Os organismos vivos são compostos principalmente por quatro tipos de macromoléculas: proteínas, carboidratos, lipídeos e ácidos nucléicos. Estas macromoléculas são polímeros formados pela união de unidades menores através de ligações covalentes e não-covalentes, conferindo estrutura e função às células e aos organismos.

2.  Os organismos vivos são compostos por milhares de
moléculas inorgânicas e orgânicas diferentes
constituidos por cerca de 27 elementos químicos.
 O número real depende do tipo de célula e a espécie
de organismo.
 Mais de 99% da massa da maioria das células, são
compostas por oito elementos denominados
elementos principais.

3.  Os outros constituintes são elementos
secundários.
 O carbono esta quase presente em todos
constituintes moleculares dos sistemas vivos;
 E liga-se de forma covalente a outros
carbonos e a átomos de H, O e nitrogênio.

4.  O carbono (número atômico 6, peso atômico 12)
possui 4 elétrons em seu orbital eletrônico
externo que permite participar no
compartilhamento com outros quatro átomos.
 Uma das mais importantes propriedades do átomo
de C é a capacidade de ligar-se covalentes com
outros átomos de C e com átomos de H, O,
nitrogênio e enxofre para formar cadeias ou anéis
das macromoléculas.
 As propriedades de ligação do carbono permitem a
produção de inúmeras moléculas.

6.  A rotação permite a uma molécula orgânica assumir
diferentes formas chamadas conformações.
 As ligações duplas carbono-carbono:
 • São mais curtas que as ligações simples.
 Apresentam rotação limitada.
 • São mais rígidas, (propriedade importante em
grandes moléculas).
 • Variam o ângulo entre dois elétrons, afetando a
conformação da molécula.

7.  As cadeias e anéis podem apresentar diferentes
arranjos em suas ligações que se alternam dando
origem a um sistema de ligação conjugada.
 Os elétrons da ligação movem-se no interior da
molécula aumentando a estabilidade da
estrutura.
 Esse fenômeno é chamado estabilização por
ressonância.

9.  Consideram-se moléculas biológicas o esqueletos
de átomos de carbono ligados covalentemente
entre si para formar cadeias longas, lineares ou
ramificadas ou, ainda, estruturas cíclicas.
 Os átomos de H que estão ligados aos átomos C
podem ser substituídos por N, O e S para formar
uma grande variedade de grupos funcionais
(aminas, aldeídos, álcoois e sulfidrilas).

11.  Conferindo-se assim as varieda propriedades químicas
específicas encontradas nas moléculas e que
determinam as suas funçõe biológicas específicas.
 As moléculas biológicas muitas das vezes contêm
mais que um grupo funcional e são denominadas
polifuncionais.
 Por exemplo, os aminoácidos contêm grupos aminos e
grupos carboxílicos.

13.  Os compostos de C cuja as composições são idênticas,
mas as relações espaciais entre os átomos são
diferentes, são denominados estereoisômeros.
 O átomo de carbono ligado a quatro substituintes
diferentes é chamado assimétrico.
 Carbonos assimétricos são centros quirais indicando
que os estereoisômeros podem ocorrer em formas
orientadas à direita ou à esquerda.

14.  Os estereoisômeros são imagens especulares um
do outro e não−superponíveis e são chamados
moléculas quirais.
 Alguns estereoisômeros são enanciômeros e
apresentam atividade óptica, ou seja, giram a luz
plano-polarizada para a direita (dextrógiro) ou
para a esquerda (levógiro)

15. das duas moléculas, uma representa o ácido lático dextrogiro, e
nós escrevemos ácido d-lático ou ácido (") lático;
• a outra é o ácido lático levogiro, e nós escrevemos ácido l-lático
ou ácido (#) lático.

16.  As posições dos átomos ou grupos ao redor de um átomo de
carbono quiral não estão relacionados com a direção do
desvio da luz plano-polarizada de uma maneira simples.
 Emil Fisher em 1891, designou uma das estruturas do
gliceraldeído e chamou de D-gliceraldeído e o isômero
levorrotatório foi chamado L-gliceraldeído.
 Atualmente, o gliceraldeído permanece como base da
configuração estereoquímica das moléculas biológicas.

17.  Estereoisômeros de todas as moléculas quirais tem configurações
estruturais relacionadas com um dos gliceraldeídos e são designadas D ou
L independente de sua actividade óptica. A actividade óptica é indicada
por (+) para dextrorrotatório e (−) para levórrotatório.
 Os centros quirais são de grande importância biológica pois muitas
moléculas são seletivas quanto a quiralidade,
 Exemplo, virtualmente todas as proteínas e polissacarídios dos
organismos superiores são compostos por L−aminoácidos e
D−monossacarídeos, respectivamente. Essa seletividade promove
estabilidade adicional às moléculas poliméricas.

18.  São construídas pela união química de
precursores relativamente simples (subunidades
monoméricas) para formar polímeros de unidades
repetidas.
 Todos os organismos vivos têm os mesmos tipos de
subunidades monoméricas que além da formação
de macromoléculas exercem, também, várias
funções biológicas.

19.  As ligações específicas para cada tipo de
macromolécula, são formadas por reações de
condensação com perda de água, em processos que
requerem o fornecimento de energia.
 O tamanho de uma molécula é dado em termos de
massa molecular.
 A unidade de massa empregada é o dalton (D) (1000 D
= 1 kilodalton = kD) onde 1 D é definido como 1/12 da
massa do átomo de 12C.

20.  As quatro principais classes de moléculas biológicas são:
 1. Proteínas ou polipeptídeos. São longos polímeros
formados por vinte diferentes aminoácidos.
 Apresentam elevada massa molecular que variam de
centenas a milhões de daltons.
 Atuam como elementos estruturais, catalisadores (enzimas),
anticorpos, transportadores, hormônios, reguladores
gênicos, toxinas, etc.

21.  2. Carboidratos. São polímeros de açúcares simples, como a
glicose, com elevadas massas moleculares.
 Liberam e armazenam energia e também são elementos
estruturais extracelulares.
 3. Lipídeos. São formados por moléculas relativamente
pequenas (300-1.500 D) que podem se associar para constituir
grandes moléculas que servem, principalmente, como
componentes estruturais das membranas, como forma de
armazenamento de energia e outras funções (hormônios
esteróides, vitaminas, proteção, material isolante).

22.  Ácidos nucléicos (DNA e RNA). São polímeros
formados por nucleotídeos. Armazenam, transmitem e
transcrevem a informação genética.
 São componentes das organelas celulares.
 os carbohidratos poliméricos são constituídos por
monossacarídeos unidos por ligações glicosídicas para
formar oligossacarídeos (2 a 10 unidades) ou
polissacarídeos (mais de 10 unidades).

23.  Os oligossacarídeos são descritos como dissacarídeos,
trissacarídeos ou tetrassacarídeos e assim por diante, de acordo
com o número de unidades monoméricas.
 Nomenclatura similar é empregada para as proteínas e ácidos
nucléicos.
 A maioria das macromoléculas contém uma ou poucas unidades
monoméricas diferentes, por exemplo, o glicogênio é formado
por uma única unidade monomérica, denominada glicose; o
ácido desoxirribonucléico (DNA) contém somente quatro
diferentes nucleotídios.

24.  A forma precisa de uma estrutura polimérica é conferida pela
natureza das ligações covalentes e das ligações não-covalentes.
 As três ligações não-covalentes fundamentais são: pontes de
hidrogênio, interações eletrostáticas e forças de van der Waals.
 Elas diferem quanto à geometria, à força e à especificidade.
 Além disso, essas ligações são grandemente afetadas pela
presença da água.

25.  As ligações não-covalentes podem ocorrer entre átomos ou
grupos funcionais na mesma cadeia ou entre cadeias
adjacentes.
 A estrutura polimérica pode ser degradada em suas
unidades monoméricas por hidrólise pela adição de água
aos grupos que estão envolvidos nas ligações covalentes.
 Nos sistemas biológicos isto é conseguido pela ação
catalisadora de enzimas.

26.  As classes de macromoléculas biológicas não são
mutuamente exclusivas e podem interagir para produzir
moléculas híbridas ou conjugadas.
 Por exemplo, as proteínas e os carboidratos formam
proteoglicanos ou glicoproteínas.
 Os proteoglicanos são fundamentalmente constituídos por
polissacarídios (95% da massa da macromolécula) unidos
entre si por ligações covalentes e nãocovalentes às
proteínas.

27.  As glicoproteínas contêm pequenas quantidades
de carboidratos ligados às cadeias polipeptídicas
por ligações covalentes.
 Moléculas híbridas como os glicolipídeos,
lipoproteínas e nucleoproteínas também estão
presentes nos organismos vivos.