Macromoléculas

Te explicamos qué son las macromoléculas, sus funciones y sus tipos de estructura. Además, macromoléculas naturales y sintéticas.

¿Qué son las macromoléculas?

Las macromoléculas son moléculas de enorme tamaño, es decir, que están compuestas por miles o cientos de miles de átomos. Pueden ser de naturaleza biológica, resultado de los procesos que ocurren en los organismos vivientes, o bien sintéticas, producidas por el ser humano en laboratorios químicos o biológicos.

El término macromoléculas fue acuñado en 1920 por Hermann Staudinger, Premio Nobel en Química. En ese entonces se refería a las macromoléculas como moléculas que pesaban más de 10000 dalton de masa atómica, aunque pueden pesar mucho más.

Las macromoléculas que están compuestas por unidades de moléculas más pequeñas (llamadas monómeros) que se repiten conformando toda su estructura se llaman polímeros. Los polímeros también pueden ser naturales o sintéticos, por ejemplo, las proteínas, los ácidos nucleicos y los carbohidratos son polímeros naturales, mientras que los plásticos y las fibras sintéticas son polímeros sintéticos.

Es importante entender la diferencia entre macromolécula y polímero, porque si bien ambos tienen gran tamaño, no son exactamente lo mismo. Existen macromoléculas que no son polímeros, porque no están formadas por una unidad molecular que se repite (monómero), aunque siguen siendo de gran tamaño. Por ejemplo, las grasas y los macrociclos son macromoléculas, pero no son polímeros. Por otro lado, existen algunos polímeros medianos, es decir, que su tamaño no es tan grande como el de una macromolécula.

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Funciones de las macromoléculas

Las macromoléculas pueden tener funciones muy diversas, dependiendo de cuál estemos hablando. Por ejemplo, las macromoléculas de la glucosa son una fuente energética para los organismos vivientes.

Un ejemplo muy distinto es la macromolécula de ADN, que es básicamente un dispositivo de memoria celular empleado a la hora de sintetizar proteínas o a la hora de la replicación celular.

Por otra parte, las proteínas cumplen funciones estructurales, de transporte y también pueden actuar como catalizadores.

La macromoléculas sintéticas, como los polímeros polietileno y nylon, son muy usados en la industria química para fabricar plásticos o como aislantes.

Estructura de las macromoléculas

Las macromoléculas, de forma general, están compuestas por unidades moleculares más pequeñas que están unidas por enlaces covalentes, por puentes de hidrógeno, por fuerzas de Van der Waals o por interacciones hidrofóbicas. En todos los casos, componen grandes estructuras moleculares que contienen miles de átomos ordenados en secuencias fijas, y resultan en compuestos de un altísimo peso molecular.

Además, dependiendo de su estructura, las macromoléculas pueden ser:

• Lineales. Cuando conforman largas cadenas que repiten algún orden de monómeros, unidos entre sí por cabeza y cola.
• Ramificadas. Cuando cada monómero puede unirse a otras cadenas, formando ramas (como los árboles) de diverso tamaño a una distancia determinada de la cadena principal.

Por otro lado, las macromoléculas se pueden clasificar según su composición en:

• Homopolímeros. Están formadas por un único tipo de monómero que se repite a través de toda su estructura molecular.
• Copolímeros. Están formadas por más de un tipo de monómero.

Importancia de las macromoléculas

Las macromoléculas se distinguen del resto de las moléculas naturales y sintéticas en que poseen un enorme volumen y peso molecular. Como consecuencia, sus propiedades son más complejas y útiles que las de otras moléculas. Por ejemplo, los polímeros producidos por el hombre permiten la creación de materiales novedosos con aplicaciones imprevistas.

Por otro lado, ciertas macromoléculas biológicas desempeñan tareas complejas, ya sea como aportante de material y/o de energía para otros procesos, o bien como mecanismos de acción bioquímica, como ocurre con la insulina, la hormona de regulación del azúcar en el cuerpo humano, compuesta por 51 aminoácidos.

Macromoléculas naturales

Las macromoléculas naturales suelen ser compuestos muy específicos que cumplen funciones vitales. En algunos casos funcionan como insumo metabólico (como los carbohidratos) y en otros son moléculas estructurales (como los lípidos).

También son actores fundamentales de procesos sumamente complicados, como son el ADN y el ARN, que participan de la replicación celular o mitosis. Algunos ejemplos simples de macromoléculas naturales son el almidón, la celulosa, el glucógeno, la fructosa, la glucosa o la lignina presente en la madera.

Macromoléculas sintéticas

Las moléculas sintéticas son, como su nombre indica, aquellas sintetizadas artificialmente por el ser humano mediante diversos procesos químicos en los que se controla, potencia o acelera la unión de los monómeros.

Son particularmente importantes en la industria petroquímica y de los derivados del petróleo, de la cual obtenemos importantes materiales orgánicos de tipo polimérico, como la mayoría de los plásticos (polietileno, PCV), las fibras sintéticas (poliéster, nylon) o los materiales de avanzada tecnología (como los nanotubos de carbono).

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Referencias

• “Macromoléculas” en Wikipedia.
• “Macromoléculas” en Khan Academy.
• “Macromoléculas de importancia biológica” (video) en PuntajeNacional Chile.
• “Polímeros biológicos” en Hipertextos del Área de Biología.
• “Macromolecules-A Beginners Guide” (video) en MooMoo Math and Science.
• “Macromolecule” in The Encyclopaedia Britannica.