Em formação

3.1: Prelúdio de 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.


3,5 Ácidos Nucleicos

Nesta seção, você investigará as seguintes questões:

  • Quais são os dois tipos de ácido nucléico?
  • Qual é a estrutura e o papel do DNA?
  • Qual é a estrutura e funções do RNA?

Conexão para Cursos AP ®

Os ácidos nucléicos (DNA e RNA) constituem o quarto grupo de macromoléculas biológicas e contêm fósforo (P) além de carbono, hidrogênio, oxigênio e nitrogênio. Conservados ao longo da evolução em todos os organismos, os ácidos nucléicos armazenam e transmitem informações hereditárias. Como será explorado com mais detalhes nos Capítulos 14-17, o DNA contém as instruções para a síntese de proteínas, ditando as sequências de aminoácidos em polipeptídeos por meio de processos conhecidos como transcrição e tradução. Os ácidos nucléicos são compostos de nucleotídeos, por sua vez, cada nucleotídeo consiste em um açúcar pentose (desoxirribose no DNA e ribose no RNA), uma base nitrogenada (adenina, citosina, guanina e timina ou uracila) e um grupo fosfato. O DNA carrega a planta genética da célula que é passada de pais para filhos por meio da divisão celular. O DNA possui uma estrutura dupla-helicoidal com as duas fitas correndo em direções opostas (antiparalelas), conectadas por pontes de hidrogênio e complementares entre si. No DNA, as purinas formam pares com pirimidinas: pares de adenina com timina (A-T) e pares de citosina com guanina (C-G). No RNA, o uracil substitui a timina para emparelhar com a adenina (U-A). O RNA também difere do DNA por ser de fita simples e apresentar várias formas, como RNA mensageiro (mRNA), RNA ribossômico (rRNA) e RNA de transferência (tRNA), todos participando da síntese de proteínas. MicroRNAs (miRNAs) regulam o uso de mRNA. O fluxo de informação genética é geralmente DNA → RNA → proteína, também conhecido como o Dogma Central da Vida.

As informações apresentadas e os exemplos destacados na seção apoiam os conceitos e objetivos de aprendizagem descritos na Grande Ideia 3 e na Grande Ideia 4 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 laboratorial 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 3 Os sistemas vivos armazenam, recuperam, transmitem e respondem às informações essenciais aos processos vitais.
Compreensão Duradoura 3.A As informações herdáveis ​​proporcionam a continuidade da vida.
Conhecimento Essencial 3.A.1 O DNA e, em alguns casos, o RNA, é a fonte primária de informações hereditárias.
Prática de Ciências 6.5 O aluno pode avaliar explicações científicas alternativas.
Objetivo do aprendizado 3.1 O aluno é capaz de construir explicações científicas que usam as estruturas e mecanismos do DNA e do RNA para apoiar a afirmação de que o DNA e, em alguns casos, que o RNA são as fontes primárias de informação hereditária.
Conhecimento Essencial 3.A.1 O DNA e, em alguns casos, o RNA, é a fonte primária de informações hereditárias.
Prática de Ciências 6.4 O aluno pode fazer afirmações e previsões sobre fenômenos naturais com base em teorias e modelos científicos.
Objetivo do aprendizado 3.6 O aluno pode prever como uma mudança em uma sequência específica de DNA ou RNA pode resultar em mudanças na expressão do gene.
Grande Ideia 4 Os sistemas biológicos interagem, e esses sistemas e suas interações possuem propriedades complexas.
Compreensão Duradoura 4.A As interações dentro dos sistemas biológicos levam a propriedades complexas.
Conhecimento Essencial 4.A.1 Os subcomponentes das moléculas biológicas e sua sequência determinam as propriedades dessa molécula.
Prática de Ciências 7.1 O aluno pode conectar fenômenos e modelos em escalas espaciais e temporais.
Objetivo do aprendizado 4.1 O aluno é capaz de explicar a conexão entre a sequência e os subcomponentes de um polímero biológico e suas propriedades.
Conhecimento Essencial 4.A.1 Os subcomponentes das moléculas biológicas e sua sequência determinam as propriedades dessa molécula.
Prática de Ciências 1.3 O aluno pode refinar representações e modelos de fenômenos naturais ou feitos pelo homem e sistemas no domínio.
Objetivo do aprendizado 4.2 O aluno é capaz de refinar representações e modelos para explicar como os subcomponentes de um polímero biológico e sua sequência determinam as propriedades desse polímero.
Conhecimento Essencial 4.A.1 Os subcomponentes das moléculas biológicas e sua sequência determinam as propriedades dessa molécula.
Prática de Ciências 6.1 O aluno pode justificar reivindicações com evidências.
6.4 O aluno pode fazer afirmações e previsões sobre fenômenos naturais com base em teorias e modelos científicos.
Objetivo do aprendizado 4.3 O aluno é capaz de usar modelos para prever e justificar que mudanças nos subcomponentes de um polímero biológico afetam a funcionalidade das moléculas.

As Questões do Desafio da Prática de Ciências contêm questões de teste adicionais para esta seção que o ajudarão a se preparar para o exame AP. Essas questões abordam os seguintes padrões:
[APLO 3.1] [APLO 4.17]

DNA e RNA

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.

Os dois tipos principais de ácidos nucléicos são o ácido desoxirribonucléico (DNA) e o ácido ribonucléico (RNA). O DNA é o material genético encontrado em todos os organismos vivos, desde bactérias unicelulares até mamíferos multicelulares. É encontrada no núcleo dos eucariotos e nas organelas, cloroplastos e mitocôndrias. Em procariotos, o DNA não está contido em um envelope membranoso.

Todo o conteúdo genético de uma célula é conhecido como seu genoma, e o estudo dos genomas é a genômica. Em células eucarióticas, mas não em procariotas, o DNA forma um complexo com proteínas histonas para formar a cromatina, a substância dos cromossomos eucarióticos. Um cromossomo pode conter dezenas de milhares de genes. Muitos genes contêm a informação para fazer produtos proteicos que outros genes codifiquem para produtos de RNA. O DNA controla todas as atividades celulares, ativando ou desativando os genes.

O outro tipo de ácido nucléico, o RNA, está mais envolvido na síntese de proteínas. As moléculas de DNA nunca deixam o núcleo, mas usam um intermediário para se comunicar com o resto da célula. Esse intermediário é o RNA mensageiro (mRNA). Outros tipos de RNA - como rRNA, tRNA e microRNA - estão envolvidos na síntese de proteínas e sua regulação.

O DNA e o RNA são constituídos por monômeros conhecidos como nucleotídeos. Os nucleotídeos se combinam entre si para formar um polinucleotídeo, DNA ou RNA. Cada nucleotídeo é feito de três componentes: uma base nitrogenada, um açúcar pentose (cinco carbonos) e um grupo fosfato (Figura 3.33). Cada base nitrogenada em um nucleotídeo é ligada a uma molécula de açúcar, que está ligada a um ou mais grupos fosfato.

As bases nitrogenadas, componentes importantes dos nucleotídeos, são moléculas orgânicas e têm esse nome porque contêm carbono e nitrogênio. São bases porque contêm um grupo amino que tem o potencial de se ligar a um hidrogênio extra, diminuindo assim a concentração de íons hidrogênio em seu ambiente, tornando-o mais básico. Cada nucleotídeo no DNA contém uma das quatro bases nitrogenadas possíveis: adenina (A), guanina (G) citosina (C) e timina (T).

Adenina e guanina são classificadas como purinas. A estrutura primária de uma purina é composta por dois anéis de carbono-nitrogênio. A citosina, a timina e o uracil são classificados como pirimidinas que possuem um único anel de carbono-nitrogênio como estrutura primária (Figura 3.33). Cada um desses anéis básicos de carbono-nitrogênio possui diferentes grupos funcionais ligados a ele. Em abreviatura de biologia molecular, as bases nitrogenadas são simplesmente conhecidas por seus símbolos A, T, G, C e U. O DNA contém A, T, G e C, enquanto o RNA contém A, U, G e C.

O açúcar pentose no DNA é a desoxirribose, e no RNA, o açúcar é a ribose (Figura 3.33). A diferença entre os açúcares é a presença do grupo hidroxila no segundo carbono da ribose e do hidrogênio no segundo carbono da desoxirribose. Os átomos de carbono da molécula de açúcar são numerados como 1 ′, 2 ′, 3 ′, 4 ′ e 5 ′ (1 ′ é lido como “um primo”). O resíduo de fosfato está ligado ao grupo hidroxila do carbono 5 ′ de um açúcar e ao grupo hidroxila do carbono 3 ′ do açúcar do próximo nucleotídeo, que forma uma ligação fosfodiéster 5′ – 3 ′. A ligação fosfodiéster não é formada por uma simples reação de desidratação como as outras ligações que conectam monômeros em macromoléculas: sua formação envolve a remoção de dois grupos fosfato. Um polinucleotídeo pode ter milhares de tais ligações fosfodiéster.

Estrutura de dupla hélice de DNA

O DNA tem uma estrutura de dupla hélice (Figura 3.34). O açúcar e o fosfato ficam do lado de fora da hélice, formando a espinha dorsal do DNA. As bases nitrogenadas são empilhadas no interior, como os degraus de uma escada, em pares os pares são ligados entre si por ligações de hidrogênio. Cada par de bases na dupla hélice é separado do próximo par de bases por 0,34 nm. As duas fitas da hélice correm em direções opostas, o que significa que a extremidade de carbono 5 ′ de uma fita ficará de frente para a extremidade de carbono 3 ′ de sua fita correspondente. (Isso é conhecido como orientação antiparalela e é importante para a replicação do DNA e em muitas interações de ácido nucleico.)

Apenas certos tipos de emparelhamento de bases são permitidos. Por exemplo, uma certa purina só pode emparelhar com uma certa pirimidina. Isso significa que A pode emparelhar com T e G pode emparelhar com C, conforme mostrado na Figura 3.35. Isso é conhecido como regra complementar básica. Em outras palavras, as fitas de DNA são complementares entre si. Se a sequência de uma fita for AATTGGCC, a fita complementar terá a sequência TTAACCGG. Durante a replicação do DNA, cada fita é copiada, resultando em uma dupla hélice de DNA filha contendo uma fita de DNA parental e uma fita recém-sintetizada.


39. A palavra hidrólise é definida como a lise da água. Como isso se aplica aos polímeros? Os polímeros se quebram separando a água em hidrogênio e grupo hidroxila que são adicionados aos monômeros. Polímeros.

  • Você está aqui: & # 160
  • Casa
  • Guarda-chuva
  • A Natureza de Andover
  • Guia de campo para a Wildlife of Phillips Academy
  • Bryozoa
  • Guia de campo para a Academia da Vida Selvagem de Phillips: Bryozoa

Este texto é baseado em Openstax Biology for AP Courses, Autores contribuintes sênior Julianne Zedalis, The Bishop's School em La Jolla, CA, John Eggebrecht, Cornell University Autores contribuintes Yael Avissar, Rhode Island College, Jung Choi, Georgia Institute of Technology, Jean DeSaix , University of North Carolina em Chapel Hill, Vladimir Jurukovski, Suffolk County Community College, Connie Rye, East Mississippi Community College, Robert Wise, University of Wisconsin, Oshkosh

Este trabalho foi licenciado sob uma Licença Creative Commons Atribuição-NãoComercial 4.0 Unported, sem restrições adicionais


3.1: Prelude to Lipids

Gorduras e óleos, encontrados em muitos dos alimentos que comemos, pertencem a uma classe de biomoléculas conhecidas como lipídios. Grama por grama, eles embalam mais do que o dobro do conteúdo calórico dos carboidratos: a oxidação de gorduras e óleos fornece cerca de 9 kcal de energia para cada grama oxidada, enquanto a oxidação de carboidratos fornece apenas 4 kcal / g. Embora o alto teor calórico das gorduras possa ser uma má notícia para quem está fazendo dieta, ele diz algo sobre a eficiência dos designs naturais. Nossos corpos usam carboidratos, principalmente na forma de glicose, para o nosso imediato necessidades de energia. Nossa capacidade de armazenar carboidratos para uso posterior limita-se a guardar um pouco de glicogênio no fígado ou no tecido muscular. Nós armazenamos nosso reserva energia na forma de lipídios, que requer muito menos espaço do que a mesma quantidade de energia armazenada na forma de carboidratos. Os lipídios têm outras funções biológicas além do armazenamento de energia. Eles são o principal componente das membranas dos 10 trilhões de células em nosso corpo. Eles servem como acolchoamento de proteção e isolamento para órgãos vitais. Além disso, sem lipídios em nossas dietas, seríamos deficientes nas vitaminas lipossolúveis A, D, E e K.

Os lipídios não são definidos pela presença de grupos funcionais específicos, como os carboidratos, mas por uma propriedade física e solubilidade. Os compostos isolados dos tecidos corporais são classificados como lipídios se forem mais solúveis em solventes orgânicos, como o diclorometano, do que na água. Por este critério, a categoria de lipídios inclui não apenas gorduras e óleos, que são ésteres do tri-hidroxiálcool glicerol e ácidos graxos, mas também compostos que incorporam grupos funcionais derivados de ácido fosfórico, carboidratos ou aminoálcoois, bem como compostos esteróides, como como colesterol (Figura ( PageIndex <1> ) apresenta um esquema para classificar os vários tipos de lipídios). Discutiremos os vários tipos de lipídios considerando uma subclasse de cada vez e apontando semelhanças e diferenças estruturais à medida que avançamos.

Figura ( PageIndex <1> ): Organização lipídica com base nas relações estruturais


Jess educada

Este laboratório foi feito para testar macromoléculas que consistem em carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos usando reagentes específicos para testar cada um. O resultado traria uma mudança de cor específica na macromolécula. Uma mudança de cor verificaria a amostra positiva para aquela macromolécula.

Para açúcar simples, a solução de Benedict foi usada como reagente. Foi feito um palpite de que a glicose e a sacarose continham açúcares simples e o amido não. Os resultados concluíram isso.

Para o amido, o iodo foi usado como reagente. A hipótese era que a cor mudaria para preto-azulado na amostra de amido e não nas amostras de açúcar. Os resultados concluíram isso. Além disso, testou-se uma cebola e uma batata. A hipótese era que a batata continha amido e a cebola não. Os resultados disso também foram conclusivos.

Para as proteínas, Ninidrina e biureto foram usados ​​como reagentes. Ninidrina testada para aminoácidos e proteínas. Testes de biureto apenas para proteínas. Para este experimento, a única hipótese era que a amostra de amido provavelmente não mudaria de cor. Os resultados incluíram mudanças de cor com solução de ninidrina na amostra de aminoácidos e na amostra de albumina. Além disso, a cor mudou para a amostra de albumina quando testada com o reagente Biuret.

Para os lipídios, o Sudão III foi o reagente utilizado. A hipótese era que a cor mudaria com o óleo de milho. Os resultados concluíram que as amostras de clara de ovo e mel não continham lipídios. Outro teste foi feito para lipídios esfregando substâncias em um papel não vitrificado. Esperava-se que o óleo, a banha e a margarina deixassem uma mancha translúcida, e assim foi.

As macromoléculas estão em todas as formas de vida. Esses compostos orgânicos são carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos. Estes são monômeros e eles se ligam em longas cadeias que formam polímeros. Diferentes reagentes podem ser usados ​​para encontrar a presença dessas macromoléculas.

Os carboidratos contêm carbono, hidrogênio e oxigênio. Eles oferecem energia e também fornecem suporte celular em células vegetais. Existem três classificações para carboidratos: monossacarídeos, dissacarídeos e polissacarídeos. Monossacarídeos são os açúcares simples. Dois monossacarídeos formam um dissacarídeo. Três ou mais monossacarídeos são um polissacarídeo. Glicose, frutose e galactose são monossacarídeos. Sacarose, lactose e maltose são dissacarídeos. O amido e o glicogênio são polissacarídeos. Açúcares simples podem ser encontrados usando o teste de Benedict.

As proteínas são feitas de carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio e, às vezes, de enxofre. As proteínas são covalentemente ligadas em cadeias como polímeros de aminoácidos. Essas ligações são chamadas de ligações peptídicas. Os aminoácidos ligados entre si formam um polipeptídeo denominado proteína. Algumas proteínas também são enzimas. O teste da ninidrina é usado para encontrar aminoácidos ou proteínas. O teste do Biureto é apenas para proteína.

Os lipídios são macromoléculas geralmente insolúveis em água. Os lipídios são feitos de carbono, hidrogênio e oxigênio. Eles são chamados de gorduras ou triglicerídeos. Os óleos são líquidos à temperatura ambiente e são chamados de insaturados. As gorduras sólidas são saturadas. Os lipídios são encontrados nas membranas celulares e são uma fonte de energia. Usando o teste Sudan III, a presença de lipídios pode ser encontrada.

No primeiro experimento para carboidratos, os materiais usados ​​incluíram: 4 tubos de ensaio, porta-tubos de ensaio, banho de água fervente, lâminas de microscópio, lâmina de barbear, cebola, solução de glicose, solução de sacarose, solução de amido, reagente de Benedict, solução de iodo, batata e destilado agua. O experimento começou com a limpeza dos tubos de ensaio e rotulando-os de 1 a 4. Enchi um tubo com 10 gotas de água destilada, outro com 10 gotas de solução de glicose, outro com 10 gotas de solução de sacarose e 10 gotas de solução de amido no último tubo. Em seguida, adicionei 5 gotas do reagente de Benedict a cada tubo e coloquei todos os quatro tubos em um banho de água fervente e aquecido por 3 minutos. Tirei os tubos de ensaio do banho e registrei a mudança de cor na tabela 1.

Para o segundo laboratório de carboidratos, quatro tubos de ensaio foram limpos e rotulados de 1 a 4. Cada tubo foi preenchido com 10 gotas de uma solução diferente, consistindo de água destilada, solução de glicose, suco de cebola e suco de batata. Cinco gotas do reagente de Benedict foram adicionadas a cada tubo. Todos os tubos foram colocados em água fervente por 3 minutos. Os tubos de ensaio foram removidos da água e as mudanças de cor foram registradas na tabela 2.

O terceiro laboratório para carboidratos consistiu na limpeza de quatro tubos de ensaio e rotulá-los de 1 a 4. Cada tubo de ensaio foi preenchido com 10 gotas respectivamente de água destilada, solução de glicose, solução de sacarose e solução de amido. Três gotas de iodo foram adicionadas a cada tubo e agitadas. Os resultados da cor foram registrados na tabela 3.

O quarto laboratório de carboidratos foi realizado cortando-se um pedaço de cebola e examinando-o ao microscópio. Uma gota de iodo foi adicionada. Em seguida, uma fina fatia de batata foi examinada ao microscópio. Uma gota de iodo foi adicionada. Os resultados da mudança de cor foram registrados na tabela 4.

O próximo grupo de testes foi em aminoácidos e proteínas. Os materiais utilizados nesses testes foram tubos de ensaio, suporte de tubos de ensaio, banho-maria em ebulição, solução de albumina, solução de aminoácidos, água destilada, solução de NaOH a 10%, solução de CuSO4 a 1%, solução de Ninidrina 0,1% e solução de amido. O primeiro laboratório para aminoácidos foi feito primeiro limpando 4 tubos de ensaio e rotulando-os de 1 a 4. Em seguida, um tubo foi preenchido com 10 gotas de água destilada, outro tubo com solução de aminoácidos, outro com solução de albumina e o último com amido solução. Cinco gotas de solução de Ninidrina foram adicionadas a cada tubo. Todos os quatro tubos foram colocados em um banho de água fervente por 5 minutos. Os tubos de ensaio foram removidos e qualquer mudança de cor foi registrada para cada um na tabela 5.

O segundo teste em proteínas consistiu em limpar quatro tubos de ensaio e marcá-los de 1 a 4. Cada tubo foi preenchido com 10 gotas de água destilada, solução de aminoácidos, solução de albumina e solução de amido, respectivamente. Dez gotas de hidróxido de sódio foram adicionadas a cada tubo. Cinco gotas de solução de sulfato de cobre foram adicionadas a cada tubo e agitadas para misturar. Os tubos foram verificados quanto a qualquer mudança de cor para violeta e os resultados foram registrados na tabela 6.

Os últimos grupos de testes foram sobre lipídios. Esses testes consistiram na utilização dos materiais: tubos de ensaio, água destilada, suporte para tubos de ensaio, gema de ovo, solução de glicose, óleo de salada, suspensão de amido de milho, corante sudão III, óleo de milho, clara de ovo, solução de mel, banha e margarina. O primeiro teste começou com a limpeza de quatro tubos de ensaio e rotulando-os de 1 a 4. Cada tubo de ensaio foi preenchido com 10 gotas de uma solução diferente: água destilada, solução de mel, óleo de milho e solução de clara de ovo. Cinco gotas de Sudan III foram adicionadas a cada tubo e agitadas para misturar. Os resultados da mudança de cor foram registrados na tabela 7.

O segundo teste de lipídios foi para gorduras e óleos. Este laboratório consistiu em obter um pedaço de papel não vidrado e desenhar seis círculos de 3 centímetros de diâmetro sobre ele. Os círculos foram numerados de 1 a 6. Os seguintes compostos foram esfregados em cada círculo, respectivamente: óleo de salada, solução de glicose, banha, margarina, amido de milho e água destilada. Os resultados foram registrados na tabela 8.

Tabela 1: Teste de Benedict para a presença de açúcar redutor

Testes Observações Conclusões
Água + Solução de Bento XVI Sem mudança Não é um açúcar simples
Glicose + Solução de Bento XVI Laranja tornado Açúcar simples em grande quantidade
Sacarose + Solução de Bento XVI Ficou verde Pequena quantidade de açucar simples
Amido + Solução de Bento XVI Sem mudança Não é um açúcar simples

Tabela 2: Teste de Benedict para a presença de açúcar redutor

Testes Observações Conclusões
Água + Solução de Bento XVI Sem mudança Sem açucar
Glicose + solução de benedict Laranja tornado Grande quantidade de açucar
Suco de cebola + Benedict's Ficou verde Pequena quantidade de açucar
Suco de batata + Benedict's Laranja amarelo tornado Grande quantidade de açucar

Tabela 3: Teste de iodo para a presença de amido

Teste Observação Conclusão
Água + iodo Sem mudança Sem amido
Glicose + iodo Sem mudança Sem amido
Sacarose + iodo Sem mudança Sem amido
Amido + iodo Alterou a cor azul-preta Grande quantidade de amido

Tabela 4: Teste de iodo para a presença de amido

Teste Observações Conclusões
Cebola + iodo Sem mudança Sem amido
Batata + iodo Ficou preto escuro Baixa quantidade de amido

Tabela 5: Teste de ninidrina para a presença de proteína ou aminoácido

Testes Observações Conclusões
Água + Solução de ninidrina Sem mudança Sem AA ou proteína
Aminoácido + Ninidrina Tornou-se roxo Tem AA ou proteína
Albumina + Ninidrina Tornou-se roxo Tem AA ou proteína
Amido + Solução de ninidrina Sem mudança Tem AA ou proteína

Tabela 6: Teste de Biureto para a presença de proteína

Testes Observações Conclusões
Água + Reagente Biureto Sem mudança Sem proteína
Aminoácido + reagente biureto Sem mudança Sem proteína
Albumina + reagente biureto Tornou-se roxo Tem proteína
Amido + reagente biureto Sem mudança Tem proteína

Tabela 7: Teste para a presença de gordura

Testes Observações Conclusões
Água + Sudão III Sem mudança Sem lípido
Mel + Sudão III Sem mudança Sem lípido
Óleo de milho + Sudão III Ficou vermelho Presente lipídico
Clara de ovo + Sudão III Sem mudança Sem lípido

Tabela 8: Teste para a presença de gordura

Testes Observações Conclusões
Óleo de salada Mancha translúcida Presente lipídico
Solução de glicose Sem mudança Sem lípido
Banha Mancha translúcida Presente lipídico
Margarina Mancha translúcida Presente lipídico
Amido de milho Sem mudança Sem lípido
Água destilada Sem mudança Sem lípido

Nos testes de carboidratos para açúcares simples, os resultados foram os esperados da solução de glicose + Benedict. A glicose é um açúcar simples e todos os açúcares redutores têm um grupo funcional aldeído como parte de sua estrutura molecular, e isso os faz reagir com o reagente de Benedict quando aquecidos. Os açúcares redutores aceitam um átomo de oxigênio do reagente de Benedict e faz com que o reagente seja reduzido. Obtive um resultado questionável com a solução Sacarose + Benedict, mostrando que havia uma pequena quantidade de açúcar simples presente. A sacarose é um dissacarídeo que consiste em glicose e galactose. Uma razão mais do que provável para isso é que a sacarose permaneceu por tanto tempo que a solução começou a se decompor e deveria ter sido mexida novamente antes do experimento.

O teste de carboidratos para amido foi autoexplicativo. A glicose é um monossacarídeo e a sacarose é um dissacarídeo. A solução de amido era um polissacarídeo. O iodo reage com o amido resultando em uma cor preta azulada escura que é um teste positivo para o amido. Cebola não tem amido e batata, sim.

Durante os testes de proteína, testamos para aminoácidos e proteínas com a solução de Ninidrina e apenas para proteínas com a solução de Biureto. Todas as proteínas são polímeros de aminoácidos, covalentemente ligados em longas cadeias chamadas ligações peptídicas. A ninidrina descarboxila oxidativamente os aminoácidos em CO2NH3 e um aldeído que é um átomo de carbono a menos que o aminoácido original. A Ninidrina reduzida reage com a amônia liberada. Proteínas e peptídeos reagem com o reagente Biuret. Esta reação é específica para compostos com mais de duas ligações peptídicas. O reagente de biureto é uma mistura de uma solução forte de hidróxido de sódio ou potássio e uma pequena quantidade de sulfato de cobre muito diluído. Além dos resultados do Biureto com reações positivas à Albumina (clara de ovo), também tivemos resultados da solução de Biureto estar na nossa pele e reagindo a partir das ligações peptídicas da nossa pele.

O teste Sudan III para lipídios foi mais fácil de completar do que os outros, mas achamos difícil dizer as diferenças nas cores de vermelho necessárias para os resultados. Os lipídios são apolares e insolúveis em água ou outros líquidos polares. Eles são solúveis em solventes não polares, como clorofórmio.

Os exercícios para carboidratos resultaram principalmente na primeira hipótese. A glicose reagiu com Benedict's, assim como o suco de cebola e o suco de batata em um grau menor, mostrando a presença de açúcar simples. O amido reagiu ao iodo junto com a batata, provando o amido presente. O aminoácido e a albumina reagiram com a ninidrina, prova de que continham aminoácido ou proteína. A albumina revelou conter proteína, testando-a com o reagente Biuret. O óleo de milho confirmou que continha um lipídio usando o Sudão III. Óleo de salada, banha de porco e margarina mostraram ter lipídios por apresentar manchas translúcidas.


1.4 Propriedades da Visão Geral das Macromoléculas Biológicas

Esta visão geral cobre a seção 1.4 do AP Biology Curriculum & # 8211 Properties of Biological Macromolecules.

Vamos começar indiscutivelmente com a macromolécula biológica mais importante: os ácidos nucléicos. Para entender completamente como os ácidos nucléicos funcionam, precisamos examinar sua estrutura. Primeiro, vamos dar uma olhada no espinha dorsal de açúcar-fosfato de um ácido nucleico.

No centro de cada ácido nucléico está o esqueleto açúcar-fosfato. O grupo fosfato forma ácido fosfórico na água. Este grupo fosfato pode se ligar à molécula de açúcar no próximo ácido nucléico, criando uma longa cadeia. Não importa quanto tempo essa espinha dorsal de açúcar-fosfato fique, sempre haverá um grupo fosfato exposto em uma extremidade e uma molécula de açúcar exposta na outra. Portanto, chamamos um único nucleotídeo e muitos nucleotídeos conectados entre si de "ácido nucleico".

A principal diferença entre DNA e RNA está na molécula de açúcar que é usada para criar o esqueleto açúcar-fosfato. DNA usa desoxirribose, visto aqui. RNA usa ribose & # 8211 o mesmo açúcar com um átomo de oxigênio extra. Essa pequena diferença cria algumas das diferenças funcionais entre DNA e RNA dentro das células.

A parte de um nucleotídeo que é mais importante para transportar informações é o base de nucleotídeo. A base ligada a essa estrutura é a citosina, uma das várias bases que podem ser anexadas a um nucleotídeo. Vamos ver exatamente como essas bases nitrogenadas funcionam.

Existem 5 bases nitrogenadas usadas na natureza para criar DNA e RNA, que são separados em dois grupos com base em sua estrutura. As purinas são baseadas em uma estrutura de anel duplo, enquanto as pirimidinas são baseadas em uma estrutura de anel único. Adenina, Guanina, Timina, e Citosina são usados ​​para criar moléculas de DNA. Uracil é usado no RNA, no lugar da timina.

Mais importante ainda, as bases nitrogenadas criam a estrutura de dupla hélice do DNA por meio de sua capacidade de formar ligações de hidrogênio. Cada purina tem uma pirimidina correspondente com a qual pode formar ligações de hidrogênio. Você pode lembrar quais bases nitrogenadas podem formar ligações de hidrogênio usando um dispositivo mnemônico simples. As letras altas (A + T) podem formar ligações de hidrogênio, e as letras grandes (C + G) podem formar ligações de hidrogênio. Isso será muito importante lembrar quando começarmos a aprender como o DNA é sintetizado e como os erros no código do DNA são corrigidos.

O DNA armazena informações por meio de um mecanismo ligeiramente complexo. O DNA é armazenado no núcleo como uma dupla hélice. Isso permite que ele fique protegido contra danos. A dupla hélice também permite que as proteínas de reparo encontrem erros facilmente. A maioria dos erros cria uma pequena protuberância no DNA, devido à falta de ligações de hidrogênio entre as duas fitas. Para extrair as informações necessárias para criar novas proteínas, a ordem exata dos nucleotídeos deve primeiro ser copiada do DNA para uma nova molécula de RNA dentro do núcleo. Isso é chamado transcrição.

O RNA não é tão estável quanto o DNA e está mais sujeito a erros. No entanto, as moléculas de RNA podem transportar a informação para onde ela é necessária & # 8211 como um mensageiro. Essa molécula de RNA mensageiro carrega a sequência de nucleotídeos para fora do núcleo, onde um ribossomo pode se ligar a ela. O ribossomo então cria uma nova molécula de proteína combinando moléculas de RNA de transferência a cada sequência de 3 nucleotídeos, conhecido como “códon”. Este processo, denominado tradução, é como a informação armazenada no DNA se torna um produto celular real e permite que a célula funcione.

Agora que sabemos como o DNA armazena as informações para construir proteínas, vamos dar uma olhada nas próprias proteínas. As proteínas são simplesmente grandes cadeias de aminoácidos que se dobram em formas específicas. Cada proteína desempenha uma função diferente, possibilitada por sua forma tridimensional e os aminoácidos de que é composta.

Aminoácidos & # 8211 também chamados peptídeos & # 8211 são unidos por ligações peptídicas. Essas ligações se formam por meio de uma reação de desidratação entre um grupo carboxila e um grupo amino em cada aminoácido. Isso também garante que cada molécula de proteína tenha direcionalidade. Um lado é o terminal carboxila, enquanto o outro lado da molécula tem um terminal amino. Certifique-se de entender a diferença porque as perguntas no teste AP podem fazer referência a esses lados diferentes.

As estruturas que tornam cada aminoácido diferente são conhecidas como Grupos R ou cadeias laterais. Esses grupos são o que dá a cada aminoácido sua funcionalidade única. Na verdade, embora haja mais de 20 aminoácidos usados ​​na natureza, existem apenas 7 grupos diferentes como os quais essas moléculas podem ser classificadas. Embora a estrutura de cada aminoácido seja ligeiramente diferente, muitos aminoácidos trazem propriedades semelhantes aos polipeptídeos dos quais fazem parte.

Por exemplo, vários aminoácidos têm grupos R carregados. Isso ajuda a criar uma porção hidrofílica do polipeptídeo que pode interagir facilmente com água e outras moléculas polares. Outros aminoácidos contêm enxofre, que é capaz de formar ligações cruzadas de enxofre com outros peptídeos contendo enxofre. Isso pode ajudar a manter vários polipeptídeos juntos em um grande estrutura quaternária.

O sítio ativo é onde a proteína realmente realizará sua função. Para ajustar um substrato da maneira certa e catalisar uma reação, o sítio ativo da proteína deve ter as propriedades físicas e químicas corretas. Portanto, não apenas o sítio ativo precisa ter os grupos R certos expostos, mas a proteína também deve ter a sequência certa de aminoácidos para se dobrar na forma adequada.

Da mesma forma, essa proteína também deve ter algumas regiões hidrofóbicas onde precisa se ligar à membrana celular. Se aminoácidos hidrofílicos fossem usados ​​no lugar de aminoácidos hidrofóbicos, essa proteína não poderia aderir à membrana celular e não seria funcional. Como as proteínas atuam como enzimas, respondedores imunológicos, receptores, métodos de movimento e como moléculas estruturais, existe um número quase infinito de arranjos de aminoácidos.
Os carboidratos geralmente servem como combustível e materiais de construção para uma célula. Os carboidratos mais simples são cadeias de hidrocarbonetos de 5 ou 6 carbonos que geralmente têm uma estrutura semelhante a um anel. Glicose, por exemplo, serve como a principal molécula de combustível para as células. No entanto, conforme você conecta mais e mais monômeros de carboidratos, pode criar substâncias com muitas propriedades diferentes.

A estrutura exata de grandes polissacarídeos ajuda a determinar sua função. Os polímeros lineares são encontrados com mais frequência em moléculas estruturais como a celulose. Essas fibras & # 8211 muito parecidas com os fios menores em uma corda grande & # 8211 podem se entrelaçar para criar um material muito mais forte. Alguns carboidratos estruturais até têm ligações cruzadas entre as fibras, adicionando outra camada de força a uma molécula.

Em contraste, os polissacarídeos de armazenamento geralmente têm uma estrutura ramificada. Ao contrário de uma estrutura linear, isso permite que uma célula armazene tanta energia no menor espaço possível. As moléculas de amido & # 8211, como a amilose encontrada nas batatas & # 8211, são estruturas ramificadas essencialmente enormes que enchem as células de energia. Humanos e animais usam o glicogênio polissacarídeo para uma finalidade semelhante. A célula pode facilmente começar a hidratar as ligações entre os monômeros individuais para preencher a célula com glicose & # 8211, que pode então ser usada para alimentar uma variedade de outras reações.

A última categoria de macromoléculas que examinaremos são os lipídios. Existem três tipos de lipídios mais importantes para a vida: gorduras (triglicerídeos), fosfolipídios e esteróides. Algumas pessoas consideram as ceras sua própria categoria, embora tenham uma estrutura muito semelhante aos triglicerídeos. Vamos dar uma olhada em cada um desses grupos.

Triglicerídeos são simplesmente moléculas de ácido graxo ligadas a uma molécula maior com glicerol & # 8211 um álcool de três carbonos. Os ácidos graxos vêm em duas formas: saturados e insaturados. O ácido palmítico é um exemplo de um ácido graxo saturado. Every carbon in the chain is bound to at least 2 hydrogens, leaving no room for double bonds between carbon atoms. Structurally, this makes saturated fats very linear. Therefore, you can pack many saturated fatty acids into a very tight space. Because of this structure, saturated fatty acids are usually solid at room temperature because the molecules squeeze tightly together as they lose thermal energy.

By contrast, an unsaturated fatty acid has double bonds between at least 2 carbon atoms in the chain. Double bonds are rigid. This means that lots of fatty acids cannot pack tightly together if they are unsaturated – even if the temperature is not particularly warm. Olive oil is a good example of an unsaturated fatty acid.

To create a triglyceride, three fatty acids bind to a single glycerol molécula. Though lipids are not “true polymers” in the sense that they are linear chains of the same monomers, they are still created through dehydration reactions. The hydroxyl groups on glycerol react with the carboxyl head groups of each fatty acid. A water molecule is lost and an ester bond is formed. There are many triglycerides found in nature, with both saturated and unsaturated fatty acids in their structure. This gives rise to many different types of fat found in different organisms.
Fosfolipídios are different structurally – compared to triglycerides – and they also serve a much different purpose within organisms. Phospholipids have a hydrophilic head and a hydrophobic tail. When many phospholipids congregate together, the head groups interact with water while the tail groups tend to orient toward each other. This is how the lipid bilayer of all cells is created. Let’s look closer at the structure of a phospholipid.

In the hydrophobic tail are long hydrocarbon chains. The tail sections can contain saturated or unsaturated fatty acids, depending on the organisms. In general, organisms that live in very hot environments tend to have more saturated fatty acids whereas cells that must exist at very low temperatures tend to have more unsaturated fatty acids. Since unsaturated fatty acids tend to remain liquid at low temperatures, this creates a cell membrane that is still fluid and functional in the cold. Each organism must maintain the right balance of fatty acid tails to ensure its cells have functional membranes.

The polar head groups of phospholipids have both phosphate groups and nitrogen – both of which increase the head’s hydrophilic tendencies. This ensures that the molecule’s head is always oriented towards water – whether that is the cytosol of the cell or the external environment.


Hidrólise

Polymers are broken down into monomers in a process known as hydrolysis, which means “to split water,” a reaction in which a water molecule is used during the breakdown (Figure 2). During these reactions, the polymer is broken into two components: one part gains a hydrogen atom (H+) and the other gains a hydroxyl molecule (OH–) from a split water molecule.

Figure 2. In the hydrolysis reaction shown here, the disaccharide maltose is broken down to form two glucose monomers with the addition of a water molecule. Note that this reaction is the reverse of the synthesis reaction shown in Figure 1.

Dehydration and hydrolysis reactions are catalyzed, or “sped up,” by specific enzymes dehydration reactions involve the formation of new bonds, requiring energy, while hydrolysis reactions break bonds and release energy. These reactions are similar for most macromolecules, but each monomer and polymer reaction is specific for its class. For example, in our bodies, food is hydrolyzed, or broken down, into smaller molecules by catalytic enzymes in the digestive system. This allows for easy absorption of nutrients by cells in the intestine. Each macromolecule is broken down by a specific enzyme. For instance, carbohydrates are broken down by amylase, sucrase, lactase, or maltase. Proteins are broken down by the enzymes pepsin and peptidase, and by hydrochloric acid. Lipids are broken down by lipases. Breakdown of these macromolecules provides energy for cellular activities.

Visit this site to see visual representations of dehydration synthesis and hydrolysis.


3.5 | Nucleic Acids

Ao final desta seção, você será capaz de:

  • Describe the structure of nucleic acids and define the two types of nucleic acids
  • Explain the structure and role of DNA
  • Explain the structure and roles of RNA

Nucleic acids are the most important macromolecules for the continuity of life. They carry the genetic blueprint of a cell and carry instructions for the functioning of the cell.

DNA and RNA

The two main types of nucleic acids are deoxyribonucleic acid (DNA) e ribonucleic acid (RNA). DNA is the genetic material found in all living organisms, ranging from single-celled bacteria to multicellular mammals. It is found in the nucleus of eukaryotes and in the organelles, chloroplasts, and mitochondria. In prokaryotes, the DNA is not enclosed in a membranous envelope.

The entire genetic content of a cell is known as its genome, and the study of genomes is genomics. In eukaryotic cells but not in prokaryotes, DNA forms a complex with histone proteins to form chromatin, the substance of eukaryotic chromosomes. A chromosome may contain tens of thousands of genes. Many genes contain the information to make protein products other genes code for RNA products. DNA controls all of the cellular activities by turning the genes “on” or “off.”

The other type of nucleic acid, RNA, is mostly involved in protein synthesis. The DNA molecules never leave the nucleus but instead use an intermediary to communicate with the rest of the cell. This intermediary is the messenger RNA (mRNA). Other types of RNA—like rRNA, tRNA, and microRNA—are involved in protein synthesis and its regulation.

DNA and RNA are made up of monomers known as nucleotídeos. The nucleotides combine with each other to form a polynucleotide, DNA or RNA. Each nucleotide is made up of three components: a nitrogenous base, a pentose (five-carbon) sugar, and a phosphate group (Figure 3.31) Each nitrogenous base in a nucleotide is attached to a sugar molecule, which is attached to one or more phosphate groups.

Figure 3.31 A nucleotide is made up of three components: a nitrogenous base, a pentose sugar, and one or more phosphate groups. Carbon residues in the pentose are numbered 1′ through 5′ (the prime distinguishes these residues from those in the base, which are numbered without using a prime notation). The base is attached to the 1′ position of the ribose, and the phosphate is attached to the 5′ position. When a polynucleotide is formed, the 5′ phosphate of the incoming nucleotide attaches to the 3′ hydroxyl group at the end of the growing chain. Two types of pentose are found in nucleotides, deoxyribose (found in DNA) and ribose (found in RNA). Deoxyribose is similar in structure to ribose, but it has an H instead of an OH at the 2′ position. Bases can be divided into two categories: purines and pyrimidines. Purines have a double ring structure, and pyrimidines have a single ring.

The nitrogenous bases, important components of nucleotides, are organic molecules and are so named because they contain carbon and nitrogen. They are bases because they contain an amino group that has the potential of binding an extra hydrogen, and thus, decreases the hydrogen ion concentration in its environment, making it more basic. Each nucleotide in DNA contains one of four possible nitrogenous bases: adenine (A), guanine (G) cytosine (C), and thymine (T).

Adenine and guanine are classified as purines. The primary structure of a purine is two carbon-nitrogen rings. Cytosine, thymine, and uracil are classified as pyrimidines which have a single carbon-nitrogen ring as their primary structure (Figure 3.31) Each of these basic carbon-nitrogen rings has different functional groups attached to it. In molecular biology shorthand, the nitrogenous bases are simply known by their symbols A, T, G, C, and U. DNA contains A, T, G, and C whereas RNA contains A, U, G, and C.

The pentose sugar in DNA is deoxyribose, and in RNA, the sugar is ribose (Figure 3.31) The difference between the sugars is the presence of the hydroxyl group on the second carbon of the ribose and hydrogen on the second carbon of the deoxyribose. The carbon atoms of the sugar molecule are numbered as 1′, 2′, 3′, 4′, and 5′ (1′ is read as “one prime”). The phosphate residue is attached to the hydroxyl group of the 5′ carbon of one sugar and the hydroxyl group of the 3′ carbon of the sugar of the next nucleotide, which forms a 5′–3′ phosphodiester linkage. The phosphodiester linkage is not formed by simple dehydration reaction like the other linkages connecting monomers in macromolecules: its formation involves the removal of two phosphate groups. A polynucleotide may have thousands of such phosphodiester linkages.

DNA Double-Helix Structure

DNA has a double-helix structure (Figure 3.32) The sugar and phosphate lie on the outside of the helix, forming the backbone of the DNA. The nitrogenous bases are stacked in the interior, like the steps of a staircase, in pairs the pairs are bound to each other by hydrogen bonds. Every base pair in the double helivx is separated from the next base pair by 0.34 nm. The two strands of the helix run in opposite directions, meaning that the 5′ carbon end of one strand will face the 3′ carbon end of its matching strand. (This is referred to as antiparallel orientation and is important to DNA replication and in many nucleic acid interactions.)

Figure 3.32 Native DNA is an antiparallel double helix. The phosphate backbone (indicated by the curvy lines) is on the outside, and the bases are on the inside. Each base from one strand interacts via hydrogen bonding with a base from the opposing strand. (credit: Jerome Walker/Dennis Myts)

Only certain types of base pairing are allowed. For example, a certain purine can only pair with a certain pyrimidine. This means A can pair with T, and G can pair with C, as shown in Figure 3.33. This is known as the base complementary rule. In other words, the DNA strands are complementary to each other. If the sequence of one strand is AATTGGCC, the complementary strand would have the sequence TTAACCGG. During DNA replication, each strand is copied, resulting in a daughter DNA double helix containing one parental DNA strand and a newly synthesized strand.

Figure 3.33 In a double stranded DNA molecule, the two strands run antiparallel to one another so that one strand runs 5′ to 3′ and the other 3′ to 5′. The phosphate backbone is located on the outside, and the bases are in the middle. Adenine forms hydrogen bonds (or base pairs) with thymine, and guanine base pairs with cytosine.

A mutation occurs, and cytosine is replaced with adenine. What impact do you think this will have on the DNA structure?

Ribonucleic acid, or RNA, is mainly involved in the process of protein synthesis under the direction of DNA. RNA is usually single-stranded and is made of ribonucleotides that are linked by phosphodiester bonds. A ribonucleotide in the RNA chain contains ribose (the pentose sugar), one of the four nitrogenous bases (A, U, G, and C), and the phosphate group.

There are four major types of RNA: messenger RNA (mRNA), ribosomal RNA (rRNA), transfer RNA (tRNA), and microRNA (miRNA). The first, mRNA, carries the message from DNA, which controls all of the cellular activities in a cell. If a cell requires a certain protein to be synthesized, the gene for this product is turned “on” and the messenger RNA is synthesized in the nucleus. The RNA base sequence is complementary to the coding sequence of the DNA from which it has been copied. However, in RNA, the base T is absent and U is present instead. If the DNA strand has a sequence AATTGCGC, the sequence of the complementary RNA is UUAACGCG. In the cytoplasm, the mRNA interacts with ribosomes and other cellular machinery (Figure 3.34).

Figure 3.34 A ribosome has two parts: a large subunit and a small subunit. The mRNA sits in between the two subunits. A tRNA molecule recognizes a codon on the mRNA, binds to it by complementary base pairing, and adds the correct amino acid to the growing peptide chain.

The mRNA is read in sets of three bases known as codons. Each codon codes for a single amino acid. In this way, the mRNA is read and the protein product is made. Ribosomal RNA (rRNA) is a major constituent of ribosomes on which the mRNA binds. The rRNA ensures the proper alignment of the mRNA and the ribosomes the rRNA of the ribosome also has an enzymatic activity (peptidyl transferase) and catalyzes the formation of the peptide bonds between two aligned amino acids. Transfer RNA (tRNA) is one of the smallest of the four types of RNA, usually 70–90 nucleotides long. It carries the correct amino acid to the site of protein synthesis. It is the base pairing between the tRNA and mRNA that allows for the correct amino acid to be inserted in the polypeptide chain. microRNAs are the smallest RNA molecules and their role involves the regulation of gene expression by interfering with the expression of certain mRNA messages. Table 3.2 summarizes features of DNA and RNA.

Features of DNA and RNA

Even though the RNA is single stranded, most RNA types show extensive intramolecular base pairing between complementary sequences, creating a predictable three-dimensional structure essential for their function.

As you have learned, information flow in an organism takes place from DNA to RNA to protein. DNA dictates the structure of mRNA in a process known as transcrição, and RNA dictates the structure of protein in a process known as tradução. This is known as the Central Dogma of Life, which holds true for all organisms however, exceptions to the rule occur in connection with viral infections.

To learn more about DNA, explore the Howard Hughes Medical Institute BioInteractive animations (http://openstaxcollege.org/l/DNA) on the topic of DNA.


Conteúdo

A molecule of high relative molecular mass, the structure of which essentially
comprises the multiple repetition of units derived, actually or conceptually, from
molecules of low relative molecular mass.

1. In many cases, especially for synthetic polymers, a molecule can be regarded
as having a high relative molecular mass if the addition or removal of one or a
few of the units has a negligible effect on the molecular properties. This statement
fails in the case of certain macromolecules for which the properties may be
critically dependent on fine details of the molecular structure.

2. If a part or the whole of the molecule fits into this definition, it may be described
as either macromolecular ou polymeric, or by polymer used adjectivally. [4]

O termo macromolecule (macro- + molecule) was coined by Nobel laureate Hermann Staudinger in the 1920s, although his first relevant publication on this field only mentions high molecular compounds (in excess of 1,000 atoms). [5] At that time the term polymer, as introduced by Berzelius in 1832, had a different meaning from that of today: it simply was another form of isomerism for example with benzene and acetylene and had little to do with size. [6]

Usage of the term to describe large molecules varies among the disciplines. For example, while biology refers to macromolecules as the four large molecules comprising living things, in chemistry, the term may refer to aggregates of two or more molecules held together by intermolecular forces rather than covalent bonds but which do not readily dissociate. [7]

According to the standard IUPAC definition, the term macromolecule as used in polymer science refers only to a single molecule. For example, a single polymeric molecule is appropriately described as a "macromolecule" or "polymer molecule" rather than a "polymer," which suggests a substance composed of macromolecules. [8]

Because of their size, macromolecules are not conveniently described in terms of stoichiometry alone. The structure of simple macromolecules, such as homopolymers, may be described in terms of the individual monomer subunit and total molecular mass. Complicated biomacromolecules, on the other hand, require multi-faceted structural description such as the hierarchy of structures used to describe proteins. In British English, the word "macromolecule" tends to be called "high polymer".

Macromolecules often have unusual physical properties that do not occur for smaller molecules.

Another common macromolecular property that does not characterize smaller molecules is their relative insolubility in water and similar solvents, instead forming colloids. Many require salts or particular ions to dissolve in water. Similarly, many proteins will denature if the solute concentration of their solution is too high or too low.

High concentrations of macromolecules in a solution can alter the rates and equilibrium constants of the reactions of other macromolecules, through an effect known as macromolecular crowding. [9] This comes from macromolecules excluding other molecules from a large part of the volume of the solution, thereby increasing the effective concentrations of these molecules.

All living organisms are dependent on three essential biopolymers for their biological functions: DNA, RNA and proteins. [10] Each of these molecules is required for life since each plays a distinct, indispensable role in the cell. [11] The simple summary is that DNA makes RNA, and then RNA makes proteins.

DNA, RNA, and proteins all consist of a repeating structure of related building blocks (nucleotides in the case of DNA and RNA, amino acids in the case of proteins). In general, they are all unbranched polymers, and so can be represented in the form of a string. Indeed, they can be viewed as a string of beads, with each bead representing a single nucleotide or amino acid monomer linked together through covalent chemical bonds into a very long chain.

In most cases, the monomers within the chain have a strong propensity to interact with other amino acids or nucleotides. In DNA and RNA, this can take the form of Watson-Crick base pairs (G-C and A-T or A-U), although many more complicated interactions can and do occur.

Structural features Edit

DNA RNA Proteínas
Encodes genetic information Yes Yes Não
Catalyzes biological reactions Não Yes Yes
Building blocks (type) Nucleotídeos Nucleotídeos Aminoácidos
Building blocks (number) 4 4 20
Strandedness Dobro Solteiro Solteiro
Estrutura Double helix Complex Complex
Stability to degradation Alto Variável Variável
Repair systems Yes Não Não

Because of the double-stranded nature of DNA, essentially all of the nucleotides take the form of Watson-Crick base pairs between nucleotides on the two complementary strands of the double-helix.

In contrast, both RNA and proteins are normally single-stranded. Therefore, they are not constrained by the regular geometry of the DNA double helix, and so fold into complex three-dimensional shapes dependent on their sequence. These different shapes are responsible for many of the common properties of RNA and proteins, including the formation of specific binding pockets, and the ability to catalyse biochemical reactions.

DNA is optimised for encoding information Edit

DNA is an information storage macromolecule that encodes the complete set of instructions (the genome) that are required to assemble, maintain, and reproduce every living organism. [12]

DNA and RNA are both capable of encoding genetic information, because there are biochemical mechanisms which read the information coded within a DNA or RNA sequence and use it to generate a specified protein. On the other hand, the sequence information of a protein molecule is not used by cells to functionally encode genetic information. [1] : 5

DNA has three primary attributes that allow it to be far better than RNA at encoding genetic information. First, it is normally double-stranded, so that there are a minimum of two copies of the information encoding each gene in every cell. Second, DNA has a much greater stability against breakdown than does RNA, an attribute primarily associated with the absence of the 2'-hydroxyl group within every nucleotide of DNA. Third, highly sophisticated DNA surveillance and repair systems are present which monitor damage to the DNA and repair the sequence when necessary. Analogous systems have not evolved for repairing damaged RNA molecules. Consequently, chromosomes can contain many billions of atoms, arranged in a specific chemical structure.

Proteins are optimised for catalysis Edit

Proteins are functional macromolecules responsible for catalysing the biochemical reactions that sustain life. [1] : 3 Proteins carry out all functions of an organism, for example photosynthesis, neural function, vision, and movement. [13]

The single-stranded nature of protein molecules, together with their composition of 20 or more different amino acid building blocks, allows them to fold in to a vast number of different three-dimensional shapes, while providing binding pockets through which they can specifically interact with all manner of molecules. In addition, the chemical diversity of the different amino acids, together with different chemical environments afforded by local 3D structure, enables many proteins to act as enzymes, catalyzing a wide range of specific biochemical transformations within cells. In addition, proteins have evolved the ability to bind a wide range of cofactors and coenzymes, smaller molecules that can endow the protein with specific activities beyond those associated with the polypeptide chain alone.

RNA is multifunctional Edit

RNA is multifunctional, its primary function is to encode proteins, according to the instructions within a cell’s DNA. [1] : 5 They control and regulate many aspects of protein synthesis in eukaryotes.

RNA encodes genetic information that can be translated into the amino acid sequence of proteins, as evidenced by the messenger RNA molecules present within every cell, and the RNA genomes of a large number of viruses. The single-stranded nature of RNA, together with tendency for rapid breakdown and a lack of repair systems means that RNA is not so well suited for the long-term storage of genetic information as is DNA.

In addition, RNA is a single-stranded polymer that can, like proteins, fold into a very large number of three-dimensional structures. Some of these structures provide binding sites for other molecules and chemically-active centers that can catalyze specific chemical reactions on those bound molecules. The limited number of different building blocks of RNA (4 nucleotides vs >20 amino acids in proteins), together with their lack of chemical diversity, results in catalytic RNA (ribozymes) being generally less-effective catalysts than proteins for most biological reactions.


Assista o vídeo: Macromoléculas (Novembro 2021).