POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS POLÍMEROS

CURSO: QUÍMICA MENCIÓN
MATERIAL QM N°12
POLÍMEROS NATURALES Y SINTÉTICOS
POLÍMEROS
ALGUNOS EJEMPLOS:
POLIETILENO: BOLSAS PLÁSTICAS, BOTELLAS, JUGUETES.
POLIPROPILENO: TELAS, TAPICERÍA, ALFOMBRAS, RECUBRIMIENTOS.
POLIESTIRENO: ESPUMAS PLÁSTICAS, VASOS, JUGUETES, PLUMAVIT, AISLANTES.
PVC: ENVOLTURAS PLÁSTICAS, MANGUERAS PARA JARDÍN, PLOMERÍA.
TEFLÓN: AISLANTE ELÉCTRICO, ANTIADHERENTE PARA UTENSILIOS DE COCINA (SARTENES).
NYLON: SEDA, LANA, POLIAMIDAS, FIBRAS, INDUSTRIA TEXTIL.
POLIÉSTER: ROPA, CONFECCIONES, MYLAR, GENERACIÓN DE CINTAS PARA AUDIO Y VIDEO.
POLÍMEROS
INTRODUCCIÓN
En términos generales, a las moléculas que presentan masas superiores a 10.000 u.m.a se
les conoce como macromoléculas (del griego makros, que significa “grande” o “largo”). Cuando
una macromolécula se obtiene al repetirse un patrón de átomos a lo largo de la misma, se obtiene
un polímero (del griego poly, que significa “muchos”, y meros, “partes”).
El compuesto formado por una sola unidad de dicho patrón de átomos y a partir del cual se
forma un polímero, se conoce como monómero (del griego monos, que significa “uno”).
Cabe hacer notar que un polímero es tan diferente de su monómero como una larga hebra de
espagueti lo es respecto a las pequeñísimas partículas de harina. Por ejemplo, el polietileno tan
utilizado en la fabricación de bolsas se plástico, presenta un monómero llamado etileno que es un
gas.
Si para la obtención de algún polímero se utilizan dos o más monómeros distintos, entonces,
se habla de copolímero. Si un polímero fluye y acepta ser moldeado, extruído o laminado, se le
denomina plástico.
CLASIFICACIÓN
Comúnmente se utilizan dos formas de clasificación en los polímeros. Una basada en el
comportamiento del polímero frente al calor y otra de acuerdo al mecanismo de obtención del
polímero.
De acuerdo al comportamiento del polímero frente al calor, se suelen clasificar en:
Termoplásticos: Son aquellos que se pueden moldear por calentamiento, ya que se
ablandan con el calor (caso del plastificado de documentos, fabricación de vasos, botellas,
etc).
Termofijos o Termoestables: Son aquellos que no se moldean por calentamiento, ya
que más bien se descomponen químicamente con la acción del calor (caso de los
pegamentos epóxidos).
De acuerdo a la forma de obtención de los polímeros se clasifican en dos grandes grupos:
Polímeros de Adición: Son aquellos que se obtienen de monómeros que poseen al
menos un enlace doble y son derivados del etileno, CH2=CH2.
Polímeros de Condensación: Son aquellos que se forman a partir de monómeros
polifuncionales, y durante su formación se produce la eliminación de una molécula
pequeña, por ejemplo, agua, metano, etc.
2
POLÍMEROS DE ADICIÓN
En la polimerización por adición, las unidades de construcción o monómeros se adicionan
unas a otras de tal manera que el producto polimérico contiene a todos los átomos de los
monómeros iniciales. Para lograr esto es necesario que el monómero inicial presente por lo menos
una instauración.
Hay muchos polímeros de adición, y además, muy conocidos. Casi la mayoría de ellos se
obtienen a partir de monómeros derivados del etileno (CH2=CH2), en los cuales uno o más átomos
de hidrógeno han sido reemplazados por otro átomo o grupo. La sustitución de uno de los átomos
de hidrógeno por un grupo metilo da el monómero propeno (CH2=CH-CH3), también conocido
como propileno.
Algunos polímeros de Adición:
H 2C
H 2C
H 2C
CH2
CH
CH3
CH
H
H
C
C
H
H
H
H
C
C
H
CH 3
H
H
C
C
CH
Cl
H
H
C
C
H
H 2C
C C l2
F 2C
H 2C
C F2
CH
CN
Cl
C
C
O
CH
O
C
CH3
Cl
F
F
C
C
F
F
H
H
C
C
H
H 2C
Cl
H
H
Usos
Polietileno
Bolsas de plàstico,
juguetes, aislantes eléctricos
Polipropileno
Alfom bras para interiores y
exteriores, botellas, m aletas
Poliestireno
Muebles de im itación de m adera,
aislantes de espum a plástica, vasos,
juguetes, m ateriales de em paque
n
n
n
H
H 2C
Nom bre
Polím ero
M onóm ero
CN
H
H
C
C
H
O
Cloruro de polivinilo
(PVC )
n
C loruro de
polivinilideno
(sarán)
n
Politetrafluroetileno
(teflón)
n
Poliacrilonitrilo
(orión, acrilán, creslán, dylen)
Envolturas de plástico,
im itación de cuero, plom ería,
m angueras para jardín,
losetas para pisos
Envolturas para alim entos,
cubiertas para asientos
R ecubrim iento antiadherente
para utensilios de cocina,
aislantes eléctricos
Estam bres, pelucas, pinturas
n
C
CH 3
Acetato de
polivinilo
Adhesivos, recubrim ientos
textiles, resinas para gom a
de m ascar, pinturas
Polim etacrilato
de m etilo
Sustituto del vidrio,
bolas de boliche
n
O
CH3
H 2C
C
C
O
O
CH 3
H
CH 3
C
C
H
C
O
CH3
n
O
3
Aplicaciones comerciales
Polietileno
Es un polímero termoplástico que se fabrica de alta y baja densidad. El de alta densidad es
parcialmente cristalino y se utiliza en la fabricación de objetos plásticos, tales como juguetes,
botellas, gabinetes de radio y televisión. El de baja densidad, es amorfo y se emplea para hacer
bolsas y como aislante térmico.
Contra lo que podría pensarse, las películas para envolver los alimentos y mantenerlos
frescos se hacen con polietileno de alta densidad, que es menos permeable, y por lo tanto
conserva mejor la humedad natural de los alimentos.
n CH2=CH2
eteno
(etileno)
→
[-CH2-CH2-]
polietileno
n
Polipropileno
Es un material plástico resistente que se moldea para fabricar maletas de casco duro y en
la fabricación de cajas de batería. Si el polipropileno se convierte en fibras, se utiliza en telas de
tapicería y alfombras.
CH2=CH-CH3
-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH|
|
|
|
CH3
CH3
CH3
CH3
Polipropileno
Propileno
Poliestireno
Es un polímero que se utiliza para la fabricación de vasos transparentes “desechables” y,
con la adición de color y cargas, se utiliza para manufacturar juguetes de bajo costo y artículos
para el hogar. Cuando se insufla un gas en el poliestireno líquido, éste forma una espuma y al
endurecerse se convierte en la conocida espuma sólida (plumavit o aislapol) con la que se hacen
vasos desechables, moldes de embalajes y planchas que se utilizan extensamente como aislantes
en las viviendas.
CH2=CH
CH2-CH
CH2-CH
ESTIRENO
CH2-CH
POLIESTIRENO
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CH2-CH
Polímeros de vinilo
Se utiliza en la fabricación de un material sintético resistente parecido al cuero natural, en la
fabricación de botellas plásticas irrompibles, en la fabricación de pisos duraderos, en la fabricación
de materiales ligeros de plomería e inoxidables. El cloruro de polivinilo (PVC) tiene todas estas
aplicaciones y muchas más.
CH2=CH-Cl
Cloruro de vinilo
-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2-CH-CH2|
|
|
|
Cl
Cl
Cl
Cl
Cloruro de polivinilo (PVC)
Hay que hacer notar que el gas cloruro de vinilo (monómero) es carcinógeno. Varias
personas que trabajaron muy de cerca con este compuesto desarrollaron más tarde un tipo de
cáncer que se conoce como angiosarcoma.
Teflón
Cuando el compuesto tetrafluoroetileno (TFE) se
polimeriza se obtiene el
Politetrafluoroetileno (PTFE) o teflón.
Debido a que los enlaces C-F son excepcionalmente fuertes y resistentes al calor y a los
agentes químicos, el teflón es un material resistente, poco reactivo y no inflamable. Este polímero
se utiliza en recubrir utensilios de cocina como sartenes, pailas y olas, ya que les confiere la
propiedad de antiadherentes.
CF2=CF2
Tetrafluoroetileno
-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2-CF2Politetrafuoroetileno o teflón
Caucho Natural y Sintético
Aunque el caucho es un polímero de origen natural, se estudia entre los polímeros sintéticos
porque tuvo mucho que ver con el desarrollo de la industria de los polímeros sintéticos. Durante la
Segunda Guerra Mundial Japón cortó el suministro de caucho natural de Malasia e Indonesia para
los aliados. La búsqueda de sustitutos sintéticos dio por resultado mucho más que un sustituto
sintético del caucho. En gran medida, la industria de los plásticos surgió de la búsqueda del
caucho sintético.
El caucho natural se obtiene del látex o savia del árbol del caucho o hevea brasiliensis. El
método tradicional de extracción del caucho consiste en hacer una incisión en “V” a través de la
cual fluye el caucho que es recogido y secado al fuego teniendo como base una estaca la cual se
humedece y se seca en un proceso repetitivo hasta que la masa del caucho compacta adquiere un
tamaño adecuado.
5
El caucho natural es un polímero de adición correspondiente a la polimerización del 2-metil 1,3butadieno o isopreno. La cantidad de monómeros varía entre 1.000 y 5.000 unidades.
H2C
CH2
C
H2C
C
CH3
CH2
C
H
H2C
CH2
C
C
CH3
H
Isopreno
H2C
C
C
CH3
CH2
CH3
H
C
H
Caucho Natural
Los cauchos sintéticos o artificiales se obtienen a partir del butadieno y derivados del
mismo. Por ejemplo, a partir del cloropreno se puede fabricar el policloropreno o Neopreno, el cual
presenta mejor resistencia a los aceites y a la gasolina que otros elastómeros (materiales que se
alargan y recuperan su forma).
n CH2=C-CH=CH2
|
Cl
Cloropreno
→
[ -CH2-C=CH-CH2- ]n
|
Cl
Neopreno
Otro ejemplo es el polibutadieno que se fabrica a partir del monómero butadieno (1,3butadieno)
n CH2=CH-CH=CH2
[ -CH2-CH=CH-CH2-]
→
Butadieno
n
Polibutadieno
Este polímero presenta una regular resistencia a la tensión y poca resistencia a la gasolina y
a los aceites, lo cual lo limita en su utilización en la fabricación de neumáticos para automóviles
(que es el uso principal de los elastómeros).
Otro ejemplo de los cauchos sintéticos nos servirá para conocer la copolimerización. En este
caso el copolímero está formado por dos monómeros distintos.
El caucho de estireno-butadieno (SBR, por sus siglas en inglés, caucho:rubber) es un
copolímero de 25% de estireno y 75% de butadieno. Un segmento de una molécula de SBR
tendría más o menos este aspecto:
CH2CH=CHCH2
Unidad de
Butadieno
CH2
CH
CH2CH=CHCH2
Unidad de
Estireno
Unidad de
Butadieno
CH2CH=CHCH2
Unidad de
Butadieno
Este polímero sintético es más resistente a la oxidación y a la abrasión que el caucho natural, pero
sus propiedades mecánicas son menos satisfactorias.
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Vulcanización
El caucho natural es de poca aplicación por su gran elasticidad, poca dureza y alto
desgaste. Para elaborar distintas piezas como suelas de zapato, mangueras, llantas, etc. Hay que
aumentar su resistencia al desgaste y disminuir su elasticidad. Para lograr esto, se aprovechan los
dobles enlaces que quedan en la molécula de poliisopreno (caucho) y se hacen reaccionar con
azufre para enlazar moléculas vecinas.
H3C
\
…-CH2-C=CH-CH2-…
H3 C
+ xS
S
\ /
… -CH2-C-CH-CH2-...
/
H3 C S
\/
…-CH2-C-CH-CH2-...
\
S
\
S
→
H3C
\
…-CH2-C=CH-CH2-…
Las moléculas de cadena larga que constituyen el caucho se pueden enroscar, torcer y
entrelazar unas con otras. El alargamiento del caucho corresponde al enderezamiento de las
moléculas retorcidas: El caucho natural es suave y pegajoso cuando está caliente, pero se puede
endurecer haciéndolo reaccionar con azufre. Este proceso llamado vulcanización, forma enlaces
cruzados entre los carbonos insaturados de los hidrocarburos por medio de átomos de azufre.
El descubridor de la vulcanización como proceso fue Charles Goodyear quien lo patentó en
1844.
La estructura tridimensional del caucho vulcanizado con estos enlaces cruzados de azufre, le
aporta mayor dureza y resistencia, ideal para ser utilizada en los neumáticos de los automóviles.
Sorprendentemente, la formación de enlaces cruzados también mejora la elasticidad del caucho.
Con una adecuada cantidad de enlaces cruzados, las cadenas individuales todavía
mantienen una relativa facilidad de enrollarse y alargarse, los enlaces cruzados tiran las cadenas
y las hacen regresar a su disposición inicial.
El caucho utilizado con fines industriales contiene de 1 a 2% de azufre, si su contenido de
azufre es del 3% o más, es lógico pensar entonces que el caucho formará mayor cantidad de
enlaces cruzados y adquiriría una estructura casi rígida, sin ninguna elasticidad, obteniéndose así
un caucho duro que se conoce con el nombre de ebonita.
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POLÍMEROS DE CONDENSACIÓN
En un polímero de adición, todos los átomos de las moléculas del monómero quedan
incorporadas en el polímero. En cambio, en un polímero de condensación una parte de las
moléculas del monómero no se incorpora al polímero final. Comúnmente, durante la
polimerización por condensación se expulsa una molécula pequeña, por ejemplo, agua.
Nylon
Existen varios tipos diferentes de nylon que se preparan a partir de un monómero o de
varios monómeros diferentes, pero todos ellos comparten algunas características estructurales
comunes.
Nylon 6
El monómero de este nylon es un ácido carboxílico con un grupo amino en el sexto átomo
de carbono, el ácido 6-aminohexanoico. La polimerización consiste en la reacción del grupo
carboxilo de una molécula de monómero con el grupo amino de otra molécula. Esta reacción
produce un enlace amida que une a las moléculas de monómeros formando el polímero, en este
caso una poliamida. En esta reacción se desprende una molécula de agua como producto
secundario.
Nylon 66
Poliamida con monómeros diferentes descubierto en 1937. En este caso un monómero
contiene dos grupos amino (1,6-hexanodiamina) y el otro monómero tiene dos grupos carboxilo
(ácido hexanodioico o ácido adípico), el producto es también una poliamida similar al nylon 6.
La seda y la lana que son fibras de proteínas, son poliamidas naturales.
Dacrón
Polímero de condensación formado por etilenglicol (1,2-etanodiol) con el ácido tereftálico o
ácido 1,4 bencenodicarboxílico). Los grupos hidroxilo del alcohol reaccionan con los grupos
carboxílo del ácido formando un poliéster.
Si este poliéster se fabrica en forma de película en lugar de fibra, recibe el nombre de Mylar.
La cinta de Mylar, con un recubrimiento magnético, se usa en la fabricación de casetes para audio
y video.
Baquelita
Retrocediendo en el tiempo, la baquelita fue el primer polímero sintético. Esta resina de
fenol-formaldehído fueron sintetizadas por Leo Baekeland y patentada el 1909.
La reacción se lleva a cabo en dos etapas: el formaldehído se adiciona en primer término a
las posiciones 2 y 4 de la molécula de fenol. Las moléculas sustituídas reaccionan a continuación
con expulsión del agua. Este enlazamiento continúa hasta formar una red extensa.
8
OH
OH
CH2
CH2
OH
CH2
CH2
OH
CH2
CH2
OH
OH
CH2
OH
OH
CH2
CH2
OH
R e s in a d e F e n o l-F o rm a ld e h íd o
Otros polímeros de condensación son:
Policarbonatos
Polímeros duros y translúcidos como el vidrio que tienen la resistencia suficiente para usarse
en ventanas a prueba de balas, también se usan en la fabricación de cascos protectores.
Poliuretanos
Son elastómeros de estructura similar a la del nylon, pero en lugar de la estructura –NHCO- aparece una del tipo –NH-CO-OEstos polímeros de usan especialmente como espuma de relleno (espuma de poliuretano)
para cojines, colchones y muebles acojinados.
Resinas Epóxicas
Constituyen excelentes recubrimientos de superficies y son poderosos adhesivos. Los
adhesivos epóxicos tienen dos componentes que se mezclan antes de usarse. Se forman enlaces
cruzados entre las cadenas de polímeros, y de esta manera la unión es muy fuerte.
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AMINOÁCIDOS
Los aminoácidos son compuestos que poseen la función amina ( -NH2 ) y la función ácido o
grupo carboxilo (-COOH ) en su estructura.
En condiciones adecuadas, los aminoácidos pueden reaccionar originando moléculas cada
vez más grandes hasta adquirir la categoría de polímeros.
Los α - aminoácidos son los más importantes biológicamente, ya que de su reacción se
obtienen las proteínas. Un α - aminoácido es aquel que posee un grupo amino (-NH2) y el grupo
carboxílo (-COOH) unido al mismo átomo de carbono.
Estructura de un aminoácido tipo:
R - CH - COOH
|
NH2
Existen unos 20 aminoácidos naturales conocidos, que se diferencian en el sustituyente R,
de los cuales 8 de ellos son considerados esenciales, esto es, deben ser ingeridos en la dieta ya
que no son sintetizados por el organismo.
AMINOÁCIDOS (en negrita los esenciales)
Gli
Ala
Val
Leu
Ile
Fen
Pro
Ser
Tre
Asn
Glicina
Alanina
Valina
Leucina
Isoleucina
Fenilalanina
Prolina
Serina
Treonina
Asparagina
Cis
Met
Trp
Tir
Gln
Asp
Glu
Lis
Arg
His
Cisterna
Metionina
Triptofano
Tirosina
Glutamina
Ácido Aspártico
Ácido Glutámico
Lisina
Arginina
Histidina
Enlace Peptídico
Las proteínas son poliamidas. El enlace de las amidas (-CONH-) se denomina enlace peptídico
cuando une a dos unidades de aminoácidos.
O
H3N+
CH
O
C
NH
CH
R
R
Enlace Peptídico
10
C
O-
Se observa que al aparecer un grupo amino activo a la izquierda y un grupo carboxilo a la
derecha, estos pueden seguir reaccionando para unir más unidades de aminoácidos. Este proceso
puede continuar hasta lograrse la unión de miles de unidades de aminoácidos para formar una
molécula gigante de un polímero llamado proteína.
O
H3N+
CH
C
O
NH
R
CH
C
O
O
NH
CH
C
R
R
NH
CH
n
R
O
C
NH
CH
C
O-
R
Amino
Carboxilo
Cuando se unen tan sólo dos aminoácidos, se forma un dipéptido
O
O
H3N+
CH2 C
NH
CH
C
CH2
O-
Glicilfenilalanina (un dipéptido)
Cuando se unen tres unidades de aminoácidos, se denomina un tripéptido
O
O
H 3N +
CH
C
CH 2 OH
NH
CH
CH 3
C
O
NH
CH
C
O-
CH 2 SH
Serilalanilcisteína (un tripéptido)
Una molécula con más de 10 unidades de aminoácidos se llama simplemente un polipéptido
y, cuando el peso molecular del polipéptido es mayor que 10.000, se denomina proteína. La
diferencia entre polipéptido y proteína es arbitraria y no siempre se aplica con precisión.
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Secuencia de aminoácidos
Cuando los científicos describen péptidos o proteínas se les facilita el indicar la secuencia de
aminoácidos utilizados a través de abreviaturas
Ejemplos.
Glicilalanina: Gli-Ala
Alanilglicina: Ala-Gli
PROTEÍNAS
Las proteínas son los compuestos bioquímicos más abundantes en los seres vivos. Son
verdaderamente especiales, por ser las sustancias centrales en casi todos los procesos biológicos.
Las enzimas, por ejemplo, son proteínas que permiten y controlan casi todas las reacciones
químicas en los sistemas vivos. Junto a los lípidos, las proteínas son componentes estructurales
de las membranas celulares.
Las proteínas de las membranas ayudan a transportar sustancias a través de la doble capa
lipídica y trabajan como sitios receptores de los neurotransmisores y de las hormonas.
Las proteínas son responsables del soporte estructural y del movimiento del cuerpo
humano. El tejido conectivo está formado por fibras proteínicas fuertes que ayudan a unir la piel y
el hueso. Los tejidos musculares están formados por proteínas.
Las proteínas participan en el transporte y almacenamiento de iones y moléculas, por
ejemplo, llevar el oxígeno de los pulmones a las células.
La proteínas llamadas inmunoglobulinas constituyen una de las líneas de defensa más
importante contra agentes infecciosos. Tal diversidad de roles que constituyen estos polímeros de
condensación de aminoácidos denominadas proteínas, las transforman en un pilar químico de la
materia viva.
Estructura de las proteínas
Se conocen cuatro niveles de organización:
La estructura primaria de una molécula de proteína corresponde a su secuencia de
aminoácidos. Esta estructura se mantiene unida por los enlaces peptídicos entre las moléculas de
aminoácidos. En otras palabras, esta estructura indica la clase y orden de los aminoácidos en la
molécula.
Asp-Arg-Val-Tir-Ile-His-Pro-Fen
Estructura primaria de la angiotensina II, un octapéptido que se produce
en los riñones que causa fuerte constricción de los vasos sanguíneos.
La estructura secundaria de una proteína se refiere a la disposición de las cadenas
alrededor de un eje. Esta disposición podría ser de lámina plegada (como en la seda), o de hélice
(como la lana). Esta estructura es la forma que adquiere la cadena debido a los puentes de
hidrógeno entre grupos amídicos.
12
Estuctura secundaria de una proteína. Hélice (α) y lámina plegada(β)
La estructura terciaria de una proteína se refiere a las relaciones espaciales de las
unidades de aminoácido que están relativamente separadas unas de otras en la cadena proteica.
Esta es la forma que adquiere una proteína debido a las relaciones que se establecen entre los
grupo R-libres de los diferentes aminoácidos.
Estructura terciaria de una proteína
Cuatro diferentes tipos de interacciones que se establecen en la estructura terciaria de una proteína.
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Hay un cuarto nivel de organización, la estructura cuaternaria que se presenta sólo en las
proteínas que presentan más de una cadena polipeptídica.
La estructura cuaternaria de la hemoglobina
(presenta cuatro cadenas enroscadas, apiladas en una disposición tetraédrica)
Clasificación de Proteínas
Las proteínas se clasifican en simples o conjugadas, dependiendo de su constitución.
Las simples son aquellas que por hidrólisis producen únicamente
α -aminoácidos.
Las conjugadas son aquellas que por hidrólisis producen aminoácidos u otras sustancias
como monosacáridos, ácidos nucleicos y lípidos.
14
Proteínas Simples
I. GLOBULARES
•
Globulinas
Son indispensables para la defensa contra las infecciones y son denominadas gamaglobulinas.
•
Albúminas
Se encuentran en los huesos y en la sangre donde sirven como sistema buffer, para
mantener el pH constante, pues las variaciones del pH pueden causar la muerte, también
sirven como reguladores de la presión osmótica, impidiendo la destrucción de los glóbulos
rojos y demás células sanguíneas.
•
Histonas
Son proteínas básicas, que están asociadas a los ácidos nucleicos.
II. FIBROSAS
•
Colágenos
Proteínas en tejidos conectivos como tendones, ligamentos, Se encuentran también en los
huesos y dientes
•
Elastinas
Son también componentes de tejido conectivo y se diferencian a los colágenos porque las
elastinas no se convierten en gelatina al calentarse. Son componentes de los vasos
sanguíneos, son elásticas y se pueden alargar.
•
Queratinas
Proteínas fibrosas que se encuentran en el pelo, la piel, la uñas, las plumas, el algodón y la
lana.
Proteínas Conjugadas
•
Glicoproteínas
Contienen un carbohidrato como grupo no proteico (grupo prostético). Por ejemplo, la
mucina de la saliva.
•
Lipoproteínas
Poseen un lípido como grupo prostético. Se encuentran en la cubierta de los nervios,
membranas celulares, núcleo y ribosoma. Por ejemplo, γ-globulina presente en el suero.
•
Hemoproteínas (Cromoproteínas)
Poseen un grupo prostético coloreado. Por ejemplo, la hemoglobina.
•
Nucleoproteínas
Están asociadas con los ácidos nucleicos.
15
De acuerdo a su función, las proteínas pueden ser:
Estructurales
Ejemplos:
•
•
Colágeno: fundamental en la piel, huesos y cartílagos.
Lipoproteínas: básica en las membranas celulares.
Contráctiles
Ejemplos:
•
Actina y miosina: proteínas musculares
Hormonas (mensajero químico)
Ejemplo:
•
Insulina: introduce glucosa a las células.
Catalizadores
Ejemplo:
•
Enzimas: regulan las reacciones químicas en los seres vivos.
Factores de coagulación sanguínea
Ejemplo:
•
Fibrinógeno y otros factores de coagulación.
Proteínas de defensa
Ejemplo:
•
Anticuerpos y globulinas.
Proteínas transportadoras
Ejemplos:
•
•
Albúmina: transporte de la bilirrubina.
Hemoglobina:encargadas del transporte del oxígeno.
16
Proteínas de mantenimiento
Ejemplo:
•
Aquellas dedicadas al mantenimiento del pH y de la presión osmótica.
Desnaturalización de proteínas
Es la pérdida de las estructuras de la proteínas, este efecto es originado por un agente
externo como el calor, un ácido, una base, una sal o una radiación ultravioleta. En ocasiones, en
la desnaturalización, se rompen enlaces covalentes haciendo irreversible el proceso de regresar a
la estructura u organización original.
La desnaturalización de las proteínas por calentamiento es una de las más viejas prácticas
empleadas en la cirugía para desinfectar los instrumentos (en este caso las proteínas
desnaturalizadas son las de las bacterias).
Las proteínas desnaturalizadas son imposibles de cristalizar y cambiar sus propiedades
físicas y su función biológica comparativamente con la proteína original.
Para que una proteína presente algún valor alimenticio debe experimentar el proceso de
desnaturalización, este proceso va seguido de la coagulación de la proteína, formando una masa
sólida e insoluble y biológicamente inactiva.
Ácido Desoxirrubonucleico (ADN)
En 1953, Watson, Crack, Franklin y Wilkins, fueron los primeros científicos en identificar la
estructura correcta de la molécula de ADN.
El DNA es una cadena de nucleótidos que se encuentra en el núcleo de la célula: guarda la
información genética siguiendo un código que depende de la colocación de las bases nitrogenadas.
Cromatina: la cromatina es el mismo ADN, cuando la célula se va a dividir, la cromatina se
duplica y luego se rompe en fragmentos llamados cromosomas.
17
Los cromosomas están formados por unidades llamadas genes, que son los responsables de
transportar la información genética
En la estructura del ADN , se van conectando los diferentes nucleótidos mediante enlaces 3’
y 5’.
En la conformación de ADN intervienen nucleótidos de Adenina, Timina, Guanina y Citosina.
Las dos cadenas de polinucleótidos van en sentidos opuetos en una molécula de ADN . En
cada extremo de una molécula de ADN se encuentra el extremo 5’ de una cadena y el extremo 3’
de la otra. Las cadenas de polinucleótidos que van en sentidos opuestos se denominan cadenas
antiparalelas.
Si se torciera una escalera flexible, tomaría la forma de una molécula de ADN.
Los peldaños de la escalera serían análogos a los pares de bases y los soportes
serían análogos a las unidades alternantes de desoxirribosa y fosfato
S = azúcar desoxirribosa
P= grupo fosfato
A= adenina
G= guanina
C= citosina
T= timina
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Replicación de ácidos desoxirribonucleicos
Las moléculas de ADN pueden presentar una reacción catalizada por enzimas en ellas
producen duplicados exactos de si mismos. Tal reacción es única entre las moléculas y se
denomina replicación del ADN. La replicación de moléculas de ADN es necesaria para todos los
seres vivos
En las secuencias de las bases de los nucleótidos de las moléculas de ADN, se encuentra
toda la información hereditaria de un organismo. Cuando las células se dividen, debe existir algún
medio por el cual la información hereditaria de la célula progenitora se transfiere a las dos células
descendientes.
La replicación del ADN es catalizada por el ADN polimerasa y comienza cuando los enlaces
de hidrógeno entre los pares complementarios de bases se rompen. La molécula de ADN se
separa de forma similar a como se abre un cierre eclaire
Dentro del fluido que rodea a la molécula de ADN se encuentran moléculas libres de
trifosfato de desoxinucleósido, incluyendo dATP, dGTP. dCTP y dTTP.
Bajo la dirección del ADN polimerasa, las moléculas de trifosfato de desoxinucleósido son
llevadas hacia las bases que están expuestas después de que la molécula de ADN comienza a
desenvolverse.
Una base de adenina en la molécula de ADN forma enlaces de hidrógeno con una base de
timina complementaria que forma parte del desoxinucleótido libre. Una base de guanina de la
molécula de ADN forma enlaces de hidrógeno con su base complementaria de citosina y así
sucesivamente. Por lo tanto, cada cadena se une a su complemento y produce una réplica exacta
de la cadena a la cual estaba originalmente unida.
19
Replicación del ADN
Identificación por ADN
En 1985 el biólogo británico Alec Jeffreys inventó una técnica y acuñó el término
“identificación por ADN” (DNA fingerprinting) Al igual que la huellas dactilares, el ADN de una
persona es único para ese individuo. Cualquier célula (de la piel, sangre, semen, saliva, etc.)
puede proporcionar la muestra de ADN necesaria.
Las muestras de ADN de un sospechoso se comparan con el ADN de pistas halladas en la
escena del crimen. La técnica es intrincada y requiere varios pasos químicos. En el paso final, una
“huella” se representa como una serie de barras horizontales parecidas a los códigos de barras de
la mercancía que se vende en los supermercados.
La identificación por ADN es un importante avance en la investigación forense. Se han
resuelto varios casos de crímenes con esta tecnología. Además, dado que los hijos heredan la
mitad de su ADN de cada padre, la identificación por ADN se ha utilizado para establecer la
paternidad de un hijo cuyo origen está en disputa. Se asegura que la probabilidad de acertar en
tales casos es excelente, de al menos 100.000 a 1.
El Proyecto Genoma Humano (PGH)
Tiene como principal objetivo secuenciar todo el ADN del Homo sapiens . El primer borrador
se hizo público en junio del 2000 y este mes de abril se anunció que está listo el 99,99% del
mapa genético del hombre. La segunda tarea es conocer los genes normales, sus características y
el producto que sintetizan. Y la tercera meta es identificar los genes que tienen relación con
enfermedades, como por ejemplo, diferentes tipos de cáncer (de mama, próstata o colon), mal de
Alzheimer, cardiopatías congénitas, entre otras.
20
TEST EVALUACIÓN MÓDULO 12
1. Es una característica propia de los polímeros termoplásticos
A)
B)
C)
D)
E)
no pueden ser moldeados por calentamiento
se descomponen químicamente por la acción del calor
son aquellos que se obtienen de monómeros que poseen un doble enlace
son aquellos que en su polimerización generan la eliminación de una molécula pequeña
Son moldeables por calentamiento ya que se ablandan con el calor
2. El polipropileno (PP) y el policloruro de vinilo (PVC) son polímeros que en la actualidad
generan gran demanda de consumo. Los respectivos monómeros son
A) H2C = CH2 y H2C = CH
B)
CH = CH2 y H2C = CH – Cl
C) H2C = CH – CH3
D)
E)
y
H2C = CH – Cl
CH = CH2 y H2C = CH2
H2C = CH – Cl y F – C = C – F
F
F
3. “Polímero termoplástico que se fabrica de alta y baja densidad, parcialmente cristalino y útil en
la fabricación de juguetes, botellas, gabinetes de radio y TV, inclusive en la confección de
bolsas y como aislante térmico”… El polímero definido es
A)
B)
C)
D)
E)
polipropileno (PP)
policloruro de vinilo (PVC)
poliestireno (PS)
polietileno (PE)
politetrafluoretileno (Teflón)
4. Respecto al caucho natural es incorrecto afirmar:
A)
B)
C)
D)
E)
se obtiene del látex o savia del árbol del caucho
corresponde a un polímero de adición
su monómero es el isopreno (2 metil 1,3 –Butadieno)
un derivado sintético directo del caucho es el neopreno
la dureza (rigidez) y su resistencia a la elasticidad hacen del caucho natural un polímero de
gran aplicación industrial
21
5. Cual de los siguientes pares de polímeros son de condensación
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
policarbonato y poliester
dracón y baquelita
poliuretano y caucho natural
Sólo I
Sólo II
Sólo III
I y II
I, II y III
6. El nylon 66 es un polímero descubierto en 1937. Está formado por un monómero con dos
grupos amino (1,6 hexano diamina) y un segundo monómero con dos grupos carboxilos (ácido
hexanodioico)
Respecto a sus características, señale la correcta
I)
II)
III)
A)
B)
C)
D)
E)
el nylon 66 es una poliamida
es un polímero de condensación
la seda y la lana son ejemplos de estas poliamidas
Sólo I
I y II
II y III
I y III
I, II y III
7. Respecto a las proteínas, es erróneo afirmar que
A)
B)
C)
D)
E)
Son los compuestos bioquímicos más abundantes en los seres vivos
Las enzimas son ejemplos de proteínas
Son componentes estructurales de las membranas celulares
El tejido conectivo y muscular está formado por proteínas
Todas las proteínas son enzimas
8.
I. Proteínas globulares
II. Proteínas fibrosas
III. Proteínas conjugadas
a) Colágeno
b) Lipoproteínas
c) Histonas
Relacionando cada ejemplo con su respectiva clasificación se deduce
A)
B)
C)
D)
E)
Ia – IIb - IIIc
Ic – IIb – IIIa
Ic – IIa – IIIb
Ib – IIc - IIIa
Ib – IIa – IIIc
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9. Cual de las siguientes funciones no corresponde a la realizada por una proteína
A)
B)
C)
D)
E)
estructural
hormonal
catalizadora
defensa
vitamína
10. La unidad básica y estructural de un ácido nucleico es el nucleótido, estructura compleja
formada por:
A)
B)
C)
D)
E)
azúcar, base nitrogenada y un grupo fosfato
una proteína, ATP y un grupo fosfato
un aminoácido, base nitrogenada y cromatina
un fosfolípido, una proteína globular y ATP
un ácido graso, una proteína fibrosa y una base nitrogenada
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