náhled|218x218pixelů|Ukázka biomakromolekuly (nukleová kyselina DNA) Makromolekula (latinsky makro- + moles, česky velká jednotka hmotnosti) je rozsáhlá molekula, zpravidla s velkou molární hmotností (obvykle vyšší než 10 000 g·mol−1). Atomy v makromolekule jsou vázány kovalentními vazbami. Molekuly jsou vázány mezimolekulárními Van der Waalsovými silami, které výrazně ovlivňují chování makromolekul.
Makromolekula vzniká z monomerů (nízkomolekulární látka – samostatné atomy, molekuly či skupiny molekul) složitými chemickými reakcemi, které se nazývají polyreakce nebo polymerizační reakce. Počet monomerů nebo jenom merů (opakující se stavební jednotky v makromolekule) se nazývá polymerační stupeň. Sloučeniny s nízkým polymeračním stupněm (do 10) jsou označovány oligomery, s vyšším polymeračním stupněm (10 až miliony) polymery.
Základem živé hmoty v přírodě jsou biomakromolekuly. Nejběžnějšími biomakromolekulami jsou biopolymery (nukleové kyseliny, bílkoviny a sacharidy) a velké nepolymerní molekuly (lipidy, makrocykly nebo nanogely).
Uměle vyrobené makromolekuly se nazývají syntetické makromolekuly a jsou to například plasty (polyvinylchlorid (PVC), polyethylentereftalát (PET), polystyren (PS) a další) nebo syntetická vlákna (polyolefinová (PE), polyakrylonitrilová (PAN), polyesterová (PES), polyamidová (PA), polyimidová (PI) a další).
Termín makromolekula zavedl nositel Nobelovy ceny Hermann Staudinger (1881–1965) na začátku 20. století pro sloučeniny s vysokým obsahem molekul a více než 1 000 atomů. V současnosti se studiem makromolekul zabývá makromolekulární chemie.
Geometrické uspořádání náhled|95x95pixelů|Lineární uspořádání Pro geometrické uspořádání makromolekuly (také konformace makromolekuly) je typická řetězová struktura, v níž je chemickými vazbami spojen velký počet stejných nebo různých opakujících se nízkomolekulárních stavebních (také strukturních) jednotek. Způsob vzniku makromolekuly se nazývá polymerizace.
Na prostorovém uspořádání strukturních jednotek v řetězci jsou značně závislé vlastnosti makromolekulárních látek. Rozeznáváme tato základní geometrická uspořádání: náhled|96x96pixelů|Rozvětvené uspořádání
lineární uspořádání – vzniká polymerizací sloučenin s dvojnými vazbami (například termoplasty). rozvětvené uspořádání – vzniká polymerizací sloučenin s trojnými vazbami. Postranní řetězce vznikají rozbitím trojných vazeb (například elastomery). náhled|96x96pixelů|Prostorově síťovanéprostorově síťované uspořádání – vzniká také polymerizací sloučenin s trojnými vazbami. Místo bočních řetězců dochází k prostorovému propojení. Takový materiál je pak při slabém zesílení pružný a tažný, při velkém zesílení tvrdý, netavitelný a nerozpustný (například reaktoplasty).
Původ makromolekul
Přírodní (také biomakromolekuly nebo biopolymery)
Uhlovodíky, například stavební složka přírodního kaučuku (cis-1,4-polyisopren) Lignin, stavební složka dřeva Polynukleotidy, stavební složka nukleových kyselin (DNA, RNA) Polysacharidy, stavební složka škrobu a celulózy Proteiny, stavební složka živých organismů (například kolagen, enzymy, protilátky)
Polosyntetické (také polosyntetické polymery)
Acetátová vlákna (hedvábí) Viskózová vlákna (celuloid) Vulkanizovaný kaučuk (pryž, guma)
Syntetické (také syntetické polymery)
Polystyren (PS), Polyethylen (PE), Polypropylen (PP), Polyamid (PA) Polyvinylchlorid (PVC), Polyethylentereftalát (PET) Silikon
Důležité biomakromolekuly náhled|214x214pixelů|Struktura bílkoviny - od primární, sekundární, terciární až po kvartérní Všechny živé organismy potřebují pro své biologické funkce tři základní biomakromolekuly – DNA, RNA a bílkoviny. Každá z těchto molekul je nezbytná pro život, protože každá z nich hraje v buňce odlišnou a nenahraditelnou roli. Velmi zjednodušeně platí, že DNA vytváří RNA a RNA pak vytváří bílkoviny.
DNA, RNA a bílkoviny se skládají z opakující se struktury příbuzných stavebních bloků (nukleotidy v případě DNA a RNA, aminokyseliny v případě bílkovin). Lze na ně pohlížet jako na velmi dlouhou šňůru korálků, přičemž každý korálek představuje jeden nukleotid (DNA a RNA) nebo jednu aminokyselinu (bílkoviny), které jsou spojené dohromady kovalentními chemickými vazbami.
Obecně jsou to nerozvětvené polymery, tedy řetězce. Ale ve většině případů mají monomery v řetězci bílkovin a nukleových kyselin silný sklon k interakci s jinými aminokyselinami nebo nukleotidy. Vytvářejí tak nejenom řetězce, ale shlukují se do dalších struktur. Ty jsou pak popisovány jako primární, sekundární, terciární a kvartérní. +Makromolekula (Polymer)Nízkomolekulární látka (Monomer)Vazby při řetězení monomerůNukleová kyselina DNANukleotidy (fosfát, deoxyribóza a nukleové báze – adenin, guanin, thymin, uracil, cytosin)Fosfodiesterová vazba s vodíkovými vazbamiNukleová kyselina RNANukleotidy (fosfát, ribóza a nukleové báze – adenin, guanin, uracil, cytosin)Fosfodiesterová vazbaBílkovinyAminokyselinyPeptidová vazbaPolysacharidyMonosacharidyGlykosidová vazba
Související články polymerace oligomery polymery biologické makromolekuly plasty syntetická vlákna
Reference
Externí odkazy
Kategorie:Molekuly Kategorie:Makromolekulární chemie