- מהן מקרומולקולות?
- פונקציות של מקרומולקולות
- מבנה של מקרומולקולות
- חשיבותן של מקרומולקולות
- מקרומולקולות טבעיות
- מקרומולקולות סינתטיות
אנו מסבירים מהן מקרומולקולות, תפקידיהן וסוגי המבנה שלהן. בנוסף, מקרומולקולות טבעיות וסינטטיות.
מקרומולקולה יכולה להיות מורכבת ממאות אלפי אטומים.מהן מקרומולקולות?
מקרומולקולות הן מולקולות בגודל עצום, כלומר, הן מורכבות מאלפי או מאות אלפים של אטומים. הם יכולים להיות ביולוגיים בטבעם, תוצאה של התהליכים המתרחשים באורגניזמים חיים, או סינתטיים, המיוצרים על ידי בן אדם במעבדות כימיות או ביולוגיות.
המונח מקרומולקולות נטבע בשנת 1920 על ידי הרמן סטאודינגר, חתן פרס נובל בשנת כִּימִיָה. אז הוא התייחס למקרומולקולות בתור מולקולות הם שקלו יותר מ-10,000 דלטון מסה אטומית, למרות שהם יכולים לשקול הרבה יותר.
מקרומולקולות המורכבות מיחידות של מולקולות קטנות יותר (הנקראות מונומרים) שחוזרות על עצמן ומרכיבות את כל המבנה שלהן נקראות פולימרים. פולימרים יכולים להיות גם טבעיים או סינתטיים, למשל, חֶלְבּוֹן, ה חומצות גרעין ופחמימות הן פולימרים טבעיים, ואילו פחמימות פלסטיק וסיבים סינתטיים הם פולימרים סינתטיים.
חשוב להבין את ההבדל בין מקרומולקולה לפולימר, כי למרות ששניהם גדולים, הם לא בדיוק זהים. ישנן מקרומולקולות שאינן פולימרים, כי הן אינן מורכבות מיחידה מולקולרית חוזרת (מונומר), למרות שהן עדיין גדולות. לדוגמה, שומנים ומקרו-מחזורים הם מקרומולקולות, אבל הם לא פולימרים. מצד שני, ישנם כמה פולימרים בינוניים, כלומר, גודלם אינו גדול כמו זה של מקרומולקולה.
פונקציות של מקרומולקולות
למקרומולקולות יכולות להיות פונקציות שונות מאוד, תלוי על איזה מהם אנחנו מדברים. לדוגמה, מקרומולקולות גלוקוז מהוות מקור אנרגיה עבור אורגניזם חי.
דוגמה שונה מאוד היא מקרומולקולת ה-DNA, שהיא בעצם מכשיר זיכרון תאי המשמש לסינתזה של חלבונים או לשכפול תאים.
מצד שני, חלבונים ממלאים פונקציות מבניות ותחבורה ויכולים לשמש גם כזרזים.
מקרומולקולות סינתטיות, כגון פוליאתילן וניילון, נמצאות בשימוש נרחב ב תעשייה כימית לייצור פלסטיק או כמבודדים.
מבנה של מקרומולקולות
מקרומולקולות, באופן כללי, מורכבות מיחידות מולקולריות קטנות יותר המקושרות על ידי קשרים קוולנטיים, על ידי קשרי מימן, על ידי כוחות ואן דר ואלס או על ידי אינטראקציות הידרופוביות. בכל המקרים, הם מרכיבים מבנים מולקולריים גדולים המכילים אלפי אטומים המסודרים ברצפים קבועים, וכתוצאה מכך נוצרות תרכובות בעלות משקל מולקולרי גבוה מאוד.
בנוסף, בהתאם למבנה שלהם, מקרומולקולות יכולות להיות:
- ליניארי כאשר הם יוצרים שרשראות ארוכות שחוזרות על סדר מסוים של מונומרים, המחוברות יחדיו על ידי ראש וזנב.
- מְסוּעָף. כאשר כל מונומר יכול להצטרף לשרשראות אחרות, ויוצרים ענפים (כמו עצים) בגדלים שונים במרחק מסוים מהשרשרת הראשית.
מצד שני, ניתן לסווג מקרומולקולות לפי הרכבן ב:
- הומופולימרים. הם מורכבים מסוג יחיד של מונומר שחוזר על עצמו בכל המבנה המולקולרי שלו.
- קופולימרים. הם מורכבים מיותר מסוג אחד של מונומר.
חשיבותן של מקרומולקולות
מקרומולקולות נבדלות ממולקולות טבעיות וסינתטיות אחרות בכך שיש להן כרך ומשקל מולקולרי. כתוצאה מכך, תכונותיו מורכבות ושימושיות יותר מאלו של מולקולות אחרות. לדוגמה, פולימרים מעשה ידי אדם מאפשרים יצירה של חומרים חדשים עם יישומים בלתי צפויים.
מצד שני, מקרומולקולות ביולוגיות מסוימות מבצעות משימות מורכבות, או כתורם של חומר ו/או של אֵנֶרְגִיָה לתהליכים אחרים, או כמנגנוני פעולה בִּיוֹכִימִיָה, כמו עם אינסולין, הורמון ויסות הסוכר של הגוף האנושי, המורכב מ-51 חומצות אמינו.
מקרומולקולות טבעיות
מקרומולקולות טבעיות הן בדרך כלל תרכובות מאוד ספציפיים הממלאים תפקידים חיוניים. במקרים מסוימים הם מתפקדים כקלט מטבולי (כגון פחמימות) ובאחרים מדובר במולקולות מבניות (כגון פחמימות). שומנים).
הם גם שחקני מפתח בתהליכים מסובכים ביותר, כגון DNA וה RNA, מעורב בשכפול תאים או מיטוזה. כמה דוגמאות פשוטות של מקרומולקולות טבעיות הן עמילן, תָאִית, גליקוגן, פרוקטוז, גלוקוז או ליגנין הנמצאים בעץ.
מקרומולקולות סינתטיות
מולקולות סינתטיות הן, כפי שהשם שלהן מרמז, אלו המסונתזות באופן מלאכותי על ידי ה בן אדם באמצעות תהליכים כימיים שונים בהם הקישור של מונומרים מבוקרת, מוגברת או מואצת.
הם חשובים במיוחד בתעשייה הפטרוכימית ובנגזרות של נֵפט, שממנו אנו מקבלים חשוב חומרים אורגניים סוג פולימרי, כמו רוב הפלסטיק (פוליאתילן, PCV), סיבים סינתטיים (פוליאסטר, ניילון) או חומרים מתקדמים טֶכנוֹלוֹגִיָה (כמו ננו-צינורות פחמן).