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3.1: Síntese de macromoléculas biológicas

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    Habilidades para desenvolver

    • Entenda a síntese de macromoléculas
    • Explicar as reações de desidratação (ou condensação) e hidrólise

    Como você aprendeu, 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 uma é um componente celular importante e executa uma ampla gama de funções. Combinadas, essas moléculas compõem 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 menores adicionais.

    Síntese de desid

    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 tudo enquanto perde água”.

    É mostrada a reação de dois monômeros de glicose para formar maltose. Quando a maltose é formada, uma molécula de água é liberada.
    Figura\(\PageIndex{1}\): Na reação de síntese de desidratação descrita acima, duas moléculas de glicose estão ligadas entre si para formar o dissacarídeo maltose. No processo, uma molécula de água é formada.

    Em uma reação de síntese por desidratação (Figura\(\PageIndex{1}\)), 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 várias configurações, dando origem a um grupo diversificado de macromoléculas. Até mesmo um tipo de monômero pode se combinar de várias maneiras para formar vários polímeros diferentes: por exemplo, os 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 a água”, uma reação na qual uma molécula de água é usada durante a quebra (Figura\(\PageIndex{2}\)). 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—) a partir de uma molécula de água dividida.

    É mostrada a decomposição da maltose para formar dois monômeros de glicose. A água é um reagente.
    Figura\(\PageIndex{2}\): Na reação de hidrólise mostrada aqui, o dissacarídeo maltose é decomposto para formar dois monômeros de glicose com a adição de uma molécula de água. Observe que essa reação é o inverso da reação de síntese mostrada na Figura\(\PageIndex{1}\).

    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 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 decompostos em moléculas menores por enzimas catalíticas no sistema digestivo. Isso permite a 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 por lipases. A quebra dessas macromoléculas fornece energia para as atividades celulares.

    Link para o aprendizado

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

    Resumo

    Proteínas, carboidratos, ácidos nucléicos e lipídios são as quatro principais classes de macromoléculas biológicas — grandes moléculas necessárias para a vida que são construídas a partir de moléculas orgânicas menores. As macromoléculas são compostas por unidades únicas conhecidas como monômeros que são unidas por ligações covalentes para formar polímeros maiores. O polímero é mais do que a soma de suas partes: ele adquire novas características e leva a uma pressão osmótica muito menor do que a formada por seus ingredientes; essa é uma vantagem importante na manutenção das condições osmóticas celulares. Um monômero se une a outro monômero com a liberação de uma molécula de água, levando à formação de uma ligação covalente. Esses tipos de reações são conhecidos como reações de desidratação ou condensação. Quando os polímeros são divididos em unidades menores (monômeros), uma molécula de água é usada para cada ligação quebrada por essas reações; essas reações são conhecidas como reações de hidrólise. As reações de desidratação e hidrólise são semelhantes para todas as macromoléculas, mas cada reação de monômero e polímero é específica para sua classe. As reações de desidratação normalmente requerem um investimento de energia para a formação de novas ligações, enquanto as reações de hidrólise normalmente liberam energia quebrando ligações.

    Glossário

    macromolécula biológica
    molécula grande necessária para a vida que é construída a partir de moléculas orgânicas menores
    síntese de desidratação
    reação (também de condensação) que liga moléculas de monômero, liberando uma molécula de água para cada ligação formada
    hidrólise
    reação causa quebra de moléculas maiores em moléculas menores com a utilização de água
    monómero
    menor unidade de moléculas maiores chamadas polímeros
    polímero
    cadeia de resíduos de monômeros que está ligada por ligações covalentes; polimerização é o processo de formação de polímeros a partir de monômeros por condensação