Главная страница » Макромолекулы
Химия

Макромолекулы

Мы объясним, что такое макромолекулы, их функции и типы строения. Кроме того, природные и синтетические макромолекулы
Макромолекула может состоять из сотен тысяч атомов

Что такое макромолекулы?

Макромолекулы это молекулы огромного размера , т.е. состоящие из тысяч или сотен тысяч атомов. Они могут быть биологическими по своей природе, возникающими в результате процессов, происходящих в живых организмах, или синтетическими, производимыми людьми в химических или биологических лабораториях

Термин ‘макромолекулы’ был введен в 1920 году Германом Штаудингером, нобелевским лауреатом по химии. В то время макромолекулами называли молекулы с атомной массой более 10000 дальтон, хотя они могут весить гораздо больше

Макромолекулы, состоящие из единиц меньших молекул (называемых мономерами), которые повторяются, чтобы составить всю их структуру, называются полимерами. Полимеры также могут быть природными или синтетическими , например, белки нуклеиновые кислоты и углеводы являются природными полимерами, тогда как пластмассы и синтетические волокна являются синтетическими полимерами

Важно понимать разницу между макромолекулой и полимером, поскольку, хотя обе они имеют большой размер, это не совсем одно и то же. Существуют макромолекулы, которые не являются полимерами , поскольку они не состоят из повторяющихся молекулярных единиц (мономеров), хотя они все еще большие. Например, жиры и макроциклы являются макромолекулами, но они не являются полимерами. С другой стороны, существуют средние полимеры, т.е. они не такие большие, как макромолекулы

Функции макромолекул

Макромолекулы могут выполнять совершенно разные функции , в зависимости от того, о какой из них идет речь. Например, макромолекулы глюкозы являются источником энергии для живых организмов

Совсем другой пример – макромолекула ДНК, которая, по сути, является устройством клеточной памяти, используемым при синтезе белка или репликации клеток

С другой стороны, белки выполняют структурные и транспортные функции, а также могут выступать в качестве катализаторов

Синтетические макромолекулы, такие как полимеры полиэтилен и нейлон, широко используются в химической промышленности для производства пластмасс или в качестве изоляторов

Структура макромолекул

ДНК представляет собой линейную макромолекулу.

Макромолекулы, в общем, состоят из более мелких молекулярных единиц, которые связаны ковалентными связями , водородными связями, силами Ван-дер-Ваальса или гидрофобными взаимодействиями. Во всех случаях они образуют крупные молекулярные структуры, содержащие тысячи атомов, расположенных в фиксированной последовательности, и приводят к соединениям с очень высокой молекулярной массой

Кроме того, в зависимости от своей структуры макромолекулы могут быть:

  • Линейный. Когда они образуют длинные цепи, повторяющие некоторый порядок мономеров, соединенных между собой головкой и хвостом.
  • разветвленная . Когда каждый мономер может присоединяться к другим цепям, образуя ветви (как деревья) разного размера на заданном расстоянии от основной цепи.

Макромолекулы, с другой стороны, можно классифицировать по их составу на:

  • Гомополимеры. Они состоят из одного типа мономера, который повторяется во всей их молекулярной структуре.
  • Сополимеры . Они состоят из более чем одного типа мономеров.

Важность макромолекул

Макромолекулы отличаются от других природных и синтетических молекул тем, что обладают огромным объемом и молекулярной массой. В результате их свойства более сложные и полезные, чем у других молекул. Например, искусственные полимеры позволяют создавать новые материалы с непредсказуемыми применениями

С другой стороны, некоторые биологические макромолекулы выполняют сложные задачи, либо как материал и/или поставщик энергии для других процессов, либо как биохимические механизмы действия например, инсулин, гормон, регулирующий уровень сахара в организме человека, который состоит из 51 аминокислоты

Природные макромолекулы

Глюкоза – это макромолекула природного происхождения, которая служит источником энергии.

Макромолекулы естественного происхождения обычно представляют собой очень специфические соединения которые выполняют жизненно важные функции. В некоторых случаях функционируют как метаболический вход (например, углеводы), а в других являются структурными молекулами (например, липиды

Они также являются ключевыми участниками очень сложных процессов, таких как ДНК РНК , которые участвуют в репликации клеток или митозе. Простыми примерами природных макромолекул являются крахмал, целлюлоза , гликоген, фруктоза, глюкоза или лигнин, содержащийся в древесине

Синтетические макромолекулы

Синтетические молекулы – это, как следует из названия, те молекулы, которые искусственно синтезированы человеком с помощью различных химических процессов, в которых связь мономеров контролируется, усиливается или ускоряется

Они особенно важны в нефтехимической и нефтяной промышленности, из которых получаются важные органические материалы полимерного типа, такие как большинство пластмасс ( полиэтилен , PCV), синтетические волокна (полиэстер, нейлон ) или передовые технологии материалы (такие как углеродные нанотрубки)

Аватар

Дмитрий Смирнов

Добавить комментарий

Нажмите здесь, чтобы оставить комментарий