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macromoléculas, polímeros y monometros
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macromoléculas, polímeros y monometros
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Las macro moléculas naturales se encuentran en los seres vivos y poseen una elevada masa molecular, y en el caso de los carbohidratos y proteínas están constituidos por la repetición de algún tipo de subunidad estructural, pudiendo ser lineales o ramificadas largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals, puentes de hidrógeno o interacciones hidrofóbicas y por puentes covalentes.; también, se encuentran los lípidos.
Macro moléculas naturales
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carbohidratos
también llamados hidratos de carbono, glúcidos o azúcares.Son biomoléculas constituidas por carbono, hidrogeno y oxigeno (en ocasiones contienen nitrógeno, azufre o fósforo); son muy abundantes en la naturaleza ya que son elaborados a partir de la reacción de fotosíntesis. Se les encuentra en las partes estructurales de los vegetales y también en los tejidos animales y sirven como fuente de energía para todas las actividades celulares vitales, como conformar la estructura esquelética de plantas, insectos y crustáceos, y la estructura exterior de los microorganismos.
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MonosacáridosDisacáridosPolisacáridos
Los carbohidratos se dividen en:
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son los azúcares más simples. Entre los más conocidos se encuentra la glucosa o dextrosa y la fructosa. La fórmula química general de un monosacárido no modificado es (CH2O)n, donde n es cualquier número igual o mayor a tres, su límite es de 7 carbonos. Los monosacáridos poseen siempre un grupo carbonilo en uno de sus átomos de carbono y grupos hidroxilo en el resto, por lo que pueden considerarse polialcoholes.
Monosacáridos
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(unión de dos monosacáridos a través de un enlace químico llamado glucosídico) cuando dos moléculas iguales o diferentes de monosacáridos reaccionan con eliminación de una molécula de agua, se forma un disacárido. La sacarosa es el disacárido más abundante y la principal forma en la cual los glúcidos son transportados en las plantas. Está compuesto de una molécula de glucosa y una molécula de fructosa.
Disacáridos
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Polisacáridos
Polisacáridos: son polímeros de aproximadamente 30 o más moléculas de monosacáridos. Los tres polisacáridos más importante son el almidón, el glucógeno y la celulosa. Están formados por largas cadenas de moléculas de glucosa. Los polisacáridos representan una clase importante de polímeros biológicos y su función en los organismos vivos está relacionada usualmente con estructura o almacenamiento. La celulosa y la quitina son ejemplos de polisacáridos estructurales. La celulosa es usada en la pared celular de plantas y otros organismos y es la molécula más abundante sobre la tierra.Éstas moléculas pueden ser hidrolizadas por ácidos o enzimas para dar monosacáridos:• De reserva: la glucosa se almacena en forma de polisacárido, también como almidón en las plantas y como glucógeno en animales.• Estructurales: en forma de celulosa.• Funcionales: sirven como protección frente a situaciones adversas.
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LÍPIDOS
El término lípido lo propuso el bioquímico Bloor para dar nombre al grupo de sustancias insolubles o casi insolubles en agua, pero solubles en disolventes.Están formados por tres elementos principales: carbono, hidrógeno y generalmente en menor proporción oxígeno y, a veces, nitrógeno y fósforo.Este tipo de compuestos orgánicos lo constituyen las grasas y aceites, los cuales son constituyentes esenciales de todas las células animales y vegetales. En el cuerpo humano se concentran en las membranas celulares, en el cerebro y en el tejido nervioso. Los lípidos más abundantes son las grasas, que puede ser de origen animal o vegetal.
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Se clasifican en:
Simples: comprenden los lípidos más abundantes, grasas o triglicéridos, y las ceras que son menos abundantes.Fuentes: Aceites vegetales y grasas animales, ceras de frutas y verduras, esteorides, etc.
Compuestos: son los fosfolípidos que contienen fósforo y los galactolípidos que contienen galactosa.Fuentes: lípidos localizados en los tejidos nerviosos, lecitinas, cefalinas, etc.
Derivados: son los esteroides, los terpentenos y las vitaminas, entre otros, que son producidos por las células vivas.Fuentes: Lípidos localizados en el tejido cerebral, esfingomielinas.Los lípidos se presentan en dos procesos químicos importantes: 1.-La hidrólisis es el proceso que consiste en agregar agua a un éster para obtener un ácido orgánico más un alcohol. En la hidrólisis se obtiene la glicerina y ácido graso en presencia de algún catalizador y agua.2.-La saponificación es el proceso mediante el cual las grasas reaccionan con la sosa o hidroxilo de sodio para obtener jabones, que se define como sales metálicas de ácidos grasos
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PROTEÍNAS
Éstas son macromoléculas compuestas por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, la mayoría también contienen azufre y fósforo. Las mismas están formadas por la unión de varios aminoácidos, unidos mediante enlaces peptídicos. Son constituyentes esenciales del protoplasma. Constituyen alrededor del 50% del peso seco de los tejidos y no existe proceso biológico alguno que no dependa de la participación de este tipo de sustancias. La química de las proteínas es más compleja que la de los carbohidratos y los lípidos. En promedio las proteínas varían su peso de moléculas entre 34500 y 50000.Las proteínas se reconocen como constituyentes a los organismos vivos en la proteína. Algunas funciones de las proteínas son esenciales para el crecimiento, son materia prima para la formación de los jugos digestivos, hormonas, hemoglobina, vitaminas y enzimas; actúan como defensa, los anticuerpos son proteínas de defensa natural contra infecciones o agentes extraños, etc.
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Su forma:-Fibrosas: presentan cadenas polipeptídicas largas y una estructura secundaria atípica. Son insolubles en agua y en disoluciones acuosas. Algunos ejemplos de éstas son queratina, colágeno y fibrina.
-Globulares: se caracterizan por doblar sus cadenas en una forma esférica apretada o compacta dejando grupos hidrófobos hacia adentro de la proteína y grupos hidrófilos hacia afuera, lo que hace que sean solubles en disolventes polares como el agua. La mayoría de las enzimas, anticuerpos, algunas hormonas y proteínas de transporte, son ejemplos de proteínas globulares.
-Mixtas: posee una parte fibrilar (comúnmente en el centro de la proteína) y otra parte globular (en los extremos).Su composición química:
-Simples: su hidrólisis sólo produce aminoácidos. Ejemplos de estas son la insulinay el colágeno (globulares y fibrosas).
-Conjugadas o heteroproteínas: su hidrólisis produce aminoácidos y otras sustancias no proteicas con un grupo prostético.
Se clasifican según:
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Son biopolímeros, de elevado peso molecular, formados por otras subunidades estructurales o monómeros, denominados nucleótidos.Los ácidos nucleicos tienen al menos dos funciones: trasmitir las características hereditarias de una generación a la siguiente y dirigir la síntesis de proteínas específicas.Tanto la molécula de ARN como la molécula de ADN tienen una estructura de forma helicoidal.Químicamente, estos ácidos están formados, como dijimos, por unidades llamadas nucleótidos: cada nucleótido a su vez, está formado por tres tipos de compuestos:
Ácidos nucleicos
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1. Una pentosa o azúcar de cinco carbonos: se conocen dos tipos de pentosas que forman parte de los nucleótidos, la ribosa y la desoxirribosa, esta última se diferencia de la primera por que le falta un oxígeno y de allí su nombre. El ADN sólo tiene desoxirribosa y el ARN tiene sólo ribosa, y de la pentosa que llevan se ha derivado su nombre, ácido desoxirribonucleico y ácido ribonucleico, respectivamente.
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2. Una base nitrogenada: que son compuestos anillados que contienen nitrógeno. Se pueden identificar cinco de ellas: adenina, guanina, citosina, uracilo y timina.
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3. Un radical fosfato: es derivado del ácido fosfórico (H3PO4-).Los AN son polímeros lineales en los que la unidad repetitiva, llamadanucleótido (figura de la izquierda), está constituida por: (1) una pentosa (la ribosa o la desoxirribosa), (2) ácido fosfórico y (3) una base nitrogenada (purina o pirimidina).La unión de la pentosa con una base constituye un nucleósido (zona coloreada de la figura). La unión mediante un enlace éster entre el nucleósido y el ácido fosfórico da lugar al nucleótido.
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Macromoléculas Sinteticas
Son los transformados o “creados” por el hombre. Las macromoléculas sinteticas son moléculas que tienen una masa molecular elevada, formadas por un gran número de átomos. Generalmente se pueden describir como la repetición de una o unas pocas unidades mínimas o monómeros, formando los polímeros.Durante la Segunda Guerra Mundial, Japón cortó el suministro de caucho natural proveniente de Malasia e Indonesia a los aliados. La búsqueda de un sustituto dio como origen el caucho sintético, y con ello surgió la industria de los polímeros sintéticos y plásticos.
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Los polimeros termoplásticos: Estos se ablandan al calentarse (a veces funden) y se endurecen al enfriarse (estos procesos son totalmente reversibles y pueden repetirse). Estos materiales normalmente se fabrican con aplicación simultanea de calor y de presion. A nivel molecular, a medida que la temperatura aumenta, la fuerza de los enlaces secundarios se debilita (por que la movilidad molecular aumenta) y esto facilita el movimiento relativo de las cadenas adyacentes al aplicar un esfuerzo. La degradación irreversible produce cuando la temperatura de un termoplástico fundido se eleva hasta el punto que las vibraciones moleculares son tan violentas que pueden romper los enlaces covalentes ademas de ser relativamente blandos y dúctiles.
clasificación en 2 subdivisiones
Los polimeros termoestables: Se endurecen al calentarse y no se ablandan al continuar calentando. Al iniciar el tratamiento termico se origina entrecruzamientos covalente entre cadenas moleculares contiguas. Solo el calentamiento a temperaturas excesivamente altas causa rotura de estos enlaces entrecruzados y degradacion del polimero. Los polimeros termoestables generalmente son mas duros, resistentes y msa fragiles que los termoplásticos y tienen mejor estabilidad dimensional. La mayoria de los polimero entrecruzados y reticulados, como el caucho vulcanizado, los epoxi y las resinas fenolicas y de poliéster, son termoestables.
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Los monómeros son compuestos de bajo peso molecular que pueden unirse a otras moléculas pequeñas (ya sea iguales o diferentes) para formar macromoléculas de cadenas largas comúnmente conocidas como polímeros.Los polímeros son mezclas de macromoléculas de distintos pesos moleculares.Por lo tanto no son especies químicas puras y tampoco tienen un punto de fusión definido.Cada una de las especies que forman a un polímero sí tiene un peso molecular determinado (Mi) y por lo tanto, para caracterizar una muestra de polímero se busca caracterizar la distribución de pesos moleculares de las moléculas de las especies que lo conforman: la proporción (generalmente en peso) de cadenas de cada Mi que forma la mezcla.
monómeros
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