Macromoléculas são gigantes do mundo atômico. O prefixo “macro -” significa “escala muito grande”. Na verdade, as macromoléculas são anãs de outras moléculas envolvidas na química da vida, tais como sal de mesa (NaCl) ou água (H2O). Macromoléculas são tipicamente compostas por pelo menos 1.000 átomos, com estruturas repetidas de componentes menores. O processo de polimerização liga os componentes menores (monômeros). É a extensão da repetição que leva a um grande tamanho.é o grande tamanho das macromoléculas que dita a sua importância nos sistemas vivos. São a base da vida celular complexa. As macromoléculas não são intrinsecamente estáveis. Eles não são criados na ausência de vida, nem podem persistir por muito tempo fora dos sistemas de vida.

essencialmente, uma macromolécula é uma molécula única que consiste em muitas moléculas subunitárias covalentemente ligadas. Um polímero é uma molécula única composta por monômeros similares. Em fisiologia, as quatro macromoléculas principais são::ácidos nucleicos feitos de subunidades de nucleótidos ligados através da sua espinha dorsal de fosfato.proteínas feitas de subunidades de aminoácidos ligadas entre o carbono e o azoto.lipídios – tipicamente grandes moléculas compostas por ligações não-solares, tornando-as hidrofóbicas. Alguns lípidos contêm grupos polares covalentemente ligados, que podem atuar como pontos de ligação para múltiplas moléculas lipídicas hidrofóbicas.hidratos de carbono – têm grupos de açúcar covalentemente ligados.

até agora, temos discutido os principais elementos e tipos de ligações que são importantes no funcionamento de uma célula. Juntos, esses elementos e ligações definem as principais propriedades das quatro classes de macromoléculas que compõem uma célula: carboidratos, proteínas, lípidos e ácidos nucleicos. Neste módulo, vamos explorar estas macromoléculas.hidratos de carbono, proteínas e ácidos nucleicos são exemplos de polímeros. Polímeros são moléculas muito grandes compostas por unidades menores unidas por ligações covalentes usando um conjunto comum de reações químicas. Proteínas são polímeros lineares de aminoácidos unidos por ligações peptídicas. Polissacáridos são os carboidratos Unidos através de ligações glicosídicas em estruturas ramificadas por vezes bastante complexas. DNA e RNA são polímeros de ácidos nucleicos ligados por ligações fosfodiester. Este módulo inclui uma discussão das estruturas destas macromoléculas orgânicas.

hidratos de carbono

hidratos de carbono

a mais simples das macromoléculas são hidratos de carbono, também chamados sacáridos. O nome é descritivo do caráter desta classe de moléculas, uma vez que todas têm a fórmula geral de um carbono hidratado.

(C(H2O))n

Isto representa uma razão de 2:1 entre átomos de hidrogênio e oxigênio(como na água), mas neste caso, eles estão ligados a uma espinha dorsal de carbono. os átomos constituintes dos carboidratos podem ser configurados em Configurações praticamente infinitas, de modo que as moléculas de carboidratos vêm em uma infinidade de formas e tamanhos diferentes.os monossacáridos são as unidades mais básicas de hidratos de carbono. Estes são açúcares simples, incluindo glicose, frutose, e outros. Eles contêm entre três e sete átomos de carbono, têm um gosto doce e são usados pelo corpo para a energia.os polissacáridos são polímeros longos de açúcares monossacáridos ligados covalentemente. Polissacarídeos são frequentemente usados para armazenar a energia do monossacarídeo. Estes incluem o amido (em plantas) e o glicogénio (em seres humanos e animais). Polissacáridos também podem ser usados para a estrutura em plantas e outros organismos inferiores. Por exemplo, a celulose é um polissacarídeo grande que é encontrado em paredes celulares de plantas. As pessoas não podem digerir celulose em monossacáridos, mas é importante em nossas dietas como “rugas” ou “fibras insolúveis”. Os carboidratos também são componentes críticos na espinha dorsal do DNA, com um monossacarídeo encontrado em cada nucleótido. Com 3 bilhões de nucleótidos de DNA por célula, isso é um monte de monossacáridos no corpo.os polissacáridos podem ser conjugados com outras macromoléculas. Por exemplo, hidratos de carbono complexos podem ser ligados com proteínas ou lípidos para formar glicoproteínas e glicolípidos, respectivamente. Estruturas muito diferentes podem ser feitas a partir de alguns monossacáridos dispostos em diferentes padrões e com diferentes ligações. Esta flexibilidade na estrutura pode, portanto, ser utilizada para a identificação de tipos de células individuais, uma vez que a estrutura de cada tipo de célula é única. Mais da metade das proteínas do corpo, que discutiremos mais tarde neste módulo, têm glicosilações ou modificações de carboidratos. O exterior das células está coberto de carboidratos de modificações de lípidos que compõem a membrana; nós vamos cobrir lípidos no último capítulo desta seção.os hidratos de carbono são mais conhecidos como moléculas de armazenamento de energia. Sua função primária é como fonte de energia. As células convertem prontamente hidratos de carbono em energia utilizável. Lembrar-se-á que as moléculas são uma colecção de átomos ligados por ligações covalentes. Em geral, ligações covalentes únicas podem ser representadas como tendo aproximadamente 100 kcal / mol de energia associada com a força que mantém os dois átomos juntos. O açúcar de mesa, ou sacarose, é o hidrato de carbono mais conhecido. O hidrato de carbono mais comum na natureza é a glicose, que tem a fórmula geral

(C(H2O) 6

e que é uma fonte de energia comum para muitos organismos vivos. Se um mole de glicose é completamente metabolizado (“queimado”) por sua energia em uma célula, ele tem a seguinte reação química:

(C(H2O))6 + 6 O2 <> 6 CO2 + 6 H2O + 673 kcal (energia)

Enquanto que a reação representa um juntamente oxidação/redução do processo, no balanço deste processo envolve a quebra de cinco carbono-bônus de carbono por molécula de glicose, com o lançamento de 673 kcal/mol de energia.no entanto, o organismo não necessita de hidratos de carbono dietéticos para fins energéticos. Proteínas e gorduras podem atender às necessidades do corpo, e o corpo pode converter moléculas em carboidratos necessários para a energia e outras funções celulares. Mas carboidratos requerem processamento mínimo para uso como energia. Por exemplo, uma simples reação enzimática converte sacarose em açúcar no sangue, que pode ser usado diretamente como fonte de energia celular. O truque para a célula é converter o 673 kcal/mol de energia para uma forma útil para que ele possa fazer o trabalho para a célula ou organismo. O destino metabólico do carboidrato será discutido mais tarde no curso.

uma segunda função realizada pelos hidratos de carbono é a estrutura. Por exemplo, a celulose é um polímero linear de glicose, que interage com outros polímeros de celulose para formar fibras que interagem para formar a estrutura básica da parede celular das plantas. Estes polímeros de celulose não são digestíveis e constituem a rugosidade.

uma terceira função dos hidratos de carbono é o reconhecimento celular e a sinalização. Isto tipicamente ocorre com carboidratos conjugados a outras moléculas, tais como as encontradas em glicoproteínas (carboidratos ligados a proteínas) e glicolípidos (carboidratos ligados a lípidos). Como um grande número de estruturas pode ser feito a partir de alguns monossacarídeos (carboidratos simples), um grande número de estruturas diferentes também pode ser feito a partir de alguns carboidratos simples, como será visto mais tarde. Este grande número de estruturas diferentes pode, portanto, ser utilizado para a identificação de tipos de células individuais.modificações de hidratos de carbono (chamadas glicosilações) estão presentes nas membranas lipídicas e proteínas para função especializada e reconhecimento. Formações únicas de hidratos de carbono permitem ainda mais especificidade a uma proteína, para além do Código dos aminoácidos. A membrana externa da célula é pontilhada com cadeias de hidratos de carbono, que diferem de acordo com o tipo de célula. Estas glicosilações de carboidratos fornecem uma “assinatura” da célula e também podem atuar como um sinal. Assim, as glicosilações são importantes na resposta imunitária e na comunicação geral célula-a-célula.

proteínas

após ácidos nucleicos, as proteínas são as macromoléculas mais importantes. Estruturalmente, as proteínas são as macromoléculas mais complexas. Uma proteína é uma molécula linear composta por aminoácidos. Vinte aminoácidos diferentes são encontrados em proteínas. A sequência dos aminoácidos de uma proteína é determinada pela sequência de bases no código de DNA para a síntese desta proteína. Uma única molécula de proteína pode ser composta por centenas de aminoácidos. Esta sequência de aminoácidos é a estrutura primária de uma proteína. O tamanho, forma e propriedades reativas da proteína dependem do número, tipo e sequência de aminoácidos. A cadeia de aminoácidos pode permanecer em sua estrutura linear primária, mas muitas vezes dobra-se e em si mesma para formar uma forma. Esta estrutura secundária forma-se a partir de interações localizadas (ligação de hidrogénio) de cadeias laterais de aminoácidos. Estas incluem estruturas alfa-hélice e beta-folha. A hélice alfa é dominante na hemoglobina, o que facilita o transporte de oxigênio no sangue. Estruturas secundárias são integradas juntamente com torções e torções em uma proteína tridimensional. Esta forma funcional é chamada de estrutura terciária da proteína. Um nível adicional de organização resulta quando várias proteínas separadas se combinam para formar um complexo proteico chamado estrutura quaternária.

proteínas desempenham numerosas funções essenciais dentro da célula. Muitas proteínas servem como enzimas, que controlam a taxa de reações químicas, e, portanto, a capacidade de resposta das células a estímulos externos. Uma enzima pode acelerar uma reação que levaria milhões de anos em condições normais e fazê-la acontecer em apenas alguns milissegundos. As enzimas são importantes na replicação, transcrição e reparação do ADN. Os processos digestivos também são amplamente facilitados pelas enzimas, que decompõem moléculas que de outra forma seriam muito grandes para serem absorvidas pelos intestinos. As proteínas enzimáticas também desempenham um papel nas contracções musculares.outras proteínas são importantes na sinalização celular e no reconhecimento celular. As proteínas receptoras reconhecem substâncias estranhas e iniciam uma resposta imunitária. Através da sinalização celular, as proteínas mediam o crescimento celular e a diferenciação durante o desenvolvimento. Várias proteínas importantes fornecem suporte mecânico para a célula, andaimes que ajudam a célula a manter a sua forma. Outras proteínas compreendem grande parte do tecido conjuntivo do corpo e estruturas como cabelo e unhas.para a produção de proteínas nas células, o organismo necessita de aminoácidos, que ingerimos. Parece um pouco ineficiente, mas comemos proteínas, dividimo-las em aminoácidos, Distribuímos os aminoácidos no interior do corpo e, em seguida, construímos novas proteínas. Nossas células podem sintetizar alguns aminoácidos de outros semelhantes, mas aminoácidos essenciais devem ser obtidos a partir da dieta, uma vez que eles não podem ser sintetizados. Deficiências de proteínas na dieta resultam em doenças de desnutrição, como kwashiorkor, que é comum nos países em desenvolvimento. Em casos de kwashiorkor, deficiência proteica causa edema (inchaço) que leva a um distensão abdominal. As proteínas são eventualmente metabolizadas em amônia e ureia, que são excretadas pelos rins. A doença renal pode causar estes resíduos de produtos a acumular no corpo, causando alguém a ficar muito doente, levando, em última análise, à morte. Uma dieta pobre em proteínas pode ajudar aqueles cujos rins têm um baixo nível de função.

Ao contrário dos ácidos nucleicos, que devem permanecer inalterados no corpo durante a vida do organismo, as proteínas são consideradas transitórias—são produzidas, desempenham as suas funções e, em seguida, são recicladas. As proteínas também são facilmente desnaturadas (desdobramento das estruturas secundárias e terciárias) por extremos de calor ou pH. quando ferve um ovo, a gema e a rigidez branca e muda de cor. Quando se cozinha carne, a carne muda de cor e torna-se firme. Estas mudanças surgem porque as proteínas constituintes denaturam, mudando as propriedades dos tecidos.