Biomoléculas: Classificação e Principais Funções

As biomoléculas são moléculas que são gerados nos seres vivos . O prefixo “bio” significa vida; Portanto, uma biomolécula é uma molécula produzida por um ser vivo. Os seres vivos são compostos de diferentes tipos de moléculas que desempenham várias funções necessárias para a vida.

Na natureza, existem sistemas bióticos (vivos) e abióticos (não vivos) que interagem e, em alguns casos, trocam elementos. Uma característica que todos os seres vivos têm em comum é que eles são orgânicos, o que significa que suas moléculas constituintes são constituídas por átomos de carbono.

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As biomoléculas também têm em comum outros átomos além do carbono. Esses átomos incluem hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre, principalmente. Esses elementos também são chamados de bioelementos porque são o principal componente das moléculas biológicas.

No entanto, existem outros átomos que também estão presentes em algumas biomoléculas, embora em quantidades menores. Geralmente são íons metálicos como potássio, sódio, ferro e magnésio, entre outros. Portanto, as biomoléculas podem ser de dois tipos: orgânicas ou inorgânicas.

Assim, os organismos são constituídos por muitos tipos de moléculas baseadas em carbono, por exemplo: açúcares, gorduras, proteínas e ácidos nucléicos. No entanto, existem outros compostos que também são à base de carbono e que não fazem parte das biomoléculas.

Essas moléculas que contêm carbono que não são encontradas em sistemas biológicos podem ser encontradas na crosta terrestre , em lagos, mares e oceanos e na atmosfera. O movimento desses elementos na natureza é descrito no que é conhecido como ciclos biogeoquímicos.

Pensa-se que essas moléculas orgânicas simples encontradas na natureza foram aquelas que deram origem às biomoléculas mais complexas que fazem parte da estrutura fundamental da vida: a célula. O acima é o que é conhecido como a teoria da síntese abiótica.

Classificação e funções das biomoléculas

As biomoléculas são diversas em tamanho e estrutura, o que lhes confere características únicas para o desempenho das diferentes funções necessárias para a vida. Assim, as biomoléculas atuam como armazenamento de informações, fonte de energia, suporte, metabolismo celular, entre outros.

As biomoléculas podem ser classificadas em dois grandes grupos, com base na presença ou ausência de átomos de carbono.

Biomoléculas inorgânicas

São todas aquelas moléculas presentes nos seres vivos e que não contêm carbono em sua estrutura molecular. Moléculas inorgânicas também podem ser encontradas em outros sistemas (não vivos) da natureza.

Os tipos de biomoléculas inorgânicas são os seguintes:

Agua

É o componente principal e fundamental dos seres vivos, é uma molécula formada por um átomo de oxigênio ligado a dois átomos de hidrogênio. A água é essencial para a existência da vida e é a biomolécula mais comum.

Entre 50 e 95% do peso de qualquer ser vivo é água, pois é necessário realizar várias funções importantes, como regulação térmica e transporte de substâncias.

Sais minerais

São moléculas simples formadas por átomos com carga oposta que se separam completamente na água. Por exemplo: cloreto de sódio, formado por um átomo de cloro (carga negativa) e um átomo de sódio (carga positiva).

Os sais minerais participam da formação de estruturas rígidas, como os ossos dos vertebrados ou o exoesqueleto dos invertebrados. Essas biomoléculas inorgânicas também são necessárias para desempenhar muitas funções celulares importantes.

Gás

São moléculas que estão na forma de gás. Eles são essenciais para a respiração animal e a fotossíntese nas plantas.

Exemplos desses gases são: oxigênio molecular, formado por dois átomos de oxigênio ligados entre si; e dióxido de carbono, formado por um átomo de carbono ligado a dois átomos de oxigênio. Ambas as biomoléculas participam das trocas gasosas realizadas pelos seres vivos com o meio ambiente.

Biomoléculas orgânicas

Biomoléculas orgânicas são aquelas moléculas que contêm átomos de carbono em sua estrutura. Moléculas orgânicas também podem ser encontradas distribuídas na natureza como parte de sistemas não-vivos e constituem o que é conhecido como biomassa.

Os tipos de biomoléculas orgânicas são os seguintes:

Carboidratos

Os carboidratos são provavelmente as substâncias orgânicas mais abundantes e difundidas na natureza e são componentes essenciais de todos os seres vivos.

Os carboidratos são produzidos pelas plantas verdes a partir de dióxido de carbono e água durante o processo de fotossíntese.

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Essas biomoléculas são formadas principalmente por átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Eles também são conhecidos como carboidratos ou sacarídeos e funcionam como fontes de energia e como componentes estruturais dos organismos.

– Monossacarídeos

Os monossacarídeos são os carboidratos mais simples e geralmente são chamados de açúcares simples. Eles são os blocos de construção elementares a partir dos quais todos os maiores carboidratos são formados.

Os monossacarídeos têm a fórmula molecular geral (CH2O) n, onde n pode ser 3, 5 ou 6. Assim, os monossacarídeos podem ser classificados de acordo com o número de átomos de carbono presentes na molécula:

Se n = 3, a molécula é uma triosa. Por exemplo: gliceraldeído.

Se n = 5, a molécula é uma pentose. Por exemplo: ribose e desoxirribose.

Se n = 6, a molécula é uma hexose. Por exemplo: frutose, glicose e galactose.

Pentoses e hexoses podem existir de duas formas: cíclica e não cíclica. Na forma não cíclica, suas estruturas moleculares mostram dois grupos funcionais: um grupo aldeído ou um grupo cetona.

Monossacarídeos que contêm o grupo aldeído são chamados aldoses, e aqueles que possuem um grupo cetona são chamados cetoses. Aldoses são açúcares redutores, enquanto cetoses são açúcares não redutores.

No entanto, na água, as pentoses e hexoses existem principalmente na forma cíclica e é dessa maneira que elas se combinam para formar moléculas maiores de sacarídeos.

– Dissacarídeos

A maioria dos açúcares encontrados na natureza são dissacarídeos. Estes são formados formando uma ligação glicosídica entre dois monossacarídeos, através de uma reação de condensação que libera água. Esse processo de formação de ligações requer energia para manter as duas unidades de monossacarídeos juntas.

Os três dissacarídeos mais importantes são sacarose, lactose e maltose. Eles são formados a partir da condensação dos monossacarídeos apropriados. A sacarose é um açúcar não redutor, enquanto a lactose e a maltose são açúcares redutores.

Os dissacarídeos são solúveis em água, mas são biomoléculas muito grandes para atravessar a membrana celular por difusão. Por esse motivo, eles se decompõem no intestino delgado durante a digestão, de modo que seus componentes fundamentais (isto é, monossacarídeos) passam para o sangue e outras células.

Os monossacarídeos são usados ​​muito rapidamente pelas células. No entanto, se uma célula não precisa de energia, pode armazená-la imediatamente na forma de polímeros mais complexos. Assim, os monossacarídeos são convertidos em dissacarídeos por reações de condensação que ocorrem na célula.

– Oligossacarídeos

Os oligossacarídeos são moléculas intermediárias formadas por três a nove unidades de açúcares simples (monossacarídeos). Eles são formados pela decomposição parcial de carboidratos mais complexos (polissacarídeos).

A maioria dos oligossacarídeos naturais são encontrados nas plantas e, com exceção da maltotriose, são indigestos para os seres humanos porque o corpo humano não possui as enzimas necessárias no intestino delgado para quebrá-las.

No intestino grosso, bactérias benéficas podem quebrar os oligossacarídeos por fermentação ; assim, eles se transformam em nutrientes absorvíveis que fornecem energia. Certos produtos de degradação de oligossacarídeos podem ter um efeito benéfico no revestimento do intestino grosso.

Exemplos de oligossacarídeos incluem rafinose, um trissacarídeo de leguminosa e alguns cereais compostos de glicose, frutose e galactose. A maltotriose, um trissacarídeo de glicose, é produzida em algumas plantas e no sangue de certos artrópodes.

– Polissacarídeos

Os monossacarídeos podem sofrer uma série de reações de condensação, adicionando uma unidade após a outra à cadeia até formar moléculas muito grandes. Estes são os polissacarídeos.

As propriedades dos polissacarídeos dependem de vários fatores de sua estrutura molecular: comprimento, ramos laterais, dobras e se a cadeia é “reta” ou “enrolada”. Existem vários exemplos de polissacarídeos na natureza.

O amido é frequentemente produzido nas plantas como forma de armazenar energia e é composto por polímeros de α-glicose. Se o polímero é ramificado, é chamado amilopectina e, se não for ramificado, é chamado amilose.

O glicogênio é o polissacarídeo de reserva energética dos animais e é composto de amilopectinas. Assim, o amido das plantas se degrada no corpo para produzir glicose, que entra na célula e é usada no metabolismo. A glicose que não é usada polimeriza e forma glicogênio, o depósito de energia.

Lipídios

Os lipídios são outro tipo de biomoléculas orgânicas cuja principal característica é o fato de serem hidrofóbicos (repelir a água) e, consequentemente, serem insolúveis em água. Dependendo da sua estrutura, os lipídios podem ser classificados em 4 grupos principais:

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– Triglicerídeos

Os triglicerídeos são formados por uma molécula de glicerol ligada a três cadeias de ácidos graxos. Um ácido graxo é uma molécula linear que contém em uma extremidade um ácido carboxílico , seguido por uma cadeia de hidrocarboneto e um grupo metila na outra extremidade.

Dependendo da sua estrutura, os ácidos graxos podem ser saturados ou insaturados. Se a cadeia de hidrocarbonetos contém apenas ligações simples, é um ácido graxo saturado. Por outro lado, se essa cadeia de hidrocarbonetos tiver uma ou mais ligações duplas, o ácido graxo é insaturado.

Dentro desta categoria estão os óleos e gorduras. A primeira é a reserva de energia das plantas, possui insaturações e é líquida à temperatura ambiente. Por outro lado, as gorduras são as reservas de energia dos animais, são moléculas saturadas e sólidas à temperatura ambiente.

Fosfolipídios

Os fosfolipídios são semelhantes aos triglicerídeos, pois possuem uma molécula de glicerol ligada a dois ácidos graxos. A diferença é que os fosfolipídios têm um grupo fosfato no terceiro carbono do glicerol, em vez de outra molécula de ácido graxo.

Esses lipídios são muito importantes devido à maneira como eles podem interagir com a água. Por ter um grupo fosfato em uma extremidade, a molécula se torna hidrofílica (atrai a água) nessa região. No entanto, permanece hidrofóbico no restante da molécula.

Devido à sua estrutura, os fosfolipídios tendem a ser organizados de forma que os grupos fosfato estejam disponíveis para interagir com o meio aquoso, enquanto as cadeias hidrofóbicas que eles organizam no interior estão longe da água. Assim, os fosfolipídios fazem parte de todas as membranas biológicas.

– Esteróides

Os esteróides são constituídos por quatro anéis de carbono fundidos, aos quais diferentes grupos funcionais estão ligados. Um dos mais importantes é o colesterol, pois é essencial para os seres vivos. É o precursor de alguns hormônios importantes, como estrogênio, testosterona e cortisona, entre outros.

– Ceras

As ceras são um pequeno grupo de lipídios que têm função protetora. São encontradas nas folhas das árvores, nas penas dos pássaros, no ouvido de alguns mamíferos e em locais que precisam ser isolados ou protegidos do ambiente externo.

Ácidos nucleicos

Os ácidos nucléicos são as principais moléculas de transporte da informação genética nos seres vivos. Sua principal função é direcionar o processo de síntese protéica, que determina as características herdadas de cada ser vivo. Eles são compostos de átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e fósforo.

Os ácidos nucleicos são polímeros formados por repetições de monômeros, chamados nucleotídeos. Cada nucleotídeo consiste em uma base aromática contendo nitrogênio ligado a um açúcar pentose (cinco carbonos), que por sua vez está ligado a um grupo fosfato.

As duas principais classes de ácidos nucleicos são o ácido desoxirribonucleico (DNA) e o ácido ribonucleico (RNA). O DNA é a molécula que contém todas as informações de uma espécie, por isso está presente em todos os seres vivos e na maioria dos vírus.

O RNA é o material genético de certos vírus, mas também é encontrado em todas as células vivas. Lá, ele desempenha funções importantes em certos processos, como a fabricação de proteínas.

Cada ácido nucleico contém quatro das cinco possíveis bases contendo nitrogênio: adenina (A), guanina (G), citosina (C), timina (T) e uracil (U). O DNA possui as bases adenina, guanina, citosina e timina, enquanto o RNA possui o mesmo, exceto a timina, que é substituída pelo uracilo no RNA.

– Ácido desoxirribonucléico (DNA)

A molécula de DNA é composta de duas cadeias nucleotídicas ligadas por ligações chamadas ligações fosfodiéster. Cada cadeia possui uma estrutura em forma de hélice. As duas hélices se entrelaçam para dar uma dupla hélice. As bases estão dentro da hélice e os grupos fosfato estão fora.

O DNA é composto de uma cadeia principal de açúcar desoxirribose ligado ao fosfato e as quatro bases nitrogenadas: adenina, guanina, citosina e timina. Nas cadeias duplas de base, formam-se pares de bases: a adenina sempre se liga à timina (AT) e a guanina à citosina (GC).

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As duas hélices são mantidas juntas, combinando as bases nucleotídicas por ligações de hidrogênio. Às vezes, a estrutura é descrita como uma escada em que as cadeias de açúcar e fosfato são os lados e as ligações base-base são os degraus.

Essa estrutura, juntamente com a estabilidade química da molécula, torna o DNA o material ideal para a transmissão de informações genéticas. Quando uma célula se divide, seu DNA é copiado e passa de uma geração para a próxima geração.

– Ácido ribonucleico (RNA)

O RNA é um polímero de ácido nucleico cuja estrutura é formada por uma única cadeia nucleotídica: adenina, citosina, guanina e uracilo. Como no DNA, a citosina sempre se liga à guanina (CG), mas a adenina se liga ao uracil (AU).

É o primeiro intermediário na transferência de informação genética nas células. O RNA é essencial para a síntese de proteínas, uma vez que as informações contidas no código genético geralmente são transmitidas do DNA para o RNA, e disso para as proteínas.

Alguns RNAs também cumprem funções diretas no metabolismo celular. O RNA é obtido copiando a sequência base de um segmento de DNA chamado gene, em uma porção de ácido nucleico de fita simples. Esse processo, chamado transcrição, é catalisado por uma enzima chamada RNA polimerase.

Existem vários tipos diferentes de RNA, principalmente 3. O primeiro é o RNA mensageiro, que é copiado diretamente do DNA pela transcrição. O segundo tipo é o RNA de transferência, que transfere os aminoácidos corretos para a síntese de proteínas.

Finalmente, a outra classe de RNA é o RNA ribossômico que, juntamente com algumas proteínas, forma ribossomos, órgãos celulares responsáveis ​​pela síntese de todas as proteínas da célula.

Proteína

As proteínas são moléculas grandes e complexas que desempenham muitas funções importantes e fazem a maior parte do trabalho nas células. Eles são necessários para a estrutura, função e regulação dos seres vivos. Eles consistem em átomos de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio.

As proteínas são constituídas por unidades menores chamadas aminoácidos, ligadas entre si por ligações peptídicas e formando cadeias longas. Os aminoácidos são pequenas moléculas orgânicas com propriedades físico-químicas muito particulares, existem 20 tipos diferentes.

A sequência de aminoácidos determina a estrutura tridimensional única de cada proteína e sua função específica. De fato, as funções de proteínas individuais são tão variadas quanto suas seqüências únicas de aminoácidos, que determinam as interações que geram estruturas tridimensionais complexas.

Várias funções

As proteínas podem ser componentes estruturais e de movimento da célula, como a actina. Outros trabalham acelerando reações bioquímicas dentro da célula, como a DNA polimerase, que é a enzima que sintetiza o DNA.

Existem outras proteínas cuja função é transmitir uma mensagem importante ao corpo. Por exemplo, alguns tipos de hormônios, como o crescimento, transmitem sinais para coordenar processos biológicos entre diferentes células, tecidos e órgãos.

Algumas proteínas ligam e transportam átomos (ou pequenas moléculas) dentro das células; É o caso da ferritina, responsável pelo armazenamento de ferro em alguns organismos. Outro grupo de proteínas importantes são os anticorpos, que pertencem ao sistema imunológico e são responsáveis ​​pela detecção de toxinas e patógenos.

Assim, as proteínas são os produtos finais do processo de decodificação da informação genética que começa com o DNA celular. Essa incrível variedade de funções é derivada de um código surpreendentemente simples, capaz de especificar um conjunto muito diversificado de estruturas.

Referências

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