makromolekule

Kemija

2022

Pojasnimo, kaj so makromolekule, njihove funkcije in vrste strukture. Poleg tega naravne in sintetične makromolekule.

Makromolekula je lahko sestavljena iz sto tisoč atomov.

Kaj so makromolekule?

Makromolekule so molekule ogromne velikosti, to pomeni, da so sestavljene iz tisoč ali sto tisoč atomi. Lahko so biološke narave, posledica procesov, ki se pojavljajo v živih organizmih, ali sintetične, ki jih proizvaja človeško bitje v kemičnih ali bioloških laboratorijih.

Izraz makromolekule je leta 1920 skoval Hermann Staudinger, Nobelov nagrajenec. Kemija. Takrat je makromolekule imenoval kot molekule tehtale so več kot 10.000 daltonov atomske mase, čeprav lahko tehtajo veliko več.

Makromolekule, ki so sestavljene iz enot manjših molekul (imenovanih monomeri), ki se ponavljajo in tvorijo celotno strukturo, se imenujejo polimeri. Polimeri so lahko tudi naravni ali sintetični, npr. beljakovine, nukleinska kislina in ogljikovi hidrati so naravni polimeri, medtem ko so ogljikovi hidrati plastike in sintetična vlakna so sintetični polimeri.

Pomembno je razumeti razliko med makromolekulo in polimerom, saj čeprav sta oba velika, nista povsem enaka. Obstajajo makromolekule, ki niso polimeri, ker niso sestavljene iz ponavljajoče se molekularne enote (monomera), čeprav so še vedno velike. na primer maščobe in makrocikli so makromolekule, niso pa polimeri. Po drugi strani pa obstaja nekaj srednjih polimerov, torej njihova velikost ni tako velika kot velikost makromolekule.

Funkcije makromolekul

Makromolekule imajo lahko zelo različne funkcije, odvisno od tega, o kateri govorimo. Makromolekule glukoze so na primer vir energije za živi organizmi.

Zelo drugačen primer je makromolekula DNK, ki je v bistvu celična pomnilniška naprava, ki se uporablja za sintezo beljakovin ali za razmnoževanje celic.

Po drugi strani pa beljakovine izpolnjujejo strukturne in transportne funkcije ter lahko delujejo tudi kot katalizatorji.

Sintetične makromolekule, kot so polietilen in najlonski polimeri, se pogosto uporabljajo v kemična industrija za izdelavo plastike ali kot izolatorje.

Struktura makromolekul

DNK je linearna makromolekula.

Makromolekule so na splošno sestavljene iz manjših molekularnih enot, ki so povezane z kovalentne vezi, z vodikovimi vezmi, po Van der Waalsove sile ali s hidrofobnimi interakcijami. V vseh primerih sestavljajo velike molekularne strukture, ki vsebujejo na tisoče atomov, razporejenih v fiksnih zaporedjih, kar ima za posledico spojine z zelo visoko molekulsko maso.

Poleg tega so lahko makromolekule, odvisno od njihove strukture:

  • Linearna Ko tvorijo dolge verige, ki ponavljajo določen vrstni red monomerov, združene z glavo in repom.
  • Razvejano. Ko se lahko vsak monomer pridruži drugim verigam, tvori veje (kot drevesa) različnih velikosti na določeni razdalji od glavne verige.

Po drugi strani pa lahko makromolekule glede na njihovo sestavo razvrstimo v:

  • Homopolimeri. Sestavljeni so iz ene vrste monomera, ki se ponavlja v svoji molekularni strukturi.
  • Kopolimeri. Sestavljeni so iz več kot ene vrste monomera.

Pomen makromolekul

Makromolekule se od drugih naravnih in sintetičnih molekul razlikujejo po tem, da imajo ogromno glasnost in molekulsko maso. Posledično so njegove lastnosti bolj zapletene in uporabne od lastnosti drugih molekul. Na primer, umetni polimeri omogočajo ustvarjanje novih materialov z nepredvidenimi aplikacijami.

Po drugi strani pa nekatere biološke makromolekule opravljajo zapletene naloge, bodisi kot prispevajo k materialu in/ali Energija za druge procese ali kot mehanizme delovanja biokemija, tako kot pri insulinu, hormonu za uravnavanje sladkorja v človeškem telesu, ki ga sestavlja 51 aminokislin.

Naravne makromolekule

Glukoza je naravna makromolekula, ki služi kot vir energije.

Naravne makromolekule so običajno spojine zelo specifične, ki izpolnjujejo vitalne funkcije. V nekaterih primerih delujejo kot metabolični vložek (kot so ogljikovi hidrati), v drugih pa so strukturne molekule (kot so ogljikovi hidrati). lipidov).

So tudi ključni akterji v izjemno zapletenih procesih, kot je npr DNK in RNA, ki sodelujejo pri replikaciji celic oz mitoza. Nekateri preprosti primeri naravnih makromolekul so škrob, celuloza, glikogen, fruktoza, glukoza ali lignin, prisotni v lesu.

Sintetične makromolekule

Sintetične molekule so, kot že ime pove, tiste, ki jih umetno sintetizira človeško bitje z različnimi kemičnimi procesi, pri katerih je vezava monomerov nadzorovana, okrepljena ali pospešena.

Posebej pomembni so v petrokemični industriji in pri derivatih Nafta, iz katerega pridobimo pomembne organskih materialov polimerna vrsta, kot večina plastike (polietilen, PCV), sintetična vlakna (poliester, najlon) ali naprednih materialov tehnologijo (kot ogljikove nanocevke).

!-- GDPR -->