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, que significa «juntarse 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. Por lo tanto, los monómeros que se unen se deshidratan para permitir la síntesis de una molécula más grande.

Cuando los monómeros se ionizan, como es el caso de los 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 nuevamente agua, que se libera como un producto secundario, y una vez más uniendo los dos monómeros con un enlace covalente.

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 de 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 forma en que los monómeros pueden combinarse para formar polímeros. Por ejemplo, los monómeros de glucosa son los componentes 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 forma en que los monómeros de glucosa se unen, específicamente las ubicaciones de los enlaces covalentes entre los monómeros conectados y la orientación (estereoquímica) de los enlaces covalentes, da lugar a 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 que 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 propiedades diferentes.