Por Keiron Audain, Atualizado em 24 de março de 2022

Todas as células vivas dependem de macromoléculas – polímeros construídos a partir de unidades menores chamadas monômeros. A formação desses polímeros, conhecida como polimerização, requer aporte de energia e libera água como subproduto. Cada classe de macromolécula segue uma via de polimerização distinta, produzindo ácidos nucléicos, proteínas, carboidratos e lipídios.

Proteínas

As proteínas surgem de aminoácidos, os monômeros que possuem um grupo carboxila em uma extremidade e um grupo amino na outra. Durante a polimerização, o grupo carboxila de um aminoácido reage com o grupo amino de outro, formando uma ligação peptídica covalente. Ligações peptídicas sucessivas ligam dezenas ou centenas de aminoácidos em uma cadeia polipeptídica linear. A cadeia dobra-se então numa estrutura tridimensional precisa, conferindo à proteína a sua função biológica única.

Ácidos Nucléicos

Os ácidos nucleicos – DNA e RNA – transportam informações genéticas. Seu monômero, o nucleotídeo, contém um açúcar de cinco carbonos (pentose), uma base nitrogenada e um grupo fosfato. A polimerização liga o grupo fosfato de um nucleotídeo ao grupo hidroxila do próximo, criando uma estrutura fosfodiéster. No ADN, duas cadeias polinucleotídicas complementares alinham-se e formam ligações de hidrogénio entre as suas bases, formando a dupla hélice característica. O RNA, sendo de fita simples, adota diversas dobras para suas funções na transcrição, tradução e regulação.

Carboidratos

Os carboidratos variam de açúcares simples (monossacarídeos), como a glicose, a polissacarídeos complexos. Os monossacarídeos unem-se por meio de ligações glicosídicas – ligações covalentes entre o carbono anomérico de um açúcar e um grupo hidroxila de outro. Os dissacarídeos (por exemplo, sacarose) consistem em dois monossacarídeos, enquanto os polissacarídeos como o amido ou a celulose contêm muitas unidades. O tipo de açúcar e a posição de cada ligação glicosídica determinam as propriedades físicas e o papel biológico do carboidrato.

Lípidos

Ao contrário das outras macromoléculas, os lipídios não são formados por polimerização. A estrutura central para todos os lipídios é o glicerol, um álcool de três carbonos. As gorduras (triglicerídeos) resultam da esterificação de três cadeias de ácidos graxos em glicerol. Os fosfolipídios substituem um ácido graxo por um grupo fosfato, proporcionando propriedades anfipáticas essenciais para a estrutura da membrana. Os esteróides, como o colesterol, são construídos sobre um esqueleto de quatro anéis, em vez de uma cadeia linear.

A compreensão desses processos de polimerização ilumina a intrincada química que sustenta a vida celular.