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Biomoléculas. Biomoléculas – as moléculas da vida. Nenhuma unidade viva é exactamente igual a outra ou exactamente igual a si própria em dois momentos diferentes.
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Biomoléculas – as moléculas da vida • Nenhuma unidade viva é exactamente igual a outra ou exactamente igual a si própria em dois momentos diferentes. • A própria célula é um sistema aberto em que entram constantemente substâncias novas e são eliminados, em simultâneo, produtos elaborados no interior da célula.
É possível agrupar os constituintes químicos de uma célula em dois conjuntos: • Compostos inorgânicos – água e sais minerais • Compostos orgânicos - prótidos; glícidos; lípidos e ácidos nucleicos
Os compostos inorgânicos são de origem mineral e provêem basicamente do meio físico externo. • Os compostos orgânicos são compostos de carbono ou, mais especificamente, compostos em que existe carbono ligado covalentemente com o hidrogénio, podendo existir ou não outros tipos de átomos. São, por vezes, muito complexos e são particularmente responsáveis pelas propriedades das células vivas.
Água – Importância biológica • Toda a vida na Terra depende, directa ou indirectamente, da água. • A água é duplamente importante, pois além de ser um constituinte químico vital de todas as células, para muitos organismos faz parte do seu próprio habitat.
Apesar da sua grande importância para os sistemas vivos, a água tem uma estrutura molecular simples. Fig. 5 Molécula de água • Quando um dos átomos de hidrogénio com carga local positiva, de uma molécula de água, se situa perto do átomo de oxigénio de outra molécula de água que tem carga local negativa suficientemente forte, a força de atracção entre esses átomos origina uma ligação que recebe o nome de ligação de hidrogénio.
As moléculas de água ligam-se entre si numa teia complexa de muitas ligações de hidrogénio. • A água é uma substância com elevada coesão molecular e apresenta ponto de ebulição elevado. • As propriedades da água residem no facto desta molécula, apesar de electronicamente neutra, apresentar polaridade. • A polaridade contribui para o grande poder solvente da água.
A água : • Intervém nas reacções químicas; • Actua como meio de difusão de muitas substâncias; • Excelente solvente, serve de veículo para materiais nutritivos ,necessários às células, e produtos de excreção; • É um regulador da temperatura, pois em presença de grandes variações de temperatura do meio experimenta pequenas variações; • Intervém em reacções de hidrólise (reacção química de quebra de uma molécula por uma molécula de água).
Compostos orgânicos • Há compostos orgânicos que são constituídos por moléculas relativamente pequenas. Todavia, outros são formados por moléculas gigantes, constituídas pela associação de várias moléculas unitárias.
Muitas destas moléculas, grandes e complexas, chamadas macromoléculas, podem ser sintetizadas quase sempre pelos seres vivos. De entre os diferentes compostos orgânicos destacam-se: os glícidos, os lípidos, os prótidos e os ácidos nucleicos.
Todas as macromoléculas são formadas por conjuntos (polímeros) de unidades estruturais (monómeros), respectivamente, aminoácidos, monossacarídeos, glicerol e ácidos gordos e nucleótidos.
Macromoléculas Processos de polimerização e despolimerização
Glícidos • Os glícidos também designados por glúcidos ou hidratos de carbono, são compostos orgânicos ternários, isto é, constituídos por carbono (C) , oxigénio (O) e hidrogénio (H), e estão abundantemente distribuídos nos organismos vegetais e animais.
Nos glícidos, os átomos de oxigénio e de hidrogénio, geralmente, apresentam-se combinados na proporção de um para dois, como na água. • Podem considerar-se três grupos principais de glícidos: monossacarídeos, oligossacarídeos e polissacarídeos.
Monossacarídeos – são as unidades estruturais dos glícidos e são classificados segundo o número de átomos de carbono que possuem. Assim, podem ser trioses (3C), tetroses (4C), pentoses (5C), hexoses(6C), etc. • Oligossacarídeos – as moléculas de monossacarídeos podem estabelecer ligações com outros tipos de moléculas, nomeadamente com outros monossacarídeos. Por exemplo, duas moléculas de monossacarídeos podem reagir entre si, originando um dissacarídeo.
Os monossacarídeos ligam-se entre si através de ligações glicosídicas. • Quando três moléculas de monossacarídeos reagem, o produto formado tem o nome de trissacarídeo, e assim sucessivamente. • De um modo geral, designam-se por oligossacarídeos as moléculas constituídas por duas a dez moléculas de monossacarídeos ligadas entre si.
Polissacarídeos – são polímeros de monossacarídeos. De todos os polissacarídeos existentes, os mais destacados pela sua função biológica são: a celulose, o amido e o glicogénio.
Importância biológica dos glícidos • No âmbito da importância biológica dos glícidos, podem referir--se três funções fundamentais: função energética, função estrutural e função de reserva. • Função energética – muitos monossacarídeos são utilizados directamente em transferências energéticas. Alguns oligossacarídeos e polissacarídeos constituem uma reserva energética. É o caso da sacarose, do amido, do glicogénio e da glicose.
Função estrutural – certos glícidos, como a celulose, a quitina e outros, desempenham funções estruturais. ( a celulose é constituinte da parede celular das plantas, a quitina faz parte da parede celular dos fungos) • Função de reserva – para além da sacarose que pode ter função de reserva nalguns seres, também o amido é o açúcar de reserva das plantas, o glicogénio é o açúcar de reserva dos animais e certas algas podem ter como açúcares de reserva alguns monossacarídeos.
Lípidos • A propriedade mais distintiva, comum a todos os lípidos, é a sua insolubilidade na água e a sua solubilidade em solventes orgânicos como éter, o clorofórmio e o benzeno. Fig. 17 Formação de uma gordura (triglicerídeo) • São variadas as classificações dos lípidos sob o ponto de vista químico. Dentro dos lípidos simples, existem as gorduras, e dentro dos mais complexos, existem os fosfolípidos.
Gorduras – constitui um dos principais grupos de lípidos com funções de reserva, como por exemplo, a formação de um triglicerídeo cujos componentes básicos são o glicerol e três moléculas de ácidos gordos. • Fosfolípidos– são compostos celulares muito importantes com função estrutural, principalmente ao nível das membranas biológicas. São constituídos por carbono, hidrogénio, oxigénio, fósforo e azoto.
Importância biológica dos lípidos • Os lípidos constituem um dos grupos de compostos orgânicos vitais para os organismos. Destacam-se várias funções: • Reserva energética – muitos lípidos constituem uma importante fonte de reserva de energia biológica. • Função estrutural – alguns lípidos, como os fosfolípidos e o colesterol são importantes constituintes das membranas celulares.
Função protectora – há lípidos, como as ceras, que revestem folhas e frutos das plantas, assim como a pele, pêlos e penas de muitos animais, tornando essas superfícies impermeáveis à água. Fig. 19 Funções dos Lípidos • Função vitamínicae hormonal – há lípidos que entram na constituição das vitaminas, como as vitaminas A, D, E, K, e fazem parte de algumas hormonas, nomeadamente as hormonas sexuais.
Prótidos • Os prótidos são compostos quaternários constituídos por C, O, H e N, contendo, por vezes, outros elementos, como S, P, Fe, Cu; Mg, etc. • São constituintes estruturais dos seres vivos e participam além disso, em fenómenos biológicos muito importantes. • As moléculas unitárias neste conjunto de compostos orgânicos são os aminoácidos. Estes podem ligar-se por reacções de condensação, formando cadeias de tamanho e complexidade variáveis, os péptidos e as proteínas.
Aminoácidos – para se compreender como os aminoácidos se organizam na constituição dos péptidos, devem conhecer-se algumas características das suas moléculas. • Os aminoácidos possuem um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH) e um átomo de Hidrogénio ligado ao mesmo carbono. Existe ainda uma porção da molécula (R) que varia de aminoácido para aminoácido.
Conhecem-se muitos aminoácidos, mas apenas cerca de 20 deles entram na constituição das proteínas biológicas, desde as bactérias até ao Homem. • Péptidos – as moléculas de aminoácidos podem reagir entre si, estabelecendo-se entre elas uma ligação química covalente – ligação peptídica.
Proteínas – são macromoléculas de elevada massa molecular. São constituídas por uma ou mais cadeias polipeptidícas e possuem uma conformação tridimensional definida. Há uma variedade quase infinita de proteínas, pois não há dois organismos que possuam exactamente as mesmas.
Importância biológica das proteínas • As proteínas desempenham funções cruciais em todos os processos biológicos, podendo citar-se vários exemplos: • Função estrutural – fazem parte da estrutura de todos os constituintes celulares. • Função enzimática – actuam como biocatalizadores de quase todas as reacções químicas que ocorrem nos seres vivos.
Função de transporte – muitos iões e moléculas pequenas são transportadas por proteínas. Por exemplo, a hemoglobina transporta o oxigénio até aos tecidos. Fig. 23 Hemoglobina • Função hormonal – muitas hormonas como a insulina, a adrenalina, hormonas hipofisárias, etc. têm constituição proteica. • Função imunológica (defesa) – certas proteínas altamente específicas (anticorpos) reconhecem e combinam-se com substâncias estranhas ao organismo, permitindo a sua neutralização.
Função motora – são as componentes maioritárias dos músculos. • Função de reserva alimentar – algumas proteínas funcionam como reserva, fornecendo aminoácidos ao organismo durante o seu desenvolvimento. Fig. 24 Função dos prótidos
Ácidos Nucleicos • Os ácidos nucleicos são as biomoléculas mais importantes do controlo celular, pois contêm a informação genética. • Existem dois tipos de ácidos nucleicos: o ácido desoxirribonucleico – DNA e o ácido ribonucleico – RNA. Fig. 25 Molécula de DNA
Nos ácidos nucleicos podem identificar-se três constituintes fundamentais. • Ácido fosfórico- confere aos ácidos nucleicos as suas características ácidas. Está presente no DNA e no RNA. Fig. 27 Molécula de RNA Fig. 26 Molécula de DNA
Fig. 28 Grupo fosfato • Pentoses– ocorre dois tipos: a desoxirribose no DNA e a ribose no RNA. Fig. 29 Pentoses
Bases azotadas – há cinco bases azotadas diferentes, divididas em dois grupos: bases de anel duplo (púricas) – adenina (A) e guanina (G), e bases de anel simples (pirimídicas) – timina (T), citosina (C) e uracilo (U). Fig. 30 Bases azotadas
Fig. 31 Sistematização da composição química dos ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são polímeros em que as unidades básicas que os constituem, ou seja, os monómeros, são os nucleótidos. • Um nucleótido é constituído por três componentes diferentes: um grupo fosfato, uma pentose e uma base azotada. • Os nucleótidos podem unir-se sequencialmente, constituindo cadeias polinucleotídicas. Fig. 32 Nucleótidos
Importância biológica dos ácidos nucleicos • A molécula de DNA apresenta uma organização e um funcionamento universal em todos os seres vivos. • DNA e RNA participam na síntese de proteínas. • Quer nos procariontes quer nos eucariontes, o DNA é o suporte universal da informação hereditária (informação genética) controlando a actividade celular. Fig. 33 Molécula de DNA
A grande diversidade de moléculas de DNA confere grande diversidade à vida, pois cada organismo contém o seu DNA, que o torna único. Fig. 34 Réplica de DNA • O DNA é responsável por toda a informação hereditária que passa de geração em geração. Fig. 35 Material genético
