Una macromolécula es una estructura molecular de gran tamaño, resultado de la unión de unidades más pequeñas mediante un proceso llamado polimerización.
Estas moléculas suelen estar compuestas por miles de átomos y son fundamentales en la bioquímica.
Los tipos más comunes incluyen los biopolímeros como los ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos, así como moléculas grandes no poliméricas como lípidos y macrociclos.
Una macromolécula es una molécula muy grande, como la proteína, comúnmente creada por la polimerización de subunidades más pequeñas (monómeros). Se componen típicamente de miles de átomos o más.
Las macromoléculas más comunes en bioquímica son los biopolímeros (ácidos nucleicos, proteínas, carbohidratos y lípidos) y las grandes moléculas no poliméricas (como lípidos y macrociclos).
Las macromoléculas sintéticas incluyen plásticos y fibras sintéticas comunes, así como materiales experimentales como los nanotubos de carbono.
El uso de término macromolécula
El uso del término para describir moléculas grandes varía entre las disciplinas. Por ejemplo, mientras que la biología se refiere a las macromoléculas como las cuatro grandes moléculas que componen los seres vivos, en química, el término puede referirse a los agregados de dos o más moléculas que se mantienen unidos por fuerzas intermoleculares en lugar de enlaces covalentes pero que no se disocian fácilmente.
Según la definición estándar de la IUPAC, el término macromolécula, tal como se utiliza en la ciencia de los polímeros, se refiere únicamente a una sola molécula. Por ejemplo, una sola molécula polimérica se describe apropiadamente como una "macromolécula" o "molécula de polímero" en lugar de un "polímero", lo que sugiere una sustancia compuesta de macromoléculas.
Debido a su tamaño, las macromoléculas no se describen convenientemente en términos de estequiometría sola. La estructura de las macromoléculas simples, como los homopolímeros, puede describirse en términos de la subunidad monomérica individual y la masa molecular total. Las biomacromoléculas complicadas, por otro lado, requieren una descripción estructural multifacética, como la jerarquía de las estructuras utilizadas para describir las proteínas.
Definición de macromolécula según la IUPAC
Según la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, una macromolécula es una molécula de elevada masa molecular relativa, cuya estructura es esencialmente comprende la repetición múltiple de unidades derivadas, real o conceptualmente, de moléculas de baja masa molecular relativa.
Notas
1. En muchos casos, especialmente para los polímeros sintéticos, una molécula puede ser considerada con una masa molecular relativa elevada si la adición o eliminación de uno o varios pocas de las unidades tienen un efecto insignificante en las propiedades moleculares. Esta declaración falla en el caso de ciertas macromoléculas cuyas propiedades pueden ser depende en gran medida de los detalles de la estructura molecular.
2. Si una parte o la totalidad de la molécula encaja en esta definición, se puede describir como macromolecular o polimérico, o por polímero usado adjetivamente.
Estructura química de una macromolécula de polipéptido.
Propiedades de las macromoléculas
Las macromoléculas a menudo tienen propiedades físicas inusuales que no se dan en moléculas más pequeñas.
Otra propiedad macromolecular común que no caracteriza a las moléculas más pequeñas es su relativa insolubilidad en agua y disolventes similares, formando coloides. Muchos requieren sales o iones particulares para disolverse en agua. De manera similar, muchas proteínas se desnaturalizan si la concentración de solutos de su solución es demasiado alta o demasiado baja.
Las altas concentraciones de macromoléculas en una solución pueden alterar las tasas y las constantes de equilibrio de las reacciones de otras macromoléculas, a través de un efecto conocido como apiñamiento macromolecular, que proviene de las macromoléculas que excluyen otras moléculas de una gran parte del volumen de la solución, aumentando así las concentraciones efectivas de estas moléculas.
Macromoléculas sintéticas
Algunos ejemplos de macromoléculas son los polímeros sintéticos (plásticos, fibras sintéticas y caucho sintético), grafeno y nanotubos de carbono. Los polímeros pueden prepararse a partir de materia inorgánica, así como, por ejemplo, en polímeros y geopolímeros inorgánicos. La incorporación de elementos inorgánicos permite la sintonía de propiedades y/o comportamientos de respuesta como por ejemplo en polímeros inorgánicos inteligentes.
Etimología u origen de la palabra macromolécula: del prefijo macro- y molécula; fue acuñado por el Premio Nobel Hermann Staudinger en la década de 1920, aunque su primera publicación relevante en este campo sólo menciona compuestos altamente moleculares (en exceso de 1.000 átomos).
• « Por ejemplo, son responsables de la desviación de la ley de los gases ideales para los gases reales, determinan la estructura terciaria de las macromoléculas y explican por qué algunas moléculas relativamente ligeras son líquidas o sólidas a temperatura y presión normales. » (de macromolécula | plural)
• « En física, química y biología, las fuerzas intermoleculares son fuerzas que actúan entre moléculas estables o entre grupos funcionales de macromoléculas. A veces se las denomina fuerzas de Van der Waals, aunque algunos textos aplican este último término a un subconjunto específico de fuerzas intermoleculares. » (de macromolécula | plural)
