macromoleculen

Chemie

2022

We leggen uit wat macromoleculen zijn, hun functies en hun soorten structuur. Daarnaast natuurlijke en synthetische macromoleculen.

Een macromolecuul kan uit honderdduizenden atomen bestaan.

Wat zijn macromoleculen?

Macromoleculen zijn moleculen van enorme omvang, dat wil zeggen, ze zijn opgebouwd uit duizenden of honderdduizenden atomen. Ze kunnen biologisch van aard zijn, het resultaat van de processen die plaatsvinden in levende organismen, of synthetisch, geproduceerd door de mens in chemische of biologische laboratoria.

De term macromoleculen werd in 1920 bedacht door Hermann Staudinger, Nobelprijswinnaar in Chemie. Destijds verwees hij naar macromoleculen als: moleculen ze wogen meer dan 10.000 dalton atoommassa, hoewel ze veel meer kunnen wegen.

Macromoleculen die zijn opgebouwd uit eenheden van kleinere moleculen (monomeren genoemd) die zichzelf herhalen en hun hele structuur vormen, worden genoemd polymeren. Polymeren kunnen ook natuurlijk of synthetisch zijn, bijvoorbeeld eiwit, de nucleïnezuren en koolhydraten zijn natuurlijke polymeren, terwijl koolhydraten kunststoffen en synthetische vezels zijn synthetische polymeren.

Het is belangrijk om het verschil tussen macromolecuul en polymeer te begrijpen, want hoewel ze allebei groot zijn, zijn ze niet precies hetzelfde. Er zijn macromoleculen die geen polymeren zijn, omdat ze niet zijn opgebouwd uit een herhalende moleculaire eenheid (monomeer), hoewel ze nog steeds groot zijn. Bijvoorbeeld, vetten en macrocycli zijn macromoleculen, maar het zijn geen polymeren. Aan de andere kant zijn er enkele middelgrote polymeren, dat wil zeggen dat hun grootte niet zo groot is als die van een macromolecuul.

Functies van macromoleculen

Macromoleculen kunnen heel verschillende functies hebben, afhankelijk van welke we het over hebben. Glucose-macromoleculen zijn bijvoorbeeld een energiebron voor levende organismen.

Een heel ander voorbeeld is het DNA-macromolecuul, dat in feite een cellulair geheugenapparaat is dat wordt gebruikt om eiwitten te synthetiseren of om cellen te repliceren.

Aan de andere kant vervullen eiwitten structurele en transportfuncties en kunnen ze ook als katalysator werken.

Synthetische macromoleculen, zoals polyethyleen en nylonpolymeren, worden veel gebruikt in chemische industrie om kunststoffen te maken of als isolatoren.

Structuur van macromoleculen

DNA is een lineair macromolecuul.

Macromoleculen zijn over het algemeen samengesteld uit kleinere moleculaire eenheden die verbonden zijn door covalente bindingen, door waterstofbruggen, door Van der Waals krachten of door hydrofobe interacties. In alle gevallen vormen ze grote moleculaire structuren die duizenden atomen bevatten die in vaste volgorden zijn gerangschikt, wat resulteert in verbindingen met een zeer hoog molecuulgewicht.

Bovendien kunnen macromoleculen, afhankelijk van hun structuur, zijn:

  • Lineair Wanneer ze lange ketens vormen die een bepaalde volgorde van monomeren herhalen, met elkaar verbonden door kop en staart.
  • vertakt. Wanneer elk monomeer andere ketens kan verbinden, vormen takken (zoals bomen) van verschillende grootte op een bepaalde afstand van de hoofdketen.

Aan de andere kant kunnen macromoleculen worden ingedeeld op basis van hun samenstelling in:

  • homopolymeren. Ze zijn samengesteld uit een enkel type monomeer dat zichzelf herhaalt door zijn moleculaire structuur.
  • Copolymeren. Ze zijn samengesteld uit meer dan één type monomeer.

Belang van macromoleculen

Macromoleculen onderscheiden zich van andere natuurlijke en synthetische moleculen doordat ze een enorme volume en molecuulgewicht. Als gevolg hiervan zijn de eigenschappen ervan complexer en nuttiger dan die van andere moleculen. Door de mens gemaakte polymeren maken bijvoorbeeld de creatie van nieuwe materialen met onvoorziene toepassingen mogelijk.

Anderzijds voeren bepaalde biologische macromoleculen complexe taken uit, hetzij als bijdrager van materiaal en/of van Energie voor andere processen, of als werkingsmechanismen biochemie, net als bij insuline, het suikerregulerende hormoon van het menselijk lichaam, bestaande uit 51 aminozuren.

Natuurlijke macromoleculen

Glucose is een natuurlijk macromolecuul dat als energiebron dient.

Natuurlijke macromoleculen zijn meestal verbindingen zeer specifiek die vitale functies vervullen. In sommige gevallen fungeren ze als metabolische input (zoals koolhydraten) en in andere gevallen zijn het structurele moleculen (zoals koolhydraten). lipiden).

Ze zijn ook belangrijke spelers in uiterst gecompliceerde processen, zoals de DNA en de RNA, betrokken bij celreplicatie of mitose. Enkele eenvoudige voorbeelden van natuurlijke macromoleculen zijn zetmeel, cellulose, glycogeen, fructose, glucose of lignine aanwezig in hout.

Synthetische macromoleculen

Synthetische moleculen zijn, zoals hun naam al doet vermoeden, die welke kunstmatig zijn gesynthetiseerd door de mens door verschillende chemische processen waarbij de binding van monomeren wordt gecontroleerd, versterkt of versneld.

Ze zijn vooral belangrijk in de petrochemische industrie en in de derivaten van de Aardolie, waaruit we belangrijke Organische materialen polymeer type, zoals de meeste kunststoffen (polyethyleen, PCV), synthetische vezels (polyester, nylon-) of geavanceerde materialen technologie (zoals koolstof nanobuisjes).

!-- GDPR -->