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Macromoleculas
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Resource summary
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''Macromoléculas en la Salud''
QUÍMICA II Carbajal Mendoza Cesar Rodrigo N.L 6.- Cortes Cruz Isaac Leonardo N.L 11.- Profesora: Veronica Aguila Zenteno 06/Diciembre/2015
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Introducción a las Macromoléculas
Todos los seres vivos estamos constituidos de agua y moléculas orgánicas complejas llamadas MACROMOLECULAS, y se les conoce así porque son moléculas cuya masa molecular es superior a los 10 000 una (unidad de masa atómica).Constituidas esencialmente de Carbono.
Caption: : Las macromoléculas se obtienen gracias a Una serie de Repeticiones De Una Hasta Más unidades simples.
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MACROMOLECULAS EN LA SALUD
Las principales macromoléculas esenciales para el ser humano son: proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. Divididos de acuerdo a las funciones de los seres humanos que pueden ser:
estructurales, de reserva, reguladoras, y transportadoras; las cuales aportan funciones energéticas mediante reservas ya sea a largo o corto plazo. Las macromoléculas obtenidas de los alimentos orgánicos que consumimos diariamente nos brindan un equilibrio nutricional, para que el cuerpo humano reciba los nutrientes necesarios para su sano desarrollo conforme a las funciones correspondientes de las macromoléculas encontradas en nuestros alimentos orgánicos diarios, equilibrados por una dieta sana. La falta de estos importantes nutrientes en cuerpo humano, como los carbohidratos podrían ocasionar problemas
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Carbohidratos
Los carbohidratos, también llamados glúcidos, carbohidratos, hidratos de carbono o sacáridos, son elementos principales en la alimentación, que se encuentran principalmente en azúcares, almidones y fibra. Son una de las sustancias principales que necesita nuestro organismo.Su funcionamiento como combustible metabólico, además de la colaboración de los mismos en la digestión, así como su principal función, ya que es de gran a porte energético. Su formula es (CH2O)n. Abundantes en células, estructura químicamente mas simples que el de las proteínas, presente en todos los seres vivientes adoptado a una diversidad de funciones biológicas. Su clasificación es: monosacaridos, poligosacaridos y polisacaridos.Energeticamente, los carbohidratos aportan 4 KCal (kilocalorías) por gramo de peso seco. Cubiertas las necesidades energéticas, una pequeña parte se almacena en el hígado y músculos como glucógeno (normalmente no más de 0,5% del peso del individuo), el resto se transforma en grasas y se acumula en el organismo como tejido adiposo.
Caption: : Estructura de los Carbohidratos o Glucidos
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Lípidos
Conjunto heterogéneo de moléculas orgánicas, cuya característica fundamental es ser insolubles en agua y solubles en disolventes orgánicos apolares, esta propiedad no polar e hidrofica es utilizada para definir a los lípidos.CLASIFICACIÓN Lípidos simples: su estructura moléculas es unitaria solo incluyen esteres de ácidos grasos y un alcohol, lípidos compuestos y lípidos derivadosTambién pueden clasificarse en función del numero de enlaces del carbono que son: Saturados no poseen C=C, (Saturados con H) y los poliinsaturados más de un enlace C=CLos lípidos son moléculas orgánicas cuya estructura química está formada por hidrógeno, carbono y oxígeno. Estos se encuentran dentro de la composición química de los alimentos.Funciones de los lípidos Estructural: Determinados lípidos como fosfolípidos y colesterol entre otros conforman las capas lipídicas de las membranas. Estos recubren y protegen los órganos. Reserva: Los lípidos conforman una reserva energética. Transportadora: Los lípidos, una vez absorbidos en el intestino, se transportan gracias a la emulsión que produce junto a los ácidos biliares.
Caption: : Estructura de los Lipidos
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Proteínas
Caption: : Estructura de las Proteínas
La función primordial de la proteína es producir tejido corporal y sintetizar enzimas, algunas hormonas como la insulina, que regulan la comunicación entre órganos y células, y otras sustancias complejas, que rigen los procesos corporales.
Capacidad electrolítica:Técnica analítica en la cual si las proteínas se trasladan al polo positivo es porque su molécula tiene carga negativa y viceversa.
Especificidad: Cada proteína tiene una función específica que está determinada por su estructura primaria.
Estabilidad: La proteína debe ser estable en el medio donde desempeñe su función. Para ello, la mayoría de proteínas acuosas crean un núcleo hidrofóbico empaquetado. Está relacionado con su vida media y el recambio proteico.
Solubilidad: Es necesario solvatar la proteína, lo cual se consigue exponiendo residuos de similar grado de polaridad al medio en la superficie proteica.
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ÁCIDOS NUCLEICOS
Los ácidos nucleicos son grandes polímeros formados por la repetición de monómeros denominados nucleótidos, unidos mediante enlaces fosfodiéster. Se forman, así, largas cadenas; algunas moléculas de ácidos nucleicos llegan a alcanzar tamaños gigantescos, con millones de nucleótidos encadenados. Los ácidos nucleicos almacenan la información genética de los organismos vivos y son los responsables de la transmisión hereditaria. Existen dos tipos básicos, el ADN y el ARN.Las unidades que forman los ácidos nucleicos son los nucleótidos. Cada nucleótido es una molécula compuesta por la unión de tres unidades: un monosacárido de cinco carbonos (una pentosa, ribosa en el ARN y desoxirribosa en el ADN), una base nitrogenada purínica (adenina, guanina) o pirimidínica (citosina, timina o uracilo) y un grupo fosfato (ácido fosfórico). Tanto la base nitrogenada como los grupos fosfato están unidos a la pentosa.PROPIEDADES Listado de las bases nitrogenadas Las bases nitrogenadas conocidas son: Adenina, presente en ADN y ARN, Guanina presente en ADN y ARN, Citosina presente en ADN y ARN, Timina presente exclusivamente en el ADN.
Caption: : Estructura de los Acidos Nucleicos
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Ester
Caption: : Enlace Ester
Los ésteres son compuestos orgánicos derivados de petróleo o inorgánicos oxigenados en los cuales uno o más protones son sustituidos porgrupos orgánicos alquilinoLos ésteres pueden participar en los enlaces de hidrógeno como aceptadores, pero no pueden participar como donadores en este tipo de enlaces, a diferencia de los alcoholes de los que derivan. Esta capacidad de participar en los enlaces de hidrógeno les convierte en más hidrosolubles que los hidrocarburos de los que derivan. Pero las limitaciones de sus enlaces de hidrógeno los hace más hidrofóbicos que los alcoholes o ácidos de los que derivan. Esta falta de capacidad de actuar como donador de enlace de hidrógeno ocasiona que no puedan formar enlaces de hidrógeno entre moléculas de ésteres, lo que los hace más volátiles que un ácido o alcohol de similar peso molecular..
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Enlace Glucosidico
Es el enlace para unir monosacaridos con el fin de formar disacaridos o polisacaridos. Mediante este enlace se unen dos monosacáridos.En este tipo de enlace, un grupo OH de un carbono anomérico de un monosacárido reacciona con un grupo OH de otro monosacárido, desprendiéndose una molécula de agua. Se puede decir entonces que en este tipo de reacción ocurre condensación o deshidratación. Los monosacáridos quedan unidos por un átomo de oxígeno, de ahí el nombre del enlace (O-glucosídico).Para nombrar el disacárido formado, primero se nombra el primer monosacárido agragándole el sufijo –osil. Entre paréntesis, se escriben los números de los carbonos que intervienen en el enlace, separados por una flecha. Luego se escribe el nombre del segundo monosacárido. Si el enlace es dicarbonilico, la terminación será –ósido, si es monocarbonílico, la terminación será –osa.
Caption: : Enlace Glucosidico
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ENLACE PEPTÍDICO
En las proteínas, los aminoácidos están unidos uno seguido de otro, sin ramificaciones, por medio del enlace peptídico, que es un enlace amido entre el grupo a-carboxilo de un aminoácido y el grupo a-amino del siguiente. Este enlace se forma por la deshidratación de los aminoácidos en cuestión. Esta reacción es también una reacción de condensación, que es muy común en los sistemas vivientes.El enlace peptídico es plano y por tanto no existe rotación alrededor del enlace. El enlace peptídico posee un carácter de doble enlace, lo que significa que es mas corto que un enlace sencillo y, por tanto, es rígido y plano Esta característica previene la libre rotación alrededor del enlace entre el carbono carbonílico y el Nitrógeno del enlace peptídico. Aun así, los enlaces entre los carbonos a y los a aminos y acarboxilo, pueden rotar libremente; su única limitación está dada por el tamaño del grupo R. Es precisamente esta capacidad de rotación la que le permite a las proteínas adoptar una inmensa gama de configuraciones.
Caption: : Enlace Peptidico
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Procesos de Obtención de los Polímeros
los polímeros puede clasificarse de acuerdo con el tipo de reacción química utilizada para su obtención, o la técnica de polimerización usada en la reacción química. Estos aspectos afectan significativamente las características de los polímeros resultantes.Reacción por Poliadición (por adición)Ocurre en monómeros que tienen al menos un doble enlace, y la cadena polimérica se forma por la apertura de este, adicionando un monómero seguido de otro. El polímero es sintetizado por la adición de monómero insaturado a una cadena de crecimiento. Por este procedimiento se sintetizan el polietileno (PE), y las distintas poli olefinas, polímeros vinílicos y acrilicos; los poliésteres o polióxidos, como el POM El monómero puede formar enlace o un anillo, estable químicamente y estar en estado gaseoso o líquido volátil a temperatura ambiente.
AbreviaturaNombreMonómeroPEPolietilenoCH2 = CH2PPPolipropilenoH2C=CH–CH3PSPoliestirenoPVCPolicloruro de viniloPANPoliacrilonitriloPMMAPolimetacrilato de metiloBUNAPolibutadienoPOMPolióxido de metileno
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Polimerización por condensación
La polimerización por condensación exige moléculas distintas, bifuncionales y reactantes, en proporción estequiométrica, con/sin eliminación de subproducto, normalmente agua, durante la polimerización.Las familias principales que pueden obtenerse por este procedimiento R, R' representan grupos orgánicos, alifáticos o aromáticos, que facilitan un gran número de combinaciones y materiales distintos posibles dentro de cada familia Al comparar con la polimerización por adición, hay que señalar la ausencia de iniciador, la práctica desaparición de monómeros al iniciarse la polimerización, generándose dímeros, trímeros, etc., y que el final del crecimiento se consigue al añadir moléculas monofuncionales.
ReactantesPolímeroDiolesHOH2C - R - CH2OHPoliésteresDiácidosHOOC-R'-CO OH-R - CH2- COO - R'-DiaminasH2N - R - NH2PoliamidasDiácidosHOOC-R'-CO OH-R-NHCO-R' -DiolesHOH2C - R - CH20HPoliuretanos
Diisocianatos OCN - R'- NCO
- R - CH2 - NHCOO - R'-
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Beneficios de usar Polimeros
Los polímeros pueden ser de tres tipos: Polímeros naturales: provenientes directamente del reino vegetal o animal. Por ejemplo: celulosa, almidón, proteínas, caucho natural, ácidos nucleicos, etc.Polímeros artificiales: son el resultado de modificaciones mediante procesos químicos, de ciertos polímeros naturales. Ejemplo: nitrocelulosa, etonita, etc. Polímeros sintéticos: son los que se obtienen por procesos de polimerización controlados por el hombre a partir de materias primas de bajo peso molecular. Ejemplo: nylon, polietileno, cloruro de polivinilo, polimetano, etc.
La obtención, invención y fabricación de polímeros, ha desarrollado nuevas maneras de construir, generar, ensamblar y producir diferentes productos industriales, en distintos campos, tales como la industria automotriz, de alimentos, textil y electrónica.Algunas ventajas pueden ser:-Bajo costo-Fácil maleabilidad
-Fácil fabricación en la mayoría de los polímeros-Fácil fabricación en la mayoría de los polímeros-Resistencia mecánica-Buena resistencia a la corrosió-Amplia variedad de polímeros con distintas propiedades.La importancia de los polímeros reside especialmente en la variedad de utilidades que el ser humano le puede dar a estos compuestos. Así, los polímeros están presentes en muchos de los alimentos o materias primas que consumimos, pero también en los textiles (incluso pudiéndose convertir en polímeros sintéticos a partir de la transformación de otros), en la electricidad, en materiales utilizados para la construcción como el caucho, en el plástico y otros materiales cotidianos como el poliestireno, el polietileno, en productos químicos como el cloro, en la silicona, etc. Todos estos materiales son utilizados por diferentes razones ya que brindan propiedades distintas a cada uso: elasticidad, plasticidad, pueden ser adhesivos, resistencia al daño, etc.
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MATERIALES EN LA NUEVA TECNOLOGÍA
POLÍMERO: Un polímero es una sustancia formada por macromoléculas, moléculas que contienen una cantidad muy grande de átomos y tiene un alto peso molecular. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales. Éntrelos muchos polímeros sintéticos están el nailon, el polietileno y la baquelita. Los polímeros no necesitan ser homogéneos, y la mayoría no lo son. CRISTALES:Los sólidos se dividen en dos categorías: cristalino y amorfos. Un sólido cristalino un cristal es un sólido homogéneo que presenta una estructura interna ordenada de sus partículas reticulares, sean átomos, iones o moléculas. Gracias ala distribución de estas partículas en el sólido cristalino, las fuerzas netas intermoleculares de atracción son máximas. La palabra proviene del griego crystallos, nombre que dieron los griegos a una variedad del cuarzo, que hoy se llama cristal de roca. Aunque el vidrio se le suele confundir con un tipo de cristal ,en realidad el vidrio no posee las propiedades moleculares necesarias para ser considerado como tal.
CERÁMICOS:Los materiales cerámicos son sólidos inorgánicos que normalmente son duros y estables a altas temperaturas. En general son aislantes eléctricos. Los materiales cerámicos tienen una variedad de formas químicas, incluyendo los óxidos, carburos, nitruros, silicatos y aluminatos. Los materiales cerámicos son muy resistentes al calor, corrosión y deterioro; no se deforman con facilidad ante un esfuerzo; y son menos densos que os metales utilizados para aplicaciones de altas temperaturas. A pesar de esta ventajas, el uso de materiales cerámicos como materiales de ingeniería ha siso limitados debido a que son extremadamente quebradizos.PLASTICOS: Los plásticos se dividen en termoplásticos y termoestables. El primero puede calentarse y dársele forma muchas veces, y se encuentra en todas partes en el mundo moderno, desde juguetes para niños hasta asientos de inodoros. Ya que pueden derretirse y dárseles nueva forma, los termoplásticos generalmente son reciclables. Los plásticos termoestables solo pueden calentarse y dársele forma una vez, ya que después de esos cambios moleculares, quedan “curados” y retienen su forma y resistencia incluso bajo calor y presión intensos.
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Líquidos: La cristalinidad liquida en polímeros puede ocurrir ya sea por disolución de un polímero en un disolvente (polímeros de cristal líquido liotrópicos) o por calentamiento de un polímero por encima de su punto de fusión o temperatura de transición vítrea (polímeros de cristal líquido termotrópicos). Los polímeros de cristal líquido (LCP) son una clase de compuestos de poliéster aromático. Son extremadamente inertes y altamente resistentes al fuego. Los LCP resultan útiles para piezas eléctricas y mecánicas, envases de alimentos y aplicaciones que requieran inercia química y alta resistencia. Son una clase de materiales que combinan las propiedades de los polímeros con las de los cristales líquidos. Estos "híbridos" muestran las mismas características de mesofases de los cristales líquidos ordinarios, pero conservando muchas de las propiedades útiles y versátiles de los polímeros.
Superconductores: En cuanto a los polímeros, existen actualmente polímeros superconductores utilizados principalmente en aplicaciones electrónicas.En especial los polímeros su usan para incrementar velocidad en electrónica, mientras que los superconductores tienen aplicaciones Los imanes superconductores son algunos de los electroimanes más poderosos conocidos. Se utilizan en los trenes maglev, en máquinas para la resonancia magnética nuclear en hospitales y en el direccionamiento del haz de un acelerador de partículas. También pueden utilizarse para la separación magnética, en donde partículas magnéticas débiles se extraen de un fondo de partículas menos o no magnéticas, como en las industrias de pigmentos.
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