makromolekuly

Chemie

2022

Vysvětlíme, co jsou makromolekuly, jejich funkce a typy struktury. Navíc přírodní a syntetické makromolekuly.

Makromolekula se může skládat ze stovek tisíc atomů.

Co jsou makromolekuly?

Makromolekuly jsou molekuly obrovské velikosti, to znamená, že se skládají z tisíců nebo stovek tisíc atomy. Mohou být biologické povahy, výsledkem procesů, které se vyskytují v živých organismech, nebo syntetické, produkované lidská bytost v chemických nebo biologických laboratořích.

Termín makromolekuly zavedl v roce 1920 Hermann Staudinger, nositel Nobelovy ceny za Chemie. Tehdy označoval makromolekuly jako molekul vážily více než 10 000 daltonů atomové hmotnosti, i když mohou vážit mnohem více.

Makromolekuly, které se skládají z jednotek menších molekul (nazývaných monomery), které se opakují a tvoří tak celou jejich strukturu, se nazývají polymery. Polymery mohou být také přírodní nebo syntetické, např. protein, nukleové kyseliny a sacharidy jsou přírodní polymery, zatímco sacharidy plasty a syntetická vlákna jsou syntetické polymery.

Je důležité pochopit rozdíl mezi makromolekulou a polymerem, protože ačkoli jsou obě velké, nejsou úplně stejné. Existují makromolekuly, které nejsou polymery, protože nejsou tvořeny opakující se molekulární jednotkou (monomerem), i když jsou stále velké. Například, tuky a makrocykly jsou makromolekuly, ale nejsou polymery. Na druhé straně existují některé střední polymery, to znamená, že jejich velikost není tak velká jako velikost makromolekuly.

Funkce makromolekul

Makromolekuly mohou mít velmi různé funkce, podle toho, o které z nich mluvíme. Zdrojem energie jsou například makromolekuly glukózy žijící organismy.

Velmi odlišným příkladem je makromolekula DNA, což je v podstatě zařízení buněčné paměti používané k syntéze proteinů nebo k replikaci buněk.

Na druhé straně proteiny plní strukturální a transportní funkce a mohou také působit jako katalyzátory.

Syntetické makromolekuly, jako jsou polyethylen a nylonové polymery, jsou široce používány chemický průmysl k výrobě plastů nebo jako izolanty.

Struktura makromolekul

DNA je lineární makromolekula.

Makromolekuly se obecně skládají z menších molekulárních jednotek, které jsou spojeny pomocí kovalentní vazby, vodíkovými vazbami, tím Van der Waalsovy síly nebo hydrofobními interakcemi. Ve všech případech tvoří velké molekulární struktury, které obsahují tisíce atomů uspořádaných do pevných sekvencí, což vede ke sloučeninám s velmi vysokou molekulovou hmotností.

Kromě toho mohou být makromolekuly v závislosti na jejich struktuře:

  • Lineární Když tvoří dlouhé řetězce, které opakují určité pořadí monomerů, spojené dohromady hlavou a ocasem.
  • Rozvětvený. Když se každý monomer může připojit k dalším řetězcům, tvořit větve (jako stromy) různých velikostí v určité vzdálenosti od hlavního řetězce.

Na druhé straně lze makromolekuly klasifikovat podle jejich složení do:

  • Homopolymery. Jsou tvořeny jediným typem monomeru, který se opakuje v celé své molekulární struktuře.
  • Kopolymery. Jsou tvořeny více než jedním typem monomeru.

Význam makromolekul

Makromolekuly se liší od ostatních přírodních a syntetických molekul tím, že mají obrovský objem a molekulová hmotnost. V důsledku toho jsou jeho vlastnosti složitější a užitečnější než vlastnosti jiných molekul. Například uměle vyrobené polymery umožňují vytváření nových materiálů s nepředvídatelnými aplikacemi.

Na druhé straně určité biologické makromolekuly plní složité úkoly, buď jako přispěvatel materiálu a/nebo Energie pro jiné procesy nebo jako mechanismy působení biochemie, stejně jako u inzulínu, hormonu lidského těla regulujícího cukr, který se skládá z 51 aminokyselin.

Přírodní makromolekuly

Glukóza je přírodní makromolekula, která slouží jako zdroj energie.

Přírodní makromolekuly jsou obvykle sloučeniny velmi specifické, které plní životně důležité funkce. V některých případech fungují jako metabolický vstup (jako jsou sacharidy) a v jiných jsou to strukturní molekuly (jako jsou sacharidy). lipidy).

Jsou také klíčovými hráči v extrémně komplikovaných procesech, jako je např DNA a RNA, podílející se na replikaci buněk popř mitóza. Některé jednoduché příklady přírodních makromolekul jsou škrob, celulóza, glykogen, fruktóza, glukóza nebo lignin přítomný ve dřevě.

Syntetické makromolekuly

Syntetické molekuly jsou, jak jejich název napovídá, ty uměle syntetizované lidská bytost prostřednictvím různých chemických procesů, ve kterých je vazba monomerů řízena, zesílena nebo urychlena.

Jsou zvláště důležité v petrochemickém průmyslu a v derivátech ropa, ze kterých získáváme důležité organické materiály polymerního typu, jako většina plastů (polyethylen, PCV), syntetická vlákna (polyester, nylon) nebo pokročilé materiály technika (jako uhlíkové nanotrubice).

!-- GDPR -->