Monomeri e polimeri

Definizione di polimeri

Poly- significa "molti" o "multi-", il che aiuta a ricordarti che un polimero è composto da molti monomeri.

Differenze tra monomeri e polimeri

La tabella seguente aiuta a ricapitolare in modo schematico le differenze tra monomeri e polimeri:

Quali sono le tre categorie di monomeri?

Esistono tre categorie di monomeri: monosaccaridi, amminoacidi e nucleotidi.

Monosaccaridi

Quando i monosaccaridi si uniscono, formano polimeri definiti polisaccaridi (carboidrati o zuccheri complessi). Per questo motivo, i monosaccaridi sono i monomeri dei carboidrati complessi, come l'amido e la cellulosa. I monosaccaridi sono molecole organiche. Contengono atomi di carbonio, idrogeno e ossigeno. Ne sono un esempio il glucosio, il fruttosio, il galattosio, il ribosio (presente nell'RNA) e il desossiribosio (presente nel DNA).

La figura 1 mostra le strutture ad anello di ciascun importante monosaccaride di sintesi.

Amminoacidi

Gli amminoacidi sono i mattoni dei polipeptidi (proteine). Per questo motivo, gli amminoacidi sono i monomeri delle proteine, come l'emoglobina e l'insulina. Così come i monosaccaridi, gli amminoacidi sono molecole organiche. Anch'essi contengono carbonio, idrogeno e ossigeno e, in aggiunta, azoto.

Gli amminoacidi sono costituiti da

• un atomo di carbonio centrale

• un gruppo amminico

• un gruppo carbossilico

• un gruppo organico R, unico per ogni amminoacido

Esempi di aminoacidi sono l'alanina e la valina.

Nucleotidi

I nucleotidi si uniscono per formare polinucleotidi (acidi nucleici). I nucleotidi sono quindi i monomeri degli acidi nucleici (DNA e RNA). Anche i nucleotidi sono molecole organiche, in quanto contengono carbonio e idrogeno. Sono inoltre composti da ossigeno, idrogeno e da uno a tre fosfati. I nucleotidi hanno come base un pentoso (uno zucchero a cinque carboidrati), collegato a una base azotata e a un gruppo fosfato. I nucleotidi del DNA hanno come base il desossiribosio, mentre quelli dell'RNA hanno il ribosio. La figura 3 illustra la struttura semplificata di un nucleotide. Si noti il legame fosfodiestere sul terzo atomo di carbonio, che lo collega al nucleotide successivo della catena.

Quali sono le tre categorie di polimeri?

I polimeri si dividono in tre gruppi: polisaccaridi, polipeptidi e polinucleotidi.

Tutti hanno una proprietà in comune: le loro lunghe catene sono costituite da unità simili che si ripetono: i monomeri.

Polisaccaridi (carboidrati complessi)

I polisaccaridi sono polimeri composti da più monosaccaridi. I carboidrati complessi sono polisaccaridi: amido, glicogeno e cellulosa. Tutti e tre sono composti da unità ripetute di glucosio. La figura 4 mostra la complessa struttura ramificata del polisaccaride glicogeno. I singoli cerchi ripetuti sono molecole di glucosio.

Polipeptidi (proteine)

I polipeptidi sono composti da monomeri di amminoacidi. Le proteine sono polipeptidi. Esempi di polipeptidi sono l'emoglobina, l'insulina e la cheratina. La figura 5 illustra la struttura primaria di una proteina. Come nell'immagine precedente, i singoli cerchi rappresentano gli aminoacidi.

Polinucleotidi (acidi nucleici)

I monomeri che formano i polinucleotidi sono nucleotidi. Gli acidi nucleici sono polinucleotidi. Dal punto di vista biologico, i polinucleotidi più essenziali sono il DNA e l'RNA.

Studiamo ora l'immagine qui sotto, che mostra una parte della struttura del DNA. Riesci a individuare i singoli nucleotidi?

Come avviene il passaggio da monomeri a polimeri e viceversa?

I monomeri si uniscono con legami chimici per formare i polimeri. Questo processo è chiamato polimerizzazione.

Due diverse reazioni permettono di formare e rompere i polimeri: la reazione di condensazione e la reazione di idrolisi.

Vediamo come si presentano queste due reazioni in un diagramma. La figura 7 illustra un diagramma semplificato di come le reazioni di condensazione e idrolisi formano e rompono i polimeri. Ti invitiamo in particolare a notare l'aggiunta e la rimozione di molecole d'acqua.

Reazione di condensazione

Come descritto in precedenza, i monomeri devono unirsi per formare un polimero. I monomeri si uniscono tramite legami chimici chiamati legami covalenti. Nella formazione di questi legami, la protagonista è l'acqua, che viene rimossa durante la reazione di condensazione.

Tra i vari monomeri si possono formare tre tipi di legami covalenti: il legame glicosidico, quello peptidico e quello fosfodiestere.

Reazione di idrolisi

In alto, nella figura 7 (b), si può notare che i polimeri vengono scomposti durante la reazione di idrolisi.

L'idrolisi è l'opposto della condensazione, in quanto i legami covalenti tra i monomeri vengono spezzati, non creati, con l'aiuto dell'acqua. L'acqua non viene rimossa, bensì si unisce ai monomeri.