Te explicamos qué son las macromoléculas, sus funciones y sus tipos de estructura. Además, macromoléculas naturales y sintéticas.

¿Qué son las macromoléculas?

Las macromoléculas son moléculas de enorme tamaño, es decir, que están compuestas por miles o cientos de miles de átomos. Pueden ser de naturaleza biológica, resultado de los procesos que ocurren en los organismos vivientes, o bien sintéticas, producidas por el ser humano en laboratorios químicos o biológicos.

El término macromoléculas fue acuñado en 1920 por Hermann Staudinger, Premio Nobel en Química. En ese entonces se refería a las macromoléculas como moléculas que pesaban más de 10000 dalton de masa atómica, aunque pueden pesar mucho más.

Las macromoléculas que están compuestas por unidades de moléculas más pequeñas (llamadas monómeros) que se repiten conformando toda su estructura se llaman polímeros. Los polímeros también pueden ser naturales o sintéticos, por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos y los carbohidratos son polímeros naturales, mientras que los plásticos y las fibras sintéticas son polímeros sintéticos.

Es importante entender la diferencia entre macromolécula y polímero, porque si bien ambos tienen gran tamaño, no son exactamente lo mismo. Existen macromoléculas que no son polímeros, porque no están formadas por una unidad molecular que se repite (monómero), aunque siguen siendo de gran tamaño. Por ejemplo, las grasas y los macrociclos son macromoléculas, pero no son polímeros. Por otro lado, existen algunos polímeros medianos, es decir, que su tamaño no es tan grande como el de una macromolécula.

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Funciones de las macromoléculas

Las macromoléculas pueden tener funciones muy diversas, dependiendo de cuál estemos hablando. Por ejemplo, las macromoléculas de la glucosa son una fuente energética para los organismos vivientes.

Un ejemplo muy distinto es la macromolécula de ADN, que es básicamente un dispositivo de memoria celular empleado a la hora de sintetizar proteínas o a la hora de la replicación celular.

Por otra parte, las proteínas cumplen funciones estructurales, de transporte y también pueden actuar como catalizadores.

La macromoléculas sintéticas, como los polímeros polietileno y nylon, son muy usados en la industria química para fabricar plásticos o como aislantes.

Estructura de las macromoléculas

Las macromoléculas, de forma general, están compuestas por unidades moleculares más pequeñas que están unidas por enlaces covalentes, por puentes de hidrógeno, por fuerzas de Van der Waals o por interacciones hidrofóbicas. En todos los casos, componen grandes estructuras moleculares que contienen miles de átomos ordenados en secuencias fijas, y resultan en compuestos de un altísimo peso molecular.

Además, dependiendo de su estructura, las macromoléculas pueden ser:

• Lineales. Cuando conforman largas cadenas que repiten algún orden de monómeros, unidos entre sí por cabeza y cola.
• Ramificadas. Cuando cada monómero puede unirse a otras cadenas, formando ramas (como los árboles) de diverso tamaño a una distancia determinada de la cadena principal.

Por otro lado, las macromoléculas se pueden clasificar según su composición en:

• Homopolímeros. Están formadas por un único tipo de monómero que se repite a través de toda su estructura molecular.
• Copolímeros. Están formadas por más de un tipo de monómero.

Importancia de las macromoléculas

Las macromoléculas se distinguen del resto de las moléculas naturales y sintéticas en que poseen un enorme volumen y peso molecular. Como consecuencia, sus propiedades son más complejas y útiles que las de otras moléculas. Por ejemplo, los polímeros producidos por el hombre permiten la creación de materiales novedosos con aplicaciones imprevistas.

Por otro lado, ciertas macromoléculas biológicas desempeñan tareas complejas, ya sea como aportante de material y/o de energía para otros procesos, o bien como mecanismos de acción bioquímica, como ocurre con la insulina, la hormona de regulación del azúcar en el cuerpo humano, compuesta por 51 aminoácidos.

Macromoléculas naturales

Las macromoléculas naturales suelen ser compuestos muy específicos que cumplen funciones vitales. En algunos casos funcionan como insumo metabólico (como los carbohidratos) y en otros son moléculas estructurales (como los lípidos).

También son actores fundamentales de procesos sumamente complicados, como son el ADN y el ARN, que participan de la replicación celular o mitosis. Algunos ejemplos simples de macromoléculas naturales son el almidón, la celulosa, el glucógeno, la fructosa, la glucosa o la lignina presente en la madera.

Macromoléculas sintéticas

Las moléculas sintéticas son, como su nombre indica, aquellas sintetizadas artificialmente por el ser humano mediante diversos procesos químicos en los que se controla, potencia o acelera la unión de los monómeros.

Son particularmente importantes en la industria petroquímica y de los derivados del petróleo, de la cual obtenemos importantes materiales orgánicos de tipo polimérico, como la mayoría de los plásticos (polietileno, PCV), las fibras sintéticas (poliéster, nylon) o los materiales de avanzada tecnología (como los nanotubos de carbono).

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Referencias

Macromoleculas Naturales

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Se les conoce así por que son moléculas cuya masa molecular es superior a los 10 000 u.m.a. se clasifican en naturales y sintéticos. Las primeras son encontradas en los seres vivos, los segundos son todas aquellas moléculas sintetizadas por el hombre para su bienestar.
Las macromoléculas naturales son clasificadas en carbohidratos, proteínas y lípidos compuestos, poseen una elevada masa molecular.
Los materiales muchas veces están formados de polímeros o macromoléculas es decir compuestos químicos de pesos moleculares sumamente altos, como son los plásticos, la celulosa, el almidón, etc.
Los polímeros naturales producen una gran cantidad de polímeros sintéticos para realizar materiales incluso más resistentes que el acero.

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Hay tres tipos principales de bases pirimidinicas: citosina, en la constitución de los ácidos nucleicos pueden participar otras. Muy minoritarias que suelen ser derivados de los anteriores. La unión entre la pentosa y la base nitrogenada se establece por un enlace glucosodico llamado N-GLUCOSIDICO, entre el carbono uno de la pentosa y el nitrógeno 1de una base pirimidinica, o el nitrógeno 9 de una base purica, lo que constituye un nucleosido. La unión del acido fosfórico y el nucleosido constituye un nucleótido. El enlace entre ellos es de tipo éster y se establece en el carbono 5 de la pentosa. Solo cuatro desosirribonucleotidos forman en ADN y cuatro ribunucleotidos forman el ARN.

POLIMEROS SINTETICOS
Los polímeros son una estructura compleja formada por la repetición de una unidad molecular llamada monómera. La molécula de un polímero esta compuesta de miles de moléculas de monómeros. Los monómeros son los pequeños eslabones que se repiten para formar un polímero mediante un proceso llamado polimerización.
Los polímeros se dividen en dos grandes grupos: aquellos naturales. Como celulosa, almidones, ADN y proteínas.
Los polímeros sintéticos son macromoléculas que a diferencia de los naturales (polisacáridos, proteínas, ácidos nucleicos). El hombre puede obtenerlos medienate le proceso de polimerización. Es la unión de poca masa molecular.

PLASTICOS
son

Estructura química de un polipéptido , un ejemplo de macromolécula

Una macromolécula es una molécula de gran tamaño creada comúnmente a través de la polimerización de subunidades más pequeñas (monómeros). Por lo general se componen de miles, o más átomos. Pueden ser tanto orgánicas como inorgánicas y las más comunes en bioquímica son biopolímeros (ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y polifenoles) y grandes moléculas no poliméricas (como lípidos y macrociclos).[1]​ Ejemplo de macromoléculas sintéticas son los plásticos comunes y las fibras sintéticas, así como algunos materiales experimentales, como los nanotubos de carbono.[2]​[3]​

El término macromolécula se refería originalmente a las moléculas que pesaban más de 11 000 dalton de masa atómica,[4]​ aunque pueden alcanzar millones de UMAs.

Definición

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Macromolécula
Molécula polimérica

Una molécula de elevada masa molecular relativa, cuya estructura esencialmente comprende la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa.[5]​

Notas

1. En muchos casos, especialmente en los polímeros sintéticos, una molécula puede considerarse que tiene una masa molecular relativa alta si la adición o eliminación de una unidad, o unas pocas, tiene un efecto insignificante sobre las propiedades moleculares. Esta afirmación falla en el caso de ciertas macromoléculas para las cuales las propiedades pueden ser criticamente dependientes de detalles finos de la estructura molecular.

2. Si una parte o la totalidad de la molécula encaja en esta definición, puede ser descrita tanto como «macromolecular» o «polimérica», o usando polímerica en forma de adjetivo.

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2. Si una parte o la totalidad de la molécula encaja en esta definición, puede ser descrita tanto como «macromolecular» o «polimérica», o usando polímerica en forma de adjetivo.

El término «macromolécula» (macro- + molécula) fue acuñado por el premio Nobel [[Hermano

Staudinger]] en la década de 1920, aunque su primera publicación relevante en este campo solo mencionaba «compuestos de alto peso molecular» (por encima de 1000 átomos).
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​ En ese momento el término «polímero», como había sido introducido por Berzelius en 1833, tenía un significado diferente al de hoy: solamente era otra forma de isomería, por ejemplo, con benceno y acetileno y tenía poco que ver con el tamaño.
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El uso del término para describir moléculas de gran tamaño varía según las disciplinas. Por ejemplo, mientras que en biología se refieren a macromoléculas como las cuatro grandes moléculas que comprenden los seres vivos, en química, el término puede referirse a los agregados de dos o más moléculas unidas por fuerzas intermoleculares en lugar de enlaces covalentes, pero que no se disocian fácilmente.[9]​

De acuerdo con la definición estándar de la IUPAC, el término «macromolécula» tal como se utiliza en la ciencia de los polímeros se refiere solo a una única molécula. Por ejemplo, una molécula polimérica sencilla se describe apropiadamente como una «macromolécula» o «molécula de polímero» en lugar de un «polímero», lo que sugiere una sustancia compuesta de macromoléculas.[10]​

A causa de su tamaño, las macromoléculas no se pueden describir convenientemente solo en términos de estequiometría. La estructura de las macromoléculas simples, tales como los homopolímeros, se puede describir en términos de la subunidad monómerica individual y con la masa molecular total. Las biomacromoléculas complicadas, por otro lado, requieren una descripción estructural de múltiples facetas, tal como la jerarquía de estructuras utilizada para describir las proteínas. En inglés británico, el término «macromolécula» tiende a ser llamado «alto polímero» (high polymer).[11]​

Descripción

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

Por lo general, se analizan moléculas en el que el número de átomos es muy pequeño, que además constan de una masa molecular relativamente pequeña. Por ejemplo, la molécula del agua (H2O) consta solo de tres átomos (molécula triatómica) y la masa molecular relativa es de 18. En cambio, existen muchas clases de moléculas que poseen una composición mucho más complicada, es decir, una gran cantidad de átomos y un valor grande en su masa molecular; a esta clase de composiciones se le denomina macromoléculas. Específicamente, una macromolécula tiene una cantidad mínima de 1000 y una masa no menos de 10 000. Además los eslabones que unen la molécula no conducen a variación en las propiedades físicas, si estos son adicionados de manera complementaria. Por ejemplo la molécula del polietileno, cuya masa molecular relativa es de 280.000 y consta de 20 000 eslabones de grupos -CH2-. Otro ejemplo es la molécula del ácido ribonucleico; consta de eslabones ribonucleótidos que se repiten. Su fórmula química es C575H901O193N171S12, y su masa molecular relativa es de 13.682. Los polímeros son sustancias conformadas por macromoléculas.

Desde hacía un tiempo se denominaron a cierto grupo de moléculas los coloides, en una época que no se conocía la existencia de la macromolécula. Los coloides tienen una apariencia gelatinosa adhesiva, con una velocidad de difusión pequeña sin poder atravesar las membranas, contrario a lo que ocurre, por ejemplo, con la sal común, que se difunde muy bien y pasa a través de las membranas. Estas sustancias fueron llamadas cristaloides por su buena conformación estructural. En lo sucesivo fue descubierto que, en condiciones determinadas, los cristaloides podían adquirir un «estado coloidal», si se lograba unir sus moléculas en grupos y con una masa relativa baja. La agregación de las moléculas de los cristaloides que conducen a la aparición de las propiedades coloidales de sus moléculas, es por lo general una manifestación de las fuerzas de la valencia secundaria y el enlace de los átomos en las macromoléculas es covalente.

Tipos de macromoléculas

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Las macromoléculas pueden ser clasificadas de distintos modos.

• Atendiendo a su origen, pueden ser:

• Según su estructura molecular:

• Lineales: los monómeros se unen por dos sitios (cabeza y cola).
• Ramificadas: si algún monómero se puede unir por tres o más sitios

• Según su composición:

• Homopolímeros: formados por un único monómero que se repite.
• Copolímeros: formados dos o más monómeros.

Véase también

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Referencias

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