macromoleculas

MACROMOLECULAS NATURALES Y SINTETICAS

Macromoleculas, polimeros y monomeros

* Macromoleculas sinteticas *

Las macromoleculas artificiales intervienen en todo aspecto de la vida moderna de manera que es dificil imaginar un mundo sin polimeros.
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 tanto orgánicas como inorgánicas, y algunas de gran relevancia se encuentran en el campo de la bioquímica, al estudiar las biomoléculas. Dentro de las moléculas orgánicas sintéticas se encuentran los plásticos. Son moléculas muy grandes, con una masa molecular que puede alcanzar millones de UMAs que se obtienen por las repeticiones de una o más unidades simples llamados "monómeros" unidos entre sí mediante enlaces covalentes.
Tenemo fibras textiles para vestido, alfombrado y cortinaje, zapatos, juguetes, repuestos para automoviles, materiales para construccion, caucho ( o hule ) sintetico, equipo quimico, articulos medicos, utensilios de cosina, cuero sintetico, euipos recreativos, etc.


* Polimeros *


Al proceso de formar moleculas muy grandes, de alta masa molecular a partir de unidades mas pequeñas, se le llama polimerizacion. La molecula, o unidad grande, se llama polimero, y la unidad pequeña se denomina monomero. A los polimeros que contienen mas de un tipo de monomero de les llama copolimero.
Un polímero no es más que una sustancia formada por una cantidad finita de macromoléculas que le confieren un alto peso molecular que es una característica representativa de esta familia de compuestos orgánicos. Posteriormente observaremos las reacciones que dan lugar a esta serie de sustancias, no dejando de lado que las reacciones que se llevan a cabo en la polimerización son aquellas que son fundamentales para la obtención de cualquier compuesto orgánico. El almidón, la celulosa, la seda y el ADN son ejemplos de polímeros naturales, entre los más comunes de estos y entre los polímeros sintéticos encontramos el nailon, el polietileno y la baquelita.



Por otra parte, los polímeros pueden ser lineales, formados por una única cadena de monómeros, o bien esta cadena puede presentar ramificaciones de mayor o menor tamaño

En el caso de que el polímero provenga de un único tipo de monómero se denomina homopolímero y si proviene de varios monómeros se llama copolímero o heteropolímero.

Para su estudio los polimeros se dividen en polimeros de adicion y de condensacion

                                         Polimeros de adicion

Los polimeros de adicion son quellos que son producidos por raciones que permiten obtener longitudes espesificas o determinadas. En estar reaccion no se obtiene ningun subproducto. Los polimeros de adicion se forman por algun tipo de macanismo en cadena, el cual puede ser: anionico, cationico o por radicales libres, segun el tipo de monomero utilizado. En cada caso se cubre las tres etapas por las que pasa cualquier polimerizacion: iniciacion, propagacion y terminacion.

Iniciación:   CH2=CHCl + catalizador ⇒ •CH2–CHCl•
Propagación o crecimiento:  2 •CH2–CHCl• ⇒ •CH2–CHCl–CH2–CHCl•
Terminación:   Los radicales libres de los extremos se unen a impurezas o bien se unen dos cadenas con un terminal neutralizado

                            Polimeros de condensacion

En una reaccion de polimerizacion por condensacion se unen dos moleculas ( condensadas ) y una peque mulecula, ya sea alcohol o agua, se suprime o elimina. Para que una polimerizacion de condensacion forme materiales de peso molecular muy elevado , la reaccion de condensacion debe tener lugar una y otra vez de manera repetida.  En consecuencia, los monomeros utilizados en este tipo de polimerizacion tienen dos o mas grupos funcionales que puedan esntrar en reaccion para formar la cadena de polimero.
En cada unión de dos monómeros se pierde una molécula pequeña, por ejemplo agua. Debido a esto, la masa molecular del polímero no es necesariamente un múltiplo exacto de la masa molecular del monómero. 
 Los polímeros de condensación se dividen en dos grupos:
   * los homopolimeros
          - polietilenglicol

- siliconas

   * los copolimeros
          - baquelitas
          - poliesteres
          - poliamidas

Los homopolimeros
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.

Los copolimeros
Por otro lado los copolímeros contienen varias unidades estructurales, como es el caso de algunos muy importantes en los que participa el estireno

                  clasificacion en la recoleccio y reciclaje

CODIGO	MATERIAL	USOS PRINCIPALES
PET	Tereftalato de polietileno	Se encuentra en recipientes rígidos , en especial en botellas para bebidas gaseosas
HDPE	Polietileno de alta densidad ( PED en español )	Es el platico de mayor uso en recipientes rígidos, como son botellas para jugos y aceites domésticos y aceites para automóviles
PVC	Policloruro de vinilo	Plástico duro que se utiliza en tuberías y en la construcción, recipientes para champús, aceites.
LDPE	Polietileno de baja densidad ( PEBD en español )	Se usa en películas y en bolsas de plástico
PP	polipropileno	Empaque para alimentos, estuches para baterías, forro de pañales desechables
PS EPS	Poliestireno Espuma de poliestireno	Se conoce como una espuma, en forma de vasos, platos y recipientes para alimentos, en su forma rígida se usa para hacer cuchillos de plásticos, tenedores y cucharas

Carbohidratos, lipidos y proteinas

 * Carbohidratos *

Los carbohidratos son compuestos formados por carbono, hidorgeno y oxigeno, estos dos ultimos los tienen en la misma proporcion que en el agua, es decir, dos atomos de hidrogeno por cada atomo de oxigen. Son las fuentes mas importantes del organismo.
Los carbohidratos se conocen tambien como glucidos o hidratos de carbono y se clasifican en monosacaridos, polisacaridos, disacaridos y mucopolisacaridos.
Actualmente se definen los carbohidratos como derivados de polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas. Un azucar que contiene u grupo aldehico se llama aldosa y uno que contiene un grupo cetonico se llama cetosa.



- Una aldosa es un monosacárido (un glúcido simple) cuya molécula contiene un grupo aldehído, es decir, un carbonilo en el extremo de la misma. Su fórmula química general es C_nH_2nO_{n (n>=3)}. Los carbonos se numeran desde el grupo aldehído (el más oxidado de la molécula) hacia abajo. Con solo 3 átomos de carbono, el gliceraldehído es la más simple de todas las aldosas.



- Una cetosa es un monosacárido con un grupo cetona por molécula.
Con tres átomos de carbono, la dihidroxiacetona es la más simple de todas las cetosas, y es el único que no tiene actividad óptica. Las cetosas pueden isomerizar en aldosas cuando el grupo carbonilo se encuentra al final de la molécula. Este tipo de moléculas se denominan azúcares reducidos.

                                        - Monosacaridos-

Los monosacáridos o azúcares simples son los glúcidos más sencillos, que no se hidrolizan, es decir, que no se descomponen para dar otros compuestos, conteniendo de tres a seis átomos de carbono. Su fórmula empírica es (CH₂O)_n donde n ≥ 3. Se nombran haciendo referencia al número de carbonos (3-7), terminado en el sufijo -osa. La cadena carbonada de los monosacáridos no está ramificada y todos los átomos de carbono menos uno contienen un grupo alcohol (-OH). El átomo de carbono restante tiene unido un grupo carbonilo (C=O). Si este grupo carbonilo está en el extremo de la cadena se trata de un grupo aldehído (-CHO) y el monosacárido recibe el nombre de aldosa. Si el carbono carbonílico está en cualquier otra posición, se trata de una cetona (-CO-) y el monosacárido recibe el nombre de cetosa.

Un polisacarido


Los disacaridos son un tipo de hidratos de carbono, (Tambien llamados como glúcidos o carbohidratos) , formados por la condensación (unión) de dos azucares monosacáridos iguales o distintos mediante enlace O-glucosídico (con pérdida de una molécula de agua), mono o dicarbonílico, que además puede ser α o β en función del -OH hemiacetal o hemicetal. Los disacáridos más comunes son:

• Sacarosa: Formada por la unión de una glucosa y una fructosa. A la sacarosa se le llama también azúcar común. No tiene poder reductor.
• Lactosa: Formada por la unión de una glucosa y una galactosa. Es el azúcar de la leche. Tiene poder reductor.
• Maltosa, Isomaltosa, Trehalosa, Celobiosa: Formadas todas por la unión de dos glucosas, son diferentes dependiendo de la unión entre las glucosas. Todas ellas tienen poder reductor, salvo la Trehalosa.

Los mucopolisacaridos son cadenas largas de moléculas de azúcar que se encuentran a lo largo de todo el cuerpo, a menudo en las mucosidades y en el líquido alrededor de las articulaciones. Comúnmente se denominan glucosaminoglucanos.

                                                -Lipidos

Esta clase de compuestos organicos lo constituye las grasas y aceites y ambos se agupan bajo el termino general de lipidos, los cuales son constituyentes esenciales de practicamente todas las celulas animales y vegetales. En el cuerpo humano se encuentran en las membranas celuares, en el cerebro y en el tejio nervioso.
Quimicamente los lipidos estan formados por tres elementos principales: carbono, hidrogeno, oxigeno y, a vecez, nitrogeno y fosforo.
El termino lipido lo propuso el bioquimico Bloor para dar nombre a sustancias insolubles o casi insolubles en agua, pero solubles en disolventes como eter, cloroformo, disulfuro de carbono, alcohol caliente, etc.
Bloor dividio los lipidos en tres clases:

1. Lipidos simples: Los lípidos simples se caracterizan por presentar la función éster, observe que producto de los efectos electrónicos presentes en el carbono, el mismo constituye un centro de baja densidad de electrones, lo que favorece las reacciones de sustitución nucleofílica.
2. Lipidos compuestos son ésteres de ácidos grasos con alcohol, en cuya composición también entran otros grupos: por ejemplo, los fosfolípidos son aquellos que contienen ácido fosfórico, el más común es la lecitina. Cumplen importantes funciones en el cerebro y el sistema nervioso.
3. Lipidos derivados: son los esteroides, los terpentenos y las vitaminas, entre otros, que son producidas por las celulas vivas los   lípidos que derivan por hidrólisis de los lípidos simples o compuestos. En este grupo están incluidos los ácidos grasos, alcoholes, esteroles, y las vitaminas liposolubles (A, D, E, K).Los ácidos grasos son el constituyente principal de las grasas, y son quienes le otorgan diferentes sabores, texturas y fluidez. Pueden ser de dos tipos con propiedades completamente diferentes: saturados e insaturados.

          En los ácidos grasos saturados, todos sus átomos de carbono están unidos por enlaces simples y se encuentran saturados de hidrógeno, es decir, contienen todo el hidrógeno del que son capaces. Son generalmente de procedencia animal, y tienen consistencia sólida a temperaura ambiente. Su consumo aumenta el nivel de colesterol en la sangre.
Los ácidos grasos insaturados, en cambio, tienen entre dos de sus átomos de carbono un doble enlace (monoinsaturados) o bien más de uno (poliinsaturados). Están presentes en los alimentos vegetales, en especial las frutas secas oleaginosas y el germen de los cereales. También la grasa de pescado los contiene. Estos ácidos tienen la interesante propiedad de disminuir la producción de colesterol en el organismo.

                             - Grasas o lipidos-

Las grasas forman un capitulo muy importante en la alimentacion. El hombre cubre sus necesidades caloricas si su dieta contiene de 30 a 40 % de grasa. Se calcula que un niño de doce años necesita diariamente unos 30 g de grasa, miestras que el adulto no debe de sobrepasar  los 75 g, de los cuales debe corresponder a la grasa empleada en la preparacion y condimentacion de los s alimentos ( aceites, margarina, mantequilla, etc )
Sin embargo la grasa " invisible " de ciertos limentos ( chocolate, queso, carne picada, embutidos, salchichas, nuecez, aceitunas, dulces de nata, cafe con leche, bombones, entre otros ).
Las grasas, también llamadas lípidos, conjuntamente con los carbohidratos representan la mayor fuente de energía para el organismo.
Como en el caso de las proteínas, existen grasas esenciales y no esenciales.
Las esenciales son aquellas que el organismo no puede sintetizar, y son: el ácido linoléico y el linolénico, aunque normalmente no se encuentran ausentes del organismo ya que están contenidos en carnes, fiambres, pescados, huevos, etc.
Para el caso de las grasas, estas están compuestas por triglicéridos de origen animal constituidos por ácidos grasos saturados, sólidos a temperatura ambiente. (manteca, grasa, piel de pollo, en general: en lácteos, carnes, chocolate, palta y coco).

Las grasas cumplen varias funciones:

• Energeticamente, las grasas constituyen una verdadera reserva energética, ya que brindan 9 KCal (Kilocalorías) por gramo.
• Plásticamente, tienen una función dado que forman parte de todas las membranas celulares y de la vaina de mielina de los nervios, por lo que podemos decir que se encuentra en todos los órganos y tejidos. Aislante, actúan como excelente separador dada su apolaridad.
• Transportan proteínas liposolubles.
• Dan sabor y textura a los alimentos.

                                  - Proteinas -

Los prótidos o proteínas son biopolímeros, es decir, están formadas por gran número de unidades estructurales simples repetitivas (monómeros). Debido a su gran tamaño, cuando estas moléculas se dispersan en un disolvente adecuado, forman siempre dispersiones coloidales, con características que las diferencian de las disoluciones de moléculas más pequeñas.
Por hidrólisis, las moléculas de proteína se dividen en numerosos compuestos relativamente simples, de masa molecular pequeña, que son las unidades fundamentales constituyentes de la macromolécula. Estas unidades son los aminoácidos, de los cuales existen veinte especies diferentes y que se unen entre sí mediante enlaces peptídicos. Cientos y miles de estos aminoácidos pueden participar en la formación de la gran molécula polimérica de una proteína.
Todas las proteínas tienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno, y casi todas poseen también azufre. Si bien hay ligeras variaciones en diferentes proteínas, el contenido de nitrógeno representa, por término medio, 16% de la masa total de la molécula; es decir, cada 6,25 g de proteína contienen 1 g de N. El factor 6,25 se utiliza para estimar la cantidad de proteína existente en una muestra a partir de la medición de N de la misma.
Las proteínas ocupan un lugar de máxima importancia entre las moléculas constituyentes de los seres vivos (biomoléculas). Prácticamente todos los procesos biológicos dependen de la presencia o la actividad de este tipo de moléculas. Bastan algunos ejemplos para dar idea de la variedad y trascendencia de las funciones que desempeñan. Son proteínas:

• Casi todas las enzimas, catalizadores de reacciones químicas en organismos vivientes;
• Muchas hormonas, reguladores de actividades celulares;
• La hemoglobina y otras moléculas con funciones de transporte en la sangre;
• Los anticuerpos, encargados de acciones de defensa natural contra infecciones o agentes patogenos;
• Los receptores de las células, a los cuales se fijan moléculas capaces de desencadenar una respuesta determinada;
• La actina y la miosina, responsables finales del acortamiento del músculo durante la contracción;
• El colágeno, integrante de fibras altamente resistentes en tejidos de sostén.

 

Los polisacáridos son polímeros, cuyos monómeros constituyentes son monosacáridos, los cuales se unen repetitivamente mediante enlaces glucosídicos. Estos compuestos llegan a tener un peso molecular muy elevado, que depende del número de residuos o unidades de monosacáridos que participen en su estructura. Este número es casi siempre indeterminado, variable dentro de unos márgenes, a diferencia de lo que ocurre con biopolímeros informativos, como el ADN o los polipéptidos de las proteínas, que tienen en su cadena un número fijo de piezas, además de una secuencia específica.