Los biopolímeros son polímeros naturales producidos por las células de los organismos vivos . Los biopolímeros consisten en unidades monoméricas unidas covalentemente para formar moléculas más grandes. Hay tres clases principales de biopolímeros, clasificados según los monómeros utilizados y la estructura del biopolímero formado: polinucleótidos , polipéptidos y polisacáridos . Los polinucleótidos , como el ARN y el ADN , son polímeros largos compuestos por 13 o más [ aclaración necesaria ] monómeros de nucleótidos . Polipéptidosy proteínas, son polímeros de aminoácidos y algunos ejemplos importantes incluyen colágeno , actina y fibrina . Los polisacáridos son carbohidratos poliméricos lineales o ramificados y los ejemplos incluyen almidón, celulosa y alginato. Otros ejemplos de biopolímeros incluyen cauchos naturales (polímeros de isopreno ), suberina y lignina ( polímeros polifenólicos complejos), cutina y cután (polímeros complejos de ácidos grasos de cadena larga ) y melanina .
Los biopolímeros tienen aplicaciones en muchos campos, incluida la industria alimentaria , la fabricación , el envasado y la ingeniería biomédica . [1]
Una de las principales diferencias definitorias entre los biopolímeros y los polímeros sintéticos se puede encontrar en sus estructuras. Todos los polímeros están hechos de unidades repetitivas llamadas monómeros . Los biopolímeros suelen tener una estructura bien definida, aunque esta no es una característica definitoria (ejemplo: lignocelulosa ): la composición química exacta y la secuencia en la que se organizan estas unidades se denomina estructura primaria , en el caso de las proteínas. Muchos biopolímeros se pliegan espontáneamente en formas compactas características (ver también " plegamiento de proteínas " así como estructura secundaria y estructura terciaria), que determinan sus funciones biológicas y dependen de manera complicada de sus estructuras primarias. La biología estructural es el estudio de las propiedades estructurales de los biopolímeros. Por el contrario, la mayoría de los polímeros sintéticos tienen estructuras mucho más simples y aleatorias (o estocásticas). Este hecho conduce a una distribución de masa molecular que falta en los biopolímeros. De hecho, como su síntesis está controlada por un proceso dirigido por moldes en la mayoría de los sistemas in vivo , todos los biopolímeros de un tipo (por ejemplo, una proteína específica) son todos iguales: todos contienen secuencias y números de monómeros similares y, por lo tanto, todos tienen el mismo masa. Este fenómeno se denomina monodispersidad en contraste con la polidispersidad.que se encuentran en los polímeros sintéticos. Como resultado, los biopolímeros tienen una dispersión de 1. [2]
La convención para un polipéptido es enumerar sus residuos de aminoácidos constituyentes a medida que ocurren desde el término amino hasta el término ácido carboxílico. Los residuos de aminoácidos siempre están unidos por enlaces peptídicos . La proteína , aunque se usa coloquialmente para referirse a cualquier polipéptido, se refiere a formas más grandes o completamente funcionales y puede consistir en varias cadenas polipeptídicas, así como en cadenas simples. Las proteínas también se pueden modificar para incluir componentes no peptídicos, como cadenas de sacáridos y lípidos .
La convención para una secuencia de ácido nucleico es enumerar los nucleótidos tal como aparecen desde el extremo 5' hasta el extremo 3' de la cadena polimérica , donde 5' y 3' se refieren a la numeración de los carbonos alrededor del anillo de ribosa que participan en la formación los enlaces fosfato diéster de la cadena. Tal secuencia se denomina estructura primaria del biopolímero.
Los polímeros de azúcar pueden ser lineales o ramificados y normalmente se unen con enlaces glucosídicos . La ubicación exacta del enlace puede variar, y la orientación de los grupos funcionales de enlace también es importante, lo que da como resultado enlaces glucosídicos α y β con numeración definitiva de la ubicación de los carbonos de enlace en el anillo. Además, muchas unidades de sacárido pueden sufrir diversas modificaciones químicas, como la aminación , e incluso pueden formar parte de otras moléculas, como las glicoproteínas .