos glícidos: Função energética Função de reserva Função estrutural 5. Lípidos: Grupo de moléculas muito heterogéneo, do qual fazem parte as gorduras (animais, e vegetais), ceras, esteróides, etc. Geralmente são compostos por C, O e H, mas também podem conter outros elementos como S,N ou P. A insolubilidade na água e a solubilidade em compostos orgânicos, como o benzeno, o éter, e o clorofórmio, são características comuns. Apresentam estrutura e propriedades químicas diversas. Classificam-se em dois grandes grupos: lípidos de reserva e lípidos estruturais.
7 5.1. Lípidos de reserva: Alguns lípidos de reserva possuem dois componentes fundamentais: ácidos gordos e glicerol. Ácidos gordos: Os ácidos gordos são formados por uma cadeia linear de átomos de carbono, com um grupo terminal carboxilo (COOH). Os ácidos gordos que possuem átomos de carbono ligados entre si por ligações duplas ou triplas dizem-se insaturados. Nos ácidos gordos saturados, todos os átomos de carbono estão ligados entre si por ligações simples. As gorduras insaturadas à temperatura ambiente são líquidas. As gorduras saturadas à temperatura ambiente são sólidas. Glicerol: O glicerol ou glicerina é um álcool que contém três grupos hidroxilo (OH), capazes de estabelecer ligações covalentes com átomos de carbono dos grupos carboxilos dos ácidos gordos. Esta ligação denomina-se ligação éster e, conforme se estabelece entre o glicerol e um, dois ou três ácidos gordos, assim se forma um monoglicerídeo, um diglicerídeo ou um triglicerídeo. (substituídos pelos termos monoglicerol, diglicerol e triglicerol respetivamente) Lípidos estuturais: Destacam-se, pela sua importância, os fosfolípidos, lípidos contendo um grupo fosfato. Os fosfolípidos são os constituintes mais abundantes das membranas celulares. A sua estrutura resulta da ligação de uma molécula de glicerol com dois ácidos gordos e com uma molécula de ácido fosfórico. Os fosfolípidos são moléculas anfipáticas, isto é, possuem uma parte polar (hidrofílica) e uma parte apolar (hidrofóbica). 7
8 5.3. Esteróides: Há lípidos que não têm na sua constituição química nem glicerol nem ácidos gordos são os esteróides (possuem um anel orgânico ciclopentanofenantreno). O colestrol é um exemplo de um esteróide. O colestrol é a molécula percursora de síntese de outras moléculas esteróides: Vitamina D Hormonas esteróides (estrogénios, testosterona, ) Sais biliares O colestrol também é constituinte das membranas plasmáticas Funções dos lípidos: Função energética Função estrutural (membranas celulares, com fosfolípidos e colestrol) Função protetora (ceras de revestimento de plantas e animais) Função vitamínica (constituição das vitaminas E e K) Função hormonal (hormonas sexuais) 6. Ácidos nucleicos: DNA (ácido desoxirribonucleico) RNA (ácido ribonucleico) Monómeros: nucleótidos 6.1. Bases azotadas: Bases púricas possuem dois anéis -Adenina (A) -Guanina (G) Bases pirimídicas possuem um anel -Citosina (C) -Timina (T) -Uracilo (U) A timina só existe no DNA e o uracilo só existe no RNA.
9 6.2. DNA e RNA Relativamente às pentoses, o DNA contém desoxirribose e o RNA contém ribose. No DNA, as bases ligam-se entre si por complementaridade: à citosina de um nucleótido de uma cadeia, liga-se uma guanina do nucleótido de outra cadeia; à adenina liga-se a timina. DNA Ácido fosfórico Desoxirribose Adenina; timina; guanina; citosina Cadeia dupla RNA Ácido fosfórico Ribose Adenina; uracilo; Guanina;citosina Cadeia simples 6.3. Localização das moléculas de DNA e RNA nas moléculas Células eucarióticas: DNA núcleo RNA núcleo e citoplasma Células procarióticas: DNA citoplasma (nucleóide) RNA citoplasma 6.4. Importância dos ácidos nucleicos Quer nos procariontes quer nos eucariontes o DNA é o suporte universal da informação genética, controlando a atividade celular. Cada organismo é único porque é portador de um DNA único, do ponto de vista informativo. O DNA e o RNA intervêm na síntese de proteínas. 9
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