Fundamentos de Polímeros y Macromoléculas: ADN, Proteínas y Plásticos en Biología

Conceptos Fundamentales de Polímeros y Macromoléculas

Monómero: Unidades simples y repetitivas que constituyen a los polímeros.

Macromolécula: Especie química de alto peso molecular.

Polimerización: Formación de polímeros naturales o sintéticos.

Adición: Proceso que comienza a partir de radicales o iones.

Vulcanización: Proceso que entrecruza las cadenas para dar mayor elasticidad.

Macromoléculas Biológicas Clave

Ácidos Nucleicos: ADN y ARN

ADN (Ácido Desoxirribonucleico):

• Sus monómeros son los nucleótidos.
• Contiene la información genética de la célula.

ARN (Ácido Ribonucleico): Mensajero, de Transferencia, Ribosómico.

Flujo de la Información Genética:

Replicación → ADN → Transcripción → ARN → Traducción → Proteína

Proteínas: Estructura y Función

Proteína: Sus monómeros son los aminoácidos (aa). Posee un rol biológico particular.

Los aminoácidos se unen a través de enlaces peptídicos, mediante una reacción de condensación. Los aminoácidos se van uniendo para formar un polipéptido y finalmente la proteína.

Clasificación de Proteínas

Según su Composición:

• Simples: Su hidrólisis produce solo aminoácidos.
• Conjugadas: Además de aminoácidos, liberan otros compuestos.

Según su Forma Tridimensional:

• Fibrosas: Fibras largas e insolubles en agua (ej. Colágeno).
• Globulares: Forma compacta, casi esférica y solubles en agua (ej. Mioglobina).

Según su Valor Nutricional:

• Completas: Contienen todos los aminoácidos esenciales; fuentes animales.
• Incompletas: Carecen de los aminoácidos esenciales; origen vegetal.

Niveles de Organización Estructural de las Proteínas

• Primaria: Secuencia de aminoácidos de la proteína.
• Secundaria: Disposición en el espacio que adopta la secuencia de aminoácidos.
• Terciaria: Configuración tridimensional global de la proteína en el espacio.
• Cuaternaria: Agrupación de varias proteínas (subunidades) para formar grandes agregados estructurales.

Desnaturalización de las Proteínas

Produce cambios físicos y biológicos que resultan en la pérdida de la estructura terciaria de la proteína (soluble → insoluble).

Polímeros Sintéticos: Plásticos

Los plásticos son materiales de origen orgánico y elevado peso molecular, compuestos principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno o azufre, denominados polímeros.

Los plásticos se obtienen mediante la polimerización de compuestos derivados del petróleo y del gas natural.

Historia y Origen de los Plásticos

El primer material sintético fue el plástico. Antes ya se utilizaban algunas resinas naturales, como el betún, la goma y el ámbar, para la fabricación de productos útiles y diversas aplicaciones. Estas resinas fueron utilizadas en Egipto, Babilonia, India, Grecia y China, incluso en la momificación.

Wesley patentó la Celuloide (Nitrato de Celulosa + Alcanfor + Alcohol). Luego se introdujeron los polímeros sintéticos como la Baquelita.

Clasificación de los Plásticos según la Disposición de las Moléculas

• Termoestables

  Macromoléculas entrecruzadas formando una red. Solo una vez se les puede dar forma; un segundo calentamiento produce su degradación (ej. Resinas de Poliéster, Resina Epoxi, Baquelita, Melamina).

  • Baquelita: Duro y resistente a ácidos, buen aislante de calor y electricidad.
  • Melamina: Resistente a golpes, utilizada en forma de chapas, tableros de mesa y mobiliario de cocina.

• Termoplásticos

  Macromoléculas dispuestas libremente sin entrelazarse. Reblandecen con el calor, adquiriendo una forma que se conserva al enfriarse.

  • Poliestireno: Forma rígida en juguetes; forma espumada en aislantes térmicos y protección de embalajes (corcho blanco).
  • PVC (Policloruro de Vinilo): Resistente a agentes atmosféricos; utilizado en tubos, puertas y ventanas.
  • Nailon: Duro y resistente, utilizado en hilo de pesca. Resistencia al desgaste y baja fricción; utilizada en levas y engranajes.
  • Polipropileno: Resistencia al impacto, soporta 100ºC, buen dieléctrico; utilizado en parachoques de automóviles.
  • Polietileno:
    • Alta Densidad: Duro, frágil y soporta 100ºC.
    • Baja Densidad: Blando, flexible y soporta 70ºC.

    Resistente a ácidos; utilizado en tuberías y envases.

• Elastómeros

  Macromoléculas ordenadas formando una red con pocos enlaces. Recuperan su forma y dimensión cuando la fuerza aplicada cede.

  • Caucho: Natural, usado en neumáticos. Sintético, resistente a químicos, mejor aislante térmico y eléctrico.
  • Neopreno: Impermeable; utilizado en trajes de inmersión. Absorbe las vibraciones; utilizado en edificios y como apoyo.
  • Silicona: Resistente a agentes químicos y atmosféricos, gran elasticidad. Utilizada en sellado de juntas, como aislante eléctrico o en prótesis mamarias.