Macromoléculas

Las macromoléculas 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.

 

A menudo el término macromolécula se refiere a las moléculas que pesan más de 10.000 Dalton de masa atómica. Pueden ser orgánicas e inorgánicas, Eso te lo aprendes muy bien al estudiar  Bioquímica & al Relacionarte bien con las Biomoleculas, pues dentro de las moléculas orgánicas sintéticas se encuentran los plásticos (juguetes, peines etc. ) Son moléculas extremadamente Grandes, con una gran masa molecular que puede alcanzar hasta millones de UMAs que se obtienen por las repeticiones de una o más unidades simples llamados "monómeros" unidos entre sí mediante enlaces covalentes.

Forman largas cadenas que se unen entre sí por fuerzas de Van der Waals  , puentes de hidrógeno o interacciones hidrofobias y por puentes covalentes.

Para que entiendan mas el tema "Macromoléculas" les explicaremos dos pequeños subtemas, "UMAs" & "Fuerzas de Vander Waals".

UMAS; son las siglas de unidad de masa atómica & su equivalencia es:

                              1 uma = 1,66054 x 10-24 g

& corresponde a 1/12 de la masa atómica del carbono, ya que las macromoléculas constituyen un poco de el elemento Carbono  C.

•  Un dato curioso es que la masa de los elementos de la tabla periódica están ordenadas en uma.

Fuerzas de vander waals; es la fuerza atractiva o repulsiva entre moléculas (o entre partes de una misma molécula) distintas a aquellas debidas al enlace covalente o a la interacción electrostática de iones con otros o con moléculas neutras.

¿Polimeros?

La materia esta formada por moléculas que pueden ser de tamaño normal o moléculas gigantes llamadas polímeros.

Los polímeros se producen por la unión de cientos de miles de moléculas pequeñas denominadas monómeros que forman enormes cadenas de las formas más diversas. Algunas parecen fideos, otras tienen ramificaciones. algunas más se asemejan a las escaleras de mano y otras son como redes tridimensionales.

Existen polímeros naturales de gran significación comercial como el algodón, formado por fibras de celulosas. La celulosa se encuentra en la madera y en los tallos de muchas plantas, y se emplean para hacer telas y papel. La seda es otro polímero natural muy apreciado y es una poliamida semejante al nylon. La lana, proteína del pelo de las ovejas, es otro ejemplo. El hule de los árboles de hevea y de los arbustos de Guayule, son también polímeros naturales importantes.  Mucho antes de que existieran los plásticos y los polímeros sintéticos, remontándonos a los mismos orígenes de la tierra, la naturaleza se valía de los polímeros naturales para hacer posible la vida. No pensamos en los polímeros naturales de la misma manera que lo hacemos con los polímeros sintéticos, porque no podemos adjudicárnoslos como maravillas de nuestra propia ingenuidad y las compañías químicas no los pueden vender en busca de grandes ganancias. Sin embargo, eso no hace que los polímeros naturales sean menos importantes; de hecho, en muchos sentidos, son más importantes..!!!

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Polímero Natural-

Existen en la naturaleza muchos polimeros y las biomoleculas que forman los seres vivos son macromoleculas  polimericas.

Por ejemplo: Las proteinas, los acidos nucleicos, los polisacaridos ( Como la celulosa y la quitina ) el hule o caucho natural, la ligninca, etc

Polímero Sintético

Los polimeros sinteticos son aquellos que son creados por el hombre  a partir de elementos propios de la naturaleza.

Estos polimeros sinteticos son creados para funciones especificas y poseen caracteristicas para cumplir estas mismas.

Tipos de polimeros ♦♪

 ►Polímeros naturales.. Por ejemplo, las proteínas, lacelulosa, el hule o caucho natural, la quitina, lignina, etc. 

►Polímeros semisintéticos.. Por ejemplo, lanitrocelulosa, el caucho vulcanizado. 
►Polímeros sintéticos. Por ejemplo, el nylon, elpoliestireno, el policloruro de vinilo (PVC), el polietileno.


Nylon: es un polímero artificial que pertenece al grupo de las poliamidas. Se genera formalmente por policondensación de un diácido con una diamina. La cantidad de átomos de carbono en las cadenas dela amina y del ácido se puede indicar detrás de los iníciales de poliamida.

El policloruro de vinilo:

El poli(cloruro de vinilo) o PVC  es un polímero termoplástico.

Se presenta como un material blanco que comienza a reblandecer alrededor de los 80 °C y se descompone sobre 140 °C. Cabe mencionar que es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama.

su estructura es : 

Polietileno: El polietileno (PE) es químicamente el polímero más simple. Se representa con su unidad repetitiva (CH₂-CH₂)_n. Por su alta producción mundial, && el mas barato de todos, siendo uno de los plasticos mas comunes!!!

monomeros!

 
El monómero  es una molécula de pequeña masa molecular que unida a otros monómeros, a veces cientos o miles, por medio de enlaces químicos, generalmente covalentes, forman macromoléculas llamadas polímeros.
• Los aminoácidos son los monómeros de las proteínas.
• Los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucléicos.
• Los monosacáridos son los monómeros de los glúcidos
Tipos de macromoléculas

Caucho



Polisacáridos (almidón - celulosa)                             
Proteínas
Ácidos nucleicos



Carbohidratos
Lípidos                      

CARBOHIDRATOS

Los carbohidratos son moléculas orgánicas compuestas por carbono, hidrógeno y oxígeno. Son solubles en agua y se clasifican de acuerdo a la cantidad de carbonos o por el grupo funcional aldehido. Son la forma biológica primaria de almacenamiento y consumo de energía. Otras biomoléculas energéticas son las grasas y, en menor medida, las proteínas.

 El nombre carbohidrato (que significa hidrato de carbono) se basa en esta relación de hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, el término resulta equívoco, porque no existe agua como tal en un carbohidrato. Actualmente se definen los carbohidratos como derivados de polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Un azúcar que contiene un grupo aldehídico se llama aldosa y uno que contiene un grupo cetónico se llama cetosa.

Monosacáridos. Son los azúcares más simples. Entre los más conocidos tenemos la glucosa o dextrosa y la fructuosa.

La glucosa (C6H12O6) que también se llama dextrosa o azúcar de uva, se obtiene del jarabe de maíz. Está presente como uno de los principales azúcares en la miel y en el jugo de muchas plantas y frutas. En los animales, la glucosa es un componente vital de la sangre; de manera que cuando se encuentra en ayunas, la glucosa tiene alrededor de 90 miligramos de glucosa por cada 100 ml de sangre. Es un sólido cristalino, de sabor dulce y soluble en agua. Se usa para endulzar, es sustituto de la miel, se emplea en la elaboración de dulces, carnes, jarabes, vinos y cerveza. Se usa en la producción de alcohol etílico o etanol. Se halla en exceso en la orina de los diabéticos.

Propiedades físicas y químicas:

Cada átomo de carbono posee un grupo de hidróxilo (-OH), con la excepción del primero y el último carbono, todos son asimétricos, haciéndolos centros estéricos con dos posibles configuraciones cada uno (el -H y -OH pueden estar a cualquier lado del átomo de carbono). Debido a esta asimetría, cada monosacárido posee un cierto número de isómeros. Por ejemplo la aldohexosa D-glucosa, tienen la fórmula (CH2O)6, de la cual, exceptuando dos se sus seis átomos de carbono, todos son centros quirales, haciendo que la D-glucosa sea uno de los esteroisómeros posibles. En el caso de gliceraldehído, una aldotriosa, existe un par de posibles esteroisómeros, los cuales son enentiómerosy epímeros.

Tienen la propiedad de desviar la luz poralizada, propiedad que le confiere su carbono asimétrico, llamandose dextrógiros los que la desvían hacia la derecha, y levórigos, hacia la izquierda. Todos tienen una actividad óptica menos la dihidroacetona.

Disacáridos. Cuando dos moléculas iguales o diferentes de monosacáridos reaccionan con eliminación de una molécula de agua, se forma un disacárido. El enlace que se establece entre las dos unidades de monosacáridos recibe el nombre de enlace glucosídico (más correctamente O-glucosídico), y consiste en la unión de dos grupos -OH (hidroxilo) con peérdida de una molécula de agua. Este enlace se forma entre un carbono (llamado anomérico) del primer monosacárido y cualquier otro del segundo. Esta como todas la reacciones que se dan en las células no es espontánea sino catalizada por enzimas. La reacción es reversible, pero en la naturaleza requiere también la presencia de enzimas hidrolíticas específicas para cada disacárido (maltasa, sacarosa, etc). Los principales disacáridos son:

• La sacarosa (C12H22O11) es el azúcar de mesa ( que proviene de la caña o de la remolacha), se considera que es el compuesto de carbono puro másbaratoen el comercio.Se forma en las plantas por la unión de dos monosacáridos: glucosa y fructuosa. Es un sólido blanco, cristalino y soluble en agua. Se emplea en la fabricación de dulces, caramelos, jaleas, medicamentos, licores y jarabes.
• La maltosa o azúcar de malta. Está formada por dos unidades de alfa glucos, con enlace glucosídico de tipo alfa 1-4. La molécula tiene características reductoras. Se encuentra libre de forma natural en la mata, de donde recibe el nombre y forma parte de los varios polisacáridos de reserva (almidón y glucógeno), de los que se obtiene por hidrólisis. La malta se extrae de los granos de cereal, ricos en almidón germinados. Se usa para fabricar cerveza, whisky y otras bebidas.
• La lactosa o aúcar de la leche. está formado por galactosa y glucosa, unidas con enlace glucosídico beta 1-4. También tiene carácter reductor. Se encuentra libre en la leche de los mamíferos. Gran parte de la población mundial presenta la llamda "intolerancia a la lactosa", que es una enfermedad caracterizada por la afectación más o menos grave de la mucosa intestinal que es incapaz de digerir la lactosa.
• La celobiosa. Está formado por dos unidades de beta- glucosa, con enlace 1-4. Está presente en la molécula de la celulosa y no se encuentra libre.
• La isomaltosa. Conste de dos unidades de alfa-glucosa con enlace 1-6. Está presente en los polisacáridos de "almidón y glucógeno", tampoco se halla libre.

Polisacáridos. Son polímeros de aproximadamente 30 o más moléculas de monosacáridos. Los tres polisacáridos más importantes son el almidón, el glucógeno y la celulosa. Los polisacáridos están formados por la unión de muchos monosacáridos (más de tres), mediantes enlace O- glucosídico, igual al de los disacáridos, con pérdida de una molécula de agua por cada enlace. De elevado peso molecular, carecen de poder reductor y pueden desempeñar funciones de reserva energética o función estructural. Los polisacáridos que tienen función de reserva energética presentan enlace alfa-glucosídico y son: almidón, que es el polisacárido de reserva propio de los vegetales, y está integrado por dos tipos de polímeros: la amilosa, formada por unidades de maltosa, unidades mediantes enlaces alfa (1-4). Presenta estructura helicoidal y la amilopectina, formada también por unidades ,ediante enlaces alfa (1-4) con ramificaciones en posición alfa(1-6). Glucógeno es el polisacárido de los animales. Se encuentra abundantemente en el hígado y en los músuculos. Molécula muy similar a la amilopectina; pero con mayor abundancia de ramificaciones. Entre los polisacáridos estructurales, destaca la celulosa, que forma la pared celular de la célula vegetal. La celulosa está constituida por unidades de beta-glucosa, este enlace impide que pueda ser metabolizada en el aparato digestivo.    

Propiedades y clasificación:

• Homopolisacáridos. Formadas por el mismo tipo de monosacáridos. Destacan por su interés el almidón, el glucógeno, la celulosa y la quitina.
• Heteropolisacáridos. Formadas por diferentes monómeros. Entre ellos se encuentra la pectina, la hemicelulosa, el agar-agar, diversas gomas y mucopolisacáridos..

Nos centramos en los 4 principales homopolisacáridos:

El almidón es la forma de almacenamiento más importante de carbohidratos en el reino vegetal. En las semillas de los cereales y en los tubérculos feculentos como la papa y el camote, se encuentra como material de reserva para la germinación. Es un sólido blanco, insoluble en agua fría y se dispersa en agua caliente (forma del engrudo). Se emplea en lavanderías, en textiles, en la fabricación de jarabes, alcohol; pegamentos para ropa de papel.

Las plantas produces carbohidratos durante las fotosintesís, proceso mediante el cual transforman el dióxido de carbono y el agua en cabohidratos y oxígeno, utlizando energía solar. Los carbohidratos proporcionan la energía que necesita el organismo para realizar sus procesos y funciones vitales. Por ejemplo, mantienen estable la temperatura del cuerpo y el funcionamiento del corazón para bombear sangre; también ayudan al hígado en el metabolismo de las sutancias nutritivas.

• La amilosa es el compuesto minoritario (menos del 30%). Es un polímero de alfa glucosa, con enlaces 1-4. Puesto que cada dos unidades forman una maltosa, también se puede decir que está compuesto por unidades de maltosa. La molécula tiene una estructura lineal (sin ramificaciones) y de aspecto helicodial.
• La amilopectina está compuesta también por unidades de alfa-glucosa con enlaces 1-4 que forman el núcleo central de la molécula helicoidal, pero además, hay enlaces alfa 1-6 que forman isomaltosas y que constituyen puntos de ramificación cada 12-30 glucosas.Dentro de cada ramificación los enlaces siguen siendo 1-4, salvo en las nuevas ramificaciones. En conjunto, la molécula tiene unas cinco o seis veces más unidades de glucosa que la amilosa, lo que supone algo más de mil unidades.

Glucógeno. Tiene la misma composición que la amilopectina y una estructura molecular semejante, aunque con mayor número de ramificaciones (cada 8-10 glucosas), por lo que el tamaño y el peso molecular son mayores. Su función es también de reserva o almacén de glucosa, pero es exclusivo de las células de los animales. Se acumula en forma de granos, sobre todo en el citoplasma de las células musculares y hepáticas. El glucógeno muscular proporciona glucosa como combustible para la contracción muscular, mientras que el del hígado es la reserva general de la glucosa que pasa la sangre y se distribuye a las células. Celulosa. Su función es esctructural, pues forma la parde de todas las células vegetales, a las que da forma y consistencia. Es especialmente abundante en los tejidos vegetales de las células muertas, como el leño del interior de los árboles y muchas fibras vegetales (cáñamo, esparto, algodón, etc). De hecho, se considera que es la molécula orgánica más abundante en la naturaleza. Solo excepcionalmente aparece en un grupo de animales, los Tunicados, como las ascidias.

Su interés económico es muy grande pues se emplea en la industria de fabricación de papel, plásticos, explosivos, etc.

Está formada por unidades de beta-glucosa, con enlace 1-4, por lo que puede decidirse también que se trata de un polímero del disacárido celobiosa. La molécula tiene forma de cadena helicoidal, sin ramificaciones. Unas moléculas se unen lateralmente a otras mediante puentes de hidrógeno y forman microfibrillas que se agrupan en otros haces mayores pudiento, en algunos casos, cionstituir fibras visibles a simple vista, como las del algodón.

El tipo de enlace tiene consecuencias biológicas importantes, ya que no es hidrolizada por las enzimas digestivas por tanto, los animales no digieren celulosa. Solo algunos insectos, como el lepisma o "panecillo de plata", que se come las páginas de nuestros libros, ciertos moluscos como el caracol y muchos microorganismos pueden descomponerla mediante enzimas hidrolíticas llamadas celulosas.

 Aplicaciones

Los carbohidratos se utilizan para fabricar tejidos, películas fotográficas, plásticos y otros productos. La celulosa se puede convertir en rayón de viscosa y productos de papel. El nitrato de celulosa (nitrocelulosa) se utiliza en películas de cine, cemento, pólvora de algodón, celuloide y tipos similares de plásticos. La goma arábiga se usa en medicamentos demulcentes. El agar, un componente de algunos laxantes, se utiliza como agente espesante en los alimentos y como medio para el cultivo bacteriano. Los dextranos son polisacáridos utilizados en medicina como expansores de volumen del plasma sanguíneo para contrarrestar las conmociones agudas. Otro hidrato de carbono, el sulfato de heparina, es un anticoagulante de la sangre.

Proteínas     Las proteínas son sustancias complejas, formadas por la unión de ciertas sustancias más simples llamadas aminoácidos, que los vegetales sintetizan a partir de los nitratos y las sales amoniacales del suelo. 

Estructuras

La organización de una proteína viene definida por cuatro niveles estructurales denominados: estructura primaria, estructura secundaria, estructura terciaria y estructura cuaternaria. Cada una de estas estructuras informade la disposición de la anterior en el espacio. 

Estructura primaria                                Estructura secundaria

 Lípidos.

        Los ácidos grasos son compuestos terciarios porque por hidrólisis  dan C, H, y O y en su estructura se encuentra el grupo llamado carboxilo ( COOH ). En terminos generales e consideran ácidos grasos aquellos compuestos cuyas cadenas alifáticas las conforman  4 o mas carbonos. los ácidos grasos puede ser saturados (no tienen dobles enlaces) o insaturados (con uno o mas dobles enlaces). Los lípidos más simples son los lípidos neutros o triacil gliceroles (también llamados triglicéridos); son las grasas de reserva encontradas en el tejido adiposo o graso. Sus unidades estructurales son el glicerol y tres moléculas de ácidos grasos de cadena larga. Algo más complejos y funcionalmente más importantes son los fosfolípidos, que son elementos estructurales importantes de las membras celulares. La estructura de una molécula típica de fosfólipido está constituida por dos moléculas de ácidos grasos (ácido palmítico y ácido oleico), una molécula de fosfato y  un glicerol y etanolamina Este lípido es la fosfátidiletanolamina, uno de los fosfolipidos más abundantes de los tejidos animales. Observamos que la fosfatidiletanolamina contiene los enlaces éster entre los ácidos grasos y el glicerol, y un «puente» fosfodiéster entre los dos alcoholes diferentes, cada uno de los cuales requiere un modelo específico de reacción enzimático en su biosíntesis.

Acidos saturados
Butírico	C4H8O2	C3H7.COOH
Caproico	C6H12O2	C5H11.COOH
Caprílico	C8H16O2	C7H15.COOH
Cáprico	C10H20O2	C9H19.COOH
Láurico	C12H24O2	C11H23.COOH
Mirístico	C14H28O2	C13H27.COOH
Palmítico	C16H32O2	C15H31.COOH
Esteárico	C18H36O2	C17H35.COOH
Acacídico	C20H40O2	C19H39.COOH
Carnacílico	C24H48O2	C23H47.COOH
Cerótico	C27H54O2	C26H53.COOH
Acidos insaturados
Crotónico	C4H6O2	C3H5.COOH
Tíglico (metil-crotónico)	C5H8O2	C4H7.COOH
Hipogaeico y Fisetoleico	C16H30O2	C15H29.COOH
Oleico	C18H34O2	C17H33.COOH
Erúcico y erásico	C22H42O2	C21H41.COOH
Otros ácidos insaturados
Linoleico	C18H32O2	C17H31.COOH
Linolénico	C18H30O2	C17H29.COOH
Ricinoleico	C18H34O3	C17H32(OH)COOH

Características de los lípidos. 

Los ácidos grasos pueden asociarse con el glicerol a través de enlaces ester y formar diferentes tipos de lípidos. Si un ácido graso se asocial con un glicerol se habla de monoacilglicerol, si son dos ácidos grasos asociados a un glicerol se habla de diacilglicerol y si son tres ácidos grasos asociados a un gliresol se habla de triglicérido

Los lípidos pueden encontrarse unidos covalentemente con otras biomoléculas como en el caso de los glicolípidos (presentes en las membranas biológicas), las proteínas aciladas (unidas a algún ácido graso) o las proteínas preniladas (unidas a lípidos de tipo isoprenoide).

Según su composición

Los materiales como el polietileno, el PVC, el polipropileno, y otros que contienen una sola unidad estructural, se llaman homopolímeros. Los homopolímeros, a demás, contienen cantidades menores de irregularidades en los extremos de la cadena o en ramificaciones.



Por otro lado los copolímeros contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy importantes en los que participa el estireno. Estas combinaciones de monómeros se realizan para modificar las propiedades de los polímeros y lograr nuevas aplicaciones. Lo que se busca es que cada monómero imparta una de sus propiedades al material final; así, por ejemplo, en el ABS, el acrilonitrilo aporta su resistencia química, el butadieno su flexibilidad y el estireno imparte al material la rigidez que requiera la aplicación particular.



Por su comportamiento ante el calor

• Termoplásticos: se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar
• Termoestables: se endurecen al ser enfriados de nuevo por formar nuevos enlaces.