A continuación, hablaremos de qué son los monómeros , cómo forman las macromoléculas biológicas y cuáles son otros ejemplos de monómeros.
¿Qué es un monómero?
Veamos ahora la definición de monómero.
Losmonómeros son bloques de construcción simples e idénticos que se unen para formar polímeros.
La figura 1 muestra cómo se unen los monómeros para formar polímeros.
Los monómeros se unen en subunidades repetitivas similares a un tren: cada vagón representa un monómero, mientras que todo el tren, que consta de muchos vagones idénticos unidos entre sí, representa un polímero.
Los monómeros y las moléculas biológicas
Muchas moléculas biológicamente esenciales son macromoléculas. Las macromoléculas son moléculas grandes que suelen producirse mediante la polimerización de moléculas más pequeñas. La polimerización es un proceso en el que una molécula grande llamada polímero se fabrica mediante la combinación de unidades más pequeñas llamadas monómeros.
Tipos de monómeros
Las macromoléculas biológicas están compuestas principalmente por seis elementos en cantidades y disposiciones variables. Estos elementos son azufre, fósforo, oxígeno, nitrógeno, carbono e hidrógeno.
Para formar un polímero, los monómeros se unen entre sí y se libera una molécula de agua como subproducto. Este proceso se denomina síntesis por deshidratación.
deshidratación = pérdida de agua; síntesis = acto de unir
Por otra parte, los polímeros pueden descomponerse añadiendo una molécula de agua. Este proceso se denomina hidrólisis.
Hay cuatro tipos básicos de macromoléculas que están formadas por monómeros correspondientes:
Hidratos de carbono - monosacáridos
Proteínas - aminoácidos
Ácidos nucleicos - nucleótidos
Lípidos - ácidos grasos y glicerol
En esta sección, repasaremos cada una de estas macromoléculas y sus monómeros. También citaremos algunos ejemplos pertinentes.
Los hidratos de carbono están formados por monosacáridos
En primer lugar, tenemos los hidratos de carbono.
Los hidratos de carbonoson moléculas que proporcionan energía y soporte estructural a los organismos vivos. Los hidratos de carbono están formados por carbono, hidrógeno y oxígeno, donde la proporción de los elementos es 1 átomo de carbono: 2 átomos de hidrógeno: 1 átomo de oxígeno (1C : 2H : 1O)
Los hidratos de carbono se subdividen a su vez en monosacáridos, disacáridos y polisacáridos, según el número de monómeros que contenga la macromolécula.
Losmonosacáridos se consideran los monómeros que componen los hidratos de carbono. Algunos ejemplos de monosacáridos son la glucosa, la galactosa y la fructosa.
Los disacáridos están compuestos por dos monosacáridos. Algunos ejemplos de disacáridos son la lactosa y la sacarosa. La lactosa se produce mediante la combinación de los monosacáridos glucosa y galactosa. Suele encontrarse en la leche. La sacarosa se produce mediante la combinación de glucosa y fructosa. La sacarosa también es una forma elegante de decir azúcar de mesa.
Los polisacáridos están compuestos por tres o más monosacáridos. Una cadena de polisacáridos puede estar formada por distintos tipos de monosacáridos.
Puedes deducir el número de monómeros de un polímero fijándote en los prefijos. Mono- significa uno; di- significa dos; y poli- significa muchos. Por ejemplo, los disacáridosestán formados por dos monosacáridos (monómeros).
Ejemplos de polisacáridos son el almidón y el glucógeno.
Elalmidón está formadopor monómeros de glucosa. El exceso de glucosa que producen las plantas se almacena en diversos órganos vegetales como las raíces y las semillas. Cuando las semillas germinan utilizan el almidón almacenado en las semillas como fuente de energía para el embrión. También es una fuente de alimento para los animales (¡incluidos nosotros, los humanos!).
Al igual que el almidón, el glucógeno también está formado por monómeros de glucosa. Puedes considerar que el glucógeno es el equivalente del almidón que los animales almacenan en las células hepáticas y musculares para obtener energía.
Lagerminación se refiereal conjunto de procesos metabólicos activos que conducen a la aparición de una nueva plántula a partir de una semilla.
Las proteínas se componen de aminoácidos
El segundo tipo de macromolécula se llama proteína.
Las proteínas son macromoléculas biológicas que desempeñan una amplia gama de funciones, como proporcionar soporte estructural y actuar como enzimas que catalizan reacciones biológicas.
Las proteínas están formadas por monómeros llamadosaminoácidos. Losaminoácidos son moléculas formadas por un átomo de carbono unido a un grupo amino (NH2), un grupo carboxilo (-COOH), un átomo de hidrógeno y otro átomo o grupo denominado grupo R.
Hay 20 aminoácidos comunes, cada uno con un grupo R distinto. Los aminoácidostienen unaquímica (por ejemplo, acidez, polaridad, etc.) y una estructura (hélices, zigzags y otras formas) variables. Las variaciones de los aminoácidos en las secuencias proteicas dan lugar a variaciones en la función y la estructura de las proteínas.
Un polipéptido es una larga cadena de aminoácidos unidos entre sí mediante enlaces peptídicos.
Un enlace peptídico es un enlace químico producido entre dos moléculas en el que uno de sus grupos carboxilo interactúa con el grupo amino de la otra molécula, dando lugar a una molécula de agua como subproducto.
Los ácidos nucleicos están formados por nucleótidos
A continuación tenemos los ácidos nucleicos.
Los ácidosnucleicos son moléculas que contienen información genética e instrucciones para las funciones celulares.
Las dos formas principales de ácidos nucleicos son el ácido ribonucleico (ARN) y el ácido desoxirribonucleico (ADN).
Losnucleótidos son los monómeros que componen los ácidos nucleicos: cuando los nucleótidos se unen, crean cadenas de polinucleótidos , que luego forman segmentos de macromoléculas biológicas conocidas como ácidos nucleicos. Cada nucleótido tiene tres componentes principales: una base nitrogenada, un azúcar pentosa y un grupo fosfato.
Las basesnitrogenadas son moléculas orgánicas con uno o dos anillos con átomos de nitrógeno. Tanto el ADN como el ARN contienen cuatro bases nitrogenadas. La adenina, la citosina y la guanina pueden encontrarse tanto en el ADN como en el ARN. La timina sólo se encuentra en el ADN, mientras que el uracilo sólo se encuentra en el ARN.
Un azúcar pentosa es una molécula con cinco átomos de carbono. Hay dos tipos de azúcar pentosa en los nucleótidos: la ribosa en el ARN y la desoxirribosa en el ADN. Lo que distingue a la desoxirribosa de la ribosa es la falta de grupo hidroxilo (-OH) en su carbono 2' (de ahí que se llame "desoxirribosa").
Cada nucleótido tiene uno o varios grupos fosfato unidos al azúcar pentosa.
Lípidos
Por último, tenemos los lípidos. Sin embargo, ten en cuenta que los lípidos no se consideran "verdaderos polímeros".
Loslípidos son un grupodemacromoléculasbiológicas no polares que incluyen grasas, esteroides y fosfolípidos.
Algunos lípidos están formados por ácidos grasos y glicerol. Los ácidos grasos son largas cadenas de hidrocarburos con un grupo carboxilo en un extremo. Los ácidos grasos reaccionan con el glicerol para formar glicéridos.
Una mol écula de ácido graso unida a una molécula de glicerol forma un monoglicérido.
Dos moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol forman un diglicérido.
Tres moléculas de ácidos grasos unidas a una molécula de glicerol forman un triglicérido, que son los principales componentes de la grasa corporal en los seres humanos.
Espera, estos prefijos (mono- y di-) suenan muy parecidos a lo que hemos comentado antes en la sección sobre hidratos de carbono. Entonces, ¿por qué los monosacáridos se consideran monómeros, pero no los ácidos grasos y el glicerol ?
Si bien es cierto que los lípidos están compuestos por unidades más pequeñas (tanto los ácidos grasos como el glicerol), estas unidades no forman cadenas repetitivas. Observa que, aunque siempre hay un glicerol, el número de ácidos grasos cambia. Por tanto, podemos decir que, a diferencia de los polímeros, los lípidos contienen una cadena de unidades disímiles, ¡no repeti tivas!
Ejemplos de monómeros
Hay una larga lista de monómeros que pueden utilizarse como ejemplos para explicar cómo los monómeros dan lugar a los polímeros. He aquí algunos ejemplos de monómeros que pueden ayudarte a comprender cómo funciona ese proceso:
Aminoácidos, como el glutamato, el triptófano o la alanina. Los aminoácidos son los monómeros que construyen las proteínas. Hay 20 tipos distintos de aminoácidos, cada uno con una estructura química y una cadena lateral únicas. Los aminoácidos pueden unirse entre sí mediante enlaces peptídicos para formar cadenas polipeptídicas, que luego se pliegan en proteínas funcionales.
Nucleótidos (adenina (A), timina (T), guanina (G), citosina (C) y uracilo (U)): los nucleótidos son los monómeros que forman los ácidos nucleicos, incluidos el ADN y el ARN. Un nucleótido está formado por una molécula de azúcar, un grupo fosfato y una base nitrogenada. Los nucleótidos pueden unirse mediante enlaces fosfodiéster para formar una sola cadena de ADN o ARN.
Monosacáridos: los monosacáridos son los monómeros que forman los hidratos de carbono, incluidos los azúcares, los almidones y la celulosa. Los monosacáridos son azúcares simples formados por un único anillo de átomos de carbono, con átomos de hidrógeno y oxígeno unidos. La glucosa, la fructosa y la galactosa son ejemplos de monosacáridos. Los monosacáridos pueden unirse mediante enlaces glucosídicos para formar hidratos de carbono más complejos.
Diferencia entre monómeros y polímeros
Un monómero es una sola unidad de una molécula orgánica que, cuando se une a otros monómeros, puede producir un polímero. Esto significa que los polímeros son moléculas más complejas que los monómeros. Un polímero está formado por un número indeterminado de monómeros. La figura 2 muestra cómo los monómeros forman macromoléculas poliméricas.
Monómeros | Polímeros / macromoléculas biológicas |
Monosacáridos | Carbohidratos |
Aminoácidos | Proteínas |
Nucleótidos | Ácidos nucleicos |
| Tabla 1. Esta tabla muestra las macromoléculas biológicas poliméricas y sus correspondientes monómeros. | |
También es importante señalar que no todos los polímeros son moléculas biológicas. El ser humano lleva creando y utilizando polímeros artificiales desde el sigloXX.
Ejemplos de polímeros artificiales y sus monómeros
Lospolímeros artificiales son materiales creados por el ser humano mediante la unión de monómeros. Trataremos dos ejemplos de polímeros artificiales populares: el polietileno y el cloruro de polivinilo.
Polietileno
El polietileno es un material flexible, cristalino y translúcido. Lo verás utilizado en envases, recipientes, juguetes e incluso cables. De hecho, es el plástico más utilizado en la actualidad. El polietileno es un polímero artificial formado por monómeros de etileno . ¡Una cadena de polietileno puede tener hasta 10.000 unidades de monómero!
Cloruro de polivinilo
Otro polímero artificial muy utilizado es el cloruro de polivinilo (PVC). Es un material rígido y que no se incendia fácilmente, por lo que se utiliza en tuberías y revestimientos de ventanas y puertas. Como su nombre indica, el policloruro de vinilo es un polímero formado por monómeros de cloruro de vin ilo. El cloruro de vinilo es un gas que se produce haciendo pasar oxígeno, cloruro de hidrógeno y etileno a través de cobre, que funciona como catalizador.
Un catalizador es cualquier sustancia que desencadena o acelera una reacción química sin consumirse ni alterarse en el proceso.
Monómeros - Puntos clave
- Los monómeros son bloques de construcción simples e idénticos que se unen para formar polímeros.
- Para formar un polímero, los monómeros se unen entre sí y se libera una molécula de agua como subproducto. Este proceso se denomina síntesis por deshidratación.
- Los polímeros pueden descomponerse en monómeros añadiendo una molécula de agua. Este proceso se denomina hidrólisis.
- Los principales tipos de monómeros son los monosacáridos, los aminoácidos y los nucleótidos, que forman los hidratos de carbono complejos, las proteínas y los ácidos nucleicos, respectivamente.
- El ser humano ha utilizado diversos monómeros para crear polímeros artificiales como el polietileno y el cloruro de polivinilo.
Referencias
- Zedalis, Julianne, et al. Libro de Texto de Biología de Colocación Avanzada para Cursos AP. Agencia de Educación de Texas.
- Blamire, John. "Las Moléculas Gigantes de la Vida: Monómeros y Polímeros". Ciencia a distancia, http://www.brooklyn.cuny.edu/bc/ahp/SDPS/SD.PS.polymers.html.
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