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Monómeros y polímeros

Monómeros y polímeros

Como ya hemos explicado en nuestro artículo sobre biomoléculas, estas son los componentes básicos de los seres vivos y poseen numerosas funciones esenciales para la vida. La mayoria de las biomoléculas están formadas por monómeros que se unen para formar polímeros. A continuación nos adentramos en el mundo de los monómeros y polímeros naturales que las constituyen.

Monómeros y polímeros: Definición de monómero

Los monómeros son moléculas pequeñas que forman moléculas más grandes llamadas polímeros.

  • Mono- significa "uno" o "único", por lo que los monómeros son unidades individuales.
  • Pueden ser una sola molécula o una combinación de unidades.
  • Es útil recordar que los monómeros son moléculas simples y las unidades repetitivas más pequeñas de los polímeros.

Monómeros y polímeros: Definición de polímero

Los polímeros son moléculas formadas por monómeros que se unen entre sí.

  • Los polímeros son moléculas muy grandes formadas por unidades repetitivas simples y similares (monómeros).
  • Poly- significa "muchos" o "multi", lo que denota que un polímero está formado por muchos monómeros.

Diferencias entre monómeros y polímeros

Estas son las diferencias que distinguen las moléculas más pequeñas (los monómeros) de las más grandes (los polímeros):

Diferencias
Monómeros
Polímeros
Tamaño
Moléculas pequeñas y simples
Grandes complejos moleculares
Unidades básicas
Pueden tener una combinación de unidades básicas.
Los monómeros son las unidades básicas que forman los polímeros.

Tabla 1: diferencias entre monómeros y polímeros

Tipos de monómeros y polímeros naturales

Los monómeros y polímeros naturales son moléculas procedentes de los organismos vivos y que no han sido modificadas o sintetizadas artificialmente. Los polímeros naturales también se conocen como biopolímeros.

Los tres tipos más importantes de monómeros y polímeros naturales son:

MonómerosPolímeros
MonosacáridosPolisacáridos (glúcidos)
AminoácidosPolipéptidos (proteínas)
NucleótidosPolinucleótidos (ácidos nucleicos)

Tabla 2: Tipos de monómeros y polímeros

Monómeros y polímeros de los glúcidos

Monómeros y polímeros de los glúcidos: Monosacáridos

Los monosacáridos son moléculas orgánicas. Contienen átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Algunos ejemplos son la glucosa, la fructosa, la galactosa, la ribosa (presente en el ARN) y la desoxirribosa (presente en el ADN).

La figura 1 muestra las estructuras de anillo de cada uno de los monosacáridos mencionados.

Cuando los monosacáridos se unen, forman polímeros que se denominan polisacáridos (glúcidos). Por esta razón, los monosacáridos son los monómeros de glúcidos, como el almidón y la celulosa.

Monómeros y polímeros de los glúcidos: Polisacáridos

Los polisacáridos son polímeros compuestos por múltiples monosacáridos. Tres ejemplos de polisacáridos son: almidón, glucógeno y celulosa. Los tres están compuestos por unidades repetidas de glucosa.

La figura 2 muestra la compleja estructura ramificada del polisacárido glucógeno. Los círculos individuales que se repiten son moléculas de glucosa.

Monómeros y polímeros de las proteínas

Monómeros y polímeros de las proteínas: Aminoácidos

Los aminoácidos son los componentes básicos de los polipéptidos (proteínas). Por ello, los aminoácidos son los monómeros de proteínas como la hemoglobina y la insulina.

Los aminoácidos también son moléculas orgánicas. Contienen carbono e hidrógeno, pero también oxígeno y nitrógeno. Los aminoácidos están formados por:

  • un átomo de carbono central (carbono alpha)
  • un grupo amino
  • un grupo carboxilo
  • un grupo R orgánico, que es único para cada aminoácido.

Algunos ejemplos de aminoácidos son la alanina y la valina. Existen en total 20 aminoácidos distintos que forman parte de las proteínas, y se denominan aminoácidos proteicos.

Monómeros y polímeros de las proteínas: polipéptidos

Los polipéptidos están compuestos por monómeros de aminoácidos. Las proteínas son polipéptidos. Algunos ejemplos de polipéptidos son la hemoglobina, la insulina y la queratina.

Observa la figura 4, que ilustra la estructura primaria de una proteína (un polipéptido). Al igual que en la figura 2, los círculos individuales representan aminoácidos.

Monómeros y polímeros de los ácidos nucleicos

Monómeros y polímeros de los ácidos nucleicos: Nucleótidos

Los nucleótidos se unen para formar polinucleótidos (ácidos nucleicos). Por lo tanto, los nucleótidos son monómeros de ácidos nucleicos (ADN y ARN).

Los nucleótidos también son moléculas orgánicas, ya que contienen carbono e hidrógeno. También contienen oxígeno, hidrógeno y de uno a tres fosfatos. Los nucleótidos están formados por una pentosa (un azúcar de cinco carbonos), que está unida a una base nitrogenada y a un grupo fosfato. Los nucleótidos del ADN tienen como pentosa la desoxirribosa, mientras que los del ARN tienen ribosa.

La figura 5 ilustra una estructura simplificada de un nucleótido. Observa el enlace fosfodiéster en el tercer átomo de carbono que lo une al siguiente nucleótido de la cadena.

Monómeros y polímeros de los ácidos nucleicos: Polinucleótidos

Los polinucleótidos están compuestos por monómeros de nucleótidos. Los ácidos nucleicos son polinucleótidos. Biológicamente, los polinucleótidos más esenciales son el ADN y el ARN .

Estudiemos la siguiente imagen. Muestra una parte de la estructura del ADN. ¿Puedes identificar los nucleótidos individuales?

¿Qué pasa con los lípidos?

Existen cuatro biomoléculas principales: los glúcidos, las proteínas, los ácidos nucleicos y los lípidos. ¿Y qué pasa con los monómeros y polímeros de los lípidos? ¿Por qué no se mencionan los lípidos aquí? Los lípidos no son polímeros, y los ácidos grasos y los gliceroles no son monómeros. Sí, los lípidos están compuestos por unidades más pequeñas (una combinación de ácidos grasos y glicerol), pero estas unidades no forman cadenas repetitivas. Los lípidos contienen una cadena de unidades no similares y, por tanto, no son biopolímeros.

Ejemplos de monómeros y polímeros

MonomerosEjemplosPolímerosEjemplos
MonosacáridosGlucosa, fructosa o galactosaPolisacáridos (glúcidos)Almidón, glucógeno o celulosa
AminoácidosAlanina, valina o glutamina Polipéptidos (proteínas)Hemoglobina, queratina o insulina
NucleótidosDesoxiadenosin 5´ monofosfato o uridina 5´ monofosfatoPolinucleótidos (ácidos nucleicos)ADN o ARN

Tabla 3: Ejemplos de monómeros y polímeros

Monómeros y polímeros: formación de polímeros

Los monómeros se unen mediante enlaces químicos para formar polímeros. Este proceso se llama polimerización.

Dos reacciones diferentes forman y rompen los polímeros: la reacción de condensación y la reacción de hidrólisis. Veamos, en un diagrama, cómo son estas dos reacciones.

La figura 7 ilustra, de manera simplificada, cómo las reacciones de condensación e hidrólisis forman y rompen polímeros. Observa la adición y la eliminación de moléculas de agua.

Monómeros y polímeros: reacciones de condensación

Como se ve en la Figura 7, los monómeros deben unirse para que se forme un polímero. Los monómeros se unen mediante enlaces químicos llamados enlaces covalentes. Estos enlaces se forman con la ayuda del agua, que se elimina durante la reacción de condensación. Entre los distintos monómeros que forman las biomoléculas se forman tres enlaces covalentes: enlaces glicosídicos, peptídicos y fosfodiéster.

Podemos concluir que:

  • La condensación de los monosacáridos da lugar a la formación de polisacáridos. El enlace que se forma entre los monosacáridos es un enlace glucosídico.
  • La condensación de aminoácidos da lugar a la formación de polipéptidos. El enlace que se forma entre los aminoácidos es un enlace peptídico.
  • La condensación de los nucleótidos da lugar a la formación de polinucleótidos. El enlace que se forma entre los nucleótidos es un enlace fosfodiéster.

Monómeros y polímeros: reacciones de hidrólisis

Como se ve en la Figura 7, los polímeros se rompen durante la reacción de hidrólisis. La reacción de hidrólisis es el proceso opuesto a la reacción de condensación. Aquí, los enlaces covalentes entre los monómeros se rompen con la ayuda del agua. Por eso decimos que el agua se añade en esta reacción.

Por tanto, podemos concluir que:

  • La hidrólisis de los polisacáridos da lugar a la ruptura de la molécula en sus monómeros: los monosacáridos. Los enlaces glucosídicos covalentes entre los monosacáridos se rompen.
  • La hidrólisis de los polipéptidos da lugar a la ruptura de la molécula en sus monómeros: los aminoácidos. Los enlaces peptídicos covalentes entre los aminoácidos se rompen.
  • La hidrólisis de los polinucleótidos da lugar a la ruptura de la molécula en sus monómeros: los nucleótidos. Los enlaces covalentes fosfodiéster entre los nucleótidos se rompen.

Como ya se ha mencionado, los lípidos no son polímeros. Sin embargo, se forman y se rompen durante reacciones de condensación e hidrólisis. Por lo tanto, la condensación de los ácidos grasos y el glicerol da lugar a la formación de lípidos. Del mismo modo, la hidrólisis de los lípidos da lugar a su ruptura en ácidos grasos y glicerol.

Monómeros y Polímeros - Puntos clave

  • Los monómeros son moléculas simples y las unidades de repetición más pequeñas de los polímeros.
  • Los polímeros son moléculas muy grandes (biomoléculas) que están formadas por unidades repetitivas simples (monómeros).
  • Hay tres tipos de monómeros: monosacáridos, aminoácidos y nucleótidos.
  • Hay tres tipos de polímeros: polisacáridos, polipéptidos y polinucleótidos.
  • La condensación es una reacción durante la cual se forman enlaces covalentes entre monómeros que se unen para formar polímeros. Los enlaces covalentes que se forman entre monómeros durante la reaccion de condensación para formar biomoléculas son los enlaces glicosídicos, peptídicos y fosfodiéster.
  • La hidrólisis es una reacción durante la cual se rompen los enlaces covalentes entre los monómeros, lo que da lugar a la descomposición o ruptura de los polímeros en monómeros.

Preguntas frecuentes sobre Monómeros y polímeros

Los polímeros son moléculas formadas por monómeros que se unen entre sí. Las biomoléculas son polímeros que se usan para realizar funciones vitales para las células

Los tres tipos más importantes de monómeros son: monosacáridos, aminoácidos y nucleótidos.

Las macromoléculas son polímeros naturales o biopolímeros. Los polímeros son moléculas formadas por monómeros y, por tanto, son más grandes y complejas que los monómeros.

Los biopolímeros más importantes son: polisacáridos, polipéptidos y polinucleótidos. 

Cuestionario final de Monómeros y polímeros

Pregunta

¿Cuál es la definición de hidrólisis?

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Answer

La hidrólisis es una reacción química durante la cual los polímeros (moléculas grandes) se descomponen en monómeros (moléculas pequeñas).

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Pregunta

¿Qué ocurre con el agua durante la hidrólisis?

Mostrar respuesta

Answer

Durante la hidrólisis se añade agua.

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Pregunta

¿Cuál es la ecuación general de la hidrólisis?

Mostrar respuesta

Answer

La ecuación general de la hidrólisis puede escribirse así: AB + H2O AH + BOH

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Pregunta

¿Cómo escribirías la ecuación de la hidrólisis de la lactosa? Rellena los huecos:

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Answer

i

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Pregunta

¿Qué ocurre durante la hidrólisis de la lactosa?

Mostrar respuesta

Answer

La reacción de hidrólisis descompone la lactosa, al romper los enlaces glicosídicos entre la galactosa y la glucosa. Se añade agua a la reacción.

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Pregunta

¿Cómo se llama el enlace covalente que se rompe entre los monosacáridos durante la hidrólisis?

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Answer

Un enlace glucosídico

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Pregunta

¿Qué polímeros se rompen durante la hidrólisis en la que el resultado son aminoácidos?

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Answer

Polipéptidos

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Pregunta

¿Qué ocurre durante la hidrólisis de los polinucleótidos? Rellena los huecos.


Durante la reacción de hidrólisis de los polinucleótidos, estos _________ en ______ monoméricos. Se añade agua y ______ los enlaces covalentes, llamados _____ ______, entre los nucleótidos.

Mostrar respuesta

Answer

Durante la reacción de hidrólisis de los polinucleótidos, estos se descomponen en nucleótidos monoméricos. Se añade agua y se rompen los enlaces covalentes, llamados enlaces fosfodiéster, entre los nucleótidos.

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Pregunta

¿Verdadero o falso?: Los lípidos no sufren reacciones de hidrólisis, ya que no son polímeros.

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Answer

Falso.

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Pregunta

¿Cuál es el objetivo de la hidrólisis?

Mostrar respuesta

Answer

La finalidad de la reacción de hidrólisis es la descomposición de los polímeros en monómeros o pequeñas moléculas. Esto es importante para el funcionamiento normal de las células, ya que absorben pequeñas moléculas que les proporcionan energía.

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Pregunta

¿Qué ocurre en el tubo digestivo después de comer?

Mostrar respuesta

Answer

Los alimentos se descomponen en moléculas más pequeñas, durante la hidrólisis, en el tubo digestivo. Las proteínas que ayudan a catalizar la hidrólisis son las enzimas.

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Pregunta

¿Por qué los organismos vivos dependen tanto de la condensación como de la hidrólisis?

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Answer

Porque la energía se almacena en las macromoléculas que se forman durante la condensación y se libera durante la hidrólisis.

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Pregunta

¿Cómo se llaman las proteínas que ayudan a la hidrólisis?

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Answer

Enzimas.

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Pregunta

¿Cuál es la definición de monómero?

Mostrar respuesta

Answer

Los monómeros son pequeñas moléculas; unidades simples que se repiten en los polímeros. 

Show question

Pregunta

¿Cuál es la definición de polímero?

Mostrar respuesta

Answer

Los polímeros son moléculas muy grandes formadas por monómeros que se unen mediante enlaces químicos.

Show question

Pregunta

¿Cuál es la relación entre los monómeros y los polímeros?

Mostrar respuesta

Answer

Los monómeros son los componentes básicos de los polímeros. Se unen mediante enlaces químicos para formar polímeros. Por lo tanto, los polímeros están formados por monómeros.

Show question

Pregunta

¿Cuáles son las tres categorías de monómeros, según los tipos de polímeros que forman? 


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Answer

Monosacáridos, aminoácidos y nucleótidos.

Show question

Pregunta

¿De qué polímero forman parte los monosacáridos?


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Answer

Polisacáridos (glúcidos). 

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Pregunta

¿De qué polímero forman parte los aminoácidos? 

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Answer

Polipéptidos (proteínas). 

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Pregunta

Estructuralmente, los aminoácidos están formados por unos pocos elementos o grupos. ¿Cuáles son?


Mostrar respuesta

Answer

  • un átomo de carbono central
  • un grupo amino
  • un grupo carboxilo
  • una cadena lateral R.

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Pregunta

¿De qué polímero forman parte los aminoácidos?  

Mostrar respuesta

Answer

Polinucleótidos (ácidos nucleicos).

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Pregunta

La estructura de los nucleótidos incluye una base pentosa, una base nitrogenada y ¿qué otro grupo?


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Answer

Un grupo fosfato.

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Pregunta

¿Cuáles son las tres categorías de polímeros?


Mostrar respuesta

Answer

Polisacáridos, polipéptidos y polinucleótidos.

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Pregunta

¿Cuál es la definición de polisacárido?


Mostrar respuesta

Answer

Los polisacáridos son polímeros formados por unidades simples repetidas de monosacáridos. Los polisacáridos son glúcidos. 

Show question

Pregunta

¿Cuál es la definición de polipéptido?


Mostrar respuesta

Answer

Los polipéptidos son polímeros formados por unidades repetidas de aminoácidos. Las proteínas son polipéptidos.

Show question

Pregunta

¿Cuál es la definición de polinucleótido?


Mostrar respuesta

Answer

Los polinucleótidos son polímeros formados por unidades repetidas de nucleótidos. Los ácidos nucleicos son polinucleótidos. 

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Pregunta

¿Cuáles son los polinucleótidos biológicamente más importantes?


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Answer

El ADN y el ARN

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Pregunta

¿Cómo se llama el proceso de unión de monómeros para formar polímeros?


Mostrar respuesta

Answer

Polimerización. 

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Pregunta

¿Cuáles son las dos reacciones diferentes encargadas de fabricar y romper polímeros?


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Answer

Reacciones de condensación e hidrólisis

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Pregunta

¿Qué ocurre durante la condensación? Rellena los huecos: 


Durante la condensación, se forman enlaces c_______ entre los m________, que luego se unen para formar p__________. El agua se________.

Mostrar respuesta

Answer

Durante la condensación, se forman enlaces covalentes entre los monómeros, que luego se unen para formar polímeros. El agua se elimina.

Show question

Pregunta

¿Cómo se denominan los diferentes enlaces covalentes entre monómeros?


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Answer

Enlaces glucosídicos, peptídicos y fosfodiésteres.

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Pregunta

¿Cómo se llama el enlace covalente en los lípidos?

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Answer

Enlace éster. 

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Pregunta

¿Qué monómeros se unen con un enlace peptídico?

Mostrar respuesta

Answer

Monosacáridos

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Pregunta

¿Qué ocurre durante la hidrólisis? Rellena los huecos:


Durante la hidrólisis, los enlaces c_________ entre los monómeros se r______, y el polímero se d_____ en m________. En este proceso se a_______ agua.

Mostrar respuesta

Answer

Durante la hidrólisis, los enlaces covalentes entre los monómeros se rompen y el polímero se descompone en monómeros. En este proceso se añade agua.

Show question

Pregunta

Se dice que la hidrólisis es lo contrario de la condensación. ¿Por qué?


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Answer

La hidrólisis es la reacción opuesta a la de condensación porque, durante la hidrólisis, los polímeros se descomponen en monómeros; mientras que, durante la condensación, los monómeros se unen para formar polímeros. 


Los enlaces covalentes se rompen durante la hidrólisis y se crean durante la condensación. 

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Pregunta

Dado que la reacción de condensación produce agua como subproducto, la condensación también se denomina ___.

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Answer

Hidrólisis.

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Pregunta

Explica cómo el carbono permite la formación de grandes moléculas orgánicas.

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Answer

Como un átomo de carbono tiene cuatro electrones de valencia, tiene la capacidad de formar enlaces covalentes con otros cuatro átomos. Esta propiedad le permite formar enlaces muy estables con otras moléculas de carbono que conducen a la formación de largas cadenas de carbono.

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Pregunta

¿Qué tipo de enlace químico se forma entre monómeros mediante la reacción de condensación?

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Answer

Enlaces covalentes.

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Pregunta

Las reacciones de condensación son típicamente ____.

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Answer

Endergónicas.

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Pregunta

¿Qué proceso ocurre durante la condensación entre monosacáridos para formar hidratos de carbono complejos?

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Answer

Esterificación.

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Pregunta

Explica cómo la síntesis por deshidratación conduce a la formación de enlaces glucosídicos.

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Answer

Cuando el grupo hidroxilo (-OH) de un monosacárido reacciona con el átomo de hidrógeno (H) de otro monosacárido, se crea un enlace glucosídico entre los dos monosacáridos y se libera una molécula de agua.

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Pregunta

Cuando los aminoácidos se someten a una condensación, el ___ de un aminoácido reacciona con el grupo amino (-NH2) del aminoácido adyacente.

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Answer

Grupo carboxilo.

Show question

Pregunta

¿Cuál es el enlace que se forma entre los aminoácidos después de someterse a la condensación?

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Answer

Enlace glicosídico.

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Pregunta

¿Qué es la esterificación que ocurre durante una condensación?

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Answer

La esterificación consiste en que los ácidos grasos reaccionan con los grupos alcohol del glicerol, dando lugar a la formación de un enlace éster y liberando agua como subproducto.

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Pregunta

Explique qué ocurre entre dos nucleótidos durante una reacción de condensación para formar polinucleótidos.

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Answer

El grupo fosfato unido a un nucleótido reacciona con el grupo hidroxilo (-OH) del carbono 3' del azúcar pentosa del otro nucleótido, formando un enlace fosfodiéster y liberando una molécula de agua. Cuando se añaden más nucleótidos, se forma un polímero llamado polinucleótido.

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Pregunta

¿Qué significa que una reacción de condensación es endergónica?

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Answer

Endergónico significa que el proceso requiere un gasto de energía.

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Pregunta

¿Qué monómeros forman un enlace glucosídico?

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Answer

Los ácidos grasos.

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Pregunta

¿Qué monómeros forman un enlace peptídico?

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Answer

Los ácidos grasos.

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Pregunta

En la formación de un enlace fosfodiéster, el ___ unido a un nucleótido reacciona con el grupo hidroxilo (-OH) del carbono 3' del azúcar pentosa del otro nucleótido.

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Answer

Hidrógeno.

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Pregunta

La ___ es la reacción opuesta a la condensación, por lo tanto, esta ___ una molécula de agua.

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Answer

Hidrólisis/utiliza.

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