Tipos de monómeros

Los monómeros forman la base de las macromoléculas que sostienen la vida y proporcionan materiales hechos por el hombre. Los monómeros se agrupan para formar largas cadenas de macromoléculas llamadas polímeros. Diversas reacciones conducen a la polimerización, generalmente a través de catalizadores. Existen numerosos ejemplos de monómeros en la naturaleza o se usan en industrias para crear nuevas macromoléculas.

Los monómeros se presentan como pequeñas moléculas. Forman la base de moléculas más grandes a través de enlaces químicos. Cuando estas unidades se unen en repetición, se forma un polímero. El científico Hermann Staudinger descubrió que los monómeros componen polímeros. La vida en la tierra depende de los enlaces que hacen los monómeros a otros monómeros. Los monómeros pueden construirse artificialmente en polímeros, que en consecuencia se unen con otras moléculas en el proceso llamado polimerización. Las personas aprovechan esta capacidad para fabricar plásticos y otros polímeros hechos por el hombre. Los monómeros también se convierten en polímeros naturales que conforman los organismos vivos del mundo.

Entre los monómeros en el mundo natural se encuentran los azúcares simples, ácidos grasos, nucleótidos y aminoácidos. Los monómeros en la naturaleza se unen para formar otros compuestos. Los alimentos en forma de carbohidratos, proteínas y grasas se derivan de la unión de varios monómeros. Otros monómeros pueden formar gases; por ejemplo, el metileno (ch ₂ ) puede unirse para formar etileno, un gas que se encuentra en la naturaleza y es responsable de la maduración de la fruta. El etileno a su vez sirve como un monómero base para otros compuestos como el etanol. Tanto las plantas como los organismos producen polímeros naturales.

los polímeros que se encuentran en la naturaleza están hechos de monómeros que presentan carbono, que se unen fácilmente con otras moléculas. Los métodos utilizados en la naturaleza para crear polímeros incluyen la síntesis de la deshidratación, que une a las moléculas y produce la eliminación de una molécula de agua. la hidrólisis, por otro lado, representa un método para descomponer los polímeros en monómeros. esto ocurre a través de la ruptura de enlaces entre monómeros a través de enzimas y la adición de agua. Las enzimas funcionan como catalizadores para acelerar las reacciones químicas y son moléculas grandes. Un ejemplo de una enzima utilizada para romper un polímero en un monómero es la amilasa, que convierte el almidón en azúcar. Este proceso se utiliza en la digestión. Las personas también usan polímeros naturales para emulsionar, espesar y estabilizar alimentos y medicamentos. Algunos ejemplos adicionales de polímeros naturales incluyen colágeno, queratina, ADN, caucho y lana.

Los azúcares simples son monómeros llamados monosacáridos. Los monosacáridos contienen moléculas de carbono, hidrógeno y oxígeno. estos monómeros pueden formar largas cadenas que forman polímeros conocidos como carbohidratos, las moléculas que almacenan energía que se encuentran en los alimentos. La glucosa es un monómero con la fórmula c ₆ h ₁₂ o ₆, lo que significa que tiene seis carbonos, doce hidrógenos y seis oxígenos en su forma de base. La glucosa se produce principalmente a través de la fotosíntesis en las plantas y es el mejor combustible para los animales. Las células utilizan la glucosa para la respiración celular. La glucosa forma la base de muchos carbohidratos. otros azúcares simples incluyen galactosa y fructosa, y estos también tienen la misma fórmula química pero son isómeros estructuralmente diferentes. Las pentosas son azúcares simples tales como ribosa, arabinosa y xilosa. La combinación de los monómeros de azúcar crea disacáridos (hechos de dos azúcares) o polímeros más grandes llamados polisacáridos. por ejemplo, la sacarosa (azúcar de mesa) es un disacárido que se deriva de la adición de dos monómeros, glucosa y fructosa. Otros disacáridos incluyen lactosa (azúcar en la leche) y maltosa (un subproducto de la celulosa).

un enorme polisacárido hecho de muchos monómeros, el almidón sirve como el principal almacenamiento de energía para las plantas, y no se puede disolver en el agua. el almidón está hecho de una gran cantidad de moléculas de glucosa como su monómero base. el almidón produce semillas, granos y muchos otros alimentos que las personas y los animales consumen. La proteína amilasa actúa para revertir el almidón en la base del monómero de glucosa.

El glucógeno es un polisacárido utilizado por los animales para el almacenamiento de energía. Al igual que el almidón, el monómero base del glucógeno es la glucosa. El glucógeno se diferencia del almidón por tener más ramas. cuando las células necesitan energía, el glucógeno se puede descomponer a través de la hidrólisis en glucosa.

Las largas cadenas de monómeros de glucosa también forman celulosa, un polisacárido lineal y flexible que se encuentra en todo el mundo como un componente estructural en las plantas. La celulosa alberga al menos la mitad del carbono de la tierra. muchos animales no pueden digerir completamente la celulosa, a excepción de los rumiantes y las termitas.

Otro ejemplo de un polisacárido, la quitina macromolécula más quebradiza, forja las cáscaras de muchos animales como insectos y crustáceos. monómeros de azúcar simples como la glucosa, por lo tanto, forman la base de los organismos vivos y producen energía para su supervivencia.

Las grasas son un tipo de lípidos, polímeros que son hidrófobos (repelentes al agua). El monómero base para las grasas es el alcohol glicerol, que contiene tres carbonos con grupos hidroxilo combinados con ácidos grasos. Las grasas producen el doble de energía que el azúcar simple, la glucosa. Por esta razón, las grasas sirven como un tipo de almacenamiento de energía para los animales. Las grasas con dos ácidos grasos y un glicerol se llaman diacilgliceroles o fosfolípidos. Los lípidos con tres colas de ácidos grasos y un glicerol se llaman triacilgliceroles, las grasas y aceites. Las grasas también proporcionan aislamiento para el cuerpo y los nervios dentro de él, así como las membranas plasmáticas en las células.

un aminoácido es una subunidad de proteína, un polímero que se encuentra en toda la naturaleza. Un aminoácido es por lo tanto el monómero de la proteína. un aminoácido básico está hecho de una molécula de glucosa con un grupo amina (nh ₃), un grupo carboxilo (cooh) y un grupo r (cadena lateral). Existen 20 aminoácidos y se usan en varias combinaciones para hacer proteínas. Las proteínas proporcionan numerosas funciones para los organismos vivos. varios monómeros de aminoácidos se unen a través de enlaces peptídicos (covalentes) para formar una proteína. Dos aminoácidos unidos forman un dipéptido. tres aminoácidos unidos forman un tripéptido, y cuatro aminoácidos forman un tetrapéptido. Con esta convención, las proteínas con más de cuatro aminoácidos también llevan el nombre de polipéptidos. De estos 20 aminoácidos, los monómeros básicos incluyen glucosa con grupos carboxilo y amina. Por lo tanto, la glucosa también puede ser llamada un monómero de proteína.

los aminoácidos forman cadenas como una estructura primaria, y aparecen formas secundarias adicionales con enlaces de hidrógeno que conducen a hélices alfa y hojas plisadas beta. El plegamiento de los aminoácidos conduce a proteínas activas en la estructura terciaria. el plegado y la flexión adicionales producen estructuras cuaternarias complejas y estables, como el colágeno. El colágeno proporciona bases estructurales para los animales. La proteína queratina proporciona a los animales piel, pelo y plumas. Las proteínas también sirven como catalizadores para reacciones en organismos vivos; estos se llaman enzimas. Las proteínas sirven como comunicadores y motores de material entre las células. por ejemplo, la proteína actina desempeña el papel de transportador para la mayoría de los organismos. Las estructuras tridimensionales variables de las proteínas conducen a sus respectivas funciones. Cambiar la estructura de la proteína conduce directamente a un cambio en la función de la proteína. Las proteínas se hacen de acuerdo con las instrucciones de los genes de una célula. Las interacciones y la variedad de una proteína están determinadas por su monómero básico de proteína, los aminoácidos basados ​​en glucosa.

Los nucleótidos sirven como el anteproyecto para la construcción de aminoácidos, que a su vez comprenden proteínas. Los nucleótidos almacenan información y transfieren energía a los organismos. Los nucleótidos son los monómeros de los ácidos nucleicos de polímeros lineales naturales, como el ácido desoxirribonucleico (ADN) y el ácido ribonucleico (ARN). ADN y ARN llevan el código genético de un organismo. Los monómeros de nucleótidos están hechos de un azúcar de cinco carbonos, un fosfato y una base nitrogenada. las bases incluyen adenina y guanina, que se derivan de la purina; y citosina y timina (para ADN) o uracilo (para ARN), derivados de pirimidina.

El azúcar combinado y la base nitrogenada producen diferentes funciones. Los nucleótidos forman la base de muchas moléculas necesarias para la vida. Un ejemplo es el trifosfato de adenosina (atp), el principal sistema de suministro de energía para los organismos. Los grupos de adenina, ribosa y tres fosfatos forman moléculas atp. Los enlaces fosfodiéster conectan los azúcares de los ácidos nucleicos entre sí. estos enlaces poseen cargas negativas y producen una macromolécula estable para almacenar información genética. El ARN, que contiene el azúcar ribosa y adenina, guanina, citosina y uracilo, funciona en varios métodos dentro de las células. rna sirve como una enzima y ayuda a la replicación del ADN, así como a la producción de proteínas. rna existe en forma de una sola hélice. El ADN es la molécula más estable, que forma una configuración de doble hélice y, por lo tanto, es el polinucleótido prevalente para las células. el ADN contiene la azúcar desoxirribosa y las cuatro bases nitrogenadas adenina, guanina, citosina y timina, que forman la base nucleotídica de la molécula. La larga duración y la estabilidad del ADN permiten almacenar enormes cantidades de información. La vida en la tierra debe su continuación a los monómeros de nucleótidos que forman la columna vertebral de ADN y ARN, así como a la molécula de energía atp.

La polimerización representa la creación de polímeros sintéticos a través de reacciones químicas. cuando los monómeros se unen como cadenas en polímeros hechos por el hombre, estas sustancias se convierten en plásticos. Los monómeros que componen los polímeros ayudan a determinar las características de los plásticos que fabrican. Todas las polimerizaciones ocurren en una serie de iniciación, propagación y terminación. La polimerización requiere varios métodos para el éxito, como combinaciones de calor y presión y la adición de catalizadores. La polimerización también requiere hidrógeno para terminar una reacción.

Diferentes factores en las reacciones influyen en la ramificación o cadenas de un polímero. los polímeros pueden incluir una cadena del mismo tipo de monómero, o pueden incluir dos o más tipos de monómeros (copolímeros). "polimerización por adición" se refiere a los monómeros agregados juntos. "polimerización por condensación" se refiere a la polimerización usando solo parte de un monómero. La convención de nomenclatura para monómeros unidos sin pérdida de átomos es agregar "poli" al nombre del monómero. Muchos catalizadores nuevos crean nuevos polímeros para diferentes materiales.

Uno de los monómeros básicos para la fabricación de plásticos es el etileno. este monómero se une a sí mismo o a muchas otras moléculas para formar polímeros. El monómero de etileno se puede combinar en una cadena llamada polietileno. Dependiendo de las características, estos plásticos pueden ser polietileno de alta densidad (hdpe) o polietileno de baja densidad (ldpe). Dos monómeros, etilenglicol y tereftaloilo, hacen que el polímero sea poli (tereftalato de etileno) o mascota, utilizado en botellas de plástico. el monómero propileno forma el polipropileno polímero a través de un catalizador que rompe sus dobles enlaces. El polipropileno (pp) se utiliza para envases de plástico para alimentos y bolsas de chips.

Los monómeros de alcohol vinílico forman el polímero poli (alcohol vinílico). Este ingrediente se puede encontrar en la masilla para niños. Los monómeros de policarbonato están hechos de anillos aromáticos separados por carbono. El policarbonato se usa comúnmente en gafas y discos de música. el poliestireno, utilizado en espuma de poliestireno y aislamiento, está compuesto de monómeros de polietileno con un anillo aromático sustituido por un átomo de hidrógeno. poli (cloroeteno), también conocido como poli (cloruro de vinilo) o pvc, se forma a partir de varios monómeros de cloroeteno. pvc compone elementos tan importantes como tuberías y revestimientos para edificios. Los plásticos proporcionan materiales infinitamente útiles para artículos de uso diario, como faros de automóviles, contenedores de alimentos, pintura, tuberías, telas, equipos médicos y más.

los polímeros hechos de monómeros enlazados repetitivos forman la base de gran parte de lo que los humanos y otros organismos encuentran en la tierra. La comprensión del papel básico de las moléculas simples como los monómeros permite comprender mejor la complejidad del mundo natural. al mismo tiempo, tal conocimiento puede llevar a la construcción de nuevos polímeros que podrían proporcionar un gran beneficio.