Introdução à Bioquímica

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BIOQUÍMICA 
GERAL 
Talita Giacomet de Carvalho
 Introdução à bioquímica
Objetivos de aprendizagem
Ao final deste texto, você deve apresentar os seguintes aprendizados:
 Identificar técnicas de separação de organelas celulares para estudo
da bioquímica.
 Comparar as funções das principais organelas celulares.
 Reconhecer as biomoléculas e a hierarquia na organização molecular 
das células.
Introdução
A bioquímica é a ciência que estuda como as moléculas que compõem 
os organismos vivos interagem para manter e perpetuar a vida. Apesar 
da enorme diversidade e das variações de complexidade entre eles, a 
maioria dos organismos vivos compartilha as mesmas bases moleculares 
e organizações celulares.
Neste capítulo, você vai aprender a identificar as biomoléculas que 
formam todos os organismos vivos, como elas se organizam para formar 
estruturas mais complexas, quais as organelas responsáveis pelas dife-
rentes funções dentro de uma célula, e como os cientistas conseguem 
isolar partes diferentes da célula para entender suas funções.
 Introdução à bioquímica
A bioquímica é a ciência em que a química é aplicada ao estudo dos organismos 
vivos e aos átomos e moléculas que os compõem. Ela forma uma ponte entre a 
biologia e a química ao estudar como as reações químicas e as estruturas quí-
micas dão origem à vida e aos processos da vida. A bioquí mica questiona como 
as extraordiná rias propriedades dos organismos vivos se originaram a partir de 
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milhares de biomolé culas diferentes. Quando essas molé culas sã o isoladas e 
examinadas individualmente, elas seguem todas as leis fí sicas e quí micas que 
descrevem o comportamento da maté ria inanimada. Todos os processos que 
ocorrem nos organismos vivos també m seguem todas as leis fí sicas e quí micas. 
O estudo da bioquí mica mostra como o conjunto de molé culas inanimadas 
que constituem os organismos vivos interage para manter e perpetuar a vida 
exclusivamente pelas leis fí sicas e quí micas que regem o universo inanimado. 
A bioquímica é, de forma simplifi cada, a ciência que estuda a química da vida.
Separação de organelas celulares 
O estudo da composição da célula é essencial para que se entenda o seu funcio-
namento. Tudo o que se sabe hoje sobre os mecanismos celulares só foi possível 
devido ao desenvolvimento e aperfeiçoamento de técnicas laboratoriais e méto-
dos de estudo. Em bioquímica, o método mais comumente utilizado e que mais 
auxiliou no desenvolvimento dos estudos sobre as partes isoladas das células foi 
o fracionamento celular. As técnicas foram aperfeiçoadas de forma a permitir a 
separação das diferentes organelas e macromoléculas sem prejudicar suas funções. 
Para ter acesso a componentes que ficam dentro de um recipiente, o primeiro 
passo é abrir o recipiente. Com células e organelas celulares, funciona da mesma 
maneira. A Figura 1 apresenta, de maneira simplificada, os passos necessários 
para o fracionamento das organelas celulares. O primeiro passo para que se possa 
isolar as organelas celulares é romper a membrana plasmática que as circunda. 
Isso pode ser feito de algumas formas diferentes: por meio de choque osmótico 
(normalmente feito com sacarose ou um detergente), vibração de ultrassom, por 
rompimento mecânico, ou ainda pela combinação de mais de uma técnica. O 
método escolhido depende do tecido, de tipo celular, e da fração de interesse. A 
maioria das células de plantas e animais pode ser homogeneizada mecanicamente. 
A vibração de ultrassom é geralmente usada para lisar células procarióticas. Já o 
choque osmótico é normalmente o método de escolha para lisar células vulneráveis 
a estresse osmótico, como os eritrócitos. Todos os processos citados rompem as 
membranas em fragmentos que rapidamente se fecham novamente formando 
pequenas vesículas e liberando organelas celulares. Quando bem executados, 
esses protocolos preservam intactas organelas como o núcleo, as mitocôndrias, 
lisossomos, peroxissomos e complexo de Golgi. O extrato resultante vai conter 
uma mistura de organelas celulares de tamanhos, cargas e densidades diferentes. 
Após a obtenção do extrato celular que contém as organelas livres, elas devem 
ser isoladas. A técnica utilizada para este fim é a separação por centrifugação 
diferencial. Durante este processo o extrato celular é submetido a uma força 
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centrífuga de rotação muito grande para que os componentes celulares se de-
positem no fundo do tubo. Assim eles são separados por tamanho e densidade. 
Em geral os compostos maiores se movem mais rápido e são os primeiros a 
se depositarem no fundo do tubo. Portanto, as velocidades mais baixas de 
centrifugação conseguem sedimentar componentes grandes, como os núcleos, 
velocidades pouco maiores sedimentam mitocôndrias, e velocidades altas e 
maior tempo de centrifugação são capazes de sedimentar primeiro vesículas 
e depois ribossomos. Neste tipo de centrifugação, portanto, as organelas são 
separadas apenas se alterando a velocidade de rotação da centrífuga. As frações 
resultantes deste processo são impuras, o que pode ser resolvido com lavagens 
(ressuspender o sedimento em um tampão) e repetições da centrifugação.
Uma forma de separar as organelas celulares presentes em um extrato de 
maneira mais precisa é centrifugá-las em um meio com gradiente de densidade. 
Normalmente é utilizado um gradiente de sacarose. Dentro de um tubo são 
adicionadas cuidadosamente camadas de soluções de sacarose com diferentes 
concentrações, começando, no fundo do tubo, pela mais densa. A quantidade de 
camadas e as densidades utilizadas variam de acordo com o que se quer separar. 
O extrato celular é então depositado sobre as camadas, e o tubo é centrifugado. 
Durante a centrifugação, organelas com diferente densidade de flutuação (resultado 
das proporções diferentes de lipídeos e proteínas presentes em cada uma) migram 
em direção ao fundo do tubo e param em camadas de sacarose diferentes, com 
densidade mais próxima da sua. Assim os componentes do extrato ficarão divididos 
em diferentes camadas dentro do tubo, que podem ser coletadas individualmente. 
As ultracentrífugas são capazes de chegar a velocidades extremamente altas de 
rotação, produzindo forças tão altas como 500.000 vezes a gravidade. Isso permite 
que esta técnica seja também utilizada para separar por tamanho macromoléculas 
como proteínas e ácidos nucleicos. A determinação dos coeficientes de sedi-
mentação é utilizada em laboratório para ajudar na determinação do tamanho e 
composição de extratos de macromoléculas obtidos em células.
Os estudos de organelas e outros componentes celulares isolados por cen-
trifugação contribuiu muito para a compreensão das funções dos diferentes 
componentes celulares e também de suas interações. A partir do isolamento de 
mitocôndrias e cloroplastos, foi descrita a função dessas organelas na conversão 
de energia em formas úteis para a célula. Mesmo as organelas que não ficam 
intactas após a separação, podem ser estudadas dessa forma. Por exemplo, as 
vesículas formadas a partir de fragmento do retículo endoplasmático liso e 
rugoso puderam ser separadas e analisadas como modelos funcionais desses 
compartimentos. Ainda, o isolamento de uma organela enriquecida com uma 
certa enzima é o primeiro passo para a purificação desta enzima. 
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Figura 1. Fracionamento celular de um tecido. Uma amostra de tecido epitelial é submetida 
a homogeneização para rompimento das membranas celulares das células do tecido. 
Após, existem duas maneiras de fracionar as organelas celulares. A primeira consiste em 
uma série de centrifugações com velocidades e tempos crescentes de acordo com o 
tamanho da organela que se deseja isolar. Na segunda, o extrato celular é depositado 
sobre um gradiente de densidade,e o tubo é submetido à centrifugação. Organelas com 
densidades diferentes estacionam em camadas diferentes do gradiente, e podem assim 
ser coletadas separadamente.
 Organelas celulares
Apesar da grande diversidade e das enormes variações de complexidade entre 
os organismos vivos, muitas características são comuns a todos eles. Todos 
extraem energia do meio ambiente, a transformam, armazenam e a utilizam 
para a sua manutenção. A maior parte dessas reações acontece em uma unidade 
estrutural básica comum a todos: a célula. 
A célula é a menor unidade estrutural de um organismo. Ela tanto pode 
existir como uma unidade funcional independente em organismos unicelu-
lares, quanto como subunidades de organismos multicelulares de diferentes 
complexidades. Existem dois tipos principais de células: as procarióticas 
(presente em bactérias) e as eucarióticas (presente em animais e plantas). A 
principal diferença entre elas é a presença de um núcleo isolando o material 
genético, e de organelas delimitadas por membranas nas células eucarióticas. 
Apesar das muitas variações, as células eucarióticas de diferentes organismos 
compartilham algumas características estruturais, e são responsáveis pelos 
quatro mecanismos básicos para manutenção da vida, que são:
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  síntese de biomoléculas, tais como carboidratos, lipídios, proteínas e áci-
dos nucleicos;
  transporte de substâncias por meio de membranas;
  produção de energia;
  eliminação de metabólitos e substâncias tóxicas.
Essas funções são realizadas por estruturas que ficam no interior das células 
e que são denominadas organelas (Figura 2). Todas as células eucarióticas 
são delimitadas por uma membrana plasmática. Ela é formada por uma 
dupla camada fluida de fosfolipídios, proteínas e colesterol, e é responsável 
por controlar o transporte de substâncias para o interior ou para o exterior da 
célula. Além disso, nela existem proteínas que atuam como receptores de sinais, 
que em resposta a ligantes externos, ativam ou inibem mecanismos celulares. 
A maioria das plantas superiores possui ainda, no lado de fora da membrana 
plasmática, uma parede celular composta por celulose e outros polímeros de 
carboidratos, que serve para conter o inchaço celular quando há acúmulo de 
água. A membrana plasmática delimita o citoplasma, que é o fluido onde 
estão as organelas celulares e onde ocorre a maioria das reações bioquímicas. 
Existe dentro das células um sistema dinâmico de membranas responsáveis 
pela síntese e transporte de substâncias e biomoléculas. Fazem parte deste 
sistema o retículo endoplasmático, o complexo de Golgi, e envelope nuclear, e 
vesículas pequenas como os lisossomos e peroxissomos. O retículo endoplas-
mático (RE) é uma rede tridimensional de túbulos e vesículas interconectadas 
e conectadas ao envelope nuclear. Existem dois tipos de RE, o rugoso e o 
liso. O retículo endoplasmático rugoso recebe este nome por ter ribossomos 
aderidos às suas membranas. Ribossomos são as organelas responsáveis 
pela tradução do mRNA que sai do núcleo e síntese de proteínas. O retículo 
endoplasmático rugoso participa da síntese principalmente de proteínas que 
serão enviadas para o exterior da célula, e é especialmente desenvolvido em 
células com função secretora. Existem regiões na célula em que o retículo está 
livre de ribossomos. Esse retículo endoplasmático liso, que é fisicamente 
contínuo ao rugoso, tem como função sintetizar lipídeos e participar de outros 
processos importantes, como o metabolismo de compostos tóxicos. 
O complexo de Golgi é outro sistema de cavidades membranosas pre-
sente em quase todas as células eucarióticas. Sua função é o processamento 
e distribuição de proteínas. As proteínas recém sintetizadas saem do RE 
em membranas que se fundem ao lado cis do complexo de Golgi. Dentro do 
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complexo, são modificadas pela adição de sulfato, carboidratos ou porções 
lipídicas, e são endereçadas aos locais onde atuarão, para onde são direcionadas 
em vesículas que saem do lado trans do complexo. 
Os lisossomos são vesículas esféricas formadas por membrana, e são 
encontrados somente em células animais. Eles têm um lúmen ácido que con-
tém enzimas capazes de digerir lipídeos, polissacarídeos, proteínas e ácidos 
nucleicos. São, portanto, responsáveis pela reciclagem de moléculas complexas 
dentro da célula. Esses materiais entram no lisossomo e são degradados até 
suas moléculas mais simples (monossacarídeos, aminoácidos, etc.), que são 
então liberadas para serem utilizadas em novos componentes celulares ou 
catabolizadas. Células de plantas não possuem lisossomos, e as organelas 
com função de digerir moléculas complexas são os vacúolos. Eles ocupam 
grande parte da célula adulta, e além da função digestiva, são responsáveis 
também por armazenar substâncias e fornecer suporte físico para as células. 
Uma outra organela que tem forma de vesícula circundada por membrana é 
o peroxissomo. Ele possui enzimas oxidativas relacionadas à degradação de 
peróxido de hidrogênio e radicais livres resultantes da degradação de amino-
ácidos e gorduras, e que podem ser tóxicos para a célula.
O núcleo de uma célula eucariótica é extremamente complexo tanto na sua 
estrutura quanto na função. Ele é envolto em um envelope nuclear formado 
por duas camadas de membrana, e se comunica com o citoplasma por meio 
dos poros nucleares. No interior do núcleo existe o nucléolo, uma região densa 
que possui muitas cópias de DNA que codificam RNA ribossômico. O núcleo 
tem duas funções de extrema importância dentro da célula: armazenar a 
informação genética contida no DNA e regular o metabolismo celular. Dentro 
dele acontece a replicação do DNA e controle da expressão gênica. 
Mitocôndrias são organelas celulares presentes geralmente em grande 
número em células eucarióticas. Elas também são envoltas por duas membranas, 
a externa lisa e a interna formando invaginações chamadas de cristas. Em 
seu interior, na matriz, há enzimas e intermediários químicos envolvidos no 
metabolismo energético. Elas catalisam a oxidação dos nutrientes orgânicos 
e geram ATP, a principal molécula transportadora de energia das células. Ou 
seja, são elas que geram a energia utilizada para o funcionamento celular. Uma 
particularidade das mitocôndrias é o fato de elas armazenarem seu próprio 
DNA, RNA e ribossomos, que codificam proteínas estruturais da organela. 
Além disso, elas têm a capacidade de se dividir para formar novas mitocôndrias.
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As células fotossintetizantes de plantas e algas possuem organelas denomi-
nadas cloroplastos. Eles têm função parecida com a das mitocôndrias, com a 
diferença de que utilizam energia solar em vez de utilizarem energia química 
proveniente de oxidação. É nelas que a acontece a fotossíntese, processo que 
utiliza energia solar para produção de ATP. Assim como as mitocôndrias, 
os cloroplastos possuem seu próprio DNA, RNA e ribossomos, e se dividem 
para formar novas organelas. As células que possuem cloroplastos possuem 
também mitocôndrias. Os cloroplastos produzem ATP somente na presença 
de luz. As mitocôndrias agem independentes da luz, oxidando os carboidratos 
produzidos após a fotossíntese.
O citoesqueleto é formado por uma rede complexa de proteínas e é respon-
sável pela estrutura e organização do citoplasma e pela forma da célula. Os três 
tipos gerais de filamentos que compõem o citoesqueleto são os filamentos de 
actina, os microtúbulos e os filamentos intermediários. Filamentos de actina 
e microtúbulos também estão envolvidos na movimentação das organelas e 
de toda a célula.
Figura 2. Representação esquemática de uma célula eucariótica.
Fonte: Vladimir Ischuk/Shutterstock.com.
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O amido e a celulose são as duas moléculas de carboidratos que armazenam mais de 
metade do carbono existente no planeta. O amido é o polissacarídeo de reserva energética 
das células vegetais, da mesma forma que o glicogênio é para os animais. A celulose é 
o principal componente da parede celular das células vegetais e é degradada por uma 
enzima que os seres humanos não possuem.
 As biomoléculas e a hierarquia na organização 
molecular das células
Apesar de existir enorme variabilidade entre os organismos vivos, todos com-
partilham a mesma composição química básica. Todas as moléculas orgânicas 
de uma célula têm em sua composição átomos de carbono. O carbono é capaz 
de estabelecer ligações com átomos de hidrogênio, oxigênio e nitrogênio, e 
compartilha pares de elétrons com até quatro outros carbonos para formar 
ligações que são muito estáveis. Átomos de carbono ligados covalentemente 
podem formar cadeias lineares, ramifi cadas ou cíclicas, que podem ter ainda 
ligadas a elas outros grupos de átomos, os grupos funcionais. Dessa forma, o 
carbono é o principal componente de uma infi nidade de compostos. As molé-
culas que contêm esqueletos carbônicos são chamadas compostos orgânicos, 
e estão presentes na maioria das biomoléculas que formam os seres vivos. 
Todas as moléculas orgânicas são sintetizadas a partir dos mesmos compos-
tos químicos simples. Como consequência, os componentes de uma célula são 
facilmente relacionados, e podem ser classificados em um pequeno número de 
grupos diferentes. Existem quatro tipos principais de biomoléculas que formam 
as células: carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucleicos. Existem ainda 
outros compostos que não entram nessas categorias, entretanto, estes quatro 
grupos de moléculas orgânicas, junto com as macromoléculas formadas por 
suas ligações, são os responsáveis pela maior parte da massa celular.
Carboidratos
Os carboidratos (polissacarídeos) são longas cadeias de açúcar. Os açúcares 
simples (monossacarídeos) são compostos com a fórmula (CH2O)n, onda n 
varia de 3 a 7. Eles existem na forma de cadeia carbônica aberta ou cíclica, e 
podem estar ligados à grupos hidroxila, ou a um aldeído ou cetona, que agem 
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como agentes redutores. A ligação covalente entre dois monossacarídeos é 
denominada ligação glicosídica, e une monossacarídeos formando dissacarí-
deos (ex.: os monossacarídeos glicose e frutose ligados formam o dissacarídeo 
sacarose). Ela é formada entre um grupo -OH de um açúcar e um grupo -OH 
de outro açúcar por uma reação de condensação, que libera uma molécula de 
água quando a ligação é formada. Polímeros maiores de açúcar podem ser 
oligossacarídeos (trissacarídeo, tetrassacarídeo, etc.) até foram cadeias muito 
grandes chamadas polissacarídeos, que contém centenas de monossacarídeos. 
Monossacarídeos e dissacarídeos (ex.: glicose, sacarose) são doces, cristalinos 
e solúveis em água. Já os polissacarídeos (ex.: amido, celulose) são carboidratos 
complexos, não são doces e nem solúveis em água. 
A principal função dos carboidratos é relacionada à energia na célula. Eles 
são os principais produtores de energia sob a forma de ATP, e suas ligações 
são quebradas sempre que as células precisam de energia para reações quí-
micas. Eles também conseguem reservar energia na forma de carboidratos 
complexos. Nos vegetais, a energia é reservada no amido, um polímero de 
glicose, e nos animais, em glicogênio, também polímero de glicose com uma 
estrutura mais compacta e ramificada. Além disso, os carboidratos também 
têm função estrutural. A parede celular dos vegetais é formada por celulose, 
que é um carboidrato polimerizado. As células animais possuem o glicocálix, 
que é formado por carboidratos circundando a membrana plasmática que 
conferem especificidade celular, favorecendo a agregação de células com 
mesma função em um tecido. 
Lipídeos 
Lipídeos são moléculas relativamente pequenas e hidrofóbicas. Em geral apre-
sentam estrutura química relativamente simples, mas têm funções complexas 
e diversas, atuando em etapas cruciais do metabolismo e contribuindo com 
a estrutura celular. Diferente das outras classes de biomoléculas, os lipídeos 
não são caracterizados por um grupo funcional comum, a sim pela sua baixa 
solubilidade em água e alta solubilidade em solventes orgânicos. Entretanto, 
a maioria deles é derivada ou possui em sua estrutura ácidos graxos. 
Um ácido graxo tem duas regiões quimicamente distintas: uma cadeia 
longa de hidrocarboneto e um grupo carboxila (-COOH), que se comporta 
como um ácido carboxílico. Quase todas as moléculas de ácido graxo em 
uma célula estão covalentemente ligadas a outras moléculas em seu grupo 
carboxila. Suas cadeias carbônicas podem ser saturadas (gorduras sólidas 
em temperatura ambiente) ou insaturadas (óleos líquidos em temperatura 
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ambiente). Os triacilgliceróis (triglicerídeos) são formados pela ligação de 3 
moléculas de ácidos graxos com o glicerol, um álcool, por meio de ligações do 
tipo éster. Sua principal função é a de reserva de energia, e são armazenados 
principalmente nas células adiposas. Os fosfoglicerídeos (fosfolipídeos) são 
formados por ácidos graxos, glicerol e ácido fosfórico. O glicerol está ligado a 
uma base nitrogenada por meio de pontes fosfodiéster, o que define a natureza 
desses compostos como anfipáticos, com caudas apolares e cabeças polares. 
Os fosfolipídeos são os principais componentes da membrana celular. Os 
esfingolipídeos são formados por ácidos graxos ligados a um aminoálcool 
(esfingosina), através de uma ligação amida. Eles também são importantes 
na formação da membrana celular, e são constituintes importantes da bainha 
de mielina das células do sistema nervoso. As ceras são formadas por ácidos 
graxos e álcoois alifáticos de cadeia longa, e tem função impermeabilizante.
Existem, ainda, os lipídeos que não contêm ácidos graxos em sua com-
posição. Eles não são energéticos, mas desempenham funções fundamentais 
no metabolismo. Entre eles estão os terpenos, representados pela vitaminas 
lipossolúveis, e os esteroides, cujo exemplo mais importante é o colesterol. 
Esta molécula, além de participar da membrana plasmática, é precursora 
de hormônios sexuais, glicocorticóides, mineralocorticóides, ácidos e sais 
biliares e vitamina D. 
Proteínas
As proteínas constituem, junto com a água, a maior parte do conteúdo das 
células. Elas têm funções variadas e essenciais em todos os organismos vivos. 
Essas funções podem ser estruturais, como é o caso das proteínas colágeno 
e elastina encontradas na matriz óssea e no sistema vascular, e da queratina, 
presente na epiderme. Suas funções dinâmicas são muito diversifi cadas. Elas 
incluem proteínas agindo como enzimas, hormônios, fatores de coagulação, 
imunoglobulinas, receptores de membrana, além de controle da maquinaria 
genética, contração muscular, respiração, entre outras. 
As proteínas são formadas por cadeias de aminoácidos. Estes são um grupo 
de compostos orgânicos formados, em sua maioria, por um carbono alfa ao 
qual estão quimicamente ligados um grupo amino (-NH2), um grupo ácido 
carboxílico (-COOH) e uma cadeia lateral variável. Existem 20 aminoácidos 
diferentes, e sua variabilidade se dá pela cadeia lateral. Para formar proteínas, 
os aminoácidos se ligam uns aos outros em longas cadeias que são depois 
organizadas em estruturas tridimensionais únicas para cada tipo de proteína. 
As ligações entre dois aminoácidos são chamadas ligações peptídicas e são 
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formadas entre o grupo amina de um aminoácido com o grupo carboxila de 
outro. A versatilidade química dos 20 aminoácidos existentes é de extrema 
importância para o funcionamento das proteínas. Cinco deles têm cadeiaslaterais que podem formar íons em solução, os outros não, alguns são polares 
e hidrofílicos, outros apolares e hidrofóbicos. 
Ácidos nucleicos
Os ácidos nucleicos são compostos orgânicos formados por cadeias de nucle-
otídeos. Cada nucleotídeo é formado por um açúcar do grupo das pentoses 
(monossacarídeos com cinco átomos de carbono), um radical fosfato, e uma base 
nitrogenada. As bases nitrogenadas são divididas em e pirimidinas e purinas. 
Citosina, timina e uracila são derivadas de pirimidinas porque derivam de uma 
pentose. Guanina e adenina são derivadas de purinas, e têm um segundo anel 
aromático de 5 carbonos ligado à uma pentose. Cada nucleotídeo é nomeado 
de acordo com a base nitrogenada que contém. 
Os nucleotídeos que formam os ácidos nucleicos são ligados uns aos outros por 
ligações fosfodiester entre as extremidades dos carbonos 5‘ e 3’. O grupo 3‘-OH 
da pentose forma uma ligação com um dos oxigênios do grupo fosfato ligado à 
extremidade 5’ do carbono da outra pentose. Existem dois tipos principais de 
ácidos nucleicos, que diferem no tipo de açúcar que os compõem. Este açúcar 
pode ser uma ribose ou desoxirribose. Os nucleotídeos formados por ribose são 
chamados de ribonucleotídeos, contêm as bases adenina, guanina citosina e uracila, 
e formam as moléculas de ácido ribonucleico (RNA) das células. Os formados por 
desoxirribose são os desoxirribonucleotídeos, contêm as bases adenina, guanina, 
citosina e timina (que é quimicamente similar à uracila), e estão presentes nas 
moléculas de ácido desoxirribonucleico (DNA). O RNA normalmente está pre-
sente nas células na forma de uma cadeia simples de polinucleotídeos. Já o DNA 
geralmente forma par com outra cadeia complementar, antiparalela e ligadas entre 
si por pontes de hidrogênio entre as bases das duas cadeias.
A sequência linear de nucleotídeos presentes no DNA e no RNA codifica 
a informação genética da célula. A habilidade de pareamento das bases ni-
trogenadas (guanina com citosina, adenina com timina ou uracila) é a chave 
da hereditariedade e da evolução. 
Hierarquia na organização molecular das células
Os monômeros, moléculas de organização mais simples das células, são os mesmos 
em todos os organismos vivos e se combinam para formar estruturas cada vez 
25Introdução à bioquímica
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maiores e mais complexas. Por exemplo, estruturas simples como nucleotídeos se 
ligam a outros para formar um ácido nucleico, DNA. Este, por sua vez, se condensa 
e se liga a diversas proteínas para formar os cromossomos. Os cromossomos e 
diversas outras estruturas estão juntas e interagindo dentro do núcleo celular. 
Ainda, por mais que os monômeros sejam estruturas simples e sejam necessá-
rios em quantidades enormes para formar o próximo nível hierárquico de compostos 
da célula, alterações em sua estrutura podem ter consequências significativas para 
a célula e portanto, para o indivíduo formado por elas. Por exemplo, uma alteração 
em uma base nitrogenada de um ácido nucleico pode causar alterações no código 
genético de uma proteína importante, que será traduzida de maneira errada e não 
funcionará adequadamente, causando doenças. A Figura 3 ilustra como funciona 
a hierarquia das biomoléculas dentro de uma célula animal. 
Figura 3. Hierarquia estrutural na organização molecular das células. 
Fonte: Adaptada de Nelson e Cox (2014). 
Mais um exemplo de hierarquia na organização molecular das células e da importância 
das unidades mais simples é a anemia falciforme. Nesta doença ocorre a substituição de 
um resíduo de ácido glutâmico por um de valina em uma das cadeias da hemoglobina. 
Essa simples diferença afeta apenas uma pequena região da cadeia de 146 aminoácidos. 
Entretanto, ela causa uma alteração importante nas moléculas de hemoglobina, que as 
faz formar agregados no interior dos eritrócitos, assim, deformando-se.
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27Introdução à bioquímica
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NELSON, D. L.; COX, M. M. Princípios de bioquímica de Lehninger. 6. ed. Porto Alegre: 
Artmed, 2014.
Leituras recomendadas
ALBERTS, B. et al. Biologia molecular da célula. 5. ed. Porto Alegre; Artmed, 2011. 
HARVEY, R. A.; FERRIER, D. R. Bioquímica ilustrada. 5. ed.. Porto Alegre: Artmed, 2015. 
VOET, D.; VOET, J. G. Bioquímica. 4. ed. Porto Alegre: Artmed, 2013.