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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 mayoría 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. En este artículo…
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Jetzt kostenlos anmeldenComo 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 mayoría 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.
Los monómeros son moléculas pequeñas que forman moléculas más grandes llamadas polímeros.
Un monómero es una molécula de bajo peso molecular que tiene la capacidad de unirse químicamente con otras moléculas similares para formar una molécula de gran peso molecular llamada polímero. El término "monómero" proviene del griego mono-, que significa "uno", y -meros, que significa "parte". Por lo tanto, la palabra "monómero" se refiere a una "parte única" o unidad básica repetitiva de un polímero.
Los polímeros son moléculas formadas por la unión química de moléculas más pequeñas llamadas monómeros.
Los polímeros son moléculas de alto peso molecular formadas por monómeros que se unen entre sí a través de un proceso llamado polimerización. El término "polímero" proviene del griego polys-, que significa "muchos", y -meros, que significa "partes". Por lo tanto, la palabra "polímero" se refiere a una sustancia compuesta por muchas partes.
Fig. 1: Los monómeros son unidades químicas simples y los polímeros son cadenas largas formadas por la repetición de monómeros. La polimerización es el proceso por el cual los monómeros se unen para formar polímeros.
La estructura de los monómeros influye en las propiedades de los polímeros resultantes. Por ejemplo, los polímeros lineales tienden a ser más flexibles que los polímeros ramificados, mientras que los polímeros con grupos funcionales pueden ser más reactivos y tener propiedades específicas.
Los 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 polímeros naturales son macromoléculas que se encuentran en la naturaleza y están compuestos por unidades repetitivas de monómeros que se unen mediante enlaces químicos. Estos polímeros se producen de manera natural en los organismos de todos los reinos de los seres vivos y desempeñan una gran variedad de funciones biológicas vitales. Algunos polímeros de importancia que podemos encontrar en animales, plantas y hongos son:
En hongos:
Los tres tipos más importantes de monómeros y polímeros naturales son:
Monómeros | Polímeros |
Aminoácidos | Polipéptidos (proteínas) |
Nucleótidos | Polinucleótidos (ácidos nucleicos) |
Tabla 1: Tipos de monómeros y polímeros naturales
Ahora, veamos cada uno de estos monómeros y polímeros correspondientes.
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.
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.
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:
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.
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.
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.
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?
Los lípidos no tienen monómeros definidos, ya que no son polímeros formados por la repetición de unidades estructurales similares. En lugar de eso, los lípidos son moléculas complejas formadas por una variedad de componentes, como ácidos grasos, glicerol, fosfatos, esteroides, ceras y otros.
Sin embargo, los ácidos grasos y el glicerol son componentes clave de muchos lípidos, como los triglicéridos y los fosfolípidos. En los triglicéridos, tres moléculas de ácidos grasos se unen a una molécula de glicerol mediante enlaces éster, mientras que en los fosfolípidos, dos moléculas de ácidos grasos se unen a una molécula de glicerol y un grupo fosfato.
A continuación, te presentamos algunos ejemplos de polímeros naturales con sus correspondientes monómeros:
Sustancia | Definición | Monómero | Polímero |
Ácido hialurónico | Polímero presente en los tejidos conectivos del cuerpo humano, como la piel y el cartílago, que desempeña una función importante en la hidratación y lubricación. | Ácido glucurónico y N-acetilglucosamina | Polisacárido |
Quitina | Polímero estructural que se encuentra en el exoesqueleto de los artrópodos y en las paredes celulares de algunos hongos | N-acetilglucosamina | Polisacárido |
Colágeno | Proteína estructural que se encuentra en los tejidos conectivos del cuerpo, como la piel, los huesos y los tendones. | Aminoácidos glicina, prolina e hidroxiprolina | Polipéptido |
Insulina | Hormona producida por las células beta del páncreas que regula los niveles de glucosa en la sangre. | Aminoácidos como lisina, arginina, asparagina y glicina | Polipéptido |
ARN ribosómico (ARNr) | Un tipo de ARN que forma parte de los ribosomas, la maquinaria celular que sintetiza proteínas. | Nucleótidos de ARN | Polinucleótido |
ARN de transferencia (ARN) | Un tipo de ARN que transporta aminoácidos al ribosoma durante la síntesis de proteínas. | Nucleótidos de ARN | Polinucleótido |
Tabla 2: Ejemplos de monómeros y 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.
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:
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:
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.
Un polímero es una molécula grande y compleja compuesta de muchas subunidades más pequeñas llamadas monómeros. Estos monómeros se unen a través de enlaces químicos para formar una cadena larga y continua, lo que da como resultado una molécula de gran tamaño y complejidad.
Los tres tipos más importantes de monómeros son los monosacáridos, los aminoácidos y nucleótidos, las unidades básicas y estructurales de los glúcidos o carbohidratos, las proteínas y los ácidos nucleicos, respectivamente.
La diferencia entre monómero, polímero y macromolécula consiste en que un monómero es una molécula pequeña y simple que se utiliza para construir una cadena más larga y compleja llamada polímero. Un polímero, por lo tanto, es una molécula grande y compleja compuesta de muchas subunidades más pequeñas llamadas monómeros que se han unido mediante enlaces químicos.
En cambio, una macromolécula es un término más amplio que se refiere a moléculas de gran tamaño y complejidad, incluidos los polímeros.
Los biopolímeros más importantes son los polisacáridos, los polipéptidos y los polinucleótidos. Los polisacáridos son polímeros de carbohidratos que actúan como fuente de energía y proporcionan estructura a las células y tejidos. Los polipéptidos son polímeros de aminoácidos y forman las proteínas, que son esenciales para la estructura y función celular. Los polinucleótidos son polímeros de nucleótidos y forman los ácidos nucleicos, que contienen la información genética y participan en la síntesis de proteínas.
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