Em formação

12.1: Macromoléculas biológicas - Biologia


Os alimentos fornecem ao corpo os nutrientes de que necessita para sobreviver. Essas macromoléculas (polímeros) são construídas a partir de diferentes combinações de moléculas orgânicas menores (monômeros). Que tipos específicos de macromoléculas biológicas os seres vivos requerem? Como essas moléculas são formadas? Que funções eles desempenham? Neste capítulo, essas questões serão exploradas.

  • 12.1.1: Prelúdio para macromoléculas biológicas
    Os alimentos fornecem ao corpo os nutrientes de que necessita para sobreviver. Que tipos específicos de macromoléculas biológicas os seres vivos requerem? Como essas moléculas são formadas? Que funções eles desempenham? Neste capítulo, essas questões serão exploradas.
  • 12.1.2: Síntese de macromoléculas biológicas
    As macromoléculas biológicas são moléculas grandes, necessárias para a vida, que são construídas a partir de moléculas orgânicas menores. Existem quatro classes principais de macromoléculas biológicas (carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos); cada um é um componente importante da célula e executa uma ampla gama de funções. Combinadas, essas moléculas constituem a maior parte da massa seca de uma célula (lembre-se de que a água constitui a maior parte de sua massa completa).
  • 12.1.3: Carboidratos
    Os carboidratos são, de fato, uma parte essencial de nossa dieta; grãos, frutas e vegetais são fontes naturais de carboidratos. Os carboidratos fornecem energia ao corpo, principalmente por meio da glicose, um açúcar simples que é um componente do amido e um ingrediente de muitos alimentos básicos. Os carboidratos também têm outras funções importantes em humanos, animais e plantas.
  • 12.1.4: Lipídios
    Os lipídios incluem um grupo diverso de compostos que são em grande parte não polares por natureza. Isso ocorre porque eles são hidrocarbonetos que incluem principalmente ligações não polares de carbono-carbono ou carbono-hidrogênio. As moléculas não polares são hidrofóbicas (“temerosas de água”) ou insolúveis em água. Os lipídios desempenham muitas funções diferentes em uma célula. As células armazenam energia para uso a longo prazo na forma de gorduras. Os lipídios também fornecem isolamento do meio ambiente para plantas e animais.
  • 12.1.5: Proteínas
    As proteínas são uma das moléculas orgânicas mais abundantes nos sistemas vivos e têm a mais diversa gama de funções de todas as macromoléculas. As proteínas podem ser estruturais, regulatórias, contráteis ou protetoras; eles podem servir no transporte, armazenamento ou membranas; ou podem ser toxinas ou enzimas. Cada célula de um sistema vivo pode conter milhares de proteínas, cada uma com uma função única. Suas estruturas, assim como suas funções, variam muito.
  • 12.1.6: Ácidos Nucleicos
    Os ácidos nucléicos são as macromoléculas mais importantes para a continuidade da vida. Eles carregam a planta genética de uma célula e carregam instruções para o funcionamento da célula.

Thumbnail: 1K6F_Crystal Structure Of The Collagen Triple Helix Model Pro- Pro-Gly103. Imagem usada com permissão (CC-SA-BY-3.0; Nevit Dilmen)

Contribuidores

  • Connie Rye (East Mississippi Community College), Robert Wise (University of Wisconsin, Oshkosh), Vladimir Jurukovski (Suffolk County Community College), Jean DeSaix (University of North Carolina em Chapel Hill), Jung Choi (Georgia Institute of Technology), Yael Avissar (Rhode Island College), entre outros autores contribuintes. Conteúdo original da OpenStax (CC BY 4.0; Baixe gratuitamente em http://cnx.org/contents/[email protected]).


[AP Biology 1.3] Introdução às macromoléculas biológicas

Nesta seção do AP Biology Curriculum & # 8211 Introduction to Biological Macromolecules & # 8211, descobrimos o que são macromoléculas, de que são feitas e por que a vida na Terra não seria possível sem elas! Esta seção cobre os fundamentos das macromoléculas conforme você aprende sobre monômeros e polímeros & # 8211 e como eles são formados e destruídos por meio de reações de desidratação e reações de hidratação, respectivamente. Confira!


5.1. Síntese de macromoléculas biológicas

Síntese de desidratação

A maioria das macromoléculas são feitas de subunidades únicas, ou blocos de construção, chamados monômeros. Os monômeros se combinam usando ligações covalentes para formar moléculas maiores, conhecidas como polímeros. Ao fazer isso, os monômeros liberam moléculas de água como subprodutos. Este tipo de reação é conhecido como Síntese de desidratação, que significa "juntar enquanto perde água".

Em uma reação de síntese de desidratação (Figura 5.2), o hidrogênio de um monômero se combina com o grupo hidroxila de outro monômero, liberando uma molécula de água. Ao mesmo tempo, os monômeros compartilham elétrons e formam ligações covalentes. À medida que monômeros adicionais se juntam, essa cadeia de monômeros repetidos forma um polímero. Diferentes tipos de monômeros podem se combinar em muitas configurações, dando origem a um grupo diverso de macromoléculas. Mesmo um tipo de monômero pode se combinar de várias maneiras para formar vários polímeros diferentes: por exemplo, monômeros de glicose são os constituintes do amido, glicogênio e celulose.

Hidrólise

Os polímeros são quebrados em monômeros em um processo conhecido como hidrólise, que significa “dividir a água”, uma reação na qual uma molécula de água é usada durante a quebra (Figura 5.3). Durante essas reações, o polímero é dividido em dois componentes: uma parte ganha um átomo de hidrogênio (H +) e a outra ganha uma molécula de hidroxila (OH–) de uma molécula de água dividida.

Desidratação e reações de hidrólise são catalisadas ou “aceleradas” por enzimas específicas. As reações de desidratação envolvem a formação de novas ligações, exigindo energia, enquanto as reações de hidrólise quebram as ligações e liberam energia. Essas reações são semelhantes para a maioria das macromoléculas, mas cada reação de monômero e polímero é específica para sua classe. Por exemplo, em nossos corpos, os alimentos são hidrolisados ​​ou quebrados em moléculas menores por enzimas catalíticas no sistema digestivo. Isso permite uma fácil absorção de nutrientes pelas células do intestino. Cada macromolécula é decomposta por uma enzima específica. Por exemplo, os carboidratos são decompostos por amilase, sacarase, lactase ou maltase. As proteínas são decompostas pelas enzimas pepsina e peptidase e pelo ácido clorídrico. Os lipídios são decompostos pelas lipases. A quebra dessas macromoléculas fornece energia para as atividades celulares.

Visite este site para ver as representações visuais da síntese de desidratação e hidrólise.

Exercícios

Decida se cada uma das seguintes afirmações é verdadeira ou falsa

    Monômeros de aminoácidos são combinados para formar proteínas.


3.1 Síntese de macromoléculas biológicas

Nesta seção, você explorará as seguintes questões:

  • Como os polímeros de macromoléculas complexas são sintetizados a partir de monômeros?
  • Qual é a diferença entre desidratação (ou condensação) e reações de hidrólise?

Conexão para Cursos AP ®

Os organismos vivos precisam de comida para sobreviver, pois contém nutrientes essenciais na forma de macromoléculas biológicas. Essas grandes moléculas são compostas principalmente de seis elementos - enxofre, fósforo, oxigênio, nitrogênio, carbono e hidrogênio (SPONCH) - em diferentes quantidades e arranjos. Polímeros complexos são construídos a partir de combinações de monômeros menores por síntese de desidratação, uma reação química na qual uma molécula de água é removida entre dois monômeros de ligação. (Pense em um trem: cada vagão, incluindo o vagão, representa um monômero, e todo o trem é um polímero.) Durante a digestão, os polímeros podem ser quebrados por hidrólise ou adição de água. As reações de desidratação e hidrólise nas células são catalisadas por enzimas específicas. As reações de desidratação normalmente requerem um investimento de energia para a formação de novas ligações, enquanto as reações de hidrólise normalmente liberam energia que pode ser usada para alimentar processos celulares. As quatro categorias de macromoléculas são carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. As evidências apoiam a afirmação dos cientistas de que os precursores orgânicos dessas moléculas biológicas estavam presentes na Terra primitiva.

As informações apresentadas e os exemplos destacados na seção apoiam os conceitos e objetivos de aprendizagem descritos na Grande Ideia 1 do AP ® Biology Curriculum Framework. Os Objetivos de Aprendizagem listados na Estrutura do Currículo fornecem uma base transparente para o curso AP ® Biologia, uma experiência de laboratório baseada em investigação, atividades instrucionais e questões do Exame AP ®. Um objetivo de aprendizagem mescla o conteúdo necessário com uma ou mais das sete práticas científicas.

Grande Ideia 1 O processo de evolução impulsiona a diversidade e a unidade da vida.
Compreensão Duradoura 1.D A origem dos sistemas vivos é explicada por processos naturais.
Conhecimento Essencial 1.D.1 Existem várias hipóteses sobre a origem natural da vida na Terra, cada uma com evidências científicas de apoio.
Prática de Ciências 1.2 O aluno pode fazer afirmações e previsões sobre fenômenos naturais com base em teorias e modelos científicos.
Objetivo do aprendizado 1.27 O aluno é capaz de descrever uma hipótese científica sobre a origem da vida na Terra.
Conhecimento Essencial 1.D.1 Existem várias hipóteses sobre a origem natural da vida na Terra, cada uma com evidências científicas de apoio.
Prática de Ciências 3.3 O aluno pode avaliar questões científicas.
Objetivo do aprendizado 1.28 O aluno é capaz de avaliar questões científicas com base em hipóteses sobre a origem da vida na Terra.

Apoio ao Professor

Saliente para a classe que as macromoléculas são produzidas por meio da síntese por desidratação e desmembradas por hidrólise. Como os nomes indicam, a água está envolvida em ambos os casos.

Síntese de desidratação

Como você aprendeu, macromoléculas biológicas são moléculas grandes, necessárias para a vida, que são construídas a partir de moléculas orgânicas menores. Existem quatro classes principais de macromoléculas biológicas (carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos), cada uma é um componente importante da célula e desempenha uma ampla gama de funções. Combinadas, essas moléculas constituem a maior parte da massa seca de uma célula (lembre-se de que a água constitui a maior parte de sua massa completa). As macromoléculas biológicas são orgânicas, o que significa que contêm carbono. Além disso, eles podem conter hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e elementos secundários adicionais.

A maioria das macromoléculas é feita de subunidades únicas, ou blocos de construção, chamados monômeros. Os monômeros se combinam usando ligações covalentes para formar moléculas maiores conhecidas como polímeros. Ao fazer isso, os monômeros liberam moléculas de água como subprodutos. Esse tipo de reação é conhecido como síntese de desidratação, que significa "juntar enquanto se perde água".

Apoio ao Professor

Explique que quando algo está desidratado, a água é removida. Identifique o hidrogênio específico e o grupo hidroxila específico nos modelos ou ilustrações que são removidos de dois monômeros para formar a água. O átomo de oxigênio restante é usado para ligar os dois monômeros.

A hidrólise é a divisão ou lise de uma ligação entre monômeros dentro de um polímero, usando água. Explique que as duas partes da água, o átomo de hidrogênio e o grupo hidroxila, são adicionadas aos monômeros após a separação do polímero, o que faz com que cada um tenha um grupo hidroxila onde foi encontrada a molécula de oxigênio que os une.

Pergunte aos alunos o que veio primeiro, produtos químicos biológicos ou células intactas. Em seguida, discuta os experimentos de Miller e Urey. Eles podem tentar explicar como essas macromoléculas complexas podem ser criadas na ausência de vida. As moléculas resultantes flutuaram na atmosfera e eventualmente caíram nos primeiros oceanos, então provavelmente foram incorporadas às células primitivas.

Em uma reação de síntese de desidratação (Figura 3.2), o hidrogênio de um monômero se combina com o grupo hidroxila de outro monômero, liberando uma molécula de água. Ao mesmo tempo, os monômeros compartilham elétrons e formam ligações covalentes. À medida que monômeros adicionais se juntam, essa cadeia de monômeros repetidos forma um polímero. Diferentes tipos de monômeros podem se combinar em muitas configurações, dando origem a um grupo diverso de macromoléculas. Mesmo um tipo de monômero pode se combinar de várias maneiras para formar vários polímeros diferentes: por exemplo, monômeros de glicose são os constituintes do amido, glicogênio e celulose.

Hidrólise

Os polímeros são decompostos em monômeros em um processo conhecido como hidrólise, que significa "dividir com água". A hidrólise é uma reação em que uma molécula de água é usada durante a decomposição de outro composto (Figura 3.3). Durante essas reações, o polímero é quebrado em dois componentes: uma parte ganha um átomo de hidrogênio (H +) e a outra ganha uma molécula de hidroxila (OH–) de uma molécula de água dividida.

As reações de desidratação e hidrólise são catalisadas, ou “aceleradas”, por enzimas específicas. As reações de desidratação envolvem a formação de novas ligações, exigindo energia, enquanto as reações de hidrólise quebram as ligações e liberam energia. Essas reações são semelhantes para a maioria das macromoléculas, mas cada reação de monômero e polímero é específica para sua classe. Por exemplo, em nosso corpo, o alimento é hidrolisado, ou dividido, em moléculas menores por enzimas catalíticas no sistema digestivo. Isso permite uma fácil absorção de nutrientes pelas células do intestino. Cada macromolécula é decomposta por uma enzima específica. Por exemplo, os carboidratos são decompostos por amilase, sacarase, lactase ou maltase. As proteínas são decompostas pelas enzimas pepsina e peptidase e pelo ácido clorídrico. Os lipídios são decompostos pelas lipases. A quebra dessas macromoléculas fornece energia para as atividades celulares.

Link para aprendizagem

Visite este site para ver as representações visuais da síntese de desidratação e hidrólise.


Síntese de desidratação

A maioria das macromoléculas são feitas de subunidades únicas, ou blocos de construção, chamados monômeros. Os monômeros se combinam usando ligações covalentes para formar moléculas maiores conhecidas como polímeros. Ao fazer isso, os monômeros liberam moléculas de água como subprodutos. Este tipo de reação é conhecido como Síntese de desidratação, que significa "juntar enquanto perde água".

Figura 1. Na reação de síntese de desidratação ilustrada acima, duas moléculas de glicose são ligadas entre si para formar o dissacarídeo maltose. No processo, uma molécula de água é formada.

Em uma reação de síntese de desidratação (Figura 1), o hidrogênio de um monômero se combina com o grupo hidroxila de outro monômero, liberando uma molécula de água. Ao mesmo tempo, os monômeros compartilham elétrons e formam ligações covalentes. À medida que monômeros adicionais se juntam, essa cadeia de monômeros repetidos forma um polímero. Diferentes tipos de monômeros podem se combinar em muitas configurações, dando origem a um grupo diverso de macromoléculas. Mesmo um tipo de monômero pode se combinar de várias maneiras para formar vários polímeros diferentes: por exemplo, monômeros de glicose são os constituintes do amido, glicogênio e celulose.


As macromoléculas da vida: Visão geral

Aprenda sobre as estruturas moleculares básicas e funções primárias dos lipídios com este tutorial interativo. Esta é a parte 3 de uma série de cinco partes.

Tipo de recurso primário: tutorial original

Aprenda sobre as estruturas moleculares básicas e funções primárias das proteínas com este tutorial interativo. Esta é a parte 4 de uma série de cinco partes.

Tipo de recurso primário: tutorial original

Aprenda a identificar e descrever as características estruturais e funcionais dos ácidos nucléicos, um dos 4 principais grupos de macromoléculas biológicas

Tipo de recurso primário: tutorial original

Anexos

  • SC.912.L.18.1: Descrever as estruturas moleculares básicas e funções primárias das quatro categorias principais de macromoléculas biológicas.

Aprenda a identificar as quatro macromoléculas biológicas básicas (carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos) por estrutura e função com este tutorial interativo.

Esta é a parte 1 de uma série de cinco partes. Clique abaixo para explorar outros tutoriais da série.


Assista o vídeo: Biomoléculas, carbohidratos, lípidos, proteínas, ácidos nucleicos (Janeiro 2022).