макромолекули

Химия

2022

Обясняваме какво представляват макромолекулите, техните функции и видове структура. В допълнение, естествени и синтетични макромолекули.

Една макромолекула може да бъде съставена от стотици хиляди атоми.

Какво представляват макромолекулите?

Макромолекулите са молекули с огромни размери, тоест съставени са от хиляди или стотици хиляди атоми. Те могат да бъдат биологични по природа, резултат от процесите, които протичат в живите организми, или синтетични, произведени от човешко същество в химически или биологични лаборатории.

Терминът макромолекули е въведен през 1920 г. от Херман Щаудингер, Нобелов лауреат в Химия. Тогава той нарича макромолекулите молекули те тежат повече от 10 000 далтона атомна маса, въпреки че могат да тежат много повече.

Макромолекулите, които са съставени от единици от по-малки молекули (наречени мономери), които се повтарят, изграждайки цялата им структура, се наричат полимери. Полимерите също могат да бъдат естествени или синтетични, напр. протеин, на нуклеинова киселина и въглехидратите са естествени полимери, докато въглехидратите пластмаси а синтетичните влакна са синтетични полимери.

Важно е да се разбере разликата между макромолекула и полимер, защото въпреки че и двете са големи, те не са съвсем еднакви. Има макромолекули, които не са полимери, защото не са изградени от повтаряща се молекулярна единица (мономер), въпреки че все още са големи. Например, мазнини и макроциклите са макромолекули, но не са полимери. От друга страна има някои средни полимери, тоест размерът им не е толкова голям, колкото този на макромолекула.

Функции на макромолекулите

Макромолекулите могат да имат много различни функции, в зависимост от това за коя става дума. Например, макромолекулите на глюкозата са енергиен източник за живи организми.

Много различен пример е макромолекулата на ДНК, която по същество е устройство за клетъчна памет, използвано за синтезиране на протеини или за репликиране на клетки.

От друга страна, протеините изпълняват структурни и транспортни функции и могат също да действат като катализатори.

Синтетичните макромолекули, като полиетиленови и найлонови полимери, се използват широко в химическа индустрия за производство на пластмаси или като изолатори.

Структура на макромолекулите

ДНК е линейна макромолекула.

Макромолекулите като цяло са съставени от по-малки молекулярни единици, които са свързани ковалентни връзки, чрез водородни връзки, от Силите на Ван дер Ваалс или чрез хидрофобни взаимодействия. Във всички случаи те съставят големи молекулярни структури, които съдържат хиляди атоми, подредени във фиксирани последователности, което води до съединения с много високо молекулно тегло.

Освен това, в зависимост от тяхната структура, макромолекулите могат да бъдат:

  • Линеен Когато образуват дълги вериги, които повтарят някакъв ред на мономери, съединени заедно от глава и опашка.
  • Разклонена. Когато всеки мономер може да се присъедини към други вериги, образувайки клони (като дървета) с различни размери на определено разстояние от основната верига.

От друга страна, макромолекулите могат да бъдат класифицирани според техния състав в:

  • Хомополимери. Те са съставени от един тип мономер, който се повтаря в цялата му молекулярна структура.
  • Съполимери. Те са съставени от повече от един вид мономер.

Значението на макромолекулите

Макромолекулите се отличават от другите естествени и синтетични молекули по това, че имат огромно количество сила на звука и молекулно тегло. В резултат на това неговите свойства са по-сложни и полезни от тези на други молекули. Например, изкуствените полимери позволяват създаването на нови материали с непредвидени приложения.

От друга страна, някои биологични макромолекули изпълняват сложни задачи, било като принос на материал и/или като Енергия за други процеси или като механизми на действие биохимия, както при инсулина, хормонът за регулиране на захарта в човешкото тяло, съставен от 51 аминокиселини.

Естествени макромолекули

Глюкозата е естествена макромолекула, която служи като източник на енергия.

Естествените макромолекули обикновено са съединения много специфични, които изпълняват жизненоважни функции. В някои случаи те функционират като метаболитен вход (като въглехидрати), а в други са структурни молекули (като въглехидрати). липиди).

Те също са ключови играчи в изключително сложни процеси, като например ДНК и на РНК, участващи в клетъчната репликация или митоза. Някои прости примери за естествени макромолекули са нишестето, целулоза, гликоген, фруктоза, глюкоза или лигнин, присъстващи в дървесината.

Синтетични макромолекули

Синтетичните молекули са, както подсказва името им, тези, изкуствено синтезирани от човешко същество чрез различни химични процеси, при които свързването на мономерите се контролира, засилва или ускорява.

Те са особено важни в нефтохимическата промишленост и в производните на петрол, от което получаваме важни органични материали полимерен тип, като повечето пластмаси (полиетилен, PCV), синтетични влакна (полиестер, найлон) или съвременни материали технология (като въглеродни нанотръби).

!-- GDPR -->