makromolekulid

Keemia

2022

Selgitame, mis on makromolekulid, nende funktsioonid ja struktuuritüübid. Lisaks looduslikud ja sünteetilised makromolekulid.

Makromolekul võib koosneda sadadest tuhandetest aatomitest.

Mis on makromolekulid?

Makromolekulid on tohutu suurusega molekulid, see tähendab, et nad koosnevad tuhandetest või sadadest tuhandetest aatomid. Need võivad olla oma olemuselt bioloogilised, elusorganismides toimuvate protsesside tulemused või sünteetilised, mis on toodetud inimene keemia- või bioloogilistes laborites.

Termini makromolekulid võttis kasutusele 1920. aastal Nobeli preemia laureaat Hermann Staudinger. Keemia. Siis nimetas ta makromolekule kui molekulid nad kaalusid üle 10 000 daltoni aatommassi, kuigi võivad kaaluda palju rohkem.

Makromolekule, mis koosnevad väiksemate molekulide ühikutest (nimetatakse monomeerideks), mis korduvad, moodustades kogu oma struktuuri, nimetatakse polümeerid. Polümeerid võivad olla ka looduslikud või sünteetilised, näiteks valk, nukleiinhapped ja süsivesikud on looduslikud polümeerid, samas kui süsivesikud plastid ja sünteetilised kiud on sünteetilised polümeerid.

Oluline on mõista makromolekuli ja polümeeri erinevust, sest kuigi need on mõlemad suured, ei ole nad täpselt samad. On makromolekule, mis ei ole polümeerid, kuna need ei koosne korduvast molekulaarsest ühikust (monomeerist), kuigi on siiski suured. Näiteks, rasvad ja makrotsüklid on makromolekulid, kuid nad ei ole polümeerid. Teisest küljest on mõned keskmised polümeerid, see tähendab, et nende suurus ei ole nii suur kui makromolekuli oma.

Makromolekulide funktsioonid

Makromolekulidel võivad olla väga erinevad funktsioonid, olenevalt sellest, kummast me räägime. Näiteks glükoosi makromolekulid on energiaallikaks elavad organismid.

Väga erinev näide on DNA makromolekul, mis on põhimõtteliselt rakumäluseade, mida kasutatakse valkude sünteesimiseks või rakkude paljundamiseks.

Teisest küljest täidavad valgud struktuuri- ja transpordifunktsioone ning võivad toimida ka katalüsaatoritena.

Sünteetilisi makromolekule, nagu polüetüleen- ja nailonpolümeerid, kasutatakse laialdaselt keemiatööstus plastide valmistamiseks või isolaatoritena.

Makromolekulide struktuur

DNA on lineaarne makromolekul.

Makromolekulid koosnevad üldiselt väiksematest molekulaarsetest ühikutest, mis on omavahel seotud kovalentsed sidemed, vesiniksidemetega, poolt Van der Waalsi väed või hüdrofoobsete interaktsioonide tõttu. Kõikidel juhtudel moodustavad nad suuri molekulaarstruktuure, mis sisaldavad tuhandeid fikseeritud järjestustesse paigutatud aatomeid, mille tulemuseks on väga suure molekulmassiga ühendid.

Lisaks võivad makromolekulid sõltuvalt nende struktuurist olla:

  • Lineaarne Kui nad moodustavad pikki ahelaid, mis kordavad mingit monomeeride järjestust, mis on omavahel ühendatud pea ja sabaga.
  • Hargnenud. Kui iga monomeer saab liituda teiste ahelatega, moodustades põhiahelast teatud kaugusel erineva suurusega oksi (nagu puud).

Teisest küljest võib makromolekule nende koostise järgi klassifitseerida:

  • Homopolümeerid. Need koosnevad ühte tüüpi monomeerist, mis kordab end kogu oma molekulaarstruktuuris.
  • Kopolümeerid. Need koosnevad rohkem kui ühest tüüpi monomeerist.

Makromolekulide tähtsus

Makromolekulid eristuvad teistest looduslikest ja sünteetilistest molekulidest selle poolest, et neil on tohutu maht ja molekulmass. Seetõttu on selle omadused keerukamad ja kasulikumad kui teiste molekulide omad. Näiteks võimaldavad kunstlikud polümeerid luua uudseid materjale, millel on ettenägematuid rakendusi.

Teisest küljest täidavad teatud bioloogilised makromolekulid keerukaid ülesandeid kas materjali ja/või Energia muude protsesside jaoks või toimemehhanismidena biokeemia, nagu ka insuliini puhul, inimkeha suhkrut reguleeriva hormooni puhul, mis koosneb 51 aminohappest.

Looduslikud makromolekulid

Glükoos on looduslik makromolekul, mis toimib energiaallikana.

Looduslikud makromolekulid on tavaliselt ühendid väga spetsiifilised, mis täidavad elutähtsaid funktsioone. Mõnel juhul toimivad nad metaboolse sisendina (nagu süsivesikud) ja teistel on nad struktuursed molekulid (nt süsivesikud). lipiidid).

Samuti on nad võtmeisikud äärmiselt keerulistes protsessides, näiteks DNA ja RNA, osalevad raku replikatsioonis või mitoos. Mõned lihtsad näited looduslikest makromolekulidest on tärklis, tselluloos, puidus leiduv glükogeen, fruktoos, glükoos või ligniini.

Sünteetilised makromolekulid

Sünteetilised molekulid on, nagu nende nimigi ütleb, need, mis on kunstlikult sünteesitud inimene läbi erinevate keemiliste protsesside, mille käigus monomeeride seondumist kontrollitakse, tõhustatakse või kiirendatakse.

Need on eriti olulised naftakeemiatööstuses ja naftakeemia derivaatides Nafta, millest saame olulisi orgaanilised materjalid polümeerset tüüpi, nagu enamik plastikuid (polüetüleen, PCV), sünteetilised kiud (polüester, nailon) või täiustatud materjalid tehnoloogia (nagu süsiniknanotorud).

!-- GDPR -->