makromoleküle

Chemie

2022

Wir erklären, was Makromoleküle sind, ihre Funktionen und ihre Struktur. Darüber hinaus natürliche und synthetische Makromoleküle.

Ein Makromolekül kann aus Hunderttausenden von Atomen bestehen.

Was sind Makromoleküle?

Makromoleküle sind Moleküle von enormer Größe, das heißt, sie bestehen aus Tausenden oder Hunderttausenden von Atome. Sie können biologischer Natur sein, das Ergebnis von Prozessen, die in lebenden Organismen ablaufen, oder synthetisch, hergestellt durch die menschliches Wesen in chemischen oder biologischen Labors.

Der Begriff Makromoleküle wurde 1920 von Hermann Staudinger, Nobelpreisträger in Chemie. Damals bezeichnete er Makromoleküle als Moleküle sie wogen mehr als 10.000 Dalton Atommasse, obwohl sie viel mehr wiegen können.

Makromoleküle, die aus Einheiten kleinerer Moleküle (sogenannte Monomere) bestehen, die sich wiederholen und ihre gesamte Struktur bilden, werden als . bezeichnet Polymere. Polymere können auch natürlich oder synthetisch sein, zum Beispiel Protein, das Nukleinsäuren und Kohlenhydrate sind natürliche Polymere, während Kohlenhydrate Kunststoffe und synthetische Fasern sind synthetische Polymere.

Es ist wichtig, den Unterschied zwischen Makromolekül und Polymer zu verstehen, denn obwohl beide groß sind, sind sie nicht genau gleich. Es gibt Makromoleküle, die keine Polymere sind, weil sie nicht aus einer sich wiederholenden molekularen Einheit (Monomer) bestehen, obwohl sie noch groß sind. Beispielsweise, Fette und Makrocyclen sind Makromoleküle, aber keine Polymere. Auf der anderen Seite gibt es einige mittlere Polymere, das heißt, ihre Größe ist nicht so groß wie die eines Makromoleküls.

Funktionen von Makromolekülen

Makromoleküle können ganz unterschiedliche Funktionen haben, je nachdem, über welche wir sprechen. Glukose-Makromoleküle sind beispielsweise eine Energiequelle für lebende Organismen.

Ein ganz anderes Beispiel ist das DNA-Makromolekül, das im Grunde ein zelluläres Gedächtnis ist, das verwendet wird, um Proteine ​​​​zu synthetisieren oder Zellen zu replizieren.

Andererseits erfüllen Proteine ​​Struktur- und Transportfunktionen und können auch als Katalysatoren wirken.

Synthetische Makromoleküle wie Polyethylen und Nylonpolymere werden häufig in Chemieindustrie zur Herstellung von Kunststoffen oder als Isolatoren.

Struktur von Makromolekülen

DNA ist ein lineares Makromolekül.

Makromoleküle bestehen im Allgemeinen aus kleineren molekularen Einheiten, die durch kovalente Bindungen, durch Wasserstoffbrücken, durch Van-der-Waals-Kräfte oder durch hydrophobe Wechselwirkungen. In allen Fällen bilden sie große Molekülstrukturen, die Tausende von Atomen enthalten, die in festen Sequenzen angeordnet sind, was zu Verbindungen mit sehr hohem Molekulargewicht führt.

Darüber hinaus können Makromoleküle je nach Struktur sein:

  • Linear Wenn sie lange Ketten bilden, die eine gewisse Reihenfolge von Monomeren wiederholen, die durch Kopf und Schwanz miteinander verbunden sind.
  • Verzweigt. Wenn jedes Monomer andere Ketten verbinden kann, bilden sich in einem bestimmten Abstand von der Hauptkette Äste (wie Bäume) unterschiedlicher Größe.

Andererseits lassen sich Makromoleküle nach ihrer Zusammensetzung einteilen in:

  • Homopolymere. Sie bestehen aus einem einzigen Monomertyp, der sich in seiner gesamten Molekülstruktur wiederholt.
  • Copolymere. Sie bestehen aus mehr als einer Art von Monomer.

Bedeutung von Makromolekülen

Makromoleküle unterscheiden sich von anderen natürlichen und synthetischen Molekülen dadurch, dass sie eine riesige Volumen und Molekulargewicht. Folglich sind seine Eigenschaften komplexer und nützlicher als die anderer Moleküle. Beispielsweise ermöglichen künstliche Polymere die Entwicklung neuartiger Materialien mit unvorhergesehenen Anwendungen.

Andererseits erfüllen bestimmte biologische Makromoleküle komplexe Aufgaben, entweder als Beitrag von Stoffen und / oder von Energie für andere Prozesse oder als Wirkmechanismen Biochemie, wie bei Insulin, dem zuckerregulierenden Hormon des menschlichen Körpers, das aus 51 Aminosäuren besteht.

Natürliche Makromoleküle

Glukose ist ein natürliches Makromolekül, das als Energiequelle dient.

Natürliche Makromoleküle sind normalerweise Verbindungen sehr spezifisch, die lebenswichtige Funktionen erfüllen. In einigen Fällen fungieren sie als metabolischer Input (wie Kohlenhydrate) und in anderen sind sie Strukturmoleküle (wie Kohlenhydrate). Lipide).

Sie sind auch Schlüsselakteure in äußerst komplizierten Prozessen, wie z DNA und das RNA, an der Zellreplikation beteiligt oder Mitose. Einige einfache Beispiele für natürliche Makromoleküle sind Stärke, Zellulose, Glykogen, Fructose, Glucose oder Lignin im Holz vorhanden.

Synthetische Makromoleküle

Synthetische Moleküle sind, wie der Name schon sagt, solche, die durch die menschliches Wesen durch verschiedene chemische Prozesse, bei denen die Bindung von Monomeren kontrolliert, verstärkt oder beschleunigt wird.

Besonders wichtig sind sie in der petrochemischen Industrie und in den Derivaten der Petroleum, aus denen wir wichtige Organisches Material Polymertyp, wie die meisten Kunststoffe (Polyethylen, PCV), synthetische Fasern (Polyester, Nylon) oder fortschrittliche Materialien Technologie (wie Kohlenstoff-Nanoröhrchen).

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