Nous expliquons ce que sont les macromolécules, leurs fonctions et leurs types de structure. Aussi, des macromolécules naturelles et synthétiques.
Que sont les macromolécules ?
Les macromolécules sont des molécules de taille énorme , c’est-à-dire qu’elles sont composées de milliers ou de centaines de milliers d’ atomes . Ils peuvent être de nature biologique, résultat de processus qui se produisent dans des organismes vivants, ou synthétiques, produits par l’homme dans des laboratoires chimiques ou biologiques.
Le terme macromolécules a été inventé en 1920 par Hermann Staudinger , lauréat du prix Nobel de chimie . À l’époque, les macromolécules étaient appelées des molécules pesant plus de 10 000 daltons en masse atomique, bien qu’elles puissent peser beaucoup plus.
Les macromolécules constituées d’unités répétitives de molécules plus petites (appelées monomères) qui composent toute leur structure sont appelées polymères . Les polymères peuvent également être naturels ou synthétiques , par exemple les protéines , les acides nucléiques et les glucides sont des polymères naturels, tandis que les plastiques et les fibres synthétiques sont des polymères synthétiques.
Il est important de comprendre la différence entre une macromolécule et un polymère, car même si les deux sont gros, ils ne sont pas exactement identiques. Il existe des macromolécules qui ne sont pas des polymères , car elles ne sont pas constituées d’une unité moléculaire répétitive (monomère), bien qu’elles soient toujours de grande taille. Par exemple, les graisses et les macrocycles sont des macromolécules, mais ce ne sont pas des polymères. D’autre part, il existe des polymères moyens, c’est-à-dire que leur taille n’est pas aussi grande que celle d’une macromolécule.
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Fonctions des macromolécules
Les macromolécules peuvent avoir des fonctions très diverses , selon celle dont on parle. Par exemple, les macromolécules de glucose sont une source d’énergie pour les organismes vivants .
Un exemple très différent est la macromolécule d’ADN, qui est essentiellement un dispositif de mémoire cellulaire utilisé pour la synthèse des protéines ou la réplication cellulaire.
D’autre part, les protéines remplissent des fonctions structurelles et de transport et peuvent également agir comme catalyseurs.
Les macromolécules synthétiques, telles que les polymères de polyéthylène et de nylon, sont largement utilisées dans l’ industrie chimique pour fabriquer des plastiques ou comme isolants.
structure des macromolécules
Les macromolécules, en général, sont composées d’unités moléculaires plus petites qui sont liées par des liaisons covalentes , par des liaisons hydrogène, par des forces de Van der Waals ou par des interactions hydrophobes. Dans tous les cas, ils composent de grandes structures moléculaires qui contiennent des milliers d’atomes disposés en séquences fixes, et aboutissent à des composés de poids moléculaire extrêmement élevé.
Aussi, selon leur structure, les macromolécules peuvent être :
- linéaire. Lorsqu’ils forment de longues chaînes qui répètent un certain ordre de monomères, reliés entre eux par la tête et la queue.
- ramifié. Lorsque chaque monomère peut rejoindre d’autres chaînes, formant des branches (comme des arbres) de tailles différentes à une distance donnée de la chaîne principale.
D’autre part, les macromolécules peuvent être classées selon leur composition en :
- Homopolymères. Ils sont constitués d’un seul type de monomère qui se répète dans toute leur structure moléculaire.
- copolymères. Ils sont constitués de plus d’un type de monomère.
Importance des macromolécules
Les macromolécules se distinguent des autres molécules naturelles et synthétiques en ce qu’elles ont un volume et un poids moléculaire énormes. Par conséquent, ses propriétés sont plus complexes et utiles que celles d’autres molécules . Par exemple, les polymères artificiels permettent la création de nouveaux matériaux avec des applications imprévues.
D’autre part, certaines macromolécules biologiques accomplissent des tâches complexes, soit en tant que fournisseur de matière et/ou d’énergie pour d’autres processus, soit en tant que mécanismes d’ action biochimique , comme c’est le cas avec l’insuline, l’hormone qui régule le sucre dans le corps humain, composée de 51 acides aminés.
macromolécules naturelles
Les macromolécules naturelles sont généralement des composés très spécifiques qui remplissent des fonctions vitales. Dans certains cas, ils fonctionnent comme un intrant métabolique (comme les glucides) et dans d’autres, ce sont des molécules structurelles (comme les lipides ).
Ce sont aussi des acteurs fondamentaux dans des processus très compliqués, comme l’ADN et l’ARN , qui participent à la réplication cellulaire ou à la mitose . Quelques exemples simples de macromolécules naturelles sont l’amidon, la cellulose , le glycogène, le fructose, le glucose ou la lignine présents dans le bois.
macromolécules synthétiques
Les molécules synthétiques sont, comme leur nom l’indique, celles synthétisées artificiellement par l’homme par divers processus chimiques dans lesquels l’union des monomères est contrôlée, renforcée ou accélérée.
Ils sont particulièrement importants dans l’industrie pétrochimique et des dérivés du pétrole , à partir de laquelle nous obtenons d’importants matériaux polymères organiques , tels que la plupart des plastiques ( polyéthylène , PCV), des fibres synthétiques (polyester, nylon ) ou des matériaux de technologie avancée (tels que les nanotubes de carbone).
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