Por Kevin Beck | Atualizado em 24 de março de 2022

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A vida é construída sobre quatro famílias macromoleculares sofisticadas que foram aperfeiçoadas pela evolução:carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. Cada classe desempenha funções distintas, mas inter-relacionadas, essenciais para a estrutura celular, gerenciamento de energia e transferência de informações.

Noções básicas de macromoléculas

Uma macromolécula é uma entidade polimérica grande composta de subunidades repetidas – monômeros – que não podem ser simplificadas sem perder a integridade funcional. Embora não exista um limite estrito de tamanho, as macromoléculas típicas contêm milhares de átomos. Na biologia, todas as quatro classes são ricas em carbono, com nitrogênio, oxigênio, hidrogênio e fósforo desempenhando papéis cruciais.

Carboidratos

Os carboidratos (C&H&O; n) são fontes de energia e componentes estruturais onipresentes. Seus monômeros, monossacarídeos, têm a fórmula C₆H₁₂O₆ (por exemplo, glicose, frutose, galactose) e frequentemente adotam estruturas de anel estáveis. Os dissacarídeos (por exemplo, maltose, sacarose) ligam dois monossacarídeos por meio de ligações glicosídicas, enquanto os polissacarídeos – amido, glicogênio, celulose, quitina – consistem em três ou mais unidades. O amido forma cadeias helicoidais; a celulose é linear, proporcionando rigidez à planta; a quitina, enriquecida com nitrogênio, forma exoesqueletos em artrópodes; o glicogênio serve como armazenamento de glicócitos no fígado e nos músculos.

Proteínas

As proteínas, polímeros de 20 aminoácidos, conduzem praticamente todos os processos bioquímicos. As ligações peptídicas se formam quando o grupo carboxila de um aminoácido se liga ao grupo amino do próximo, liberando água. O polipeptídeo resultante dobra-se em quatro níveis estruturais:primário (sequência de aminoácidos), secundário (hélices α, folhas β), terciário (dobramento 3D) e quaternário (complexos de múltiplas cadeias, por exemplo, colágeno). As funções abrangem catálise enzimática, sinalização hormonal (insulina, hormônio do crescimento), suporte estrutural e transporte de membrana.

Lípidos

Os lipídios são macromoléculas hidrofóbicas que não se dissolvem em água. Eles incluem triglicerídeos (ácidos graxos esterificados em glicerol), fosfolipídios, esteróides e ceras. Os triglicerídeos fornecem 9 kcal/g, valor superior aos carboidratos e proteínas. Os ácidos graxos são classificados por saturação:saturados (sem ligações duplas), monoinsaturados (uma ligação dupla), poliinsaturados (duas ou mais). As gorduras saturadas são sólidas à temperatura ambiente e estão associadas ao risco cardiovascular, enquanto as gorduras insaturadas apoiam a saúde vascular. Os fosfolipídios formam a bicamada das membranas celulares, com cabeças hidrofílicas voltadas para ambientes aquosos e caudas hidrofóbicas para dentro. Esteróides como o colesterol atuam como precursores hormonais.

Ácidos Nucléicos

DNA e RNA são polímeros de ácido nucleico compostos de nucleotídeos – açúcar pentose, grupo fosfato e base nitrogenada. O DNA usa desoxirribose e é de fita dupla, armazenando informações hereditárias em genes que codificam proteínas. O RNA, com a ribose, é de fita simples e participa da transcrição (mRNA) e da tradução (tRNA, rRNA). Os pares de bases diferem:pares de DNA A‑T e C‑G; O RNA substitui a timina por uracila (U). O genoma compreende 23 pares de cromossomos em humanos.