2.24: Síntesis de Macromoléculas Biológicas - Síntesis de Deshidratación

Objetivos de aprendizaje

• Explicar las reacciones de deshidratación (o condensación)

Síntesis de deshidratación

La mayoría de las macromoléculas están hechas de subunidades individuales, o bloques de construcción, llamados monómeros. Los monómeros se combinan entre sí a través de enlaces covalentes para formar moléculas más grandes conocidas como polímeros. Al hacerlo, los monómeros liberan moléculas de agua como subproductos. Este tipo de reacción se conoce como síntesis de deshidratación, lo que significa “armar mientras se pierde agua” También se considera una reacción de condensación ya que dos moléculas se condensan en una molécula más grande con la pérdida de una molécula más pequeña (el agua).

En una reacción de síntesis de deshidratación entre dos monómeros no ionizados, como los azúcares monosacáridos, el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero, liberando una molécula de agua en el proceso. La eliminación de un hidrógeno de un monómero y la eliminación de un grupo hidroxilo del otro monómero permite que los monómeros compartan electrones y formen un enlace covalente. Así, los monómeros que se unen están siendo deshidratados para permitir la síntesis de una molécula más grande.

Figura\(\PageIndex{1}\): Una reacción de síntesis de deshidratación que involucra monómeros no ionizados..: En la reacción de síntesis de deshidratación entre dos moléculas de glucosa, se combina un grupo hidroxilo de la primera glucosa con un hidrógeno de la segunda glucosa, creando un enlace covalente que une los dos azúcares monoméricos ( monosacáridos) juntos para formar la maltosa disacárido. En el proceso, se forma una molécula de agua.

Cuando los monómeros están ionizados, tal como es el caso de aminoácidos en un ambiente acuoso como el citoplasma, dos hidrógenos del extremo cargado positivamente de un monómero se combinan con un oxígeno del extremo cargado negativamente de otro monómero, formando de nuevo agua, que se libera como producto secundario, y uniendo de nuevo los dos monómeros con un enlace covalente.

Figura\(\PageIndex{1}\): Una reacción de síntesis de deshidratación que involucra monómeros ionizados.: En la reacción de síntesis de deshidratación entre dos aminoácidos, con se ionizan en ambientes acuosos como la célula, un oxígeno del primer aminoácido se combina con dos hidrógenos del segundo aminoácido, creando un enlace covalente que une los dos monómeros entre sí para formar un dipéptido. En el proceso se forma una molécula de agua.

A medida que los monómeros adicionales se unen a través de múltiples reacciones de síntesis de deshidratación, la cadena de monómeros repetitivos comienza a formar un polímero. Diferentes tipos de monómeros pueden combinarse en muchas configuraciones, dando lugar a un grupo diverso de macromoléculas. Tres de las cuatro clases principales de macromoléculas biológicas (carbohidratos complejos, ácidos nucleicos y proteínas), están compuestas por monómeros que se unen a través de reacciones de síntesis de deshidratación. Los carbohidratos complejos se forman a partir de monosacáridos, los ácidos nucleicos se forman a partir de mononucleótidos y las proteínas se forman a partir de aminoácidos.

Existe una gran diversidad en la manera en que los monómeros se pueden combinar para formar polímeros. Por ejemplo, los monómeros de glucosa son los constituyentes del almidón, el glucógeno y la celulosa. Estos tres son polisacáridos, clasificados como carbohidratos, que se han formado como resultado de múltiples reacciones de síntesis de deshidratación entre monómeros de glucosa. Sin embargo, la manera en que los monómeros de glucosa se unen entre sí, específicamente las ubicaciones de los enlaces covalentes entre los monómeros conectados y la orientación (estereoquímica) de los enlaces covalentes, da como resultado estos tres polisacáridos diferentes con propiedades y funciones variables. En ácidos nucleicos y proteínas, la ubicación y estereoquímica de los enlaces covalentes que conectan los monómeros no varían de molécula a molécula, sino los múltiples tipos de monómeros (cinco monómeros diferentes en ácidos nucleicos, mononucleótidos A, G, C, T y U; 21 monómeros de aminoácidos diferentes en proteínas) se combinan en una gran variedad de secuencias. Cada proteína o ácido nucleico con una secuencia diferente es una molécula diferente con diferentes propiedades.

Puntos Clave

• Durante la síntesis de deshidratación, o bien el hidrógeno de un monómero se combina con el grupo hidroxilo de otro monómero liberando una molécula de agua, o bien dos hidrógenos de un monómero se combinan con un oxígeno del otro monómero liberando una molécula de agua.
• Los monómeros que se unen a través de reacciones de síntesis de deshidratación comparten electrones y forman enlaces covalentes entre sí.
• A medida que los monómeros adicionales se unen a través de múltiples reacciones de síntesis de deshidratación, esta cadena de monómeros repetitivos comienza a formar un polímero.
• Los carbohidratos complejos, los ácidos nucleicos y las proteínas son ejemplos de polímeros que se forman por síntesis por deshidratación.
• Los monómeros como la glucosa pueden unirse de diferentes maneras y producir una variedad de polímeros. Monómeros como mononucleótidos y aminoácidos se unen en diferentes secuencias para producir una variedad de polímeros.

Términos Clave

• enlace covalente: Un tipo de enlace químico donde dos átomos están conectados entre sí por la compartición de dos o más electrones.
• monómero: Una molécula relativamente pequeña que puede unirse covalentemente a otros monómeros para formar un polímero.