BLOQUE 5: Importancia de las macromoleculas naturales y sinteticas

Importancia De Las Macromoleculas Naturales Y Sinteticas

Importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas 

Estas moléculas son tan grandes que pueden ser tratadas como moléculas gigantes o partículas macroscópicas pequeñas. La mayoría de estas partículas que son de interes usual, y que se encuentran en en la variación de diámetro de 10 nanómetros y 1 micrómetro.

Los sistemas de macromolécula pueden ser clasificados como polímeros sintéticos y macromoléculas naturales. 
Las macromoléculas sintéticas comprenden los polímeros de adición como el polietileno y los polímeros de condensación como el nailon. También es una macromolécula sintética el plexiglas.

El mayor interés en las macromoléculas naturales esta centrada en las proteínas y en los ácidos nucleicos, pero también incluyen a los polisacáridos como la celulosa y los polímeros de isopreno como el caucho natural, la hemoglobina, los almidones y los virus. 
La mayoría de macromoléculas son solubles en los solventes apropiados, por lo menos hasta cierto grado y forman, entonces, soluciones verdaderas.

Lípido

Los lípidos son un conjunto de moléculas orgánicas, la mayoría biomoléculas, compuestas principalmente por carbono e hidrógeno y en menor medidaoxígeno, aunque también pueden contener fósforo, azufre y nitrógeno, que tienen como característica principal el ser hidrofóbicas o insolubles en agua y sí en disolventes orgánicos como la bencina, el alcohol, el benceno y el cloroformo. En el uso coloquial, a los lípidos se les llama incorrectamente grasas, ya que las grasas son sólo un tipo de lípidos procedentes de animales. Los lípidos cumplen funciones diversas en los organismos vivientes, entre ellas la de reserva energética (triglicéridos), la estructural (fosfolípidos de las bicapas) y la reguladora (esteroides).

Características generales 
Los lípidos son biomoléculas muy diversas; unos están formados por cadenas alifáticas saturadas o insaturadas, en general lineales, pero algunos tienen anillos (aromáticos). Algunos son flexibles.

5.1-MACROMOLECULAS, POLÍMEROS Y MONOMEROS:

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.

POLÍMEROS O MACROMOLÉCULAS. TIPOS.

Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se obtienen por la repeticiones de una o más unidades simples llamadas “monómeros” unidas entre sí mediante enlaces covalentes.

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

Se pueden clasificar según diversos criterios:

Según su origen.

·        Naturales: Caucho, polisacáridos (celulosa, almidón), proteínas, ácidos nucléicos…

·        Artificiales: Plásticos, fibras textiles sintéticas, poliuretano, baquelita…

Según su composición:

·        Homopolímeros: Un sólo monómero

·        Copolímeros: Dos o más monómeros

Según su estructura:

·        Lineales: Los monómeros se unen por dos sitios (cabeza y cola)

·        Ramificados: Si algún monómero se puede unir por tres o más sitios.

Por su comportamiento ante el calor:

·        Termoplásticos: Se reblandecen al calentar y recuperan sus propiedades al enfriar. Se moldean en caliente de forma repetida.

·        Termoestables: Una vez moldeados en caliente, quedan rígidos al ser enfriados por formar nuevos enlaces y no pueden volver a ser moldeados.

Una clasificación más general podría ser la del siguiente organigrama:

Las fibras pueden tejerse en hilos finos y los elastómeros poseen gran elasticidad por lo que pueden estirarse varias veces su longitud. Un elastómero pero de origen natural sería el caucho.

POLÍMEROS NATURALES

·        Caucho.

·        Polisacáridos.

ü   Almidón.

ü   Celulosa.

ü   Glucógeno.

·        Proteínas.

·        Ácidos nucleicos.

5.2 CARBOHIDRATOS, LIPIDOS Y 

PROTEÍNAS:

CARBOHIDRATOS

Un carbohidrato es un compuesto orgánico formado por carbono, hidrógeno, y oxígeno con un porcentaje de cerca de dos átomos de oxígeno por cada átomo de carbono. 

El carbono mas simple es un tipo de azúcar llamadomonosacárido. Ejemplos comunes de estos son los ísomeros, laglucosa y fructosa. Dos moléculas de monosacaridos pueden unirse para formar un disacárido, es decir, un carbohidrato de dos azucares. Cuando la glucosa y la fructosa se combinan en una reacción de condensación, se forma una molécula de sacarosa. Lasacarosa es el azúcar más común. 

Las moléculas más grandes de carbohidratos son lospolisacáridos, polímeros compuestos de muchas unidades de monosacáridos. El almidón, la celulosa y el glucógeno son ejemplos de polisacáridos. Los almidones, son cadenas muy ramificadas de unidades de glucosa, como almacenamiento de alimentos. Los animales almacenan alimento en forma deglucógeno, otro polímero de la glucosa similar al almidón, pero mucho más ramificado.

FUNCIONES

1. Energética o de Reserva: el glúcido más importante es la glucosa. Se puede considerar como la molécula energética esencial. Algunos polisacáridos actúan como moléculas de reserva de energía: almidón, y glucógeno.

2. Estructural: entre los glúcidos más importante de función estructural más importante podemos citar: celulosa (pared de la célula vegetal), quitina (exoesqueleto de los artrópodos, etc.).

PROPIEDADES

1. Son sólidos, blancos y cristalinos.
2. Hidrosolubles
3. Dulces
4. Son reductores.

PROPIEDADES

1. Son sólidos, blancos y cristalinos.
2. Hidrosolubles
3. Dulces
4. Son reductores

PROTEINAS

Las proteínas son esenciales para toda la vida. Ellas construyen estructuras y llevan acabo el metabolismo de la célula. Unaproteína es un polímero grande complejo compuesto de carbono, hidrogeno, oxígeno, nitrógeno y, en algunas ocasiones, azufre. Lasunidades básicas de las proteínas se llaman aminoácidos. Hay veinte aminoácidos comunes. Dado que hay veinte unidades básicas, las proteínas pueden tomar una gran variedad de formas y tamaños. De hecho, las proteínas varían en estructura más que cualquier otro tipo de moléculas orgánicas.

Las proteínas tienen múltiples funciones biológicas: estructural, energética, trasporte, hormonal, regulación del pH, etc. Una de tales funciones es imprescindibles: la función biocatalizadores de las enzimas.

ESTRUCTURA DE LAS PROTEÍNAS

Estructura Primaria	Es la secuencia de aminoácidos de la proteína, es decir el número, tipo y orden de colocación de sus aminoácidos. Estructura lineal, no presenta ramificaciones.
Estructura Secundaria	La cadena se pliega mediante enlaces de hidrógeno, obteniéndose enrollamientos espirales (α-hélice) o láminas plegadas (ß-láminas).
Estructura Terciaria	Nuevos plegamientos que le dan arquitectura tridimensional. También conformación filamentosa, formándose proteínas insolubles de función estructural, como p.ej. la queratina o conformación globular, formando proteínas solubles con función dinámica, p.ej las enzimas.
Estructura Cuaternaria	Se aplica sólo a proteínas constituidas por dos o más cadenas polipeptídicas y se refiere a la disposición espacial de esas cadenas y a la disposición espacial de esas cadenas y a los enlaces que se establecen entre ellas.

Las proteínas pueden inactivarse mediante calor, cambios de pH, agitación, perdiendo su estructura 2ª, 3ª ó 4ª (no los enlaces peptídicos que se rompen mediante hidrólisis), lo que se llama desnaturalización que puede ser reversible o irreversible.

PROPIEDADES

1. Actividad óptica, poseen diferente ubicación del grupo amino.

2. Ácido-Base, es una sustancia que puede comportarse como ácido o como base. 

3. Especificidad, lo que quiere decir que cada especie, incluso los individuos de la misma especie, tiene proteínas distintas que realizan la misma función.

Tipos de Proteínas:

· Proteínas de trasporte: situadas en la membrana plasmática.

· Proteínas nutritivas: configuran nuestro organismo.

· Proteínas estructurales: configuran nuestro organismo.

· Proteínas de defensa: participan en el sistema inmune.

· Proteínas reguladoras: hormonas.

· Proteínas contráctiles: situadas en los músculos.

LIPIDOS

Los lípidos son compuestos orgánicos que tienen una gran proporción de uniones de C-H y menos oxígeno que los carbohidratos. 

A los lípidos comúnmente se les conoce como grasas o aceites. Ellos son insolubles en agua por que sus moléculas son no polares, y por consiguiente, no son atraídas por las moléculas de agua. 

Las células utilizan lípidos para almacenar a largo plazo la energía, como aislantes y cubiertas protectoras. De hecho, los lípidos son los principales componentes de las membranas que rodean todas las células vivientes. El tipo más común de lípido, consiste en tres ácidos grasos unidos a una molécula de glicerol.

PROPIEDADES:

1. No se disuelven en agua, formando estructuras denominadas micelas.
2. Se disuelven en disolventes orgánicos, tales como cloroformo, benceno, aguarrás o acetona.
3. Son menos densos que el agua, por lo que flotan sobre ella.
4. Son untosos al tacto.

LOS ÁCIDOS GRASOS

Los ácidos grasos son moléculas formadas por cadenas de carbono que poseen un grupo carboxilo (COOH) como grupo funcional. El número de carbonos habitualmente es de número par. Los tipos de ácidos grasos más abundantes en la Naturaleza están formados por cadenas de 16 a 22 átomos de carbono.

La parte que contiene el grupo carboxilo manifiesta carga negativa en contacto con el agua, por lo que presenta carácter ácido. El resto de la molécula no presenta polaridad (apolar) y es una estructura hidrófoba (repelente al agua). Como la cadena apolar es mucho más grande que la parte con carga (polar), la molécula no se disuelve en agua.

Los ácidos grasos se clasifican en saturados e insaturados:

• Saturados

Los enlaces entre los carbonos son enlaces simples, con la misma distancia entre ellos (1,54 Å) y el mismo ángulo (110º). Esta circunstancia permite la unión entre varias moléculas mediante fuerzas de Van der Waals. Cuanto mayor sea la cadena (más carbonos), mayor es la posibilidad de formación de estas interacciones débiles. Por ello, a temperatura ambiente, los ácidos grasos saturados suelen encontrarse en estado sólido.

 Insaturados

En ellos pueden aparecer enlaces dobles o triples entre los carbonos de la cadena. La distancia entre los carbonos no es la misma que la que hay en los demás enlaces de la molécula, ni tampoco los ángulos de enlace (123º para enlace doble, 110º para enlace simple). Esto origina que las moléculas tengan más problemas para formar uniones mediante fuerzas de Van der Waals entre ellas. Por ello, a temperatura ambiente, los ácidos grasos insaturados suelen encontrarse en estado líquido.