BASES MACROMOLECULARES DA CONSTITUIÇÃO CELULAR

FUNDAÇÃO EDUCACIONAL DE ANDRADINA
Faculdades Integradas Stella Maris de Andradina – FISMA
Curso de Agronomia - Disciplina Biologia Celular
Profa Cristina
BASES MACROMOLECULARES DA CONSTITUIÇÃO CELULAR
As moléculas que constituem as células são formadas pelos mesmos átomos
encontrados nos seres inanimados. Todavia, na origem e evolução das células, alguns tipos de
átomos foram selecionados para a constituição das biomoléculas. Noventa e nove por cento
da massa das células são formados de hidrogênio, carbono, oxigênio e nitrogênio, enquanto,
nos seres inanimados da crosta terrestre, os quatro elementos mais abundantes são oxigênio,
silício, alumínio e sódio. Excluindo-se a água, existe nas células predominância absoluta dos
compostos de carbono, extremamente raros na crosta da Terra. Portanto, a primeira célula e
as que dela evoluíram selecionaram os compostos de carbono (compostos orgânicos), cujas
propriedades químicas são mais adequadas à vida.
As macromoléculas existem nas células com grande diversidade não só quanto ao seu
tamanho, mas, principalmente, quanto à variedade dos seus monômeros constituintes. Os
biopolímeros de maior importância são as proteínas, constituídas por aminoácidos; os
polissacarídeos, que são polímeros de monossacarídeos; e os ácidos nucléicos (DNA e RNA),
formados por nucleotídeos. Moléculas menores como lipídios, água, sais minerais e vitaminas
também têm relevante papel na constituição e funcionamento das células.
A diversidade estrutural e funcional de um polímero depende da variedade de seus
monômeros. Na constituição das proteínas participam 20 aminoácidos diferentes, enquanto os
ácidos nucléicos são formados por apenas cinco tipos de nucleotídeos (monômeros). Por isso,
as proteínas têm maior polimorfismo e, conseqüentemente, maior diversidade funcional do
que os ácidos nucléicos.
As PROTEÍNAS são macromoléculas que contém um número variável de Laminoácidos, unidos por ligações peptídicas. São, portanto, polímeros de aminoácidos. As
cadeias assim constituídas chamam-se cadeias polipeptídicas e, ao atingirem certa dimensão,
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recebem o nome de proteína. As proteínas podem ser classificadas em duas categorias. As
proteínas simples, cujas moléculas são formadas exclusivamente por aminoácidos, e as
proteínas conjugadas, que se caracterizam pela presença, em suas moléculas, de uma parte
não-protéica denominada grupo prostético.
A forma tridimensional da molécula de uma proteína está relacionada com a
sequência de aminoácidos e com o número de cadeias polipeptídicas que constituem sua
molécula. Há proteínas cuja molécula tem apenas uma cadeia polipeptídica, enquanto outras
possuem múltiplas cadeias, em geral umas diferentes das outras. Do ponto de vista biológico,
o conhecimento da forma tridimensional das moléculas protéicas em estado nativo
(configuração nativa) é muito importante, pois é assim que, dentro da célula, as moléculas
mostram atividade e interagem umas com as outras.
A estrutura das moléculas protéicas é mantida pelas seguintes forças de estabilização:
Ligação peptídica, que é resultante de ligação covalente; Interação hidrofóbica; Pontes de
hidrogênio; Ligações dissulfeto ou S-S, que são ligações covalentes entre moléculas do
aminoácido cisteína.
O número e a sequência dos resíduos aminoácidos em uma cadeia polipeptídica
determinam a estrutura primária da proteína. A estrutura primária é mantida por ligações
peptídicas, mas, se estas fossem as únicas ligações existentes, as moléculas das proteínas
seriam dobradas ao acaso, irregularmente.
A cadeia contendo a estrutura secundária dobra-se novamente sobre si mesma,
formando estruturas globosas ou alongadas, adquirindo assim uma estrutura terciária.
Através da organização protéica quaternária, formam-se diversas estruturas de grande
importância biológica, como os microtúbulos, microfilamentos, capsômeros dos vírus e os
complexos enzimáticos.
As enzimas são moléculas protéicas dotadas da propriedade de acelerar intensamente
determinadas reações químicas, tanto no sentido da síntese como no da degradação de
moléculas. São elas as principais responsáveis pela eficiência da maquinaria química
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intracelular. Além da rapidez, as sínteses enzimáticas apresentam alto rendimento, no final da
reação gera-se apenas o produto desejado ou alguns produtos, mas todos úteis às células.
A atividade das enzimas, muito sensível a diversos agentes químicos e físicos, é capaz
de ser inibida de várias maneiras. A inibição pode ser competitiva ou não-competitiva. Um dos
principais agentes físicos que inibem as enzimas é a temperatura, o frio deprime a atividade
enzimática, retardando os processos de lise celular e as deteriora.
Inibição competitiva: Quando uma substância resistente à ação enzimática, porém de
molécula muito parecida com a do substrato da enzima, se fixa nos centros ativos da molécula
enzimática, diz-se que a inibição é competitiva. Nesse caso, o inibidor compete com o
substrato para se localizar no centro ativo, e o grau de inibição é influenciado pela
concentração do substrato. Quanto maior a concentração do substrato, menor será a
probabilidade de o inibidor se chocar com as moléculas da enzima e ocupar seus centros
ativos.
Inibição não-competitiva: Esse tipo de inibição não é afetado pela concentração do
substrato, dependendo exclusivamente da concentração do inibidor. Ocorre inibição nãocompetitiva quando a enzima precisa de certos íons e estes são removidos da solução.
Na célula viva, a maioria das enzimas funciona em sequência, de modo que o produto
resultante da ação de uma enzima é o substrato para a enzima seguinte. Esse conjunto de
enzimas trabalhando em cooperação é denominado cadeia enzimática.
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Um sistema muito eficiente e frequente nas células é o representado pelos complexos
de moléculas enzimáticas. Nele, todas as enzimas da cadeia se associam para formar um
conjunto de moléculas que se mantêm unidas por forças químicas fracas (estrutura protéica
quaternária).
As cadeias enzimáticas mais bem organizadas e, mais eficientes são as que estão
ligadas a membranas, por exemplo, a cadeia das enzimas respiratórias (transportadoras de
elétrons) que estão presas à membrana interna das mitocôndrias. Nesses casos não há
separação entre molécula enzimática e molécula estrutural, pois as diferentes proteínas são,
ao mesmo tempo, parte da membrana e também dotadas de atividade enzimática.
Certas enzimas existem sob formas moleculares ligeiramente distintas nos diversos
tecidos, ou na mesma célula de determinada espécie. Nesses casos, a molécula da enzima é
constituída por cadeias polipeptídicas (monômeros) diferentes, agrupadas em proporções
variáveis. As diferenças de atividade entre as enzimas são consequência das diversas
proporções dos monômeros em suas moléculas. As enzimas de uma mesma espécie que
atacam o mesmo substrato, mas, que exibem diferenças na atividade, no pH, na mobilidade
eletroforética, são chamadas isoenzimas.
Os ÁCIDOS NUCLÉICOS são constituídos pela polimerização de unidades chamadas
nucleotídeos. Cada nucleotídeo contém resíduos de uma molécula de ácido fosfórico, uma de
pentose e uma de base púrica ou pirimídica. As células contêm quantidades relativamente
grandes de nucleotídeos livres, desempenhando, sobretudo as funções de coenzimas.
Os ácidos nucléicos são moléculas informacionais que controlam os processos básicos
do metabolismo celular, a síntese de macromoléculas, a diferenciação celular e a transmissão
do patrimônio genético de uma célula para as suas descendentes.
A molécula de RNA é um filamento único, e só existe sob a forma de filamentos duplos
complementares. Do ponto de vista funcional e estrutural, se distinguem três variedades
principais de ácido ribonucléico:
* RNA de transferência ou tRNA: Sua função é transferir os aminoácidos para as
posições corretas nas cadeias polipeptídicas em formação nos complexos de ribossomos e RNA
mensageiro (polirribossomos). Possui a propriedade de se combinar com aminoácidos e é
capaz de reconhecer determinados locais da molécula do mRNA constituídos por uma
seqüência de três bases.
* RNA mensageiro ou mRNA: É sintetizado nos cromossomos, como os demais RNAs
da célula, e representa a transcrição de um segmento de uma das cadeias da hélice de DNA.. A
molécula de mRNA é bem maior do que a de proteína por ele formada, porque são necessários
três nucleotídeos para codificar um aminoácido.
* RNA ribossômico ou rRNA: é muito mais abundante do que os outros dois tipos de
RNA, constituindo 80% do RNA celular. Existe combinado com proteínas, formando partículas
facilmente visíveis ao microscópio eletrônico e denominadas ribossomos. Quando presos a
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filamentos de RNA mensageiro, os ribossomos formam os polirribossomos, onde tem lugar a
síntese de proteínas.
Existem no citoplasma muitos RNAs diferentes, necessários para a síntese das numerosas
proteínas celulares.
Os compostos de carbono extraídos de células e tecidos por solventes orgânicos nãopolares são chamados LIPÍDIOS. Em virtude de serem definidos por sua solubilidade nesses
solventes e não pela estrutura química, o grupo dos lipídios compreende substâncias com
moléculas muito diferentes.
De acordo com suas funções principais, os lipídios celulares podem ser divididos em
duas categorias: lipídios de reserva nutritiva e lipídios estruturais. Eles têm papel relevante na
manutenção da estrutura das membranas celulares.
Os Lipídios de reserva nutritiva se compõem de gorduras neutras; enquanto os
Lipídios de reserva estruturais são componentes estruturais de todas as membranas celulares
como membrana plasmática, envoltório nuclear, retículo endoplasmático, aparelho de Golgi,
mitocôndrias entre outras; que por sua vez são mais complexos do que os de reserva nutritiva.
Os lipídios têm menor diversidade funcional do que as proteínas e polissacarídeos.
Suas principais funções são energéticas e estruturais; e a atividade informacional é restrita a
alguns hormônios esteróides.
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Os POLISSACARÍDEOS são polímeros de monossacarídeos. Há polissacarídeos com
moléculas lineares, enquanto outros têm moléculas ramificadas. A molécula de alguns
polissacarídeos é constituída pela repetição de um único tipo de monossacarídeo. São os
polissacarídeos simples ou homopolímeros.
Os polissacarídeos associados à superfície externa da membrana celular
desempenham papel estrutural e informacional, muitas vezes fazendo parte das moléculas dos
receptores. São encontrados também como reserva nutritiva, que a célula utiliza quando há
necessidade metabólica.
Bibliografia
Junqueira e Carneiro, Biologia Celular e Molecular; 8ª edição, capitulo 3, páginas 39 – 62.
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