Estrutura e Função de Macromoléculas

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ROTEIRO #4 - ESTRUTURA E FUNÇÃO DE MACROMOLÉCULAS
O que são monômeros ?
Monômeros são subunidades que servem como os blocos fundamentais de construção de polímeros. Os monômeros são universais a todos os organismos, e são formados por moléculas pequenas.
O que são polímeros ?
Polímeros são grande moléculas consistindo de várias subunidades idênticas ou similares (monômeros), amarradas da mesma forma como um trem consiste de uma cadeia de vagões. Os polímeros são responsáveis pela característica (ou identidade) única de um organismo.
O que são macromoléculas ?
Macromoléculas são moléculas formadas por milhares de átomos e que pesam em média 100.000 daltons. Macromoléculas são formadas por vários polímeros. Todas as macromoléculas são construídas de um pequeno repertório de apenas 40 a 50 monômeros comuns.
Quais as classes de macromoléculas orgânicas presentes nas células ?
As classes de macromoléculas orgânicas presentes nas células são os carboidratos, os lipídios, as proteínas e os ácidos nucléicos.
O que é condensação ou síntese de desidratação ?
Síntese de desidratação é o processo pelo qual monômeros são ligados ou unidos. O efeito final desse processo é a remoção de uma molécula de água para cada monômero adicionado à cadeia. Sempre que dois monômeros são unidos, cada um contribui com parte da molécula de H20 que é removida, um monômero perdendo um grupo hidroxila (OH) e outro perdendo um hidrogênio (H). Ambos monômeros, tendo perdido parceiros covalentes, fazem novas ligações covalentes. Na síntese de desidratação de um polímero, uma molécula de água deve ser removida para cada ligação na cadeia de monômeros. A célula tem de gastar energia para formar essas ligações, e o processo ocorre somente com a ajuda de substâncias especiais chamadas enzimas.
O que é hidrólise ?
Hidrólise é o processo reverso da síntese de desidratação. A palavra hidrólise significa quebrar com água. Ligações entre monômeros são quebradas pela adição de moléculas de água, um hidrogênio da água ligando-se a um monômero e a hidroxila ligando-se ao monômero adjacente.
O que são carbohidratos, quais as suas principais características e onde podem ser encontrados nas células ?
Carboidratos incluem os açúcares e seus polímeros. Os carboidratos mais simples são os monossacarídeos ou açúcares simples. Dissacarídeos são açúcares duplos, consistindo de dois monossacarídeos unidos por síntese de desidratação. Carboidratos também incluem macromoléculas na forma de polissacarídeos, polímeros de muitos açúcares. Os monossacarídeos são os principais nutrientes das células. As moléculas de açúcar não são apenas o principal combustível para o trabalho celular, mas os seus esqueletos de carbono servem de matéria prima para a síntese de outros tipos de moléculas orgânicas pequenas, incluindo aminoácidos e ácidos graxos. Polissacarídeos são armazenados sob a forma de glicogênio principalmente no fígado e células musculares, as quais quebram o glicogênio por hidrólise para liberar glicose quando a demanda de açúcar sobe.
O que são lipídios, quais as suas principais características e onde podem ser encontrados nas células ?
Os diversos compostos chamados lipídios estão agrupados juntos somente porque eles compartilham a propriedade física de não se misturarem com a água. Algumas famílias importantes de lipídios são as gorduras, os fosfolipídios e os esteróides. As gorduras são grandes moléculas construídas de moléculas menores, glicerol e ácidos graxos. Glicerol é um álcool com 3 carbonos, cada um relacionando-se com um grupo hidroxila. Um ácido graxo tem um longo esqueleto de carbono, geralmente 16 ou 18 átomos de carbono em comprimento (quase todos os ácidos graxos contém um número par de carbonos). Em uma extremidade dos ácidos graxos há uma cabeça consistindo de um grupo carboxil, o grupo funcional que dá a essas moléculas o nome de ácidos graxos. Ligada ao grupo carboxil está uma longa cauda de hidrocarbonos. Gorduras saturadas são aquelas nas quais não existem ligações duplas entre os átomos de carbono que formam a cauda, de modo que o esqueleto de carbono está ligado ao número máximo de átomos de hidrogênio (saturadas de hidrogênio). Um ácido graxo insaturado tem uma ou mais ligações duplas, formados pela remoção de átomos de hidrogênio do esqueleto de carbono. A maior parte das gorduras presentes nos animais são saturadas, enquanto as gorduras vegetais são insaturadas. A principal função das gorduras é o armazenamento de energia. Os hidrocarbonos das gorduras são similares a moléculas de gasolina e tão ricas quanto em energia. Uma grama de gordura armazena mais que duas vezes a energia de um polissacarídeo como o amido. Seres humanos e outros mamíferos armazenam as suas reservas de alimento em células adiposas, as quais incham e encolhem à medida que a gordura é depositada e retirada de armazenamento. Além disso, o tecido adiposo também amortece órgãos vitais tais como os rins, e uma camada de gordura abaixo da pele isola o corpo. Fosfolipídios são estruturalmente relacionados com as gorduras, mas eles têm somente dois ácidos graxos ao invés de três. O terceiro carbono do glicerol está ligado a um grupo fosfato, o qual é carregado negativamente. Fosfolipídios demonstram comportamento ambivalente em relação à água. As caudas das moléculas, consistindo de hidrocarbonetos, são hidrofóbicas e são excluídas da água. No entanto, o grupo fosfato e as estruturas a ele ligadas formam uma cabeça hidrofílica que se mistura com água. A estrutura dos fosfolipídios está bem adaptada à sua função como um dos maiores constituintes das membranas celulares. Na superfície de uma célula, fosfolipídios estão organizados em uma dupla camada. As cabeças hidrofílicas das moléculas estão na parte externa da dupla camada, em contato com as soluções aquosas dentro e fora da célula. As caudas hidrofóbicas apontam em direção ao interior da membrana; interações hidrofóbicas entre os hidrocarbonos ajudam a manter as moléculas da membrana juntas, formando uma fronteira entre a célula e o meio extracelular. Esteróides são lipídios caracterizados por um esqueleto de carbono consistindo de quatro anéis fusionados ou ligados. Diferentes esteróides variam nos grupos funcionais ligados a esse grupo de anéis. Um esteróide importante é o colesterol, um componente comum das membranas de células de animais. O colesterol também é o precursor do qual a maior parte dos demais esteróides são sintetizados (ex. hormônios). No entanto, altas concentrações de colesterol no sangue pode contribuir para a arteriosclerose.
O que são proteínas, quais as suas principais características e onde podem ser encontrados nas células ?
Proteínas são responsáveis por mais de 50% do peso seco da maioria das células, e elas são instrumentais em quase tudo que as células fazem. Proteínas são usadas para suporte estrutural, armazenagem, transporte de outras substâncias, sinalização de uma parte do organismo para outra, movimento, defesa contra substâncias estranhas, e, como enzimas, aceleração seletiva de reações químicas nas células. O homem tem dezenas de milhares de diferentes tipos de proteínas, cada uma com uma estrutura e função específicas. Proteínas são as moléculas mais sofisticadas estruturalmente conhecidas. Consistente com as suas diversas estruturas, elas variam extensivamente em estrutura, cada tipo de proteína tendo um formato tri-dimensional único. As proteínas, no entanto, são todas polímeros construídos de um conjunto universal de 20 monômeros: os aminoácidos. A maior parte dos aminoácidos consiste de um carbono assimétrico denominado alfa carbono, ligado a quatro parceiros covalentes diferentes. Cada aminoácido tem um átomo de hidrogênio, um grupo carboxil e um grupo amino ligado ao alfa carbono; os 20 tipos de aminoácidosque formam as proteínas diferem somente naquilo que está ligado à quarta ligação do alfa carbono. As propriedades físicas e químicas dessa cadeia lateral determinam as características únicas de um aminoácido. A estrutura primária de uma proteína é a sua seqüência única de aminoácidos. Qualquer pequena mudança na estrutura primária pode afetar a conformação de uma proteína e a sua habilidade funcional.
O que são ácidos nucleicos, quais os diferentes tipos e quais as suas principais funções na célula ?
Ácidos nucléicos são polímeros formados por estruturas menores chamadas de gens, também conhecidos como unidades de herança. Há dois tipos de ácidos nucléicos: ácido desoxirribonucléico (DNA) e ácido ribonucléico (RNA). Os ácidos nucléicos são moléculas que habilitam organismos vivos a reproduzir o seu equipamento complexo de uma geração para a outra. Único entre as moléculas, o DNA pode replicar a si próprio, e é essa reprodução molecular que é a base para a continuidade da vida. O material genético que os organismos herdam de seus pais consistem de DNA. Cada vez que uma célula reproduz a si própria ao se dividir, seu DNA é copiado e passa de uma geração de células para a outra. Escritas na estrutura do DNA estão as instruções que programam todas as atividades de uma célula. As atividades da célula, no entanto, são desenvolvidas pelas proteínas. O outro tipo de ácido nucléico, o RNA, funciona na síntese de proteínas especificadas pelo DNA. Ácidos nucléicos são polímeros de monômeros chamados de nucleotídeos, cujas enzimas são unidas por síntese de desidratação. Cada nucleotídeo é formado de três partes: uma base nitrogenada, a qual é unida a uma pentose (açúcar de 5 carbonos), a qual é, por sua vez, ligada a um grupo fosfato. Um ácido nucléico é um polinucleotídeo, um termo que enfatiza a forma como essas moléculas são construídas.