Biomoléculas, Macromoléculas ou Moléculas da Vida são moléculas sintetizadas pelos seres vivos, que participam da estrutura da matéria viva animal e vegetal, sendo essenciais ao seu funcionamento.

Quimicamente, são moléculas gigantes, de alto peso molecular constituídas de pequenas unidades (monômeros) de mesmo tipo unidas através de ligações covalentes, formando longas cadeias carbônicas, denominadas Biopolímeros. Os principais elementos químicos que compõem as Biomoléculas são: Carbono (C), Hidrogênio (H), Oxigênio (O), Nitrogênio ( N) e, com muito menor frequência, o Fósforo (P).

Biomoléculas Principais

Há Quatro Biomoléculas fundamentais que constituem as células de todos os seres vivos, que do ponto de vista Nutricional são os Nutrientes encontrados nos Alimentos:

1. Proteínas: seus monômeros formadores são os Aminoácidos;
2. Carboidratos: seus monômeros formadores são as moléculas de Monossacarídeos, como a Glicose;
3. Lipídios ou gorduras: seus monômeros são as moléculas de Triglicerídios e Ácidos Graxos;
4. Ácidos Nucleicos (DNA e RNA): seus monômeros formadores são as moléculas de Nucleotídeos, compostos de um grupo fosfato, uma pentose e uma base nitrogenada.

Relações Fundamentais: Biomoléculas e Água

As Biomoléculas participam da constituição e estruturação das células da matéria viva vegetal e animal. Contudo, cerca de 70%, em massa, da maioria dos organismos vivos é constituído de água.

Esta quantidade de água presente no Citosol ou Citoplasma de uma célula é essencial ao seu metabolismo. A diminuição de 20% na quantidade normal de água intracelular consegue inibir significativamente o metabolismo, ao passo que uma diminuição a 30% dos níveis normais desta água pararia completamente o metabolismo celular, levando à morte do organismo.

Portanto, a célula é um meio aquoso, sendo que a Água influencia todas as interações moleculares nos sistemas biológicos, por meio de três propriedades principais:

1. Polaridade: a diferença de eletronegatividade entre os átomos de H e O, leva a uma distribuição assimétrica das cargas positivas e negativas, tornando a molécula de água muito polar.
2. Poder de coesão: devido à grande afinidade entre moléculas de água próximas entre si.
3. Solubilidade de moléculas polares: confere grande poder de interação da água com moléculas polares, tornando-a um excelente solvente para todas as moléculas polares.

É importante lembrar que a água pode atrair ou repelir as outras moléculas. Por isso, tem-se:

1. Substâncias Polares: moléculas ou íons que “sentem atração” por moléculas de água;
2. Substâncias Apolares: moléculas ou íons que “sentem repulsão” por moléculas de água;
3. Substâncias Anfóteras: moléculas ou íons que, dependendo da situação podem “sentir atração ou repulsão” por moléculas de água.

Desta forma, a existência de vida é criticamente dependente da capacidade que a água apresenta de interagir ou dissolver moléculas que podem atuar como:

1. Fontes de energia: caso dos Carboidratos;
2. Blocos de construção: Monossacarídeos (monômeros dos Carboidratos), Aminoácidos (monômeros das Proteínas) ou Triglicerídios e Ácidos Graxos (monômeros dos Lipídios)
3. Catalisadores: caso das Proteínas que atuam como Enzimas;
4. Moléculas portadoras de informação: caso de Hormônios e Ácidos Nucleicos (DNA e RNA).

As moléculas precisam difundir-se no Sangue ou líquidos celulares e extracelulares para serem transportados pelo organismo. Assim, compostos apolares que se dissolvem fracamente ou não se dissolvem em água forçam um ordenamento energeticamente desfavorável de moléculas de água em suas superfícies hidrofóbicas, levando à formação de Micelas e Membranas, que podem formar microambientes, nos quais somente a parte “mais polar” (que sente menor repulsão por moléculas de água) interage com a água.

Isso ocorre com os compostos apolares e os anfipáticos que formam agregados: microambientes onde porções hidrofóbicas são “sequestradas para o seu interior”, associando-se por meio de interações hidrofóbicas.

Importância da Água para a Vida

No Citoplasma, encontram-se substâncias polares, apolares, iônicas e anfóteras. Lembrando que:

1. Meio aquoso (com água), como o Sangue e os líquidos corporais: são polares;
2. Gorduras e óleos: são apolares;
3. Sais e eletrólitos: são iônicos;
4. Fosfolipídios: são anfóteros.

A água é o solvente biológico ideal, uma vez que compõe a maior parte da massa corporal do ser humano. A capacidade solvente inclui íons, açúcares e muitos aminoácidos. Sua incapacidade para dissolver algumas substâncias como lipídeos e alguns aminoácidos permite a formação de estruturas supramoleculares, como micelas e membranas, além de numerosos processos bioquímicos, como o dobramento proteico.

Na água estão dissolvidas ou suspensas as moléculas e partículas necessárias para o bom funcionamento celular. Reagentes e produtos de reações metabólicas, nutrientes, assim como produtos de excreção, dependem da água para o transporte no interior das células e entre as células.

As interações fracas são os meios pelos quais as moléculas interagem entre si, como por exemplo, enzimas com seus substratos, hormônios com seus receptores, anticorpos com seus antígenos. A força e a especificidade das interações fracas são grandemente dependentes do meio onde ocorrem, sendo que a maioria das interações biológicas ocorrem em meio aquoso.

Funções Desempenhadas pelas Biomoléculas

As Biomoléculas, em geral, apresentam estruturas química e espacial muito complexas, sempre formadas a partir de “unidades fundamentais”, os seus monômeros: moléculas menores e muito mais simples que funcionam como matéria-prima para a construção das macromoléculas.

Estes monômeros são obtidos a partir da alimentação, graças ao Processo de Digestão.

1. As Proteínas constituem a maior fração da matéria viva; são as macromoléculas mais complexas e desempenham inúmeras funções essenciais à vida da célula, como: enzimáticas, transportadoras e síntese de compostos essenciais.
2. Os Carboidratos são os principais combustíveis celulares; possuem também função estrutural e participam dos processos de reconhecimento celular.
3. Os Lipídios são biomoléculas hidrofóbicas (insolúveis em água), que formam a principal fonte de armazenamento de energia para os animais, além de desempenharem importante função na estruturação das membranas biológicas.
4. Os Ácidos Nucleicos são as maiores macromoléculas da célula; são os responsáveis pelo armazenamento, e transmissão da informação genética.

Referências...