Macromoléculas: características, tipos, funções e exemplos

As macromoléculas são moléculas grandes – geralmente mais de 1000 átomos – formadas pela união de estructurares blocos ou monómeros menor. Nos seres vivos, encontramos quatro tipos de macromoléculas principais: ácidos nucléicos, lipídios, carboidratos e proteínas. Existem também outros de origem sintética, como plásticos.

Cada tipo de macromolécula biológica é composta de um monômero específico, a saber: ácidos nucleicos por nucleotídeos, carboidratos por monossacarídeos, proteínas por aminoácidos e lipídios por hidrocarbonetos de comprimento variável.

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Fonte: pixabay.com

Quanto à sua função, carboidratos e lipídios armazenam energia para a célula realizar suas reações químicas e também são utilizados como componentes estruturais.

As proteínas também têm funções estruturais, além de serem moléculas capazes de catálise e transporte. Finalmente, os ácidos nucléicos armazenam informações genéticas e participam da síntese de proteínas.

As macromoléculas sintéticas seguem a mesma estrutura biológica: muitos monômeros ligados para formar um polímero. Um exemplo disso são polietileno e nylon. Polímeros sintéticos são amplamente utilizados na indústria para a fabricação de tecidos, plásticos, isoladores, etc.

Caracteristicas

Tamanho

Como o nome indica, uma das características distintivas das macromoléculas é seu tamanho grande. Eles consistem em pelo menos 1.000 átomos, ligados por ligações covalentes. Nesse tipo de ligação, os átomos envolvidos na união compartilham os elétrons do último nível.

Constituição

Outro termo usado para se referir às macromoléculas é polímero (“muitas partes”) , formado por unidades repetidas chamadas monômeros (“uma parte”) . Essas são as unidades estruturais das macromoléculas e podem ser iguais ou diferentes umas das outras, dependendo do caso.

Poderíamos usar a analogia do jogo infantil Lego. Cada uma das peças representa os monômeros e, quando os juntamos para formar estruturas diferentes, obtemos o polímero.

Se os monômeros são os mesmos, o polímero é um homopolímero; e se forem diferentes, será um heteropolímero.

Existe também uma nomenclatura para designar o polímero, dependendo do seu comprimento. Se a molécula é formada por algumas subunidades, é chamada de oligômero. Por exemplo, quando queremos nos referir a um pequeno ácido nucleico, chamamos de oligonucleotídeo.

Estrutura

Dada a incrível diversidade de macromoléculas, é difícil estabelecer uma estrutura geral. O “esqueleto” dessas moléculas é formado por seus monômeros correspondentes (açúcares, aminoácidos, nucleotídeos etc.), e eles podem ser agrupados de maneira linear, ramificada ou assumir formas mais complexas.

Como veremos mais adiante, as macromoléculas podem ser de origem biológica ou sintética. Os primeiros têm funções infinitas nos seres vivos, e os últimos são amplamente utilizados pela sociedade – como os plásticos, por exemplo.

Macromoléculas biológicas: funções, estrutura e exemplos

Nos seres orgânicos, encontramos quatro tipos básicos de macromoléculas, que desempenham um imenso número de funções, permitindo o desenvolvimento e o sustento da vida. São proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos. A seguir, descreveremos suas características mais relevantes.

Proteína

As proteínas são macromoléculas cujas unidades estruturais são aminoácidos. Na natureza, encontramos 20 tipos de aminoácidos.

Estrutura

Estes monómeros são compostos por um átomo central de carbono (chamado de carbono alfa) ligado através de ligações covalentes a quatro grupos diferentes: um átomo de hidrogénio, um grupo amino (NH 2 ), um grupo carboxilo (COOH) e um grupo R.

Os 20 tipos de aminoácidos diferem entre si apenas na identidade do grupo R. Esse grupo varia em termos de natureza química, podendo encontrar aminoácidos básicos, ácidos, neutros, com cadeias longas, curtas e aromáticas, entre outros.

Os resíduos de aminoácidos são mantidos juntos por ligações peptídicas. A natureza dos aminoácidos determinará a natureza e as características da proteína resultante.

A sequência linear de aminoácidos representa a estrutura primária das proteínas. Então eles são dobrados e agrupados em diferentes padrões, formando as estruturas secundária, terciária e quaternária.

Função

As proteínas cumprem várias funções. Alguns servem como catalisadores biológicos e são chamados de enzimas; alguns são proteínas estruturais, como queratina presente nos cabelos, unhas, etc; e outros desempenham funções de transporte, como hemoglobina dentro de nossos glóbulos vermelhos.

Ácidos Nucleicos: DNA e RNA

O segundo tipo de polímero que faz parte dos seres vivos são os ácidos nucleicos. Neste caso, as unidades estruturais não são aminoácidos como nas proteínas, mas são chamadas monômeros chamados nucleotídeos.

Estrutura

Os nucleotídeos são compostos de um grupo fosfato, um açúcar de cinco carbonos (o componente principal da molécula) e uma base de nitrogênio.

Existem dois tipos de nucleotídeos: ribonucleotídeos e desoxirribonucleotídeos, que variam em termos de açúcar central. O primeiro são os componentes estruturais do ácido ribonucleico ou RNA, e o segundo são os do ácido desoxirribonucléico ou DNA.

Em ambas as moléculas, os nucleotídeos são mantidos juntos por meio de uma ligação fosfodiéster – equivalente à ligação peptídica que mantém as proteínas unidas.

Os componentes estruturais do DNA e do RNA são semelhantes diferem na estrutura, pois o RNA é encontrado na forma de uma banda única e o DNA em uma banda dupla.

Função

RNA e DNA são os dois tipos de ácidos nucleicos que encontramos nos seres vivos. O RNA é uma molécula dinâmica e multifuncional que aparece em várias conformações estruturais e participa da síntese de proteínas e da regulação da expressão gênica.

O DNA é a macromolécula responsável por armazenar todas as informações genéticas de um organismo, necessárias ao seu desenvolvimento. Todas as nossas células (com exceção das células vermelhas maduras) têm o material genético armazenado em seus núcleos de maneira muito compacta e organizada.

Carboidratos

Os carboidratos, também conhecidos como carboidratos ou simplesmente açúcares, são macromoléculas formadas por blocos chamados monossacarídeos (literalmente “açúcar”).

Estrutura

A fórmula molecular dos carboidratos é (CH 2 O) n . O valor de n pode variar de 3, o açúcar mais simples, a milhares de carboidratos mais complexos, sendo bastante variável em termos de comprimento.

Esses monômeros têm a capacidade de polimerizar um ao outro por meio de uma reação envolvendo dois grupos hidroxila, o que resulta na formação de uma ligação covalente denominada ligação glicosídica.

Essa ligação mantém os monômeros de carboidratos juntos, da mesma maneira que as ligações peptídicas e fosfodiéster mantêm proteínas e ácidos nucleicos juntos, respectivamente.

No entanto, ligações peptídicas e fosfodiéster ocorrem em áreas específicas dos monômeros que as constituem, enquanto ligações glicosídicas podem ser formadas com qualquer grupo hidroxila.

Como mencionado na seção anterior, pequenas macromoléculas são designadas com o prefixo oligo . No caso de carboidratos pequenos, o termo oligossacarídeos é usado; se eles são apenas dois monômeros ligados, é um dissacarídeo e, se forem maiores, polissacarídeos.

Função

Os açúcares são macromoléculas fundamentais para a vida, pois cumprem funções energéticas e estruturais. Eles fornecem a energia química necessária para conduzir um número significativo de reações dentro das células e são usados ​​como “combustível” dos seres vivos.

Outros carboidratos, como o glicogênio, servem para armazenar energia, para que a célula possa usá-lo quando necessário.

Eles também têm funções estruturais: fazem parte de outras moléculas, como ácidos nucléicos, paredes celulares de alguns organismos e exoesqueletos de insetos.

Nas plantas e em alguns protistas, por exemplo, encontramos um carboidrato complexo chamado celulose, formado apenas por unidades de glicose. Essa molécula é incrivelmente abundante na terra, pois está presente nas paredes celulares desses organismos e em outras estruturas de suporte.

Lipídios

“Lipídeo” é um termo usado para abranger um grande número de moléculas apolares ou hidrofóbicas (com fobia ou repulsão de água) formadas por cadeias de carbono. Ao contrário das três moléculas, proteínas, ácidos nucléicos e carboidratos mencionados, não há monômero específico para lipídios.

Estrutura

Do ponto de vista estrutural, um lipídeo pode ser apresentado de várias maneiras. Como são formadas por hidrocarbonetos (CH), as ligações não são parcialmente carregadas e, portanto, não são solúveis em solventes polares, como a água. No entanto, eles podem ser dissolvidos em outros tipos de solventes não polares, como o benzeno.

Um ácido graxo é composto pelas cadeias de hidrocarbonetos mencionadas e um grupo carboxila (COOH) como um grupo funcional. Geralmente, um ácido graxo contém 12 a 20 átomos de carbono.

As cadeias de ácidos graxos podem ser saturadas, quando todos os carbonos estão ligados por ligações simples ou insaturadas, quando mais de uma ligação dupla está presente dentro da estrutura. Se contém múltiplas ligações duplas, é um ácido poliinsaturado.

Tipos de lipídios de acordo com sua estrutura

Existem três tipos de lipídios na célula: esteróides, gorduras e fosfolipídios. Os esteróides são caracterizados por uma estrutura volumosa de quatro anéis. O colesterol é o mais conhecido e é um componente importante das membranas, pois controla a fluidez do mesmo.

As gorduras são compostas de três ácidos graxos ligados através de uma ligação éster a uma molécula chamada glicerol.

Finalmente, os fosfolipídios são formados por uma molécula de glicerol ligada a um grupo fosfato e duas cadeias de ácidos graxos ou isoprenoides.

Função

Como os carboidratos, os lipídios também funcionam como fonte de energia para a célula e como componentes de algumas estruturas.

Os lipídios têm uma função indispensável para todas as formas vivas: são constituintes essenciais da membrana plasmática. Estes formam a fronteira crucial entre os vivos e os não-vivos, servindo como uma barreira seletiva que decide o que entra e o que não entra na célula, graças à sua propriedade semipermeável.

Além dos lipídios, as membranas também são formadas por várias proteínas, que funcionam como transportadores seletivos.

Alguns hormônios (como os hormônios sexuais) são de natureza lipídica e são essenciais para o desenvolvimento do corpo.

Transporte

Nos sistemas biológicos, as macromoléculas são transportadas entre o interior e o exterior das células por processos chamados endo e exocitose (envolvendo a formação de vesículas) ou por transporte ativo.

A endocitose abrange todos os mecanismos utilizados pela célula para obter a entrada de partículas grandes e é classificada como: fagocitose, quando o elemento a ser engolido é uma partícula sólida; pinocitose, quando entra fluido extracelular; e endocitose, mediada por receptores.

A maioria das moléculas ingeridas por essa via termina em uma organela responsável pela digestão: o lisossomo. Outros terminam em fagossomos – que têm propriedades de fusão com lisossomos e formam uma estrutura chamada fagolisossomos.

Dessa forma, a bateria enzimática presente no lisossomo acaba degradando as macromoléculas que entraram inicialmente. Os monômeros que os formaram (monossacarídeos, nucleotídeos, aminoácidos) são transportados de volta ao citoplasma, onde são utilizados para a formação de novas macromoléculas.

Ao longo do intestino, existem células que possuem transportadores específicos para a absorção de cada macromolécula consumida na dieta. Por exemplo, os transportadores PEP1 e PEP2 são utilizados para proteínas e SGLT para glicose.

Macromoléculas sintéticas

Nas macromoléculas sintéticas, também encontramos o mesmo padrão estrutural descrito para as macromoléculas de origem biológica: monômeros ou subunidades pequenas que são ligadas por meio de ligações para formar um polímero.

Existem diferentes tipos de polímeros sintéticos, sendo o mais simples o polietileno. Este é um plástico inerte de fórmula química CH 2 -CH 2 (unido por uma ligação dupla) bastante comum na indústria, pois é econômico e fácil de produzir.

Como você pode ver, a estrutura deste plástico é linear e não possui ramificação.

O poliuretano é outro polímero amplamente utilizado na indústria para a fabricação de espumas e isolantes. Certamente teremos uma esponja desse material em nossas cozinhas. Este material é obtido pela condensação de bases hidroxila misturadas com elementos chamados diisocianatos.

Existem outros polímeros sintéticos de maior complexidade, como o nylon (ou nylon). Entre suas características é ser muito resistente, com uma elasticidade apreciável. A indústria têxtil aproveita essas características para a fabricação de tecidos, cerdas, sedãs, etc. Também é usado pelos médicos para suturas.

Referências

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