BiomolĂŠculas
Biomoléculas - as moléculas da vida Nenhuma unidade viva é
A própria célula é um
exactamente igual a outra ou exactamente igual a si própria em dois
sistema aberto em que entram constantemente substâncias novas e são
momentos diferentes.
eliminados, simultâneo,
em produtos
elaborados no interior da célula. Fig.1 Representação de uma molécula
É possível agrupar os constituintes químicos de uma célula em dois conjuntos: Compostos inorgânicos - água e sais minerais; Compostos orgânicos - glícidos (glúcidos ou hidratos de carbono), lípidos, prótidos, ácidos nucleicos, etc.
Fig.2 Composto inorgânico - água
Os compostos inorgânicos são de origem mineral e provêem basicamente do meio físico externo.
Fig.3 Ligação de hidrogénio entre moléculas de água
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.
Fig.4 Elemento vital para a vida na Terra
Apesar da sua grande importância para os sistemas vivos, a água tem
uma estrutura molecular simples.
Fig.5 Molécula da 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. O seu calor específico é o mais elevado de todos os líquidos vulgares e a sua condutibilidade térmica é a mais alta de todos os
corpos não metálicos. Fig.6 Ligação de hidrogénio
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 água). Fig.7 Reacção de hidrólise
Compostos orgânicos Há compostos orgânicos que são constituídos por
moléculas
relativamente
pequenas. Todavia, outros são
formados
moléculas
por gigantes,
constituídas
associação
pela
de
moléculas unitárias.
várias
Fig.8 Macromolécula do glícido
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.
Fig.9 Macromoléculas dos lípidos, ácidos nucleicos e proteínas
Glícidos Os
glícidos,
também
designados por glúcidos ou
hidratos
de
carbono,
são
compostos orgânicos ternários, isto
é,
constituídos
por
carbono, oxigénio e hidrogénio, e
estão
abundantemente
distribuídos nos organismos vegetais e animais.
Fig.10 Forma de estrutura da glicose e da frutose
Nos glícidos, os átomos
de
oxigénio
hidrogénio,
e
de
geralmente,
apresentam-se combinados na proporção de um para Fig.12 Glicose
dois, como na água. Podem considerar-se três
grupos
principais
de
glícidos: monossacarídeos, oligossacarídeos polissacarídeos. Fig.11 Maltose
e
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.
Fig.13 Monossacarídeos, fórmulas estruturais: A – Pentoses e B – Hexoses. Os números correspondem às diferentes posições dos átomos de carbono na molécula
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.
Fig.14 Síntese de um dissacarídeo
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
monossacarídeos ligadas entre si.
duas
a
dez
moléculas
de
Polissacarídeos - são polímeros de monossacarídeos. De
todos os polissacarídeos existentes, os mais destacados pela sua função biológica são: celulose, amido e glicogénio.
Fig.15 Principais polímeros de glicose
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 diretamente
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.
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.
Fig.16 Celulose
Lípidos A propriedade mais distintiva, comum a todos os lípidos, é a sua fraca solubilidade na água e a sua solubilidade em solventes orgânicos como o 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.
Fig.18 Lípidos de reserva
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 vitamínica e hormonal - há lípidos que entram na
constituição de vitaminas, como as vitaminas E e K, e fazem parte de algumas hormonas, nomeadamente 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.
Fig.20 Representação de aminoácidos
Os aminoácidos possuem um grupo amina (NH2), um grupo carboxilo (COOH) e um átomo de hidrogénio ligado ao mesmo carbono.
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.
Fig.21 Formação de um péptido
Proteínas - são macromoléculas de elevada massa molecular. São
constituídas por uma ou mais cadeias polipeptídicas e possuem uma conformação tridimensional definida. Há uma variedade quase infinita de proteínas, pois não há dois organismos que possuam exactamente
as mesmas.
Fig.22 Níveis de organização das proteínas
Enzimas As enzimas são: Catalisadores biológicos; Longas cadeias de pequenas moléculas chamadas aminoácidos. Têm como função: Viabilizar a actividade das células, quebrando moléculas ou juntando-as para formar novos compostos. Com excepção de um pequeno grupo de moléculas de RNA com propriedades catalíticas, chamadas de Ribozimas, todas as enzimas são Proteínas.
Fig.23 As enzimas
As características das enzimas são: Apresentam alto grau de especificidade; São produtos naturais biológicos;
São altamente eficientes, acelerando a velocidade das reacções; São económicas, reduzindo a energia de activação; Não são tóxicas;
Condições favoráveis de pH, temperatura, polaridade do solvente e força iónica.
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 transportados por proteínas. Por exemplo, a hemoglobina transporta o oxigénio até aos tecidos. Função hormonal - muitas hormonas como a insulina, a adrenalina, hormonas hipofisárias, etc., têm constituição proteica.
Fig.24 Hemoglobina
Função imunológica (defesa) - certas proteínas altamente especificas reconhecem e combinam-se com substâncias estranhas ao organismo, permitindo a sua neutralização.
Função motora - são as componentes maioritários dos músculos. Função de reserva alimentar - algumas proteínas funcionam como reserva, fornecendo aminoácidos ao organismo durante o seu desenvolvimento.
Fig.25 Funções 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:
ácido
desoxirribonucleico - DNA e ácido ribonucleico - RNA. Fig.26 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 DNA
Fig.28 Molécula de RNA
Fig.29 Grupo fosfato
 Pentoses - ocorrem dois tipos: a desoxirribose (C5H10O4) e a ribose (C5H10O5).
Fig.30 Pentoses
 Bases azotadas - hå cinco bases azotadas diferentes, divididas em
dois grupos: bases de anel duplo - adenina (A) e guanina (G) e bases de anel simples - timina (T) , citosina (C) e uracilo (U).
Fig.31 Bases azotadas
Fig.32 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 nucleótidios. Um nucleótidio é constituído por três componentes diferentes: um grupo fosfato, uma pentose e uma base azotada. Os nucleótidios podem unir-se sequencialmente, constituindo cadeias polinucleotídicas.
Fig.33 Nucleótidos
Importância biológica dos ácidos nucleicos A molécula de DNA apresenta
Quer nos procariontes quer
uma
nos eucariontes, o DNA é o
organização
e
um
funcionamento universal em todos
suporte
os seres vivos.
informação
hereditária
(informação
genética),
controlando celular. Fig.34 Molécula de DNA
universal
a
da
actividade
A grande diversidade de
moléculas de DNA confere grande diversidade à vida, pois
cada organismo contém o seu DNA, que o torna único.
Fig.35 Réplica de DNA
O DNA é responsável por toda a informação hereditária que passa de geração em
geração.
Fig.36 Material genético
Referências Bibliográ
ficas
Sites: http://www.cientic.com/tema_biomoleculas.html http://pt.shvoong.com/medicine-and-health/structural-
biology/506433-biomol%C3%A9culas/ Livro: Dias da Silva, Amparo; Gramaxo, Fernanda; Santos, Maria Ermelinda; Mesquita, Almira Fernandes; (2004); TERRA, UNIVERSO DE VIDA, 2.ª Parte - Biologia; Porto Editora.