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Macromoléculas naturales y sintéticas

Macromolecula
Macromoléculas naturales y sintéticas
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Una macromolécula es una molécula muy grande, como la proteína, comúnmente creada por la polimerización de subunidades más pequeñas (monómeros). Por lo general, se componen de miles de átomos o más. Las macromoléculas más comunes en bioquímica son biopolímeros (ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y polifenoles) y grandes moléculas no poliméricas (como los lípidos y los macrociclos).  Las macromoléculas sintéticas incluyen plásticos comunes y fibras sintéticas, así como materiales experimentales, como nanotubos de carbono.

LAS MACROMOLÉCULAS INTERACTÚAN CON ELLAS Y CON PEQUEÑAS MOLÉCULAS. TODAS ESTAS INTERACCIONES REFLEJAN LA COMPLEMENTARIEDAD ENTRE LAS ESPECIES INTERACTUADAS. A VECES LA COMPLEMENTARIEDAD ES GENERAL, COMO EN LA ASOCIACIÓN DE GRUPOS HIDROFÓBICOS, PERO MÁS A MENUDO UN AJUSTE EXACTO DE TAMAÑO, FORMA Y AFINIDAD QUÍMICA ESTÁ INVOLUCRADA.

Una gran variedad de formas puede ser asumida por cadenas flexibles. En una larga cadena de segmentos conectados, la relación espacial entre segmentos vecinos está gobernada por longitudes de enlace, por ángulo de enlace y por el estado rotacional de estos enlaces, los que pueden rotarse. Tal rotación es posible en la mayoría de las cadenas macromoleculares y conduce a un número astronómicamente grande de disposiciones espaciales permisibles de los segmentos tantas que es absolutamente necesario un enfoque estadístico.

La unidad de repetición de un polímero lineal es una pequeña porción de la macromolécula de manera que al unir estas unidades una tras otra da lugar a la fórmula de la molécula completa.

Macromoléculas Definición

El término macromolécula (macro- + molécula) fue acuñado por el Premio Nobel Hermann Staudinger en la década de 1920, aunque su primera publicación relevante en este campo solo menciona compuestos de alto peso molecular (más de 1.000 átomos).   En ese momento, la frase polímero, introducida por Berzelius en 1833, tenía un significado diferente al de hoy: simplemente era otra forma de isomería, por ejemplo, con benceno y acetileno,y tenía poco que ver con el tamaño.

El uso del término para describir moléculas grandes varía entre las disciplinas. Por ejemplo, mientras que la biología se refiere a macromoléculas como las cuatro moléculas grandes que comprenden seres vivos, en química, el término puede referirse a agregados de dos o más moléculas unidas por fuerzas intermoleculares en lugar de enlaces covalentes, pero que no se disocian fácilmente.

De acuerdo con la definición estándar de la IUPAC, el término macromoléculatal como se usa en la ciencia de los polímeros se refiere solo a una sola molécula. Por ejemplo, una molécula polimérica única se describe apropiadamente como una “macromolécula” o “molécula de polímero” en lugar de un “polímero”, lo que sugiere una sustancia compuesta de macromoléculas.Macromoléculas

Debido a su tamaño, las macromoléculas no se describen convenientemente en términos de estequiometría sola. La estructura de macromoléculas simples, tales como homopolímeros, puede describirse en términos de la subunidad monomérica individual y la masa molecular total. Las biomacromoléculas complicadas, por otro lado, requieren una descripción estructural multifacética, como la jerarquía de las estructuras utilizadas para describir las proteínas. En inglés británico, la palabra “macromolécula” tiende a llamarse ” polímero alto “.

“El término polímero proviene de las raíces griegas poli (muchos) y meros (parte). La palabra significa” muchas partes “y designa una molécula compuesta por la repetición de una unidad más simple llamada mer. Los polímeros contienen de miles a millones de átomos en una molécula que es grande, también se llaman macromoléculas “. 

Macromoléculas se une a una gran cantidad de pequeñas moléculas llamadas monómeros. La conformación de la cadena es la distancia de extremo a extremo.

Propiedades de las Macromoléculas

Propiedades de las Macromoléculas

Las macromoléculas a menudo tienen propiedades físicas inusuales que no ocurren para moléculas más pequeñas.

Por ejemplo, el ADN en una solución se puede romper simplemente aspirando la solución a través de una paja ordinaria porque las fuerzas físicas en la molécula pueden superar la fuerza de sus enlaces covalentes. La edición de 1964 de la Química Universitaria de Linus Pauling afirmó que el ADN en la naturaleza nunca supera los 5.000 pares de bases. Este error surgió porque los bioquímicos estaban rompiendo inintencionadamente sus muestras en fragmentos. De hecho, el ADN de los cromosomas puede tener cientos de millones de pares de bases, empaquetados en cromatina.

Otra propiedad macromolecular común que no caracteriza a las moléculas más pequeñas es su insolubilidad relativa en agua y solventes similares, en lugar de formar coloides. Muchos requieren sales o iones particulares para disolverse en agua. De manera similar, muchas proteínas se desnaturalizarán si la concentración de soluto de su solución es demasiado alta o demasiado baja.

Las altas concentraciones de macromoléculas en una solución pueden alterar las tasas y las constantes de equilibrio de las reacciones de otras macromoléculas, a través de un efecto conocido como aglomeración macromolecular.  Esto proviene de macromoléculas que excluyen otras moléculas de una gran parte del volumen de la solución, lo que aumenta las concentraciones efectivas de estas moléculas.

Macromoléculas sintéticas

Algunos ejemplos de macromoléculas son polímeros sintéticos (plásticos, fibras sintéticas y caucho sintético), grafeno y nanotubos de carbono. Los polímeros se pueden preparar a partir de materia inorgánica así como, por ejemplo, en polímeros inorgánicos y geopolímeros. La incorporación de elementos inorgánicos permite la capacidad de ajuste de las propiedades y / o el comportamiento de respuesta como, por ejemplo, en polímeros inorgánicos inteligentes.

Macromoléculas sintéticas

La naturaleza ha formado, a través de miles de millones de años de evolución, una multitud de macromoléculas poliméricas capaces de un exquisito reconocimiento molecular. Esta funcionalidad surge del control preciso ejercido sobre su biosíntesis que da como resultado que los residuos clave se anclan en las posiciones apropiadas para interactuar con los sustratos objetivo.

El desarrollo de análogos macromoleculares “totalmente sintéticos” que pueden imitar este comportamiento presenta un desafío considerable para los químicos, que carecen de la “maquinaria biológica” utilizada en la naturaleza para ensamblar polímeros con tanta precisión. Al abordar este desafío, los conceptos químicos familiares, como los métodos combinatorios y las interacciones supramoleculares, se han adaptado para su aplicación en la arena macromolecular.

 Trabajando desde un conjunto limitado de residuos, se han producido macromoléculas sintéticas que muestran afinidades de unión sorprendentemente altas hacia proteínas diana, incluso que poseen actividades útiles in vivo. Estas observaciones son aún más sorprendentes cuando se considera la heterogeneidad inherente dentro de estos receptores macromoleculares sintéticos, y provocan preguntas intrigantes con respecto a nuestras suposiciones sobre el diseño de los receptores entonces debes de saber que son las macromoléculas sintéticas.

Macromoléculas polímeros monómeros

Los monómeros son moléculas más pequeñas y, cuando se unen, forman polímeros.

-Los ácidos grasos son los monómeros para los lípidos, por ejemplo, e independientemente de cómo estén unidos (como una grasa saturada o insaturada, por ejemplo), formarán lípidos.

-Nucleótidos forman ácidos nucleicos (por ejemplo, ADN)

-Monosacáridos forman carbohidratos (por ejemplo, maltosa, un disacárido, se compone de dos moléculas de glucosa, un monosacárido).

A continuación se muestra una imagen de las dos moléculas de glucosa, que son monómeros, unidos en maltosa, un hidrato de carbono más complejo.

La sinapsis de Biochem

Los aminoácidos forman proteínas (por lo tanto, aunque solo hay 22 aminoácidos naturales, existen innumerables tipos de proteínas que se forman con ellos)

Las macromoléculas de la vida son lípidos, ácidos nucleicos, carbohidratos y proteínas.

¿Qué es una macromolécula?

Cuando eras más joven, probablemente te gustaba construir cosas con bloques o engarzar cuentas en un collar. Estabas usando unidades pequeñas para hacer un objeto más grande usando estas unidades pequeñas una y otra vez hasta que obtuviste el objeto más grande que querías construir y si te preguntas cuales son las macromoléculas a continuación te explico.

Una macromolécula se construye exactamente de la misma manera. El término macromolécula significa una molécula muy grande. Como saben, una molécula es una sustancia compuesta por más de un átomo. El prefijo macro significa “grande” y es un antónimo del prefijo micro, que significa “muy pequeño”. ¡Las macromoléculas son enormes! ¡Están hechos de 10,000 o más átomos!

Otro término para una macromolécula es un polímero. Probablemente sepa por clases de matemáticas que el prefijo poly- significa ‘many’, como en un polígono, o una figura con muchos lados. Debido a que las macromoléculas están hechas de muchos componentes básicos, llamados monómeros, puede ver por qué estos términos son sinónimos.

Piense en un monómero como un ladrillo y un polímero o macromolécula, como la pared de ladrillo compuesta de bloques de construcción. La pared de ladrillo está compuesta de unidades más pequeñas (los ladrillos) del mismo modo que una macromolécula se compone de “bloques de construcción” de monómeros sigue leyendo para saber la importancia de las macromoléculas naturales y sintéticas.

Tipos de macromoléculas

Clases de macromoléculas Quizás te estés preguntando si alguna vez has encontrado una macromolécula. Bueno, ¡no lo preguntes más! ¡Ahora a tu alrededor, estás rodeado de ellos! Usted puede estar sentado en una silla que está tapizada con una tela hecha por el hombre. Su computadora portátil está compuesta principalmente de plásticos.

Los plásticos son polímeros hechos de productos derivados del petróleo. El sándwich que usted tenía para almorzar estaba compuesto de macromoléculas: el almidón en el pan es uno, el jamón, que en su mayoría es proteína, es otro, y la lechuga y los tomates contienen carbohidratos complejos llamados celulosa. No olvidemos el mayo, sí, ¡otro! La mayonesa contiene grasas, que son macromoléculas. Estas macromoléculas están hechas por organismos.

Todos los trillones de células que componen su cuerpo contienen polímeros biológicos o macromoléculas. Sus células están compuestas de proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos.

Macromoléculas utilizadas en la industria

Además de las macromoléculas biológicas muy importantes (proteínas, lípidos, polisacáridos y ácidos nucleicos), existen tres grandes grupos de macromoléculas que son importantes en la industria. Estos son elastómeros, fibras y plásticos.

Los elastómeros son macromoléculas elásticas y muy flexibles. Esta propiedad elástica permite que estos materiales se usen en productos como cinturillas elásticas y bandas para el cabello. Estos productos se pueden estirar, pero vuelven a su estructura original. Un elastómero natural no creado por el hombre es el caucho.

Probablemente usas macromoléculas de fibra. Las fibras de poliéster, nylon y acrílico se usan en todo, desde zapatos hasta cinturones, camisas y blusas. Las macromoléculas de fibra son parecidas a una cuerda, que cuando se tejen juntas son muy duraderas. Las fibras naturales incluyen seda, algodón, lana y madera.

¿Qué hicimos antes de inventar los plásticos? Muchos de los materiales que usamos todos los días están hechos de estas macromoléculas. Hay muchos tipos de plásticos, pero todos se fabrican a través de un proceso llamado polimerización, la unión de unidades monoméricas para formar los polímeros plásticos. Hasta hace poco, todos los plásticos estaban hechos de productos derivados del petróleo.

Hay un nuevo grupo de plásticos, llamados bioplásticos, que tienen la ventaja de utilizar recursos renovables para su fabricación. Los bioplásticos, a diferencia de los plásticos tradicionales, pueden degradarse o degradarse, lo que los hace más seguros para el medioambiente. Las personas conscientes del medio ambiente se encargan de reciclar los materiales plásticos. No hay plásticos naturales.

Ejemplos

Las macromoléculas biológicas son esenciales para la vida. Todos los seres vivos están formados por solo cuatro macromoléculas: proteínas, lípidos, polisacáridos y ácidos nucleicos.

Las proteínas son macromoléculas formadas por bloques de aminoácidos. Hay miles de proteínas en los organismos, y muchas están formadas por varios cientos de monómeros de aminoácidos. Consulte la siguiente tabla para ver algunos ejemplos de proteínas en su cuerpo (ver video).

Los lípidos son macromoléculas formadas por largas cadenas de ácidos grasos o anillos de carbono. Los lípidos importantes en su cuerpo incluyen colesterol, hormonas esteroides, triglicéridos y fosfolípidos. Estos lípidos varían en función de las hormonas a los componentes de la membrana celular a las unidades de almacenamiento de grasa.

Tabla de macromoléculas

Los memberanes biológicos, sin embargo, contienen una amplia variedad de fosfolípidos químicamente distintos, que varían en el grupo de cabeza polar así como en la longitud de la cadena de acilo y el grado de insaturación. Algunos de estos lípidos, aunque están presentes en cantidades relativamente pequeñas, han demostrado ser esenciales para la viabilidad celular. El cuadro que se muestra a continuación ofrece algunos valores típicos de polímeros y monómeros de macromoléculas.

Tabla de macromoléculas

Las conformaciones de polímeros de diferentes disposiciones cristalinas que pueden existir, la gran variación en el módulo no debería sorprendernos. Otra propiedad física de las macromoléculas es de gran importancia es la resistencia a la tracción, la carga máxima que un material puede soportar sin romperse.

Macromoléculas biológicas

Una macromolécula biológica es una molécula grande compuesta de muchas unidades fundamentales unidas. Las proteínas se descomponen por hidrólisis en una mezcla de monómeros llamados aminoácidos. En los sistemas biológicos, la cadena polipeptídica es siempre recta, no hay ramificación y casi siempre está compuesta de una variedad de monómeros de aminoácidos.

Las macromoléculas biológicas han evolucionado para funcionar en un ambiente de hacinamiento, elevando así las moléculas biológicamente importantes. Las macromoléculas, como las enzimas y las hormonas, tienen actividades biológicas bien definidas y son especialmente específicas. Lo mismo ocurre en gran medida con las macromoléculas biológicas mencionadas anteriormente, con la excepción de los antígenos.

Factor de impacto de las macromoléculas

El factor de impacto que ha sido definido por las macromoléculas siempre se sintetiza mediante la polimerización gradual de moléculas pequeñas similares o idénticas llamadas monómeros. La adición de cada unidad monomérica se produce con la eliminación de una molécula de agua y, por lo tanto, se denomina reacción de condensación.

Las macromoléculas se caracterizan por su función y organización biológica, son polímeros de pequeñas moléculas orgánicas hidrofílicas. El proceso a través del cual estas macromoléculas se organizan en ensamblajes supramoleculares y orgánulos que son fácilmente reconocibles como estructuras celulares. Las macromoléculas también se llaman biopolímeros. Los biopolímeros o las macromoléculas biológicas forman la clase principal entre las biomoléculas tanto estructural como funcionalmente.

4 tipos de macromoléculas

Las macromoléculas y otras moléculas son simples y de pequeño tamaño e incluyen todas las otras bio moléculas comunes. Hay cuatro tipos de macromoléculas en sistemas biológicos, a saber, carbohidratos, proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. De estos cuatro tipos, tres son polímeros compuestos de monómeros o los bloques de construcción y los lípidos no son polímeros.

Los tipos de macromoléculas también incluyen monosacáridos o azúcares, aminoácidos, nucleótidos, vitaminas, coenzimas y ácidos grasos. Algunas de estas moléculas son los componentes básicos de las macromoléculas. Las macromoléculas biológicas son el ejemplo más importante de copolímeros, las proteínas son cadenas poliméricas compuestas por 20 tipos de unidades monoméricas.

Ejemplos de macromoléculas

Las macromoléculas se dividen en dos clases, macromoléculas naturales y sintéticas. Ejemplos de macromoléculas naturales son proteínas, ácidos nucleicos, polisacáridos que son celulosa y poliisopreno que es caucho. La mayoría de las macromoléculas sintéticas son polímeros orgánicos tales como polihexametileno adipamida que es nylon, tereftalato de polietileno que es dacron y mylar y polimetilmetacrilato que es lucita y plexiglás.

Las macromoléculas que son responsables de la mayoría de las características de forma y orden de los sistemas vivos se generan mediante la polimerización de pequeñas moléculas orgánicas. Las macromoléculas se ensamblan luego en una variedad de estructuras supramoleculares, que a su vez son componentes de orgánulos y otras estructuras subcelulares y, por lo tanto, de la célula misma.

Macromoléculas naturales

Método: Por lo tanto, se usaron tres ejemplos de macromoléculas naturales: Glycine max (trozos de soja), Metroxylon sagu (almidón de sagú) y Plantago ovata (cáscara de psyllium) para desarrollar sus micropartículas flotantes gastroretentivas para la mejora esperada en la biodisponibilidad. Las macromoléculas y las micropartículas preparadas se evaluaron por sus propiedades fisicoquímicas, FTIR, XRPD, DSC y liberación excavada.

Resultado: el porcentaje de contenido de fármaco estaba en el rango de 60.353 ± 1.25 a 92.682 ± 2.47% para todas las micropartículas. Todas las formulaciones mostraron buenas propiedades de hinchamiento y flotación (la formulación preparada con P. ovata mostró la mejor hinchazón y la flotabilidad in vitro). Los estudios FTIR mostraron que los vehículos a base de hierbas eran compatibles con el medicamento.

Los estudios de XRD y DSC mostraron una transición en el estado físico del fármaco en las formulaciones del estado cristalino al estado amorfo. Los estudios de liberación de fármaco in vitro mostraron un buen porcentaje de liberación acumulada de fármaco de todas las formulaciones (72.13 a 87.06% al final de 6 horas) con un proceso de difusión no fickian.

Conclusión: Por lo tanto, se concluyó que las macromoléculas herbales pueden ser los portadores potenciales, seguros y efectivos para mejorar la administración de fármacos metforminicos mediante el desarrollo de sistemas efectivos de administración de fármacos flotantes gastroretentivos.

Antecedentes: clorhidrato de metformina, una hipoglucemiante oral, muestra una mejor absorción de la parte superior de la región gástrica. Se han investigado sustancias naturales / herbales para el desarrollo de sistemas de administración de fármacos basados ​​en polímeros naturales debido a las propiedades deseables, como biodegradabilidad, biocompatibilidad, solubilidad acuosa, capacidad de hinchamiento, fácil disponibilidad y rentabilidad.

Macromoléculas orgánicas

Las moléculas orgánicas son los productos químicos de la vida, compuestos compuestos de más de un tipo de elemento, que se encuentran en, y son producidos por, organismos vivos.
 
 
Estructura química de lactosa
 
es que las moléculas orgánicas contienen enlaces carbono-hidrógeno, mientras que las moléculas inorgánicas no. Las cuatro clases principales de moléculas orgánicas incluyen carbohidratos,  proteínas,
lípidos  y  ácidos nucleicos.
Las macromoléculas orgánicas son moléculas enormes que incluyen carbono que se encuentran en los seres vivos. Incluyen algunos de los que probablemente tenga conocimiento: proteínas, lípidos, carbohidratos y ácidos nucleicos. Hay menos macromoléculas inorgánicas y la mayoría de ellas son sintéticas (hechas por el hombre). Estas son cosas como caucho, polipropileno y polietileno.

Las proteínas se forman a través de una reacción de condensación entre los monómeros de aminoácidos. Una reacción de condensación es cuando dos moléculas se combinan para formar una molécula más grande pero pierden una molécula pequeña, como un producto de desecho. Las proteínas proporcionan energía para el cuerpo, son hormonas, componen el cabello, los tendones y los ligamentos y actúan como enzimas.

Las enzimas son sustancias que aumentan la velocidad de las reacciones metabólicas en el cuerpo. Sin ellos, las reacciones ocurrirían muy lentamente para que exista la vida de la manera que la conocemos. Por ejemplo, el cuerpo necesita eliminar la sangre del exceso de CO 2 al llevarlo a los pulmones para expulsarlo.

 La reacción que debe suceder es el CO 2 (dióxido de carbono) que se combina con H 2 O (agua) para formar H 2 CO 3 (ácido carbónico). Esta reacción es extremadamente lenta sin una enzima; solo se pueden producir unas 2000 moléculas de ácido carbónico por hora. El cuerpo necesita millones producidos por hora para eliminar la sangre de CO 2. La enzima anhidrasa carbónica acelera la reacción para satisfacer las necesidades del cuerpo.

Aunque es un grupo variado, los lípidos, también conocidos como grasas, comparten una característica entre ellos: no son muy solubles en agua. Los lípidos son hidrofóbicos, lo que significa que odian el agua y contienen una gran cantidad de enlaces CH. Los lípidos son fuentes de energía para el cuerpo y también son una gran parte de las membranas celulares. Además, agregan mucho sabor a la comida.

Es por eso que los alimentos con alto contenido de grasas saben tan bien. Los esteroides son lípidos que están hechos de colesterol. Los esteroides pueden ser buenas cosas, como cuando ocurren naturalmente en el cuerpo y regulan su metabolismo, respuesta inmune o ciclo reproductivo. También pueden ser malos para ti, como cuando los atletas los usan para mejorar ilegalmente su rendimiento, pero terminan teniendo acné, daño hepático y presión arterial alta.

Los carbohidratos pueden estar formados por azúcares simples, como fructosa y glucosa
Azúcares de carbohidratos

Los carbohidratos son azúcares y almidones. Estos polisacáridos están formados por monosacáridos monoméricos o azúcares simples, como fructosa y glucosa. Los carbohidratos solo contienen C, H y O. Los carbohidratos también son fuentes de energía. El almidón es un polisacárido que contiene largas cadenas de moléculas de glucosa unidas. Los carbohidratos son un almacén de energía.

Hemos evolucionado para desear carbohidratos como fuente de calorías muy necesarias. En estos días, por supuesto, la comida no es escasa para la mayoría de nosotros, por lo que este ansia de carbohidratos y azúcares nos ayuda a empacar el peso.

Macromoléculas inorgánicas

Una macromolécula inorgánica es una gran molécula que no se encuentra en los seres vivos. Como se mencionó anteriormente, hay muchas menos macromoléculas inorgánicas, y la mayoría son artificiales. El caucho natural proviene de un árbol, pero también es una macromolécula fabricada a partir de una variedad de monómeros a base de petróleo.

Macromoléculas biológicas

Diferentes tipos de macromoléculas biológicas

Ahora que hemos discutido las cuatro clases principales de macromoléculas biológicas (carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos), hablemos de las macromoléculas como un todo. Cada uno es un componente celular importante y realiza una amplia gama de funciones. Combinadas, estas moléculas constituyen la mayoría de la masa seca de una célula (recuerde que el agua constituye la mayor parte de su masa completa). Las macromoléculas biológicas son orgánicas, lo que significa que contienen carbono. Además, pueden contener hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y elementos menores adicionales.

Comparando las macromoléculas biológicas

Macromolécula Fórmula básica, características clave Monómero Ejemplos Usos
Proteínas  CHON

-NH 2 + -COOH + R grupo

 

Aminoácidos Enzimas, algunas hormonas Almacenamiento;Señales; Estructural;Contractible; Defensivo;Enzima; Transporte;Receptores
Lípidos  C: H: O

Mayor que 2: 1 H: O (grupo carboxilo)

Ácido graso y glicerol Mantequilla, aceite, colesterol, cera de abejas Almacen de energia;Proteccion; Mensajeros químicos; Repeler el agua
Hidratos de carbono C: H: O

1: 2: 1

Monosacáridos Glucosa, fructosa, almidón, glucógeno, celulosa Almacen de energia;Estructura
Ácidos nucleicos CHONP

pentosa, base nitrogenada, fosfato

Nucleótidos ADN, ARN Información genética

Deshidratación Síntesis

La mayoría de las macromoléculas bioquímica están hechas de subunidades individuales, o bloques de construcción, llamados  monómeros. Los monómeros se combinan entre sí utilizando enlaces covalentes para formar moléculas más grandes conocidas como  polímeros. Al hacerlo, los monómeros liberan moléculas de agua como subproductos. Este tipo de reacción se conoce como  síntesis de deshidratación, que significa “juntar mientras se pierde agua”.

Se muestra la reacción de dos monómeros de glucosa para formar maltosa. Cuando se forma maltosa, se liberan moléculas de agua.

Figura 1. En la reacción de síntesis de deshidratación representada anteriormente, dos moléculas de glucosa se unen entre sí para formar el disacárido maltosa. En el proceso, se forma una molécula de agua.

En una reacción de síntesis de deshidratación (Figura 1), el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero, liberando una molécula de agua. Al mismo tiempo, los monómeros comparten electrones y forman enlaces covalentes. A medida que se unen los monómeros adicionales, esta cadena de monómeros repetidos forma un polímero.

Diferentes tipos de monómeros pueden combinarse en muchas configuraciones, dando lugar a un grupo diverso de macromoléculas. Incluso un tipo de monómero se puede combinar de diversas maneras para formar varios polímeros diferentes: por ejemplo, los monómeros de glucosa son los constituyentes del almidón, el glucógeno y la celulosa.

Hidrólisis

Los polímeros se descomponen en monómeros en un proceso conocido como hidrólisis, que significa “dividir el agua”, una reacción en la que se utiliza una molécula de agua durante la descomposición (Figura 2). Durante estas reacciones, el polímero se divide en dos componentes: una parte gana un átomo de hidrógeno (H +) y la otra obtiene una molécula de hidroxilo (OH-) a partir de una molécula de agua dividida.

Se muestra la descomposición de la maltosa para formar dos monómeros de glucosa. El agua es un reactivo.

Figura 2. En la reacción de hidrólisis que se muestra aquí, el disacárido maltosa se descompone para formar dos monómeros de glucosa con la adición de una molécula de agua. Tenga en cuenta que esta reacción es la inversa de la reacción de síntesis que se muestra en la Figura 1.

Reacciones de deshidratación e  hidrólisisson catalizadas o “aceleradas” por enzimas específicas; las reacciones de deshidratación implican la formación de nuevos enlaces, que requieren energía, mientras que las reacciones de hidrólisis rompen los enlaces y liberan energía. Estas reacciones son similares para la mayoría de las macromoléculas, pero cada reacción de monómero y polímero es específica para su clase. Por ejemplo, en nuestros cuerpos, los alimentos se hidrolizan o descomponen en moléculas más pequeñas mediante enzimas catalíticas en el sistema digestivo.

Esto permite una fácil absorción de nutrientes por las células en el intestino. Cada macromolécula se descompone por una enzima específica. Por ejemplo, los carbohidratos se descomponen por amilasa, sacarasa, lactasa o maltasa. Las proteínas se descomponen por las enzimas pepsina y peptidasa, y por ácido clorhídrico. Los lípidos descomponen los lípidos. La ruptura de estas macromoléculas proporciona energía para las actividades celulares.

Las proteínas, los carbohidratos, los ácidos nucleicos y los lípidos son las cuatro clases principales de macromoléculas biológicas: moléculas grandes necesarias para la vida que se construyen a partir de moléculas orgánicas más pequeñas.

Las macromoléculas están formadas por unidades únicas conocidas como monómeros que están unidas por enlaces covalentes para formar polímeros más grandes. El polímero es más que la suma de sus partes: adquiere nuevas características y conduce a una presión osmótica mucho más baja que la formada por sus ingredientes; esta es una ventaja importante en el mantenimiento de las condiciones osmóticas celulares. Un monómero se une con otro monómero con la liberación de una molécula de agua, lo que lleva a la formación de un enlace covalente.

 Este tipo de reacciones se conocen como reacciones de deshidratación o condensación. Cuando los polímeros se dividen en unidades más pequeñas (monómeros), una molécula de agua se usa para cada enlace roto por estas reacciones; tales reacciones se conocen como reacciones de hidrólisis.

Las reacciones de deshidratación e hidrólisis son similares para todas las macromoléculas, pero cada reacción de monómero y polímero es específica de su clase. Las reacciones de deshidratación generalmente requieren una inversión de energía para la formación de nuevos enlaces, mientras que las reacciones de hidrólisis normalmente liberan energía rompiendo enlaces.

Macromoléculas proteínas

Las proteínas son las macromoléculas más versátiles en los sistemas vivos y cumplen funciones cruciales en prácticamente todos los procesos biológicos. Funcionan como catalizadores, transportan y almacenan otras moléculas como el oxígeno, proporcionan soporte mecánico y protección inmune, generan movimiento, transmiten impulsos nerviosos y controlan el crecimiento y la diferenciación. De hecho, gran parte de este texto se centrará en comprender qué hacen las proteínas y cómo realizan estas funciones.

Varias propiedades clave permiten que las proteínas participen en una gama tan amplia de funciones.

1.

Las proteínas son polímeros lineales formados por unidades monoméricas llamadas aminoácidos. La construcción de una amplia gama de macromoléculas a partir de un número limitado de bloques de construcción de monómeros es un tema recurrente en bioquímica. ¿La función de la proteína depende de la secuencia lineal de aminoácidos? La función de una proteína depende directamente de su estructura tridimensional (Figura 3.1). Sorprendentemente, las proteínas se pliegan espontáneamente en estructuras tridimensionales que están determinadas por la secuencia de aminoácidos en el polímero proteico. Por lo tanto, las proteínas son la encarnación de la transición del mundo unidimensional de secuencias al mundo tridimensional de moléculas capaces de diversas actividades.

2.

Las proteínas contienen una amplia gama de grupos funcionales. Estos grupos funcionales incluyen alcoholes, tioles, tioéteres, ácidos carboxílicos, carboxamidas y una variedad de grupos básicos. Cuando se combinan en varias secuencias, esta matriz de grupos funcionales representa el amplio espectro de la función de la proteína. Por ejemplo, la reactividad química asociada con estos grupos es esencial para la función de las enzimas, las proteínas que catalizan reacciones químicas específicas en los sistemas biológicos (véanse los Capítulos 8-10).

3.

Las proteínas pueden interactuar entre sí y con otras macromoléculas biológicas para formar conjuntos complejos. Las proteínas dentro de estos conjuntos pueden actuar de forma sinérgica para generar capacidades que las proteínas individuales no proporcionan (Figura 3.2). Estas asambleas incluyen máquinas macromoleculares que llevan a cabo la replicación precisa del ADN, la transmisión de señales dentro de las células y muchos otros procesos esenciales.

4.

Algunas proteínas son bastante rígidas, mientras que otras muestran una flexibilidad limitada. Las unidades rígidas pueden funcionar como elementos estructurales en el citoesqueleto (el andamiaje interno dentro de las células) o en el tejido conectivo. Las partes de proteínas con flexibilidad limitada pueden actuar como bisagras, resortes y palancas que son cruciales para la función proteica, para el ensamblaje de proteínas entre sí y con otras moléculas en unidades complejas, y para la transmisión de información dentro y entre células

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Que son las macromoléculas
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Que son las macromoléculas
Descripción
Una macromolécula es una molécula muy grande, como la proteína , comúnmente creada por la polimerización de subunidades más pequeñas ( monómeros ). Por lo general, se componen de miles de átomos o más. Las macromoléculas más comunes en bioquímica son biopolímeros ( ácidos nucleicos , proteínas, carbohidratos y polifenoles ) y grandes moléculas no poliméricas (como los lípidos y los macrociclos ). 
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