Química 4

ÍNDICE
Unidad
1 La química de los polímeros 8
Polímeros naturales y sintéticos 10
Construyendo un polímero 11
Homopolímeros y copolímeros 12
Polimerización: síntesis de polímeros 13
Polímeros de adición: el polipropileno 14
Polímeros de adición: el polietileno 15
Polímeros de condensación: el polietilentereftalato 16
Codificando los polímeros 17
QuimiLab Nº 1: Propiedades de materiales plásticos 18
Estructura y propiedades de los polímeros 19
Propiedades y usos de los polímeros 20
A qué llamamos plásticos 22
Unidad
2 Macromoléculas vitales 36
Polímeros de interés biológico 38
Carbohidratos: principal fuente de energía 39
Proteínas: componentes estructurales 40
Estructura de los aminoácidos 41
Propiedades de los aminoácidos 42
Enlace peptídico: unión entre aminoácidos 43
Niveles estructurales de las proteínas 44
QuimiLab Nº 3: Desnaturalización de una proteína 48
Importancia de las uniones intermoleculares 49
Especificidad de acción de las proteínas 50
QuimiLab Nº 4: Enzimas y efecto temperatura 51
Unidad
3 Materia y energía: radiactividad natural 66
Origen de la materia 68
Descubrimiento del núcleo atómico 69
Caracterización del átomo 70
Átomos de un mismo elemento 71
La masa de los átomos 72
Cálculo de masa atómica promedio 73
Energía del núcleo atómico 75
Notación nuclear 76
Emisiones radiactivas 77
Radiaciones alfa, beta y gamma 78
Estabilidad nuclear 80
Reacciones nucleares 81
6 Química
QuimiLab Nº 2: Síntesis de una resina 23
Termoplásticos de uso cotidiano 24
Otros termoplásticos: las fibras textiles 25
Resinas: los polímeros termoestables 26
Cauchos natural y sintético 27
Proyecto: Ventajas y desventajas de los polímeros 28
Resumen (archivable) 29
Resolución de problemas: Polimerización 31
Qué aprendiste 33
Analiza y aplica 34
Glosario 35
La acción de las enzimas 52
Anatomía de una enzima 53
Los ácidos nucleicos 54
Transferencia de la información genética 57
Proyecto: Proyecto genoma humano 58
Resumen (archivable) 59
Resolución de problemas: Enlace peptídico 61
Qué aprendiste 63
Analiza y aplica 64
Glosario 65
Ecuaciones nucleares 82
Serie radiactiva 83
Vida media de los elementos radiactivos 84
Velocidad de desintegración radiactiva 85
Datación radiactiva 86
La fuerza nuclear: relación masa-energía 87
Proyecto: La radiactividad en nuestras casas 88
Resumen (archivable) 89
Resolución de problemas: Series radiactivas y vida media 91
Qué aprendiste 93
Analiza y aplica 94
Glosario 95

Unidad
4 Radiactividad inducida: riesgos y beneficios 96
Núcleo atómico: fuente de energía 98
Fisión nuclear 100
Fusión nuclear 102
Relación masa-energía en las reacciones nucleares 103
Aplicaciones pacíficas de la fisión nuclear 104
¿Cómo nos afecta la radiación? 106
Dosis de radiación 107
Armas nucleares 108
Efectos de una guerra nuclear 109
Impacto de la tecnología nuclear 111
Unidad
5 Obtención de materias primas 124
Fuentes de materias primas 126
Los primeros materiales 129
Del cobre al hierro 131
Los minerales en el arte 132
QuimiLab Nº 5: Obtención de un metal 133
¿Qué son los minerales? 134
Estructura cristalina de los minerales 135
Propiedades físicas de los minerales 136
Propiedades químicas de los minerales 137
Clasificación de los minerales 138
Unidad
6 Procesos químicos industriales 152
Industria química 154
Factores que influyen en la obtención de un producto 156
Industria del cobre 158
QuimiLab Nº 7: Electrorrefinación del cobre 159
Industria del molibdeno 161
Industria del hierro 162
QuimiLab Nº 8: Galvanización del hierro 163
Industria del carbonato de litio 164
Industria del salitre 165
Industria del yodo 167
Industria del amoníaco 168
Industria del azufre 169
Anexos
Solucionario 184
Medidas de seguridad en el laboratorio 190
Transmutación nuclear artificial 112
Isótopos radiactivos: “trazadores” de la salud 113
Trazadores para la industria y la agricultura 114
Controversia en torno a la energía nuclear 115
Proyecto: Energía nuclear en Chile 116
Resumen (archivable) 117
Resolución de problemas: Relación masa-energía 119
Qué aprendiste 121
Analiza y aplica 122
Glosario 123
QuimiLab Nº 6: Propiedades de los minerales 139
El valor de los minerales 140
Minerales en Chile 141
Desarrollo sustentable 143
Proyecto: Hornos: forjadores de historia 144
Resumen (archivable) 145
Resolución de problemas: Ley de un mineral 147
Qué aprendiste 149
Analiza y aplica 150
Glosario 151
Industria del ácido sulfúrico 170
Industria del cemento 171
Industria del acero 172
Industria de los polímeros 173
Industria del vidrio 174
Residuos industriales 175
Proyecto: Impacto ambiental de una industria 176
Resumen (archivable) 177
Resolución de problemas: Estequiometría y termodinámica179
Qué aprendiste 181
Analiza y aplica 182
Glosario 183
Tabla periódica de los elementos químicos 191
Química
7

UNIDAD
1
Entre la
enorme cantidad y
diversidad de compuestos del
carbono, que alcanzan unos siete
millones de compuestos, encontramos
desde moléculas formadas por muy pocos
átomos, como ocurre en el metano del gas
natural, hasta moléculas que contienen miles
de átomos. Estas moléculas gigantes,
llamadas polímeros, son de gran interés ya
que conforman la mayoría de los
materiales de uso doméstico:
plásticos, resinas, cauchos y
fibras.
8 Química
La química de los
polímeros
Materiales hechos de polímeros sintéticos.
Desde
siempre se conocieron
solo polímeros naturales,
como la celulosa y el algodón.
Hoy se ha logrado sintetizar una
infinidad de polímeros a partir
de las estructuras de los
polímeros naturales: este es
el tema central de la
unidad.

En esta unidad aprenderás a…
Diferenciar entre polímeros naturales y
sintéticos.
Reconocer las estructuras de los polímeros
orgánicos y las unidades que los conforman.
Reconocer las reacciones de síntesis que dan
lugar a los polímeros.
Identificar las propiedades de los polímeros
de adición y de condensación.
Clasificar objetos plásticos según las siglas del
código de identificación internacional.
Comprobar experimentalmente las
propiedades de algunos polímeros y
sintetizar una resina, aplicando las técnicas
de laboratorio indicadas.
Relacionar la estructura interna de los
polímeros con sus propiedades y sus usos.
Clasificar los polímeros en termoplásticos y
termoestables.
Formar polímeros de adición y de
condensación aplicando un método de
resolución de problemas.
Tomar conciencia de la manipulación y
acumulación de plásticos en relación al
cuidado del medio ambiente.
Apreciar las ventajas y desventajas de la
fabricación de polímeros en el desarrollo de
la industria química.
¡Increíble!
Uno de los
grandes logros de la
química es la
¿Cuánto sabes?
producción de fibras
sintéticas. Estas son más
Marca con un el casillero correspondiente.
resistentes y durables
que las fibras
naturales.
1. Las moléculas gigantes de elevada masa molecular se llaman:
monómeros. polímeros. plásticos.
2. En envases plásticos aparece la sigla PEAD, que significa polietileno de:
alta densidad. baja densidad. alta elasticidad.
3. La seda es un polímero natural y el nylon es un polímero:
también natural. sintético. biodegradable.
4. ¿Qué propiedad caracteriza a la goma natural y al caucho sintético?
Son muy rígidos. Son frágiles. Son muy flexibles.
Química
9

CONTENIDO
El descubrimiento y aplicación de
nuevos materiales, como los
plásticos, ha tenido un
importante impacto en la forma
de vida de las personas.
Corría el año 1969 y el señor Karp
tenía los días contados. Los médicos
le daban tan solo algunos días o
incluso horas hasta el cese total del
funcionamiento de su corazón. Ellos
habían fracasado en la búsqueda de
un donante de corazón para poderlo
cambiar por el órgano enfermo de
Karp. Pero aún existía una posibilidad:
implantarle un corazón totalmente
artificial que estaba en estudio. Por
primera vez en la historia, un corazón
artificial hecho de una “resina
epoxídica con cámaras de caucho de
silicona” mantuvo con vida al señor
Karp, durante 64 horas.
10 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Polímeros
naturales y
sintéticos
Es difícil poder imaginar
que exista alguna relación
entre la clara del huevo, el
papel, un envase de bebida
desechable y el material
genético de una célula. Sin
embargo, si analizamos
con detención la estructura
de las moléculas que conforman
cada una de estas
cosas, veremos que tienen
rasgos comunes.
• Todas estas moléculas poseen una masa molecular muy alta, mayor a
10.000 unidades, característica por la cual se llaman macromoléculas (de
macro = grande).
• Están formadas por unidades estructurales que se repiten siguiendo, casi
siempre, un patrón determinado. Esta particularidad les confiere el nombre
de polímeros, donde cada unidad se conoce como monómero.
Basándonos en estas características, reconocemos que los términos polímero
y macromolécula se usan para designar las mismas estructuras químicas.
En la naturaleza se encuentra una cantidad considerable de polímeros.
Algunos se conocen desde la antigüedad, tales como el algodón, la seda y
el caucho. Los polisacáridos, las proteínas y los ácidos nucleicos son polímeros
naturales que cumplen funciones biológicas de extraordinaria importancia
en los seres vivos y por eso se llaman biopolímeros.
Los polímeros naturales son aquellos que proceden de los seres vivos.
Muchos de los materiales que utilizamos están hechos de polímeros sintéticos,
es decir, macromoléculas creadas artificialmente en un laboratorio o en
la industria. El polietileno de los envases plásticos, el poliuretano de las
zapatillas y el rayón de una prenda de vestir son polímeros sintéticos.
Los polímeros sintéticos son aquellos que se obtienen por síntesis ya sea en
una industria o en un laboratorio.
Entre los polímeros naturales y sintéticos no hay grandes diferencias estructurales,
ambos están formados por monómeros que se repiten a lo largo de
toda la cadena.

ACTIVIDAD
CONSTRUYENDO POLÍMEROS
Unidad 1 La química de los polímeros
Para los químicos es indispensable el empleo de modelos para representar las moléculas, en especial
las de los polímeros, las macromoléculas. Al contar con la información que proporciona un modelo
molecular, se pueden deducir las propiedades físicas y químicas que tiene el compuesto, es decir,
cuál será su comportamiento.
1. Construye modelos de
polímeros, utilizando esferas
de plumavit de distintos
colores. Únelas con palos de
fósforo o mondadientes.
2. Construye las siguientes
estructuras:
(a)
(b)
3. La primera estructura lineal que armaste (a), muestra una determinada secuencia de las esferas de
colores. ¿Qué otra secuencia podrías hacer? ¿Qué nombre le pondrías a cada una de estas
secuencias?
4. La segunda estructura que armaste corresponde a un polímero ramificado (b). ¿Qué otro tipo
diferente de estructuras podrías proponer y cómo las denominarías?
5. Si dispones de un conjunto de estructuras lineales y otro conjunto de estructuras ramificadas, unas
sobres otras con igual número de esferas, ¿cuál será el tipo de estructura que presentará un
mayor deslizamiento entre ellas cuando estiras el material? ¿En cuál de ellas existirá un mayor
número de uniones intermoleculares?
6. Si representaras en un modelo de esferas un fragmento de la estructura del siguiente polímero,
¿de cuántos modos diferentes podrías hacerlo?
HCH 3
C–C
HH
7. Si tienes un polímero de cadena lineal y otro de cadena ramificada, ¿cuál de ellos presentará un
mayor punto de fusión? Explica por qué.
Química 11

CONTENIDO
Tanto los polímeros naturales como
los sintéticos están estructuralmente
formados por cadenas carbonadas en
las que pueden repitirse monómeros
iguales (homopolímeros) o diferentes
(copolímeros).
En 1909 el químico Leo Baekeland
(1863-1944) sintetizó un polímero a
partir de moléculas de fenol y
formaldehído. Este podía moldearse a
medida que se formaba y resultaba
duro al solidificar. No conducía la
electricidad, era resistente al agua y a
los solventes. Se lo bautizó como
baquelita. Este fue el primer plástico
totalmente sintético y ha sido
utilizado en la fabricación de
teléfonos.
12 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Homopolímeros y copolímeros
De acuerdo al tipo de monómeros que forman la cadena, los polímeros se
clasifican en: homopolímeros y copolímeros.
• Homopolímeros. Son macromoléculas formadas por la repetición de unidades
monómeras idénticas. La celulosa y el caucho son homopolímeros
naturales. El polietileno y el PVC son homopolímeros sintéticos.
• Copolímeros. Son macromoléculas constituidas por dos o más unidades
monómeras distintas. La seda es un copolímero natural y la baquelita,
uno sintético.
Los copolímeros más comunes están formados por dos monómeros diferentes
que pueden formar cuatro combinaciones distintas.
- Si los monómeros se agrupan en
forma azarosa, el polímero se llama
copolímero al azar.
- Si se ubican de manera alternada,
se obtiene un copolímero alternado.
- Si se agrupan en bloque,
por ejemplo, dos monómeros de
un tipo y tres monómeros del otro,
en forma alternada, se forma un
copolímero en bloque.
- Si se parte de una cadena lineal
formada por un monómero y se
agregan ramificaciones de otro
monómero, se obtiene un
copolímero injertado.
El puntapié inicial en la síntesis de polímeros fue en 1869, con la obtención
de un nuevo material a partir de la celulosa: el celuloide, y con ello, el nacimiento
del cine. Años más tarde, el descubrimiento de la estructura de la
seda, un polímero natural, permitió comprender sus asombrosas propiedades
y poder sintetizar la seda artificial, a la que se llamó nylon.
En la actualidad, durante la fabricación de un polímero se pueden añadir
determinadas sustancias que mejoran las propiedades del polímero, por
ejemplo, aumentando su flexibilidad y resistencia; por ello los polímeros
sintéticos constituyen un continuo aporte de nuevos materiales con los que
se pueden fabricar multitud de objetos con propiedades diferentes.
Veamos a continuación las reacciones de polimerización que dan origen a
los polímeros sintéticos.

Unidad 1 La química de los polímeros
Polimerización: síntesis de polímeros
Los polímeros son macromoléculas que se forman a partir de la unión de
moléculas pequeñas o monómeros. El proceso por el que se unen los monómeros
se llama polimerización.
La polimerización puede llevarse a cabo por adición o por condensación.
• Polímeros de adición. Se forman por la unión sucesiva de monómeros,
que tienen uno o más enlaces dobles y triples.
R R R R
n C = C C–C
R R R R n
En esta fórmula, R puede ser un átomo de hidrógeno, un grupo alquilo o
algún grupo funcional como halógeno, ácido carboxílico, éster u otro. Los
monómeros utilizan el enlace doble o triple para unirse entre sí.
En el proceso de polimerización de este tipo se distinguen tres etapas: iniciación,
en la que participa como reactivo una molécula llamada iniciador;
propagación, en la que la cadena comienza a alargarse por repetición del
monómero y terminación, en la que se interrumpe el proceso de propagación
y la cadena deja de crecer ya que se han agotado los monómeros.
• Polímeros de condensación. Se forman por un mecanismo de reacción en
etapas, es decir, a diferencia de la polimerización por adición, la polimerización
por condensación no depende de la reacción que la precede: el
polímero se forma porque los monómeros que intervienen tienen más de
un grupo funcional capaz de reaccionar con el grupo de otro monómero.
Los grupos ácido carboxílico, amino y alcohol son las funciones más utilizadas
en estos fines. En este tipo de reacción, por cada nuevo enlace que
se forma entre los monómeros, se libera una molécula pequeña.
PARA ARCHIVAR
• Un polímero es una molécula de elevada masa molecular, constituida
por unidades estructurales menores, llamadas monómeros.
• Los polímeros pueden tener un origen natural o sintético.
• La polimerización es el proceso mediante el cual un número de monómeros
se unen para formar un polímero.
• Según el tipo de polimerización por la cual se obtienen, hay polímeros
de adición y de condensación.
• De acuerdo a su composición, los polímeros pueden estar formados
por monómeros iguales u homopolímeros y por dos o más monómeros
distintos o copolímeros.
La seda es un polímero natural y
el nylon es uno sintético fabricado
por condensación; ambos se
utilizan como fibras textiles. El
rayón también es sintético y se
conoce como seda artificial.
La estructura de un polímero es la
forma de la cadena carbonada de los
monómeros y cómo están unidos.
Un grupo alquilo es una ramificación
unida a la cadena carbonada
principal, por ejemplo, el grupo metil,
–CH 3 o grupo etil, –CH 2CH 3.
Un grupo funcional es un grupo de
átomos, distintos al C e H, que está
unido a la estructura carbonada.
Química 13

CONTENIDO
El polipropileno es una sustancia
parecida al caucho. Se emplea
para fabricar recipientes para
microondas y alfombras
artificiales.
Un electrófilo es un reactivo de carga
positiva o deficiente en electrones
que reacciona con los centros de alta
densidad electrónica del sustrato.
14 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Polímeros de adición: el polipropileno
Los polímeros de adición pueden obtenerse a través de un proceso de polimerización
catiónica, aniónica o radicalaria, según sea el reactivo iniciador
que se emplee para ello.
La polimerización catiónica de un alqueno es el proceso en el que el extremo
por el que crece la cadena es un catión (electrófilo).
Veamos el caso de la polimerización catiónica del propileno para obtener el
polipropileno.
1. Iniciación. Se adiciona un ácido (HA) al propileno. El protón H + (reactivo
iniciador) ataca los electrones del enlace doble y termina uniéndose a
uno de los átomos de carbono.
En esta reacción se genera un ion carbonio (especie deficiente en electrones).
H CH3 H CH3 C=C + H + A- H–C–C + + A- H H H H
Propileno Ion carbonio Anión
2. Propagación. Como existe una muy baja concentración de HA, con respecto
al alqueno, es improbable que el ion carbonio se encuentre con el
A - y sea neutralizado.
En vez de esta reacción, el ion carbonio ataca al doble enlace (alta densidad
electrónica) de otra molécula de propileno, formando un nuevo
ion carbonio y así sucesivamente se va alargando la cadena y el polímero
sigue creciendo.
HCH 3 H CH 3 H CH 3 HCH 3
H–C–C + + C=C H–C–C–––C–C +
H H H H H H H H
Ion carbonio Propileno Nuevo ion carbonio
3. Terminación. La cadena deja de crecer y ahora es posible la reacción
entre el ion carbonio y el anión.
H CH3 HCH3 HCH3HCH3 H–C–C–––C–C + + A- H–C–C––––C–C–––A
H H H H H H nH H
Ion carbonio Polipropileno

Unidad 1 La química de los polímeros
Polímeros de adición: el polietileno
La polimerización radicalaria transcurre para las adiciones en cadena de
radicales libres, es decir, los intermediarios que se forman en una reacción
por ruptura homolítica y que no tienen carga. La descomposición de un
peróxido origina un radical libre que puede adicionarse a un alqueno produciendo
un radical carbono.
Veamos el caso de la polimerización radicalaria del etileno con el radical
libre obtenido del peróxido de benzoílo, (C 6H 5COO) 2, para producir el
polietileno.
1. Iniciación. El peróxido de benzoílo se descompone por efecto de la temperatura,
liberando dióxido de carbono y un radical libre, que actúa
como iniciador de la reacción. La siguiente ecuación representa la reacción
entre el radical libre y el etileno. En este caso, el par electrónico del
doble enlace es atacado fácilmente por el radical libre, formando un
nuevo radical.
H H H H
• + C=C –C–C •
H H H H
Radical Etileno
libre
2. Propagación. El radical reacciona con otra molécula de etileno y así el
proceso se repite n veces para ir alargando la cadena.
H H H H H H H H H H H H
n veces
–C–C • + C=C –C–C–C–C • ––C–C––C–C •
H H H H H H H H H H nHH
3. Terminación. La cadena termina a través de cualquier reacción en la que
se destruyen los radicales libres, dando lugar al polímero llamado
polietileno, formado por moléculas con un número n de monómeros.
H H H H H H H H H H H H H H H H
–C–C––C–C • + • C–C–C–C– –C–C––C–C–C–C–C–C–
HH nH H H H H H n
HHnHHHHHH n
La síntesis del polietileno por adición se puede resumir como:
CH 2=CH 2
CH 2–CH 2–(CH 2–CH 2) n–CH 2–CH 2
es decir: –(CH 2–CH 2)– n , donde para destacarlo hemos sombreado el monómero
correspondiente. Las propiedades del polietileno son muy distintas a las
del monómero que lo forma (el etileno).
Una de las aplicaciones del
polietileno es la protección de
cultivos en invernaderos.
La polimerización radicalaria implica
ruptura de enlaces.
La ruptura homolítica es la ruptura de
enlace que forma el radical libre (R•),
y en la que cada átomo se queda
con un electrón.
R • • A
Química 15

CONTENIDO
El caucho sintético es un material
impermeable, elástico y tenaz; se
utiliza para fabricar neumáticos,
tuberías y aislantes.
La estructura molecular de los
polímeros determina sus propiedades
físicas, como por ejemplo, el aspecto
cristalino del polietileno o la
elasticidad del caucho.
16 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Polímeros de condensación:
el polietilentereftalato
Las fibras textiles llamadas nylon y poliéster son polímeros que se sintetizan
por condensación. En esta reacción, dos monómeros reaccionan para formar
un dímero, que a su vez, puede seguir reaccionando con otras moléculas por
ambos extremos, alargando así indefinidamente la cadena del polímero.
Por ejemplo, en la formación del polímero llamado polietilentereftalato
(PET) reacciona el ácido tereftálico (ácido 1,4-bencenodicarboxílico) con el
etilenglicol (1,2-etanodiol), en presencia de un catalizador o bien por efecto
de la presión o del calor. El grupo OH de uno de los grupos carboxilo del
ácido reacciona con el H de uno de los grupos hidroxilo del etilenglicol para
formar un éster simple y agua (como subproducto).
Cada unidad del éster simple contiene aún un grupo carboxilo y un grupo
hidroxilo, que pueden reaccionar con otras moléculas y generar otras uniones
ésteres y, en consecuencia, moléculas más grandes, que pueden seguir
reaccionando y así sucesivamente.
O O
O–C– –C–O–CH2–CH2 + n HOH
n
Estructura del éster
A continuación se presenta la ecuación de la formación del polietilentereftalato
(PET), en medio ácido.
¿CÓMO VOY?
O O
HO–C– –C–OH + HO–CH2–CH2–OH H
O O
HO–C– –C–O–CH2–CH2–OH + HOH
+ (medio ácido)
Polietilentereftalato Agua
ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LOS POLÍMEROS
Responde verdadero (V) o falso (F).
1. Un polímero es una macromolécula formada por monómeros.
2. La síntesis de polímeros ha permitido el desarrollo de materiales
de alta tecnología.
3. Si A y B son monómeros, la estructura: A–B–A–B–A–B, representa
un copolímero al azar.
4. El polietileno es un polímero de condensación, muy flexible.

Unidad 1
Codificando los polímeros
Con el propósito de conocer los distintos polímeros y favorecer su clasificación,
se ha difundido entre los fabricantes un código de identificación internacional.
El sistema identifica solamente los seis polímeros más usados que
corresponden a los que se emplean en la fabricación de casi todos los productos
conocidos. Se los identifica con un número dentro de un triángulo
con flechas, indicando así que el material es reciclable.
La tabla muestra estos seis polímeros, con sus características, usos y código.
En cualquier caso, y dada la versatilidad de estos materiales, es posible
encontrar un mismo tipo de polímero con aplicaciones muy diferentes.
Como vemos en la tabla, existen, además, distintas variedades de algunos
de ellos, por ejemplo el polietileno de baja densidad y de alta densidad.
ACTIVIDAD
POLÍMEROS Y SUS CÓDIGOS
La química de los polímeros
Polímero Características Usos Código
PET
Polietilentereftalato
PEAD
Polietileno de alta
densidad
PEBD
Polietileno de baja
densidad
PVC
Cloruro de
polivinilo
PP
Polipropileno
PS
Poliestireno
- Versátil.
- Blanquecino. - Semiopaco.
- Rígido. - Versátil.
- Blanquecino. - Blando.
- Flexible. - Versátil.
- Resistente al calor.
- Impermeable.
- Resistente al calor.
- Impermeable.
- Económico.
- Resistente.
1. Los polímeros sintéticos son materiales con los que estamos
familiarizados y que todos usamos. Actualmente la industria química
intenta optimizar los métodos de producción de polímeros,
procurando que estos tengan propiedades y usos cada vez más
específicos.
a) Revisa varios envases y contenedores de plástico e
identifica el código que tienen. Anótalos en tu cuaderno.
b) Clasifica estos polímeros según sus características y el uso
que se les da.
- Envases de alimentos.
- Botellas.
- Fibras textiles. PET
- Contenedores.
- Mamaderas.
PEAD
- Bolsas de embalaje.
- Contenedores.
- Aislantes para cables eléctricos. PEBD
- Tuberías.
- Envases.
- Impermeables. PVC
- Envases para alimentos.
- Alfombras.
- Aislantes.
- Cubierta de computadoras y otros electrodomésticos.
El nylon es un polímero de
condensación que fue obtenido
en los años treinta del siglo XX.
Es un material que forma tejidos
fáciles de lavar y secar.
PP
PS
Química 17

CONTENIDO
18 Química
QUIMILAB Nº 1
PROPIEDADES DE MATERIALES PLÁSTICOS
Objeto Elasticidad
Unidad 1 La química de los polímeros
Objetivo: Identificar algunas propiedades mecánicas y químicas de materiales plásticos.
Materiales Reactivos
- varilla de vidrio - objetos de plástico
- mechero - acetona
- martillo - agua
- 10 tubos de ensayo
- pipeta de 10 mL
- pinzas metálicas
Procedimiento
1. Recolecta unos 10 objetos de desecho como los que aparecen en la foto superior. Por ejemplo:
envases de bebidas desechables, bolsas de basura, juguetes viejos, mangos de herramientas o
sartenes, espuma de colchón, cañerías de PVC, tapas de bebida, elásticos, películas
fotográficas, trozos de plumavit, entre otros objetos.
2. Haz sobre cada uno de los materiales las operaciones indicadas,
siguiendo las instrucciones de la Guía de laboratorio Nº 1 que te
entregará tu profesor(a). Anota lo que observas en cada ensayo.
a) Intenta estirar el material lo más que puedas.
b) Calienta la varilla de vidrio en la llama de un mechero y
luego acércala al material plástico.
c) Golpea la muestra con un martillo, tal como muestra la foto.
d) Usando las pinzas metálicas, calienta con cuidado un trozo
del material a la llama del mechero y observa lo que ocurre.
e) Presiona fuertemente el material y observa si el material se
deforma o cambia de forma.
f) Coloca un trozo del material en un tubo de ensayo y agrega
2 mL de acetona, agita de vez en cuando. Observa lo que ocurre durante unos minutos.
Precaución: La acetona es un solvente inflamable, por lo que el ensayo debes hacerlo lejos
de la llama.
g) Coloca el objeto de plástico bajo el chorro del agua y observa.
3. Registra los resultados en una tabla como la siguiente:
Reacción al calor
Con la varilla Directo
Reacción al
Golpe Presión
Análisis y aplicación
1. ¿Por qué crees tú que los polímeros son sólidos?
2. ¿Qué factores crees que influyen en la dureza de un polímero?
3. ¿Por qué algunos polímeros se quiebran con facilidad?
4. ¿Cómo explicarías las propiedades de un elástico?
5. ¿Por qué algunos plásticos se funden con facilidad?
• Responde el Informe de laboratorio Nº 1.
Reacción a la
Acetona Agua

Estructura y
propiedades de los
polímeros
Cuando los monómeros se unen para
ir conformando los polímeros pueden
dar origen a diferentes formas o
estructuras de polímeros.
Los polímeros se clasifican según su
forma en lineales y ramificados.
Un polímero lineal se forma cuando el
monómero que lo origina tiene dos
puntos de ataque, de modo que la
polimerización ocurre unidireccionalmente
y en ambos sentidos.
Unidad 1 La química de los polímeros
Un polímero ramificado se forma porque el monómero que lo origina posee
tres o más puntos de ataque, de modo que la polimerización ocurre tridimensionalmente,
en las tres direcciones del espacio.
Muchas de las propiedades de los polímeros dependen de su estructura. Por
ejemplo, un material blando y moldeable tiene una estructura lineal con las
cadenas unidas mediante fuerzas débiles; un material rígido y frágil tiene una
estructura ramificada; un polímero duro y resistente posee cadenas lineales
con fuertes interacciones entre las cadenas.
ACTIVIDAD
Lineal
FORMACIÓN DE POLÍMEROS RAMIFICADOS
Ramificadas
Estrellas
La forma de los polímeros puede
ser lineal o ramificada. Entre los
polímeros ramificados se
encuentran los que tienen formas
de redes, estrellas y dendritas.
1. Observa el esquema que muestra el mecanismo de reacción para la formación de un polímero ramificado.
Responde en tu cuaderno.
Radical libre Nuevo radical libre Molécula de polímero
HHHH H H H H HHHH H H H H H H H H
C–C–C–C• + C–C–C–C C–C–C–C–H + C–C–C–C
•
HHHH H H H H HHHH H H H
C–C–C–C
H H H
H–C–H H–C–H
H–C–H H–C–H
H–C–H
•
H–C–H
a) ¿Qué papel cumple el radical libre (en rojo)? ¿Con qué átomo reacciona y qué se produce?
b) ¿Qué especies deben reaccionar para producir la ramificación de la cadena?
Redes
Dendritas
Química 19

CONTENIDO
Estirar una bolsa plástica es difícil
al comienzo, pero una vez que se
estira lo suficiente, es cada vez
más fácil.
El poliisopreno es un polímero de
estructura ramificada, también
llamado elastómero porque es un
material que puede estirarse con
gran facilidad.
ACTIVIDAD
PROPIEDADES MECÁNICAS DE LOS POLÍMEROS
Propiedades y usos de los polímeros
Las propiedades de un polímero son determinantes a la hora de decidir la
aplicación que se le dará. Por ejemplo, si deseamos construir un objeto que
sea elástico, deberá estar hecho de un polímero con propiedades elásticas,
es decir, nos interesará principalmente su capacidad de elongación y su
resistencia a la flexión. Sus propiedades de dureza o ductilidad tendrán
escasa importancia.
Estas características se llaman propiedades mecánicas y las más importantes
son: resistencia, dureza y elongación.
• Resistencia de un polímero. Los polímeros pueden ser resistentes a la
compresión o al estiramiento. Es decir, pueden tener la capacidad de
soportar la presión ejercida sobre ellos, sin alterar su estructura, o en el
segundo caso, capacidad para no estirarse con facilidad. Por ejemplo, las
fibras, usadas para fabricar cordeles de ropa, deben tener una buena
resistencia al estiramiento porque normalmente están sujetas a tensión y
necesitamos que no se extiendan cuando son sometidas a un esfuerzo.
También hay polímeros que tienen resistencia al impacto: no se destruyen
al ser golpeados; a la flexión: se doblan con facilidad y, a la torsión:
recuperan su estructura después de estar sometidos a la torsión.
La capacidad de resistencia es la medida de cuánta tensión se necesita
para romper un polímero.
• Dureza de un polímero. Los polímeros pueden ser rígidos, como el poliestireno,
o flexibles, como el polietileno y el polipropileno. Los primeros
tienden a ser resistentes, prácticamente no sufren deformación, pero no
son duros, se quiebran con facilidad. Los segundos, soportan muy bien la
deformación y no se rompen fácilmente.
• Elongación de un polímero. Los llamados polímeros elastómeros pueden
estirarse entre un 500% y un 1.000% y volver a su longitud original sin
romperse. Por ejemplo, el poliisopreno, poliisobutileno y polibutadieno
son elastómeros que pueden ser estirados varias veces desde su tamaño
original y una vez que cede el estímulo recuperan su forma y tamaño inicial,
es decir, poseen una gran elongación reversible.
La elongación es el cambio de forma que experimenta un polímero cuando
se le somete a tensión, es decir, cuánto es capaz de estirarse sin romperse.
1. Clasifica los polímeros que estudiaste en la actividad de la página 18, según sus propiedades
mecánicas.
20 Química
Unidad 1 La química de los polímeros

¿CÓMO VOY?
Unidad 1 La química de los polímeros
IDENTIFICACIÓN DEL MONÓMERO Y PROPIEDADES DEL POLÍMERO
1. Observa las fotografías de objetos confeccionados de polímeros diferentes y responde en tu cuaderno.
Polietileno. Cloruro de polivinilo
(PVC).
(CH2–CH2) n
A B
Polipropileno. Cloropreno.
(CH2–CH) n
CH3 C D
Poliestireno. Poliacrilonitrilo.
(CH 2–CH) n
E F
a) Escribe la fórmula estructural del monómero precursor de cada polímero.
b) Clasifica los polímeros en lineales y ramificados.
c) Describe las propiedades mecánicas y los usos de los polímeros.
EXPLORA EN...
http://www.santillana.cl/qui4
(CH 2–CH) n
Cl
Cl
(CH2–C) n
CH=CH2 (CH 2–CH) n
CN
1. Ingresa a la página http://www.santillana.cl/qui4/ejercicio1.htm sobre la estructura de polímeros.
• Selecciona el polímero que quieres describir en cuanto a su estructura, propiedades y usos.
Química 21

CONTENIDO
Termoplásticos Termoestables
Polietileno PVC
Poliestireno Baquelita
Nylon Plexiglás
Tergal Melamina
Algunos ejemplos de polímeros
termoplásticos y termoestables.
La industria del plástico dispone de
aditivos que modifican las
propiedades de los polímeros. Uno
de estos son los plastificantes,
moléculas de baja masa molecular, que
al adicionarlos, mejoran la flexibilidad
del polímero. Por ejemplo, el PVC sin
un aditivo plastificante es un material
rígido usado en la fabricación de
cañerías. Cuando se le añade un
plastificante se torna más flexible y
sirve para fabricar
flotadores. Investiga
sobre otros
aditivos de
plásticos.
22 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
A qué llamamos plásticos
En el lenguaje cotidiano, llamamos plásticos a materiales con los que se
fabrican objetos tales como vasijas, juguetes o bolsas, pero no llamamos
plásticos a otros materiales, como la “espuma” utilizada en colchones o las
“láminas de corcho”, que también lo son.
En el sentido amplio, la palabra plástico describe a todo material capaz de
ser moldeado, que se deforma ante la aplicación de fuerzas relativamente
débiles a temperaturas moderadas. Así, son plásticos los de origen natural,
como el caucho, los de origen semisintético, como el celuloide y todos los
polímeros sintéticos, como el polietileno.
En un sentido más limitado, los plásticos son polímeros sintéticos que pueden
ser moldeados en alguna de las fases de su elaboración.
Si un material puede fundirse y moldearse varias veces, se habla de termoplástico;
mientras que, si puede hacerlo solo una vez, se llama termoestable.
Los termoplásticos son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se
vuelven blandos y moldeables al elevar la temperatura; pueden fundirse y
moldearse varias veces, sin que por ello cambien sus propiedades; son reciclables.
Los termoestables son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia
térmica. Una vez moldeados no pueden volver a cambiar su forma, ya que
no se ablandan cuando se calientan, por ello no son reciclables.
Estas propiedades también dependen de la estructura del polímero.
• Son termoplásticos porque sus cadenas, ya sean lineales o ramificadas, no
están unidas: presentan entre sus cadenas fuerzas intermoleculares, que
se debilitan al aumentar la temperatura, por eso se reblandecen.
• Son termoestables porque sus cadenas están interconectadas por medio
de ramificaciones, que son más cortas que las cadenas principales. El calor
es el principal responsable del entrecruzamiento que da una forma permanente
a este tipo de plásticos y no pueden volver a procesarse.
PARA ARCHIVAR
• Los polímeros pueden clasificarse según el tipo de reacción de síntesis
por la que se obtienen (adición o condensación).
• También según: el tipo de monómeros que los forman (homopolímeros
y copolímeros); la estructura que presentan (lineales y ramificados), y el
comportamiento frente al calor (termoplásticos y termoestables).

QUIMILAB Nº 2
SÍNTESIS DE UNA RESINA
Unidad 1 La química de los polímeros
Objetivo: Sintetizar en el laboratorio un polímero termoestable o resina.
Materiales
- tubo de ensayo
- gradilla
- pipeta de 10 mL
- embudo y portaembudo
- papel filtro
- vaso de precipitado de 100 mL
Reactivos
- agua destilada
- 1 g de urea (CO(NH2) 2)
- ácido clorhídrico diluido (HCl)
- formaldehído (HCHO)
Procedimiento (Actividad demostrativa)
1. Observa con atención la reacción de síntesis que efectuará tu profesor o profesora.
2. Colocará 1 g de urea en el tubo de ensayo y luego adicionará una solución de ácido
clorhídrico diluido preparada previamente, tal como indica la foto superior. Preparación de la
solución: Mezclar 2 mL de HCl concentrado con 12 mL de agua destilada.
3. A continuación, adicionará 1 mL de formaldehído (formalina) y agitará la mezcla, siguiendo
los pasos de la Guía de laboratorio Nº 2. Precaución. La formalina comercial, que se expende
en farmacias y empresas de reactivos químicos, es una solución al 30% aproximadamente. Sus
vapores son irritantes y tóxicos, por ello es necesario usar una mascarilla para no inhalar los
vapores.
4. Dejará reposar el tubo durante algunos minutos y luego
filtrará el precipitado blanco formado, tal como muestra la foto
a la derecha.
5. Finalmente, lavará el precipitado con abundante agua y lo
dejará secar al aire.
6. Anota las características del sólido formado que
corresponde a una resina llamada urea-formaldehído.
Análisis y aplicación
1. Completa la ecuación química que representa la reacción.
O O
H2N–C–NH2 + H–C–H
Urea Formaldehído
Pipeta con HCl
Tubo de
ensayo con
urea
2. Identifica si se trata de una polimerización por adición o por condensación.
3. ¿Qué propiedades podría tener este polímero? Explica basándote en su estructura.
• Responde el Informe de laboratorio Nº 2.
Filtración del
precipitado
Química 23

CONTENIDO
El polietileno presenta múltiples
aplicaciones prácticas, entre ellas
la fabricación de películas
plásticas que se moldean y
estiran fácilmente.
El poliestireno
en forma de espuma, es un
material muy ligero con
excelentes propiedades
estructurales para construir
accesorios de cocina e
incluso, para mobiliarios.
ACTIVIDAD
POLIETILENO DE ALTA Y BAJA DENSIDAD
Termoplásticos de uso cotidiano
Los termoplásticos o simplemente plásticos son polímeros que pueden fundirse
y moldearse varias veces sin que cambien y sin que experimenten descomposición.
Entre los más conocidos están el polietileno y el poliestireno.
El etileno (eteno) es la materia prima de estos plásticos.
El etileno puede polimerizarse por adición obteniéndose el polietileno,
según la siguiente ecuación:
H H H H
C=C C–C
H H H H n
Etileno Polietileno
El polietileno es un polímero de cristalinidad baja que contiene de 100 a
1.000 unidades del monómero. Es un material traslúcido y resistente frente
al ataque de los productos químicos, propiedad que lo hace muy adecuado
para la fabricación de envases. También se utiliza en la elaboración de
implementos de escritorio, juguetes y bolsas para compras.
Si en la molécula de etileno se remplaza uno de los átomos de hidrógeno
por un anillo de benceno (más precisamente, un grupo fenilo: –C6H 5) se
obtiene una molécula de estireno.
El estireno puede polimerizarse por adición para obtener el poliestireno,
según la siguiente ecuación:
H H H H
C=C C–––C
H H n
Estireno Poliestireno
El poliestireno es un polímero inalterable a la humedad y aislante de la
corriente eléctrica. En forma de espuma, se utiliza para fabricar embalajes y
aislamientos. En su variedad transparente, se usa para fabricar lentes.
1. Hay dos tipos de polietileno: el de alta densidad y el de baja densidad. Uno de ellos tiene una estructura
lineal y el otro ramificada, con cadenas laterales unidas a la cadena principal carbonada.
a) ¿Qué tipo de polietileno debiera tener una estructura ramificada? ¿Por qué?
b) ¿Qué estructura da lugar a un polímero más resistente? Explica.
24 Química
Unidad 1 La química de los polímeros

Unidad 1 La química de los polímeros
Otros termoplásticos: las fibras textiles
Las fibras textiles son polímeros que tienen la propiedad de formar hilos
que se estiran bastante sin romperse y pueden usarse para hilar y hacer tejidos
con los que se confeccionan diversas prendas de vestir. En este grupo
entran las fibras naturales, como la seda, la lana o el algodón y fibras sintéticas,
como las poliamidas y poliésteres.
Una de las poliamidas más conocidas es el nylon, que se emplea en la elaboración
de fibras muy resistentes a la tracción. Es un polímero de condensación,
que se obtiene por la polimerización de un ácido dicarboxílico y una
diamina, según la siguiente ecuación:
O O H O O O O
HO–C–(CH2) 6–C–OH + H–N–(CH2) 6–NH2 C–(CH2) 6–C–HN–(CH2) 6–NH–C–(CH2) 6–C–HN–(CH2) 6–NH
Los poliésteres se forman de manera similar a las poliamidas, condensando
un ácido con un éster. Un caso típico es el tergal, que se obtiene por la polimerización
del ácido terftálico y el etanodiol (etilenglicol), según la siguiente
ecuación:
El tergal se emplea en la elaboración de fibras de resistencia relativamente
alta. Los tejidos de tergal se caracterizan por ser inarrugables.
En la estructura de un polímero, la presencia de grupos funcionales amida
o éster le dan propiedades superiores a las de otros materiales que podrían
encontrarse en la naturaleza.
¿CÓMO VOY?
FIBRAS SINTÉTICAS
Marca con un donde corresponda.
1. El kevlar es una fibra que se utiliza para fabricar chalecos antibalas.
Si tiene la siguiente estructura, podemos decir que es un polímero:
O O
C– –C–HN– –NH
n
a) de adición. de condensación. de polimerización.
b) poliamida. poliéster. polietileno.
c) rígido. resistente al impacto. elástico.
Síntesis del nylon. El paso que
controla la polimerización es la
eliminación de agua entre un
ácido y una amina con formación
de un enlace amídico (–CONH–).
O O O O O O
HO–C– –C–OH + HO–CH2–CH2–OH O–C– –C–O–CH2–CH2–O–C– –C–O + HOH
n
Síntesis del tergal. Al igual que en
la obtención del nylon, el paso
que controla la velocidad de
reacción es la eliminación de una
molécula de agua, pero en este
caso, la reacción entre el ácido y
el alcohol forma un enlace éster
(–COOR–).
n
Química 25

CONTENIDO
26 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Resinas: los polímeros termoestables
Estos polímeros se caracterizan por sufrir una transformación química cuando
se funden, convirtiéndose en un sólido que, al volverse a fundir, se descompone.
Algunos ejemplos son el PVC, la baquelita y el plexiglás.
El PVC o cloruro de polivinilo es un polímero de adición que resulta de la
polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Este polímero tiene buena
resistencia a la electricidad y a la llama. El PVC es tan rígido que se utiliza
en la fabricación de cañerías, paneles y otros objetos moldeados.
La polimerización del cloroeteno ocurre por adición según la siguiente
ecuación:
H H H H
C=C C–C
H Cl H Cl n
Cloroeteno PVC
La baquelita resulta de la reacción entre el fenol y el formaldehído (metanal).
Es un polímero duro y quebradizo. Los mangos de algunas herramientas
eléctricas, y los conmutadores y enchufes eléctricos se fabrican con resinas
entrecruzadas termoestables como la baquelita.
La polimerización para obtener baquelita ocurre por condensación, según
la siguiente ecuación:
OH O
+
H H
OH OH
Fenol Formaldehído
OH n
El plexiglás se sintetiza a través de la polimerización del metacrilato de
metilo. Es un material transparente con excelentes propiedades ópticas, por
lo que su uso es muy variado, desde lentes de contacto hasta láminas transparentes
para ventanas.
La polimerización ocurre por adición del metacrilato de metilo, según esta
ecuación:
H H H H
C=C C–C
H CO2CH3 HCO2CH3 n
Metacrilato de metilo Plexiglás

Cauchos natural y sintético
Unidad 1 La química de los polímeros
En el lenguaje cotidiano, los cauchos corresponden a los materiales que llamamos
gomas y cuya principal característica es su elasticidad; son también
polímeros termoestables. La propiedad de ser elásticos se explica por la
estructura de estos polímeros: son moléculas de largas cadenas carbonadas y
flexibles, que tienden a enrollarse de forma desordenada, pero que se desenrollan
al someter el material a una tensión.
En el pasado solo disponíamos del caucho natural, el polímero del isopreno
o poliisopreno que se extrae de la savia o látex de ciertos árboles tropicales,
nativos de Sudamérica. Este es un material pegajoso, blando en caliente
y duro y fácil de quebrar en frío.
El caucho natural se forma cuando se enlazan unas moléculas de isopreno
(2-metil-1,3-butadieno) con otras, mediante la acción de ciertas enzimas
que posibilitan que todos los monómeros unidos se conformen en su
isómero cis. La ecuación de polimerización es:
CH2 =C–CH=CH2 CH3 CH2 CH2 C=C
H3C H n
Isopreno Poliisopreno
Hacia el año 1820 se vio que el caucho servía para fabricar ropa impermeable
pero el problema era que el calor volvía las prendas pegajosas y el frío las
endurecía. Unos 20 años después, Charles Goodyear (1800-1860) mezcló
accidentalmente azufre y caucho en una estufa caliente y obtuvo un
material que no se fundía ni se ponía pegajoso al calentarlo, tampoco se
quebraba cuando se lo sometía a bajas temperaturas. Bautizó a este nuevo
material con el nombre de caucho vulcanizado, en honor a Vulcano, dios del
fuego. El proceso se llama vulcanización y lo que hace el azufre es unir las
diferentes cadenas del polímero hasta que todas ellas quedan unidas.
El proceso de vulcanización lo representamos según la siguiente ecuación:
CH3 CH3 S CH3 CH3 CH2–CH=C–CH2–CH2–CH=C–CH2 S S CH2–CH–C–CH2–CH2–CH=C–CH2–CH2 S S
+
S S
S
S
CH3 CH3 S S CH3 S CH3 CH2–CH=C–CH2–CH2–CH=C–CH2 CH2–CH=C–CH2–CH2–CH–C–CH2–CH2 S
S
S
El caucho natural se obtiene de
árboles como el Hevea brasiliensis.
Se hacen incisiones en la corteza
del tronco y se deja drenar la
savia o látex; el líquido así
obtenido se lava y se comprime en
placas o bloques, obteniendo el
caucho bruto.
En el proceso de vulcanización, el
azufre actúa como un
aglutinante de las cadenas
carbonadas, formándose
una sola molécula.
Esto quiere decir
que cuando
vemos y tocamos
un neumático,
estamos viendo
y tocando una
sola molécula.
Poliisopreno Azufre Caucho vulcanizado
Química 27

PROYECTO
A TRABAJAR EN EQUIPO
28 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
Ventajas y desventajas de los polímeros
En la actualidad hay tantos polímeros artificiales para otros
tantos propósitos diferentes que es difícil imaginar nuestro
mundo sin los “plásticos”.
Los plásticos son populares porque son:
• Económicos.
• Más livianos y pueden sustituir la madera, la piedra o el metal.
• Muy resistentes a la oxidación y al ataque de ácidos y bases.
• Inalterables a los agentes atmosféricos como la luz, el agua y el aire.
• Muy versátiles. Se fabrican con ellos objetos con gran diversidad de formas,
texturas y colores; pueden ser suaves como las plumas y más resistentes que
el mismo acero.
• Son aislantes de la corriente eléctrica.
Sin embargo, como en todas las cosas, estas mismas ventajas
pueden ser sus peores inconvenientes. La alta resistencia a la
corrosión, al agua y a la descomposición bacteriana, los
convierte en residuos difíciles de eliminar y, consecuentemente,
en un grave problema ambiental.
En países como Estados
Unidos las bolsas de
supermercado son de papel y
no de plástico.
La basura plástica puede
permanecer por décadas o
siglos sin destruirse.
1. Analicen en sus propias casas la cantidad de basura plástica que se bota diariamente. ¿A qué porcentaje
del total de basura corresponde aproximadamente?
2. Inspeccionen los basureros de su colegio al término de la jornada escolar y hagan una estimación
del porcentaje de basura plástica que hay en ellos.
3. Visiten un local de comida rápida y sorpréndanse de la enorme cantidad de basura plástica que se
elimina por cliente.
4. Averigüen cuál es el destino de la basura plástica en su municipio.
5. Una alternativa para reducir la cantidad de basura plástica, es remplazar las bolsas de plástico por
bolsas de papel, pero: la masa de 1.000 bolsas de plástico es 8,5 kg y la de igual cantidad de bolsas
de papel, 61 kg; el volumen de los desechos de papel es 8 veces mayor y el costo de producción de
bolsas de papel también es mayor. ¿Podríamos remplazar el plástico por el papel? Argumenten.
6. Averigüen qué estrategias se han diseñado para reducir la cantidad de basura plástica y vean cuál
de ellas sería posible de aplicar en su municipio.

POLÍMEROS SINTÉTICOS
RESUMEN
SÍNTESIS PROPIEDADES
RELACIÓN ESTRUCTURA-PROPIEDADES
ESTRUCTURA
POLIMERIZACIÓN
• Los polímeros sintéticos son orgánicos si su
esqueleto fundamental es el carbono.
• Los homopolímeros están formados por
monómeros iguales y los copolímeros por dos o
más monómeros distintos.
• Los copolímeros pueden tener cuatro estructuras
distintas: al azar, alternada, en bloque o injertada.
• Los polímeros se clasifican según su forma en
lineales y ramificados (redes, estrellas y dendritas).
Unidad 1 La química de los polímeros
• Dependiendo de su estructura química, los
polímeros presentarán un conjunto de propiedades
físicas, tales como resistencia, dureza y elongación,
características, que a su vez determinarán el uso y
aplicación del material obtenido.
• La capacidad de resistencia de un polímero es la
medida de cuánta tensión puede resistir sin
romperse (resistencia al impacto, a la flexión o a la
torsión).
• La dureza de un polímero se manifiesta en su
rigidez o flexibilidad.
• La capacidad de elongación de un polímero es la
medida de cuánto es capaz de estirarse sin
romperse.
CODIFICACIÓN
• Los polímeros se forman a partir de moléculas
pequeñas llamadas monómeros.
• Los polímeros sintéticos se obtienen mediante
síntesis por adición (polímeros de adición) o por
condensación (polímeros de condensación).
• Los polímeros de adición son macromoléculas
producidas por la unión de dos o más monómeros
iguales o diferentes, que presentan un doble o
triple enlace en su estructura.
• Los polímeros de condensación son
macromoléculas formadas por dos o más
monómeros, en donde, por cada enlace que se
forma, se desprende una molécula pequeña, por
ejemplo, agua.
• La síntesis por adición puede ser catiónica,
aniónica o radicalaria y procede a través de un
conjunto de pasos conocidos como iniciación,
propagación y terminación.
Polímero lineal
• Los polímeros de uso general se han codificado
según símbolos de identificación internacional.
Polímero ramificado Polímero redes
PEBD
PET
Homopolímero
Polímero estrellas Polímero dendritas
Copolímero al azar Copolímero alternado
PP
PEAD
Copolímero en bloque Copolímero injertado
PS
PVC
Química 29

RESUMEN
Dímero del nylon
Monómero del poliisopreno
3
3
30 Química
Monómero del cloruro de polivinilo
Monómero del plexiglás
Monómero del polietileno
Monómero del poliestireno
Unidad 1 La química de los polímeros
• Los termoestables se clasifican en resinas y cauchos.
• El PVC, la baquelita y el plexiglás son los polímeros termoestables más usados.
• El caucho vulcanizado y el poliuretano son ejemplos de cauchos sintéticos.
• Los termoplásticos se clasifican en: plásticos de uso común y fibras.
• El polietileno y poliestireno son los plásticos más usados.
• Las poliamidas (nylon) y los poliésteres (tergal) son las fibras más conocidas.
CLASIFICACIÓN
CLASIFICACIÓN
• Son materiales rígidos a temperatura ambiente, pero se vuelven blandos y
moldeables al elevar la temperatura; pueden fundirse y moldearse varias veces,
sin que por ello cambien sus propiedades.
• En los polímeros termoplásticos, sus cadenas, ya sean lineales o ramificadas, no
están unidas: presentan fuerzas intermoleculares entre las cadenas, que se
debilitan al aumentar la temperatura, por eso se reblandecen.
• Los termoplásticos son materiales reciclables.
• Son materiales rígidos, frágiles y con cierta resistencia térmica. Una vez
moldeados no pueden volver a cambiar su forma, ya que no se ablandan
cuando se calientan.
• En los polímeros termoestables sus cadenas están interconectadas por medio de
ramificaciones (más cortas que las cadenas principales). El calentamiento
aumenta el entrecruzamiento de las cadenas, por lo que el polímero se deforma.
• Los termoestables son materiales no reciclables y constituyen uno de los
mayores problemas de contaminación ambiental debido a la acumulación de
grandes cantidades de basura.
CARACTERÍSTICAS
CARACTERÍSTICAS
TERMOPLÁSTICOS TERMOESTABLES
PROPIEDADES Y USOS DE LOS POLÍMEROS

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
Polimerización
Unidad 1 La química de los polímeros
1. El cloruro de polivinilo o PVC es un polímero que se utiliza en la fabricación
de tuberías para drenaje, botellas y envolturas de plástico. Su
monómero es el cloruro de vinilo o cloroeteno, C 2H 3Cl.
1
2
3
4
Representa la reacción de polimerización del PVC y clasifícalo.
– Debemos representar la polimerización del cloruro de vinilo
mediante una ecuación y clasificar el polímero resultante.
– Contamos con la fórmula molecular del monómero y las
aplicaciones del polímero.
– Sabemos que el monómero contiene un doble enlace
carbono-carbono.
– Escribimos la fórmula estructural del monómero.
– Definimos qué tipo de reacción de polimerización puede ocurrir
(adición o condensación).
– Planteamos la ecuación de polimerización.
– Clasificamos el polímero.
Fórmula estructural del monómero:
H H
C=C
H Cl
Tipo de polimerización: Debiera ocurrir una reacción de adición, es
decir, se rompe el doble enlace carbono-carbono, lo cual permite que
estos átomos de carbono formen enlaces con otros átomos.
Ecuación de polimerización:
H H H H H H H H HHHH
+ C=C + C=C + C=C + C–C–C–C–C–C
H Cl H Cl H Cl H ClHClHCl Clasificación del polímero: El PVC es un homopolímero lineal de adición.
Respuesta:
El PVC se representa por (CH 2–CHCl) n , donde las líneas punteadas señalan
que la estructura se extiende muchas unidades en ambos sentidos. El
subíndice n indica que este fragmento de molécula se repite un número
muy grandes de veces (n veces) en la estructura completa del polímero.
PROBLEMAS
RESUELTOS
Entender el problema e
identificar la incógnita
Anotar los datos que nos
entrega el problema
Diseñar un plan de acción
Ejecutar el plan
El PVC es un polímero
termoestable de múltiples
aplicaciones. Cuando se le añade
un plastificante, se torna más
flexible y sirve para fabricar
flotadores.
Química 31

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
El kevlar es una poliamida muy
resistente usado en chalecos
antibalas.
PROBLEMAS
PROPUESTOS
32 Química
Unidad 1 La química de los polímeros
2. Escribe la estructura del polímero resultante de la copolimerización del
ácido 1,4-bencenodicarboxílico (a) con 1,4-butanodiamina (b). Clasifica
el polímero formado y, a partir de su estructura, deduce qué utilidad
podría tener.
1
O O
(a) HO–C– –C–OH (b) H2N–CH2–CH2–CH2–CH2–NH2 – Debemos plantear la estructura del polímero que se producirá a
partir de la unión de dos monómeros distintos. Además,
clasificaremos el polímero y determinaremos sus posibles usos.
2 – Contamos con las fórmulas estructurales de los monómeros.
3
4
– Planteamos la ecuación de polimerización.
– Definimos qué tipo de reacción de polimerización es.
– Clasificamos el polímero y deducimos sus posibles aplicaciones.
– Ecuación de polimerización:
O O
H–O–C– –C–O–H + H–N–CH2–CH2–CH2–CH2–N–H H H
O O
C– –C–N–CH2–CH2–CH2–CH2–N + n HOH
H H n
Tipo de polimerización: Debe ocurrir una reacción de condensación,
es decir, el polímero se forma con pérdida de moléculas de agua de
unidades de monómeros adyacentes.
Clasificación y aplicaciones del polímero: El polímero resultante es
un copolímero lineal de condensación; se trata de una poliamida
apta para la elaboración de fibras textiles.
Respuesta:
La estructura del polímero resultante es:
O O
C– –C–N–CH2–CH2–CH2–CH2–N H H n
1. El monómero del poliisopreno es el isopreno, C5H8. Representa la
reacción de polimerización del isopreno y clasifícalo.
2. Escribe la fórmula de los monómeros que dan origen al kevlar. Revisa la
estructura del polímero en la página 25.
3. Escribe las propiedades que debiera presentar el polímero que resulta de
la condensación de fenol y formaldehído, según la siguiente ecuación de
síntesis: OH O OH OH
+ + H
H H
2O
OH
Fenol Formaldehído

QUÉ APRENDISTE
I. Encierra en un círculo la alternativa correcta.
1. ¿Cuál de las aseveraciones acerca de los
polímeros sintéticos es incorrecta?
A. Están formados por muchos monómeros.
B. Son macromoléculas de elevada masa
molecular.
C. Son biodegradables.
D. Sus estructuras pueden ser lineales o
ramificadas.
E. Sus estructuras se basan en la de los
polímeros naturales.
2. El polietileno es:
A. un carbohidrato presente en las frutas.
B. un monómero de baja masa molecular.
C. un líquido de alto punto de ebullición.
D. un polímero inorgánico usado en
electrónica.
E. un polímero orgánico de múltiples
aplicaciones.
3. La siguiente estructura: [–CH 2–CH 2]– ,
corresponde al polímero llamado:
A. poliestireno. D. polietileno.
B. poliuretano. E. policloruro de vinilo.
C. polipropileno
4. Una reacción de polimerización por
condensación se caracteriza por:
A. producir radicales libres.
B. formar polímeros de bajo peso molecular.
C. producir carbaniones.
D. eliminar moléculas de bajo peso molecular,
generalmente agua.
E. emplear un único monómero.
5. El siguiente símbolo se utiliza para indicar que
el plástico es:
A. resistente.
B. reutilizable.
C. estable a la oxidación.
D. biodegradable.
E. reciclable.
Unidad 1 La química de los polímeros
6. Podemos decir que este copolímero es:
A. al azar. D. injertado.
B. alternado. E. simétrico.
C. en bloque.
7. La sigla PEAD se utiliza para identificar:
A. un polietileno de alta densidad.
B. un policloruro de vinilo de alta densidad.
C. un bloque de un copolímero.
D. el grado de descomposición que
experimenta un polímero.
E. la alta dureza de un polímero.
8. Una resina se caracteriza por:
A. ser un material con alta elasticidad.
B. descomponerse cuando se calienta.
C. ser buen conductor de la electricidad.
D. ser termoplástico.
E. experimentar la vulcanización.
9. El proceso de vulcanización consiste en:
A. adicionar diferentes monómeros durante la
formación del polímero.
B. la degradación de un polímero.
C. agregar aditivos que dan flexibilidad al
material polimérico.
D. un proceso de polimerización aniónico.
E. el entrecruzamiento de cadenas de
polímeros.
10. De un polímero con cadenas ramificadas
entrecruzadas es posible esperar que:
A. posea baja resistencia.
B. tenga un menor punto de fusión que uno de
cadena lineal de la misma masa molecular.
C. sea termoplástico.
D. sea termoestable.
E. sea útil para fabricar fibras.
Revisa tus respuestas en el Solucionario
(página 184).
Química 33

ANALIZA Y APLICA
Responde en tu cuaderno.
1. Observa las fotografías de cuatro artículos
confeccionados con polímeros.
a b
a) Escribe en el recuadro la letra del artículo que
corresponde al nombre del polímero del que
está hecho.
Nylon. Poliisopreno.
Poliestireno. Polietileno.
b) Escribe la letra del artículo correspondiente a
la estructura química del polímero del que
está hecho.
CH 3
(CH 2–CH=C–CH 2) n
(CH 2–CH) n
O O
(HN–(CH2) 6–NH–C–(CH2) 6–C) n
(CH 2–CH 2) n
c) Escribe la letra del artículo que corresponde a
la propiedad que presenta el polímero del
que está hecho.
Fibra resistente y flexible.
Resistente y aislante.
Pegajoso y blando en caliente.
Resistente y termoplástico.
2. El cuadro muestra la relación
estructura-propiedad de los polímeros.
Estructura Propiedad
Cadenas lineales. Alta flexibilidad (baja dureza).
Cadenas ramificadas. Alta rigidez (quebradizo).
Fuertes uniones
Alta resistencia.
intermoleculares entre cadenas. Alto punto de fusión.
Débiles uniones
Baja resistencia.
intermoleculares entre cadenas. Bajo punto de fusión.
34 Química
c
Unidad 1 La química de los polímeros
d
Explica los siguientes hechos según la relación
estructura-propiedad.
a) Las fibras como el kevlar y el nylon, tienen
más resistencia que dureza, casi no se
deforman cuando se las somete a tensión y,
en muchas ocasiones, pueden llegar a poseer
una mayor resistencia a la tensión que un
filamento de acero de características similares.
¿Por qué?
b) Para fabricar un artefacto que sea resistente,
que absorba el impacto deformándose para
luego volver a su forma original (resistencia a
la tracción), puede utilizarse el caucho, en
ningún caso, la baquelita. ¿Por qué?
c) El cloruro de polivinilo o PVC se utiliza para
fabricar cañerías que remplazan a las de
cobre. ¿Por qué?
d) El polietileno es un polímero termoplástico.
Al polietileno de cadena lineal se le llama
PEAD y se utiliza para fabricar recipientes de
gran capacidad como bidones; y al de cadena
ramificada, se le llama PEBD y es usado en la
fabricación de bolsas plásticas. ¿Por qué
tienen diferentes usos?
3. Si tuvieras que fabricar lentes de contacto y
dispones de los monómeros que aparecen a
continuación, ¿cuál elegirías? Fundamenta tu
elección.
a) CH3
H2C=C–C–CH2–CH2OH O
b) CH 3
H 2C=C–CH 2–CH 3

QUÍMICA-TECNOLOGÍA-SOCIEDAD
En los años 50, las
siliconas se hicieron
famosas gracias a los
implantes mamarios.
Los patrones de
belleza impuestos por
el mundo de hoy, ha
motivado a hombres
y mujeres a intervenir
sus cuerpos para
implantarse siliconas.
Unidad 1 La química de los polímeros
Polímeros inorgánicos
Implantes de siliconas en el cuerpo
GLOSARIO
No todos los polímeros
son orgánicos, también
existen los polímeros
inorgánicos, es decir, los
que no poseen átomos
de carbono en su
cadena principal. Las
siliconas son los
polímeros inorgánicos
más comunes, donde el
silicio es el átomo
central, tetravalente. Su
estructura presenta
cadenas de átomos de
silicio (Si) alternados con
átomos de oxígeno (O) y
unidos a grupos metilo
(-CH3).
Cauchos: Polímeros que se caracterizan por su
elasticidad.
Copolímero: Polímero formado por la unión de
dos o más tipos diferentes de monómeros.
Fibras: Polímeros que pueden formar filamentos
o hilos de gran resistencia.
Homopolímero: Polímero formado por un solo
tipo de monómero.
Monómero: Unidad básica a partir de la cual se
obtiene un polímero.
Plásticos: Material capaz de ser moldeado y que
se deforma ante la aplicación de una fuerza.
Polímero: Macromolécula (molécula gigante)
compuesta de unidades que se repiten.
Polímeros de adición: Macromoléculas
producidas por la unión de dos o más alquenos
o alquinos diferentes.
Las siliconas tienen
algunas propiedades
físicas similares a las de
las resinas y el caucho,
pero son más estables
frente al calor y a la
oxidación. Hoy en día
los cirujanos plásticos
utilizan las siliconas
como implantes para
aumentar el volumen y
mejorar la forma de
determinadas partes del
cuerpo, sin embargo,
esta técnica no deja de
ser controvertida, ya que
se ha investigado que
habría una relación
directa entre los
implantes de siliconas y
ciertas enfermedades
autoinmunes y
neurológicas.
Implante de gel de silicona
que usualmente se coloca
detrás del músculo pectoral.
Polímeros de condensación: Macromoléculas
formadas por dos o más monómeros diferentes
en donde, por cada enlace que se forma, se
desprende una molécula pequeña.
Polímeros termoestables: Macromoléculas cuyas
estructuras son entrecruzadas y que no se
modifican por efecto del calor.
Polímeros termoplásticos: Macromoléculas que
pueden fundirse y moldearse varias veces.
Radical: Cualquier fragmento de una molécula
que tenga un electrón desapareado.
Resinas: Plásticos que se descomponen por
efecto de la temperatura.
Silicona: Polímero inorgánico cuyo esqueleto
principal está formado por el elemento silicio.
Vulcanización: Proceso mediante el cual se trata
la goma natural con azufre para mejorar sus
propiedades.
Química 35

UNIDAD
2
Los seres vivos
somos un complejo conjunto
de átomos que, al entrelazarse entre
sí, originan moléculas muy diferentes,
muchas de las cuales son macromoléculas,
también llamadas biopolímeros. Todo lo que
observamos en una persona: el pelo, la piel y las uñas,
está formado por proteínas; igual que los huesos, los
órganos y los músculos dentro del cuerpo. Otros
biopolímeros, los carbohidratos, son clave en procesos
vitales como la obtención de energía, y los ácidos
nucleicos, se encargan de la transmisión de la
información genética. Dilucidar las estructuras de
las proteínas, carbohidratos y ácidos nucleicos
ha permitido entender por qué tienen
esas determinadas funciones
biológicas.
36 Química
Macromoléculas vitales
¿Dependerá
la estructura de estos
biopolímeros de la función
que desarrollan? y su
complejidad, ¿estará
relacionada con el papel que
desempeñan en nuestro
organismo? Estas preguntas
son centrales en esta
unidad.

¿Cuánto sabes?
Responde verdadero (V) o falso (F).
1. Un polímero natural es una macromolécula formada por unidades
repetitivas llamadas monómeros.
2. Los aminoácidos son los monómeros de los carbohidratos.
En esta unidad aprenderás a…
Comprender que la estructura de los
polímeros naturales ha sido el patrón para
sintetizar polímeros sintéticos.
Identificar la estructura y función biológica
de los carbohidratos.
Reconocer la estructura y función biológica
de las proteínas.
Identificar el rol biológico de ciertas
proteínas en función de sus estructuras.
Representar los niveles de organización de
las proteínas con modelos moleculares y
materiales concretos.
Comprobar experimentalmente la
desnaturalización de una proteína y
experimentar con los factores que regulan la
actividad enzimática.
Comprender la acción de las enzimas en la
actividad biológica.
Construir una cadena de la estructura del
ADN con materiales concretos.
Identificar la estructura de los ácidos
nucleicos y los procesos de replicación,
transcripción y traducción en los que
participan.
Plantear ecuaciones para representar la
formación de enlaces peptídicos en
secuencias de aminoácidos, siguiendo un
método de resolución de problemas.
Tener una opinión valórica y científica sobre
la importancia de los avances tecnológicos
que han permitido conocer la información
genética y la importancia de mantener una
dieta equilibrada.
3. El monómero constituyente de las proteínas tiene los grupos funcionales amino y carboxílico.
4. Los alimentos que consumimos carecen de ácidos nucleicos.
¡Increíble!
Con
20 aminoácidos se
pueden formar unas
¡2,4 trillones de proteínas
distintas! y una sola de
estas, participa en el
proceso que nos da la
energía para
movernos.
5. La ausencia de los ácidos nucleicos haría imposible la conservación de la vida en la Tierra.
Química
37

CONTENIDO
Bacteria presente en el yogur. A
pesar de que las bacterias son
organismos simples, poseen
también macromoléculas tan
complejas como los ácidos
nucleicos.
38 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Mujeres chilenas llegan a la cumbre del Everest (2001). Los
polímeros naturales han sido fuente de inspiración para la síntesis
de polímeros sintéticos, por ejemplo, los que se usan en la
confección de prendas y artículos deportivos que protegen mejor
a los deportistas para realizar hazañas tan importantes como el
ascenso al monte Everest.
Polímeros de interés biológico
La mayor parte de la materia orgánica está formada por moléculas complejas
de gran tamaño. Estas macromoléculas se encuentran presentes en organismos
vivos simples, como bacterias y hongos, y en organismos superiores,
como los animales y las plantas.
Es posible que las macromoléculas que forman las estructuras complejas de
los seres vivos hayan sufrido una evolución biológica, puesto que cada una
de ellas cumple una función. De hecho, el grado de complejidad que tiene
una macromolécula biológica está relacionada con la función que desempeña.
Así, el ADN es una molécula de gran complejidad que contiene toda la
información genética de un ser vivo, mientras que el caucho natural, también
una macromolécula, pero de estructura mucho más simple, posee una
función menos exigente.
Todas las macromoléculas de interés biológico proceden básicamente de los
llamados precursores, que son moléculas sencillas del tipo CO2, H 2O o N 2.
Estos precursores originan, a su vez, moléculas de mayor masa molecular, llamadas
biomoléculas; monómeros, que, enlazados unos a otros, forman largas
cadenas y originan la enorme diversidad de macromoléculas existentes.
Precursor
CO2 H2O N2 Gentileza Vivianne Cuq.
Monómero
(unidad estructural)
Biomolécula
Polímero natural
(macromolécula)
Biopolímero
El estudio de las estructuras de los polímeros
naturales ha permitido el desarrollo de polímeros
sintéticos que dan origen a materiales de alta
tecnología, por ejemplo, los utilizados en la fabricación
de computadores y en la confección de
prendas e implementos deportivos.
De acuerdo al tipo de monómero que origina el
polímero, las macromoléculas que constituyen la
materia viva forman, básicamente, tres grandes
grupos:
Carbohidratos Proteínas Ácidos nucleicos
La masa molecular de los carbohidratos, proteínas
y ácidos nucleicos está comprendida entre 10 3 y 10 9
unidades de masa atómica, amplio rango que
muestra la enorme variedad de moléculas existente
y que además tiene cada una un rol biológico
específico.

Unidad 2 Macromoléculas vitales
Carbohidratos: principal fuente de energía
Los carbohidratos o hidratos de carbono están formados por carbono,
hidrógeno y oxígeno. Según el número de monómeros, se clasifican en:
monosacáridos, con una sola unidad monomérica, como la glucosa; disacáridos
con dos unidades, como la sacarosa, y polisacáridos con cientos y miles
de unidades, como el almidón.
Los monosacáridos son las unidades estructurales de los carbohidratos.
Los monosacáridos presentan en su estructura el grupo hidroxilo (–OH) y el
grupo carbonilo ( C=O), que puede estar en forma de aldehído (–CHO) o de
cetona (–CO–).
La estructura de los monosacáridos pueden ser cadenas abiertas o cerradas.
Las cadenas cerradas se forman por la reacción entre el grupo carbonilo y
uno de los grupos hidroxilo. Así, la glucosa posee una estructura abierta que
puede ciclarse, originando un anillo heterociclo hexagonal.
1
C
H–C 2
–OH
HO–C 3
–H
H–C 4
–OH
H–C 5
CH2OH H H
O
H
HO
–OH
6
CH2OH OH H H O
6
CH2OH 5
O
4
1
OH
HO OH
3
2
H OH
Notación abreviada
Los monosacáridos se unen a través del llamado enlace glucosídico, en el
que un átomo de oxígeno sirve de puente entre dos unidades. Cuando se
unen por sobre 10 monosacáridos hablamos de polisacáridos, que pueden
llegar a contener entre 100 y 90.000 unidades de monosacáridos.
Los polisacáridos cumplen dos funciones básicas en los seres vivos: son acumuladores
de energía como combustibles biológicos, y además, sirven de
soporte de estructuras en organismos superiores. Así, el almidón es la reserva
alimenticia de la mayor parte de las plantas, mientras que el glucógeno
cumple el mismo papel en los animales; por su parte, la celulosa constituye
el esqueleto de las paredes celulares de las plantas.
ACTIVIDAD
CONSTRUYENDO MONOSACÁRIDOS Y DISACÁRIDOS
Por el sabor dulce que tienen los
monosacáridos se les suele llamar
azúcares. La sacarosa en los
alimentos dulces, significa un
aumento de los azúcares en
nuestra dieta; la recomendación
es evitar el consumo excesivo de
estos alimentos.
Enlace glucosídico entre glucosas
formando un disacárido.
1. Utilizando esferas de plumavit, construye el modelo cíclico de la glucosa (C 6H 12O 6). Haz dos modelos
y saca los átomos que correspondan para unir las glucosas mediante un enlace glucosídico.
a) ¿Qué grupos funcionales tiene la glucosa en su estructura lineal?
b) Explica por qué la glucosa es un monómero.
c) Averigua qué compuesto se forma al unir una molécula de glucosa con otra de fructosa.
Química 39

CONTENIDO
Estructuras corporales. El
colágeno es la proteína más
abundante en el cuerpo humano;
forma parte constituyente de los
tejidos conectivos de tendones y
cartílagos. La queratina que
constituye la piel, el pelo y las
uñas, también es otra proteína
estructural.
ACTIVIDAD
PROTEÍNAS EN LOS ALIMENTOS
40 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Proteínas: componentes estructurales
Las proteínas son las macromoléculas más abundantes en la célula, ya que
intervienen tanto en aspectos estructurales como en los procesos metabólicos
de todos los seres vivos.
Las proteínas están constituidas por aminoácidos (monómeros).
Todos los aminoácidos contienen carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno;
algunos contienen azufre; presentan en su estructura el grupo amino
(–NH 2) y el grupo carboxilo (–COOH), representados por la siguiente estructura
molecular:
HHO
H–N–C–C–OH
R
La zona sombreada es común a todos los aminoácidos; el carbono vecino al
grupo carboxilo (en rojo) está unido a un grupo amino y a un radical alquilo,
R.
Cuando dos aminoácidos se unen, se forman dipéptidos; si son tres, tripéptidos,
y así sucesivamente. Cuando la masa molecular del polímero es inferior
a 10.000 unidades, se llaman polipéptidos; si es superior a 10.000 unidades,
hablamos de proteínas, que tienen masas moleculares altas, entre los 5.000 y
1 x 10 7 gramos.
Las proteínas cumplen innumerables funciones en nuestro organismo, por
ejemplo: forman parte de estructuras corporales como la piel, el pelo y las
uñas; participan también en la reparación de tejidos y son parte constituyente
de muchas enzimas, anticuerpos y hormonas.
1. Observa, a la derecha, el modelo molecular de un aminoácido.
¿Qué grupos funcionales contienen los aminoácidos?
2. En una carta de calorías de alimentos, averigua la composición
de los nutrientes que tienen la carne, el huevo y la leche.
N
a) ¿Qué nutrientes contienen en mayor proporción
H
los alimentos mencionados?
b) ¿Por qué debemos consumir necesariamente estos
H
C
alimentos en nuestra dieta?
H
c) ¿Qué ocurre cuando estos alimentos se mantienen sin refrigeración?
R
O
C
O
H

Estructura de los aminoácidos
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Si analizamos la estructura general de los aminoácidos, veremos que el carbono
vecino al grupo carboxilo está unido a cuatro sustituyentes distintos,
es decir, se trata de un carbono asimétrico.
Debido al carbono asimétrico, los aminoácidos presentan dos isómeros,
cada uno con su ordenamiento espacial característico: la estructura A que
tiene el grupo NH 2 hacia la izquierda se llama configuración L y la estructura
B que presenta este grupo hacia la derecha es la configuración D.
COOH COOH
A B
H2N
C H H C
R R
Veinte aminoácidos distintos constituyen las unidades para la construcción
de las decenas de miles de proteínas diferentes que participan en prácticamente
todos los procesos biológicos. Estos aminoácidos solo se diferencian
en los grupos funcionales que aporta la cadena lateral R; pueden ser alifáticos
o aromáticos, polares o apolares, ácidos o bases.
El cuerpo humano solo puede sintetizar doce de los veinte aminoácidos. Los
otros ocho, llamados aminoácidos esenciales, deben ser aportados por las
proteínas de los alimentos que consumimos.
A continuación se muestran las estructuras de diez de los veinte aminoácidos.
NH 2
Curiosamente, de los dos isómeros
posibles que tienen los aminoácidos,
como consecuencia de su carbono
asimétrico, el único que existe en los
seres vivos es de configuración L,
hecho que no parece ser arbitrario,
sino una consecuencia de la propia
selección natural.
CLAVE
ABREVIATURA
NOMBRE DEL AMINOÁCIDO
H
Parte fija
H2N–C–COOH Parte
R
variable
R: aminoácidos esenciales.
CÓDIGO DE COLOR
Alifáticos neutros
Alifáticos ácidos
Alifáticos básicos
Aromáticos
Heterocíclicos
Gly Ala Glu Cys Asp
GLICINA ALANINA ÁCIDO GLUTÁMICO CISTEÍNA ÁCIDO ASPÁRTICO
H
H
H
H
H
H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH H
CH3 CH2 CH2 CH2 CH2 COOH
SH
COOH
Trp Lys Gln Phe Leu
TRIPTÓFANO LISINA GLUTAMINA FENILALANINA LEUCINA
H
H
H
H
H
H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH H2N–C–COOH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 C CH
NH
CH2 CH2 CH2 NH2 CH2 C=O
NH2 CH
H3C CH3 Química 41

CONTENIDO
Representación de la
estructura iónica de un
aminoácido
H
-
H2N–C–CO2 R
Anión
H +
H
H3N + –C–CO- 2
R
Anfótero
H +
H
H3N + –C–CO2H R
Catión
Ácido es toda sustancia capaz de
ceder un protón (H + ).
Alifáticos son los hidrocarburos que
no contienen anillos de benceno en
su estructura.
Base es toda sustancia capaz de
captar un protón.
Polaridad es el desplazamiento de
los electrones compartidos en un
enlace covalente, hacia el átomo más
electronegativo.
42 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Propiedades de los aminoácidos
Los aminoácidos se distinguen de otras sustancias orgánicas porque tienen
propiedades peculiares. A temperatura ambiente, son sólidos, tienen puntos
de fusión superiores a los 200 ºC, en tanto que los compuestos orgánicos
de similar masa molecular son líquidos. Además, son bastante solubles
en agua, y muy poco solubles en solventes orgánicos, al igual que los compuestos
iónicos. También, los aminoácidos son menos ácidos que los ácidos
carboxílicos y menos básicos que las aminas.
La razón que explica estas propiedades es que un aminoácido contiene en
la misma molécula un grupo carboxilo (carácter ácido) y un grupo amino
(carácter básico). La solubilidad en agua y sus propiedades ácido-base son,
por lo tanto, una consecuencia de la presencia de estos grupos.
Un aminoácido será más soluble en agua cuanto mayor sea la polaridad del
radical R.
En medio neutro, un aminoácido se encuentra en forma dipolar (dos polos):
el grupo carboxilo está desprotonado, es decir, es el polo negativo, mientras
que el grupo amino está protonado: es el polo positivo. Debido a esto, los
aminoácidos son anfóteros, es decir, pueden comportarse como ácidos (A) o
bases (B), según las siguientes ecuaciones:
(A) H3N + –CH–COO - + H 2O H 2N–CH–COO - + H 3O +
R R
Ácido (cede un H + ) Anión
(B) H 3N + –CH–COO - + H 2O H 3N + –CH–COOH + OH -
R R
Base (capta un H + ) Catión
Un aminoácido podrá aumentar o disminuir su carácter ácido o básico,
mientras el radical R contenga a su vez otros grupos carboxilo o amino.
¿CÓMO VOY?
AMINOÁCIDOS
Marca con un la alternativa correcta.
1. Los aminoácidos deben su nombre a los grupos funcionales:
amino y aldehído. amino y carboxilo. amino y carbonilo.
2. Si en un aminoácido, R = –CH 2OH, entonces debería ser:
una sustancia apolar. un líquido. soluble en agua.
3. En el aminoácido ácido aspártico, R = –CH 2–COOH, entonces es:
ácido. básico. líquido.

ACTIVIDAD
CONSTRUYENDO UN DIPÉPTIDO
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Enlace peptídico: unión entre aminoácidos
Las reacciones de polimerización que forman las proteínas son reacciones de
condensación. Cuando dos aminoácidos se unen entre sí, forman el llamado
enlace peptídico, dando como resultado un grupo amida, que caracteriza a
las proteínas.
La formación del grupo amida se representa por la siguiente ecuación:
Enlace peptídico
HO HHO HOHHO H2N–C–C–OH + H–N–C–C–OH H2N–C–C–N–C–C–OH + H2O R1 R2 R1 R2 Dipéptido
El grupo hidroxilo (–OH) del grupo carboxilo de un aminoácido se combina
con un hidrógeno (–H) del grupo amino del otro aminoácido para formar
una molécula de agua.
El dipéptido presenta un grupo amino y un grupo carboxilo. Cualquier otro
aminoácido puede reaccionar con uno de estos grupos para alargar la cadena.
PARA ARCHIVAR
• Los carbohidratos y proteínas son considerados biopolímeros.
• Los monosacáridos son los monómeros de los carbohidratos.
• La función biológica principal de los carbohidratos es que son fuentes
de energía.
• Los aminoácidos son los monómeros de las proteínas.
• Los aminoácidos son sólidos, solubles en agua y anfóteros.
• Las proteínas sirven de soporte estructural y entre otras funciones, participan
en reacciones metabólicas y componen moléculas funcionales
como las enzimas y las hormonas.
H
R
C
*
*
*
*
La figura muestra el modelo
molecular del enlace peptídico.
Los átomos señalados con un
asterisco se sitúan en un mismo
plano, con distancias y ángulos
fijos. Solamente es posible una
libre rotación entre los carbonos
señalados por las flechas de color
rojo. Además, el grupo R de uno
de los aminoácidos va hacia
delante y en el otro aminoácido,
el mismo grupo se dirige hacia
atrás; de este modo se disminuye
el efecto estérico entre ellos.
El efecto estérico es la repulsión
debida al efecto ejercido por el
volumen de los sustituyentes en torno
a un carbono o un enlace
determinado. Para lograr una mayor
estabilidad la molécula adopta una
distribución espacial en la que estos
grupos se ubican lo más alejados
entre sí.
H
*
R
*
C C
1. Utilizando esferas de plumavit construye el modelo del enlace peptídico de un dipéptido, tal como
muestra la figura de arriba.
a) Con tu modelo prueba la libre rotación de los enlaces vecinos a los enlaces C–N y el efecto
estérico de los grupos R.
b) El enlace C–N peptídico es más corto que otros enlaces C–N y, por tanto, tiene un carácter
parcial de doble enlace. Explica por qué no puede haber libre rotación en torno a este enlace.
O
H
Química 43
O
C

CONTENIDO
La mayoría de los alimentos de
origen animal contienen los ocho
aminoácidos esenciales en las
cantidades necesarias. Los de
origen vegetal, en cambio, por sí
solos no los proveen, pero sí lo
hacen ciertas combinaciones de
alimentos; por ejemplo: arroz y
porotos.
Debido a que en el cuerpo las
proteínas no pueden almacenarse, es
necesario que le aportemos a diario
una dieta balanceada en proteínas.
Cuando los alimentos proteicos llegan
al estómago y al intestino delgado,
los enlaces peptídicos entre los
aminoácidos se rompen. Los
aminoácidos individuales traspasan las
paredes intestinales y llegan a la
corriente sanguínea, transportándose a
todas las células del cuerpo, donde
son utilizados para sintetizar nuevas
proteínas que satisfagan las
necesidades del organismo.
44 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Niveles estructurales de las proteínas
El uso de métodos físicos, como la difracción de rayos X, ha permitido saber
que en una proteína se distinguen varios niveles estructurales que reciben
el nombre de estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria.
• Estructura primaria. Es la secuencia de aminoácidos de la proteína que
nos indica los aminoácidos que componen la cadena polipeptídica y el
orden en que se encuentran. El análisis de los aminoácidos implicados en
la cadena polipeptídica es una tarea laboriosa y se realiza mediante
hidrólisis parcial de las cadenas peptídicas.
La secuencia de una proteína se escribe enumerando los aminoácidos desde
el grupo amino terminal hasta el grupo carboxilo terminal. Por convención,
los aminoácidos se pueden nombrar con las tres primeras letras de su nombre,
por ejemplo, ala es la alanina. Así, un polipéptido podría tener la
siguiente estructura primaria:
¿CÓMO VOY?
ESTRUCTURA PRIMARIA
H2N – ser – gly – ala – COOH
La importancia biológica de la estructura primaria de una proteína radica
en que la función que cumple depende de su secuencia y de la forma que
esta adopta. En otras palabras, las proteínas que las células sintetizan para
cumplir funciones específicas en el organismo, se construyen siguiendo cada
una determinadas secuencias en las que participan 20 aminoácidos.
Si falta alguno de los aminoácidos de la secuencia para sintetizar una proteína
dada, la célula la dejará de producir y por lo tanto, la tarea de la proteína
no se llevará a cabo. Esto puede suceder con las proteínas que tienen en sus
secuencias alguno de los aminoácidos esenciales, ya que si no se consume
alguno a través de la alimentación, el organismo se verá obligado a destruir
una de sus propias proteínas que contenga el aminoácido requerido.
Responde las preguntas en tu cuaderno.
1. Utilizando fórmulas estructurales, escribe las ecuaciones para la
formación de los dos dipéptidos que se forman al reaccionar una
molécula de glicina y una de alanina (ver estructuras en la página 41).
Destaca con un color el enlace peptídico formado.
a) ¿Podrían estos dipéptidos reaccionar entre sí? Explica cómo.
b) Usando las tres primeras letras del nombre del aminoácido, anota
las secuencias de aminoácidos que podrían darse en el caso anterior.

• Estructura secundaria. Corresponde a la disposición de la secuencia de
aminoácidos en el espacio. Debido a que los enlaces simples C–C y C–N en
la cadena polipeptídica permiten el libre giro y que los enlaces peptídicos
C–N son rígidos, la secuencia de aminoácidos se alinea en planos que
giran hasta alcanzar una determinada conformación espacial estable o
estructura secundaria.
Hay dos tipos de conformaciones espaciales estables: la α-hélice y la β-lámina
plegada.
En la conformación α-hélice la cadena polipeptídica se enrolla helicoidalmente
en torno a un eje, y se mantiene unida debido a la gran cantidad de
puentes de hidrógeno que se producen entre los grupos C=O de un aminoácido
y el grupo N–H del cuarto aminoácido que le sigue en la secuencia. Los
grupos R más voluminosos quedan orientados hacia la periferia de la hélice,
logrando disminuir el efecto estérico. Las proteínas que forman el pelo
tienen una estructura α-hélice.
En la conformación β-lámina plegada las cadenas polipeptídicas se alinean
unas junto a otras formando láminas. La estabilidad de esta conformación
se debe a la asociación de varias moléculas con la misma disposición espacial.
Entre estas moléculas se establecen puentes de hidrógeno, formando
así una lámina plegada. Los grupos R de los aminoácidos se disponen por
encima o por debajo del plano de la lámina. Las proteínas que forman la
piel se encuentran como cadenas fuertemente unidas entre sí, adoptando la
forma de β-láminas plegadas.
EXPLORA EN...
http://www.santillana.cl/qui4
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Estructura secundaria β-lámina plegada
Estructura secundaria α-hélice
Puentes de
hidrógeno
La estabilidad de la estructura
secundaria es una consecuencia
de la formación de puentes de
hidrógeno entre los átomos que
participan en el enlace peptídico
a lo largo de la cadena
polipeptídica; los grupos alquilo
(R) de los aminoácidos no
participan en estas uniones.
Llamamos conformación a la
distribución que adquieren los
sustituyentes de un determinado
carbono como consecuencia del libre
giro que permite un enlace simple.
1. Ingresa a la página http://www.santillana.cl/qui4/ejercicio2.htm y trabaja con las estructuras primaria
y secundaria de las proteínas.
• Identifica los enlaces peptídicos en la secuencia de aminoácidos y los puentes de hidrógeno entre
las cadenas polipeptídicas organizadas en α-hélice y β-lámina plegada.
Química 45

CONTENIDO
Las proteínas que tienen una
estructura globular, muestran un mayor
nivel de complejidad, tanto en su
estructura como en su función. Por
ejemplo, la mioglobina es la
protagonista de la fisiología muscular
(extensiones y contracciones
musculares), mientras que la
hemoglobina es la encargada del
transporte de oxígeno por el
torrente sanguíneo. Ambas funciones
exigen un continuo intercambio de
oxígeno entre la proteína y el medio
en el que están.
Estructura cuaternaria
Hemoglobina
Grupo hemo
46 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Estructura terciaria
Mioglobina Colágeno
• Estructura terciaria. La cadena polipeptídica, con su ya correspondiente
estructura secundaria, puede plegarse adoptando estructuras globulares
o estructuras fibrosas. La forma tridimensional que tiene la proteína es su
estructura terciaria. La proteína presente en los músculos, la mioglobina,
tiene una estructura globular y la proteína de los tendones, el colágeno,
tiene una estructura fibrosa.
La estructura terciaria es la disposición de toda la estructura secundaria en
el espacio y, por lo tanto, del tipo de conformación que posee la proteína
en su totalidad.
Esta estructura es consecuencia de la existencia de puentes de hidrógeno
sobrantes, o de interacciones diversas que se dan entre los grupos funcionales
presentes en los radicales R de los aminoácidos situados en distintas posiciones
de la cadena polipeptídica. A menudo, se enlazan también dos átomos
de azufre, formando puentes disulfuro, S–S, entre cadenas polipeptídicas
que contienen el aminoácido cisteína (ver estructura en la página 41).
Una proteína puede ser 100% α-hélice o β-lámina plegada, o también asumir
una combinación de estas estructuras. Las enzimas son proteínas que
presentan una estructura terciaria característica.
• Estructura cuaternaria. Está presente solo en las proteínas que tienen más
de una cadena polipeptídica. Así, las cadenas pueden plegarse entre sí,
conformando la estructura cuaternaria. En esta, cada una de las cadenas
constituye una subunidad que se relaciona espacialmente con las restantes
a través de uniones intermoleculares, formando un complejo proteico.
La hemoglobina es una proteína que tiene estructura cuaternaria:
posee cuatro cadenas polipeptídicas interrelacionadas espacialmente.
La mayor parte de las proteínas presentan las estructuras primaria, secundaria
y terciaria, en conjunto, es decir, su estructura molecular comprende las
tres conformaciones. La función que desempeñan las proteínas en el organismo
está íntimamente relacionada con su estructura molecular.

ACTIVIDAD
ESTRUCTURA Y FUNCIÓN DE LAS PROTEÍNAS
Unidad 2 Macromoléculas vitales
1. Para determinar la estructura molecular de una proteína debes responder las siguientes preguntas:
• ¿Qué aminoácidos componen la cadena polipeptídica y en qué secuencia? (Estructura primaria, I).
• ¿Cómo se disponen los aminoácidos en el espacio (helicoidal o lámina plegada)? ¿Qué
interacciones se establecen entre los aminoácidos? (Estructura secundaria, II).
• ¿Qué forma tridimensional adopta la proteína? (Estructura terciaria, III).
• ¿Tiene dos o más cadenas polipeptídicas relacionadas espacialmente? (Estructura cuaternaria, IV).
a) Explica con tus propias
palabras qué representa
el dibujo.
b) ¿Por qué la estructura
terciaria de una proteína
depende de sus estructuras
primaria y secundaria?
2. Utilizando 1 m de cinta representa la estructura terciaria de una proteína. ¿Qué representa la cinta?
Pliégala en distintas formas.
a) ¿Qué plegamientos son posibles
para dar origen a la estructura
terciaria?
b) ¿Con qué material podrías
representar las interacciones entre
los aminoácidos y así lograr una
conformación estable?
I II III IV
3. El cuerpo humano contiene decenas de miles de tipos de proteínas. Analiza el cuadro de algunas
proteínas y sus funciones biológicas.
Tipo de proteína Función biológica Ejemplos de proteínas
Proteínas estructurales.
• Músculo.
• Tejido conectivo.
Proteínas de transporte.
• Sangre.
Proteínas reguladoras.
• Membrana celular.
• Interior de las células.
Proteínas protectoras.
• Interior de las células.
- Contracción muscular.
- Soporte mecánico y bioquímico.
- Mioglobina.
- Colágeno y queratina.
- Transporte de gases (O2 y CO 2). - Hemoglobina.
- Equilibrio de fluidos (pH y contenido salino).
- Control enzimático del metabolismo.
- Regulación hormonal de funciones corporales.
- Albúmina del suero.
- Proteasas (enzimas digestivas).
- Insulina (hormona del pancreas).
- Defensa del organismo. - Gammaglobulina (anticuerpo).
a) Averigua los niveles estructurales de algunas de las proteínas del cuadro.
b) ¿Qué relación hay entre el nivel estructural de la proteína y su función biológica?
Química 47

CONTENIDO
DESNATURALIZACIÓN DE UNA PROTEÍNA
48 Química
QUIMILAB Nº 3
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Objetivo: Comprobar experimentalmente los efectos de varios agentes desnaturalizantes sobre la
proteína del huevo (albúmina).
Solución coloidal
Materiales Reactivos
- vasos de precipitado de 500 y 250 mL - un huevo
- probeta de 100 mL - agua destilada
- pipeta de 10 mL y gotario - solución diluida de
- pipeta de 10 mL
- varilla de vidrio
- equipo para filtración
- 4 tubos de ensayos limpios y secos
- mechero, trípode y rejilla
- plato hondo de loza
ácido clorhídrico (HCl)
Equipo de
filtración
Procedimiento
1. Separa la clara del huevo de la yema con mucho cuidado. Coloca la clara en el vaso grande.
2. En la probeta mide 100 mL de agua destilada y agrégala sobre la clara de huevo, vertiendo el
agua lentamente por las paredes del vaso mientras vas agitando suavemente con la varilla de
vidrio. Repite este paso dos veces más, de modo que la clara de huevo quede mezclada con
300 mL de agua (solución coloidal). Precaución: No adiciones el agua de una sola vez, hazlo
lentamente para evitar que alteres la proteína.
3. Monta el equipo tal como lo muestra la foto superior y filtra la solución coloidal. Sigue los
pasos de la Guía de laboratorio Nº 3.
4. Con ayuda de la pipeta, coloca 6 mL de la solución coloidal filtrada en cada uno de los tubos
de ensayo. Numera los tubos del 1 al 4. El tubo Nº 1 será tu control.
I. Efecto del calor
1. Hierve unos 200 mL de agua potable en el vaso pequeño y apaga el mechero.
2. Sumerge el tubo Nº 2 en el agua caliente y déjalo por unos 5 minutos. Retira el tubo y anota
lo que observas. Compara la solución con la del tubo Nº 1.
II. Efecto de un ácido
1. Agrega dos gotas de la solución de HCl al tubo Nº 3 y mueve el tubo con suavidad.
2. Observa y anota lo que ocurre. Compara la solución con el tubo Nº 1.
III. Efecto de la agitación
1. Vierte el contenido del tubo Nº 4 en el plato y bate la clara tal como si hicieras merengue.
2. Observa y anota lo que ocurre. Compara el resultado con el tubo Nº 1.
Análisis y aplicación
1. ¿Qué cambios observas en la solución coloidal?
2. ¿Cuál de los ensayos 1, 2 o 3 tiene mayor efecto sobre la solución coloidal?
3. ¿Qué crees que ocurre a nivel estructural de la proteína en cada ensayo?
• Responde el Informe de laboratorio Nº 3.

Unidad 2 Macromoléculas vitales
Importancia de las uniones intermoleculares
Los niveles estructurales de las proteínas se mantienen estables gracias a los
enlaces entre los radicales R de los aminoácidos que pueden ser de dos
tipos: uno formado por enlaces covalentes fuertes, denominado puente
disulfuro, y el otro, constituido por enlaces intermoleculares débiles, como
son: puentes de hidrógeno, fuerzas de Van der Waals y atracciones iondipolo
y dipolo-dipolo.
Las uniones intermoleculares cumplen una doble función. Por una parte,
confieren la flexibilidad necesaria a las moléculas para romper estos enlaces
débiles mediante las enzimas y, por otra, un gran número de estas interacciones,
actuando simultáneamente, impiden que la estructura colapse, proporcionándole
así una gran estabilidad en el tiempo.
Una proteína en su conformación normal se dice que está en el estado nativo.
Si cambian las condiciones físicas del medio en que se encuentra, por
ejemplo, cambio en el pH o cambio en la temperatura, la estructura de las
proteínas se altera; este proceso se llama desnaturalización; la conformación
de una proteína desnaturalizada está drásticamente alterada y pierde
su actividad biológica. Una desnaturalización severa puede afectar la estructura
secundaria, e incluso a los enlaces covalentes existentes entre aminoácidos,
es decir, la proteína se destruye.
Puente de
hidrógeno
Estructura
laminar
N
Estructura
α-hélice
Fuerzas de
Van der Waals
Coordinación
iones metálicos
Puente
de disulfuro
Las uniones intermoleculares son la clave en el mantenimiento de la estructura de una
proteína. Cualquier agente desnaturalizante (temperatura, ácido, solvente) puede romper
estas uniones, destruyendo así la estructura de la proteína.
Enlace
iónico
(A)
(B)
La caseína de la leche, su
proteína, se desnaturaliza cuando
el pH del medio cambia, por
ejemplo, al agregarle unas gotas
de limón (A). La proteína del
huevo, por su parte, se
desnaturaliza al cocinarlo o
batirlo; la albúmina se transforma
en un compuesto fibroso e
insoluble en agua (B).
Desde antes de nacer, nuestro
organismo está en condiciones de
mantener un pH y una temperatura
constantes, de acuerdo a las
necesidades del funcionamiento de
cada sistema, órgano o tejido. Esto
hace que los diferentes tipos de
proteínas (estructurales, de transporte
o reguladoras) se mantengan en su
estado nativo. Cualquier cambio del
pH o de la temperatura podría
originar la desnaturalización de las
proteínas y, por lo mismo, la
destrucción de su estructura, y con
ello, el cese de su función biológica
específica.
Química 49

CONTENIDO
Las proteínas tienen una estructura y
función específicas para cada
especie. Por ejemplo, la secuencia
de aminoácidos de la proteína
citocromo c, una proteína de
transporte, cuya función es la
transferencia de electrones en la
respiración celular, es muy distinta
entre el caballo y la levadura: difieren
en 48 aminoácidos. En cambio, entre
el pollo y el pato difieren solo en
2 aminoácidos y, entre la vaca y la
oveja, no hay ninguna diferencia.
Distintas especies pueden
presentar una proteína con la
misma función biológica pero
que difiere en cuanto a la
secuencia de aminoácidos
(estructura primaria).
50 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Especificidad de acción de las proteínas
Las proteínas tienen una propiedad muy característica: la especificidad de
acción. Tienen la capacidad de reconocer solo una molécula o una familia
de moléculas parecidas en cuanto a su estructura. En este último caso, se
piensa que la conformación de la proteína es flexible, que al interactuar con
la primera molécula, inicia pequeñas alteraciones en su conformación, facilitando
así el máximo nivel de interacción con otras moléculas similares en
estructura.
Esta propiedad puede manifestarse frente a un receptor (acción fisiológica,
farmacológica o tóxica), un sustrato (acción enzimática) u otra molécula
(acción reguladora o estructural). Por esta razón, no todas las moléculas tienen
sabor dulce, ni cualquier medicamento sirve para tratar un dolor de
cabeza. La base de esta especificidad es la conformación de la proteína que
establece una región espacial localizada, la cual permite una interacción
muy específica con otra estructura química complementaria a través de las
interacciones intermoleculares.
El dibujo representa la especificidad de acción de una proteína (color amarillo)
hacia una molécula que le es complementaria, ya que sus estructuras químicas
pueden unirse o ”reconocerse”, a través de fuerzas intermoleculares.
Región espacial
Molécula 1
Molécula 2
Molécula 3
¿Qué relación hay entre la especificidad de acción de las proteínas y la evolución
de las especies?
Las proteínas presentan en su secuencia de aminoácidos, sectores estables y
sectores variables, en los que algunos aminoácidos pueden ser sustituidos
por otros distintos sin que se altere la función biológica que tiene la molécula.
Esto ha dado lugar a una gran variedad de proteínas, durante el proceso
evolutivo, lo que permite que cada especie tenga sus proteínas específicas y
que incluso aparezcan diferencias entre individuos de la misma especie. Cada
especie de la escala evolutiva se compone de proteínas características con
una función también particular. Para una misma función, la proteína es muy
diferente entre especies alejadas evolutivamente y muy parecida, entre especies
emparentadas.

QUIMILAB Nº 4
ENZIMAS Y EFECTO TEMPERATURA
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Objetivo: Comprobar experimentalmente el efecto del cambio de temperatura sobre la enzima
catalasa en muestras de distintos alimentos.
Materiales Reactivos
- gradilla - peróxido de hidrógeno de
- 10 tubos de ensayo 20 o 30 volúmenes (H2O 2)
- pipeta de 10 mL - 2 muestras de 3 g de hígado,
- mechero, trípode y rejilla carne, papa, tomate y leche.
- 5 vasos de precipitado de 50 mL
- pinzas
Procedimiento
I. Alimentos en su estado natural
1. Numera los tubos de ensayo del 1 al 5.
2. En el tubo Nº 1 coloca la muestra de hígado; en el Nº 2, carne; en el Nº 3, papa; en el Nº 4,
tomate y en Nº 5, leche.
3. Añade a los tubos 5 mL de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) y observa qué pasa en
cada caso. Observa la foto superior y sigue los pasos de la Guía de laboratorio Nº 4. En este
experimento se produce la descomposición del peróxido de hidrógeno, en agua y oxígeno, por
acción de la enzima catalasa presente en los alimentos.
4. Haz una tabla con los resultados de cada tubo.
II. Alimentos cocidos o hervidos
1. Cocina en agua cada muestra de alimento, tal como
muestra la foto a la derecha.
2. Con ayuda de las pinzas, traslada las muestras (sin agua)
a sus correspondientes tubos de ensayo, adecuadamente
numerados.
3. Calienta directamente la leche (en el tubo Nº 5) en la
llama del mechero hasta que hierva. Déjala enfriar.
4. Una vez fríos, añade a los tubos 5 mL de peróxido de
hidrógeno y registra tus observaciones. Compara la
reacción de cada alimento en su estado natural y cocido.
Pipeta con H 2 O 2
Cocción del alimento
Mechero
Muestras de
alimentos
Análisis y aplicación
1. Escribe la ecuación de la descomposición del peróxido de hidrógeno.
2. ¿Qué diferencia observas en la reacción de descomposición del peróxido de hidrógeno con
cada uno de los alimentos en el ensayo 1?
3. ¿Qué diferencia observas entre el ensayo 1 y ensayo 2? Compara los resultados.
4. ¿Qué alimentos de los estudiados crees que tienen una mayor concentración de catalasa?
5. ¿Qué le debiera haber ocurrido a la enzima catalasa después de la cocción de los alimentos?
• Responde el Informe de laboratorio Nº 4.
Química 51

CONTENIDO
La carne, la leche y los alimentos
vegetales provienen de seres
vivos, los cuales están compuestos
por células provistas de una
notable batería enzimática.
Las reacciones catalizadas por enzimas
ocurren a velocidades 10 10 a 10 14
veces más rápidas que las no
catalizadas. Por ejemplo, la ureasa
acelera la hidrólisis de la urea en la
orina por un factor de 10 14 . Este
factor significa que una reacción
catalizada que toma 1 segundo en
producirse podría tomar un tiempo
de ¡3 millones de años! si no está
catalizada.
52 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
La acción de las enzimas
Las células son un verdadero laboratorio donde se llevan a cabo muchas
transformaciones gracias a la presencia de las enzimas. Estas son proteínas
que se encargan de la catálisis de las reacciones implicadas en el metabolismo;
su especificidad es extraordinaria y sin ellas, la mayor parte de las reacciones
metabólicas no se darían.
Las enzimas se encargan, principalmente, de transferir grupos de átomos de
una molécula a otra, romper los enlaces en una molécula y formar nuevos
enlaces, y reordenar las moléculas en nuevas conformaciones que participan
en reacciones específicas y vitales en el organismo.
Las enzimas son proteínas cuya función es acelerar la velocidad de las reacciones
químicas que se producen en el organismo y que son necesarias para
mantener su actividad biológica.
Se conocen unas 2.000 enzimas diferentes, cada una de ellas con un trabajo
específico. Se nombran con la terminación –asa. Así, una oxidasa ayuda a
las oxidaciones; una lipasa trabaja sobre los lípidos; una peptidasa ayuda a
romper enlaces peptídicos.
La catalasa está presente en todas las células, tanto de origen animal como
vegetal, y participa en la descomposición del peróxido de hidrógeno que se
produce durante el metabolismo. Sin su acción descomponedora la célula
no podría seguir funcionando, ya que el peróxido de hidrógeno es tóxico y
es imprescindible retirarlo a medida que se va formando.
¿Cuál es el mecanismo de acción de una enzima?
La acción de una enzima
(E) ocurre por varias etapas,
desde su contacto con
el sustrato (S, sustancia inicial),
pasando por la formación
del complejo activado
(ES, especie intermedia),
hasta la formación
del producto (P, sustancia
final), según estas ecuaciones:
Fijación:
S + E ES
Transformación:
ES P + E
Aminoácidos
catalíticos
Aminoácidos
de unión
Enzima
Enzima
Enzima Sustrato
Complejo
Enzima
+
Productos
Enzima-sustrato
Sustrato
Productos

Anatomía de una enzima
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Como toda proteína, las enzimas están formadas por aminoácidos que cumplen
funciones diferenciadas, los cuales regulan su acción. Entre estos tenemos:
los aminoácidos estructurales, los de unión y los catalíticos.
• Aminoácidos estructurales. Constituyen la estructura de la enzima, “forman
su esqueleto”.
• Aminoácidos de unión. Actúan directamente en la formación del complejo
enzima-sustrato.
• Aminoácidos catalíticos. Actúan en la transformación química del sustrato.
El sitio donde se encuentra el conjunto de aminoácidos de unión y catalíticos
se llama sitio activo de la enzima, donde por medio de uniones intermoleculares,
la enzima “atrae” al sustrato en una orientación tal que encajan
correctamente, así como piezas en un rompecabezas.
La ilustración superior representa el sitio activo de la carboxipeptidasa. Esta
enzima contiene zinc y está formada por 307 aminoácidos en una sola cadena
polipeptídica con un enlace disulfuro. El sustrato está designado en color
negro, los aminoácidos de unión, en color verde, y los catalíticos, en rojo.
Los aminoácidos his 196, his 69 y glu 72 tienen una alta densidad electrónica,
por ello se coordinan con el Zn 2+ (deficiente en electrones) formando
una interacción ion-dipolo con el oxígeno del enlace peptídico. Este oxígeno,
al entregar parte de sus electrones deja al carbono más deficiente en
electrones. Entonces, el glu 270 actúa como base, quitando un protón al
agua y quedando un –OH que actúa como nucleófilo que se une al carbono
del enlace peptídico. Simultáneamente, para ayudar a la ruptura del enlace
peptídico, el tir 248 actúa como ácido cediendo un protón al nitrógeno (N)
de este enlace, el N al quedar positivo rompe el enlace C–N y con ello se
logra en forma concertada la ruptura del péptido.
PARA ARCHIVAR
• La estructura molecular de una proteína presenta varios niveles estructurales.
• La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la proteína.
• La estructura secundaria de una proteína se obtiene por las interacciones de
puentes de hidrógeno entre los átomos que forman el enlace peptídico
a lo largo de la cadena polipeptídica. Puede ser α-hélice o β-lámina
plegada.
• La estructura terciaria es la disposición de la estructura secundaria en el
espacio. Puede ser globular o fibrosa.
• La función biológica de una proteína tiene directa relación con su
estructura molecular.
Glu 270 Tir 248
-OOC H–O–H
CH–C–N–C–R
R O COO- Zn +2
O
H
N
Arg 145
His 196 Glu 72
His 69
Representación del sitio activo de
la enzima carboxipeptidasa.
Las enzimas regulan las reacciones
bioquímicas ofreciendo un entorno
tridimensional a los sustratos sobre los
que actúan. Los aminoácidos
estructurales, de unión y catalíticos
explican la anatomía de una enzima, la
que se modifica por un cambio
conformacional, para crear el sitio
activo apropiado que acomoda al
sustrato sobre el que actúa. Cualquier
cambio en estos aminoácidos,
produce la disminución e incluso la
pérdida total de la actividad
enzimática. Averigua sobre la acción
de algunas enzimas en nuestro
organismo; puedes vincular la
información recopilada con los temas
afines que estás estudiando en
Biología.
Química 53

CONTENIDO
pentosa base
fosfato
pentosa base
fosfato
Estructura simplificada de un
fragmento de ácido nucleico.
NH2 C N
N C
CH
HC C
N NH
Adenina (ADN y ARN)
El ADN y el ARN contienen el
grupo fosfato. Se diferencian en las
pentosas: el ADN tiene desoxirribosa
mientras que el ARN, ribosa.
El ADN y el ARN tienen tres bases
nitrogenadas comunes: adenina,
citosina y guanina. Se diferencian en
que el ADN tiene, además, timina y
el ARN, uracilo.
54 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos son biopolímeros que se encuentran en el núcleo y en el
citoplasma de la célula. Existen dos tipos de ácidos nucleicos: ácido desoxirribonucleico
(ADN) y ácido ribonucleico (ARN).
El ADN es el encargado de mantener “en clave” la información para que
una especie se perpetúe, de generación en generación, sin alterar mayormente
su aspecto global. El ARN, en tanto, tiene el rol de “leer y traducir”
la información genética que proviene de los progenitores en su ADN.
Los ácidos nucleicos están constitutidos por los monómeros llamados
nucléotidos, que constan de tres componentes: una base nitrogenada, una
pentosa y una molécula de ácido fosfórico.
• Base nitrogenada. Es una estructura carbonada cíclica con propiedades
básicas llamada base heterocíclica. Hay cinco bases heterocíclicas comunes
que se encuentran en las moléculas de ADN y/o ARN.
O
C N
HN C
CH
H2N–C C
N NH
Guanina (ADN y ARN)
O
C
HN CH
O=C CH
NH
Uracilo (ARN)
Ribosa (ARN)
NH 2
C
N CH
O=C CH
NH
Citosina (ADN y ARN)
O
O
Ácido fosfórico Grupo fosfato (ADN y ARN)
O
C
HN C–CH3
O=C CH
NH
Timina (ADN)
• Pentosa. Es un monosacárido de 5 átomos de carbono. En el ADN, la pentosa
es la desoxirribosa; mientras que en el ARN, la pentosa es la ribosa.
Base
5´
HO–CH O
2
1´
H H
H 3´ H
OH OH
Base
5´
HO–CH O
2
1´
H H
H 3´ H
OH H
Desoxirribosa (ADN)
• Molécula de ácido fosfórico. Es una molécula inorgánica formada por
hidrógeno, fósforo y oxígeno (H 3PO 4), que está presente en ambos ácidos
nucleicos. Se encuentra unida a la pentosa como grupo fosfato.
OH
HO–P–OH
OH
HO–P–O–
Pentosa
La polimerización de los nucleótidos, catalizada por enzimas, da lugar al
polinucleótido o ácido nucleico. Estos polímeros poseen una ”columna vertebral”
de fosfato-pentosa a la cual están unidas covalentemente las bases
heterocíclicas.

ACTIVIDAD
CONSTRUCCIÓN DE UNA CADENA DE ADN
1. Analiza la reacción de formación de una cadena de ADN, representada por la ecuación. Considera
los siguientes principios:
• La unión de la desoxirribosa con una base nitrogenada forma un nucleósido (A).
• El nucleósido A reacciona con el ácido fosfórico y origina un nucleótido (B).
• Cada cadena de ADN tiene una estructura determinada por una dupla nucleósido y nucleótido,
ambas estructuras unidas a un grupo fosfato.
NH2
OH N
HO–P=O
O N
OH H
HOH2C OH
O
Unidad 2 Macromoléculas vitales
OH
OH O
OH–P=O HN
OH O N
H
HO
O OH
OH
CH 3
OH NH2 HO–P=O N
O
O N
O
O O
HO–P=O HN CH B
5´
3´
A
3
O
O N
5´ O
Importante: Los monómeros, desoxirribonucleótidos en el caso del ADN, se unen por puentes
fosfodiéster que se forman entre el carbono 5´ de un nucleótido y el carbono 3´ del nucleótido
siguiente. Las bases nitrogenadas no participan directamente en la unión de los nucleótidos.
a) Marca con colores distintos la unión entre la desoxirribosa y el grupo fosfato, y la unión entre
la base nitrogenada y la desoxirribosa.
b) ¿Qué ocurre en todos los procesos de unión?
c) ¿Por qué podemos llamar al ADN polinucleótido?
d) ¿A qué tipo de reacción de polimerización (adición o condensación) corresponde la formación
del ADN? Explica.
2. Utilizando materiales concretos, construye una cadena de ADN. Por ejemplo, puedes usar
mostacillas de colores, esferas de plumavit o piezas de cartón corrugado que puedes unir con
mondadientes.
3. Los ácidos nucleicos, como las proteínas, también presentan distintos niveles de organización
estructural. En la estructura secundaria del ADN, dos cadenas de polinucleótidos se enfrentan y se
enrollan una sobre otra formando una espiral, es decir, una doble hélice. Representa con cintas de
colores la estructura secundaria del ADN descrita.
3´
OH
+ n H 2O
Química 55

CONTENIDO
base
base
base
base
base
El eje de cada hebra de ADN
consiste en partes alternadas del
monosacárido (S) y un grupo
fosfato (P). Las bases nitrogenadas
se han simbolizado por su inicial
en la representación de la doble
hélice.
El cromosoma es una hélice lineal
compuesta de ADN y proteína que
se encuentra en el núcleo de la célula
eucarionte y que contiene los genes.
El gen es la unidad de herencia que
corresponde a un segmento de
ADN.
56 Química
5´
3´
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Estructura de los ácidos nucleicos
Los ácidos nucleicos se construyen de nucleótidos de un modo bastante similar
a la manera como las proteínas se construyen de aminoácidos. Así, presentan
diferentes niveles de organización estructural: estructuras primaria,
secundaria y terciaria.
• Estructura primaria. Es la secuencia de nucleótidos de una sola cadena o
hebra.
• Estructura secundaria. Es la disposición espacial de dos hebras de polinucleótidos
antiparalelas (en sentido contrario), complementarias (con las
bases nitrogenadas enfrentadas y unidas mediante puentes de hidrógeno)
y enrolladas una sobre otra, formando una espiral o doble hélice. La
flexibilidad y la estabilidad de la estructura en doble hélice del ADN se
deben a la complementariedad de sus dos hebras y al gran número de
interacciones que se establecen entre ellas por puentes de hidrógeno.
• Estructura terciaria. Son los diferentes niveles de empaquetamiento de la
doble hélice del ADN para formar los cromosomas. Generalmente, se asocia
el ADN con proteínas especiales para lograr un mayor grado de compactación
que tiene por objeto conseguir que estas gigantescas moléculas
quepan dentro del núcleo.
En la molécula de ADN se establecen pares de bases nitrogenadas complementarias,
unidas mediante puentes de hidrógeno. El par adenina y timina
se une por dos puentes de hidrógeno, y el par citosina y guanina, por tres,
tal como se muestra en la siguiente ilustración.
5´
3´
5´3´
Las líneas representan el sentido en que se ubican las hebras complementarias de ADN en el
espacio.
3´
3´
5´

3´
5´
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Transferencia de la información genética
La continuidad de la información genética desde una célula madre a cada
célula hija es una de las propiedades más importantes de los seres vivos. Esta
resulta de un proceso que asegura que el ADN sea ”copiado” antes de cada
división celular, una vez que se ha formado el cigoto que dará origen al
embrión.
La replicación es el proceso de copia del
ADN antes de cada división celular.
Durante la replicación, la doble hélice del
ADN se abre y sobre cada una de estas
hebras comienza a sintetizarse la cadena
complementaria: frente a cada adeninacitosina-timina-guanina
debe ubicarse
una timina-guanina-adenina-citosina,
respectivamente. De esta manera, la
estructura del ADN hace posible su replicación
con fidelidad casi perfecta. En el
proceso participan varias enzimas con
funciones muy diferentes. El resultado
son dos hélices dobles nuevas de ADN,
cada una compuesta de una cadena original
y de una cadena hija, que es una
copia exacta de la otra cadena original.
La expresión de la información genética
necesita que el mensaje del ADN se copie
en moléculas parecidas, conocidas como
ácidos ribonucleicos (ARN).
La transcripción es el proceso por el cual
la información contenida en el ADN de
un gen específico, se ”copia” en el ARN.
Después de la transcripción, en la célula
continúa un complejo mecanismo para sintetizar proteínas. La información
genética está codificada por secuencias de tres nucleótidos (codón), es decir,
cada aminoácido de los 20 que se necesitan para sintetizar las proteínas, está
codificado en secuencias de tres nucleótidos. Así, el mensaje finalmente es
traducido en un conjunto de proteínas que se expresan, materialmente, en lo
que la persona es, por ejemplo, su contextura física o su color de ojos.
La traducción es la síntesis de una proteína con la secuencia de aminoácidos
que especifica la secuencia de nucleótidos del gen; el código genético
se expresa.
A
Factor de
transcripción
B
ARN
polimerasa
ARNm
Embrión
Enzima que separa las
hebras de ADN (helicasa)
Secuencia de nucleótidos de inicio
Secuencia de término
ADN
Proceso de transcripción. Se
separan las hebras de ADN; un
factor de transcripción se une a
una de las hebras de ADN, cerca
de la secuencia de nucleótidos de
inicio (A). Luego, comienza la
síntesis de ARNm, hasta llegar a la
secuencia de término (B).
Química 57

PROYECTO
Proyecto genoma humano
A TRABAJAR EN EQUIPO
58 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Apenas hemos comenzado el tercer milenio y ya estamos viviendo la
vorágine de una revolución científico-tecnológica de impredecibles
consecuencias para el ser humano y su entorno. En el ámbito de la
salud, la búsqueda de nuevos métodos de diagnóstico y tratamiento
de las enfermedades parecen conducirnos a un nuevo mundo,
donde la inmortalidad aparece como una utopía alcanzable.
El conocimiento del genoma humano permitirá comprender realmente
los mecanismos moleculares de la salud y de la enfermedad.
Con el tiempo, se entenderá perfectamente la acción de los
genes, su expresión y, por tanto, cómo, cuándo y por
qué “dan órdenes” a las células para que sinteticen las
proteínas que hacen que nuestro organismo esté sano
o enfermo.
Uno de los proyectos actuales tiene como finalidad la
creación de un biochips de ADN, que es un dispositivo
en donde se han puesto las mutaciones más
habituales de una enfermedad, bastará solo una
gota de sangre de una persona para saber las
posibles alteraciones que presenta o que presentará
en el futuro.
El estudio del genoma humano tiene
consecuencias sociales, políticas,
económicas y culturales que van mucho
más allá de lo que tradicionalmente ha
preocupado a la ciencia, debido a las
consecuencias beneficiosas, y también
nefastas, que puede tener su
utilización.
1. Averigüen qué es el genoma humano y cómo los científicos han logrado dilucidarlo. Puedes consultar
la siguiente página: http://www.bbc.co.uk/spanish/extra0006genomaa1.htm
2. Entrevisten a sus padres y otros familiares sobre las enfermedades que han sido más frecuentes en
su grupo familiar. Reúnan estos datos en una tabla y calculen la frecuencia de las enfermedades más
recurrentes.
3. Existen diversos factores, como la exposición a la radiación solar, el consumo de tabaco y de otros
agentes nocivos, que pueden aumentar la probabilidad de mutaciones en el ADN, que dan curso al
desarrollo de ciertas enfermedades, por ejemplo, el cáncer a la piel. Analicen en el grupo sus hábitos
de vida respecto a los llamados agentes cancerígenos y decidan cómo cambiar su actitud al respecto.
4. Si el genoma de cada persona es una información que sería conocida fácilmente, ¿podría alguien
hacer negocio con estos datos? ¿De qué modo podría encauzarse el buen uso de esta valiosa información?
¿Qué ocurriría con las compañías aseguradoras: aceptarían clientes de riesgo? ¿Qué pasaría
si estos conocimientos cayeran en manos de comunidades ultra nacionalistas o racistas? ¿Cuál es
su posición al respecto?

POLÍMEROS NATURALES
RESUMEN
PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS
CARBOHIDRATOS
COMPOSICIÓN
COMPOSICIÓN
COMPOSICIÓN
• Los ácidos nucleicos son biopolímeros formados
por nucleótidos (monómeros).
• Hay dos tipos de ácidos nucleicos:
desoxirribonucleico (ADN) y ribonucleico (ARN).
• Los nucleótidos están formados por: una base
nitrogenada; una pentosa (monosacárido); y una
molécula de ácido fosfórico (grupo fosfato).
• Las proteínas son biopolímeros formados por
unidades monoméricas llamadas aminoácidos.
• Los aminoácidos presentan dos grupos
funcionales: amino (–NH2) y carboxilo (–COOH).
• Los polipéptidos se forman por la unión de varios
aminoácidos, con una masa molecular inferior a
10.000 unidades; si la masa es superior se habla
de proteínas.
• Los carbohidratos están formados por monómeros
llamados monosacáridos.
• Los monosacáridos presentan en su estructura el
grupo hidroxilo (–OH) y el grupo carbonilo (–C=O),
como aldehído (–CHO) o de cetona (–CO–).
• La glucosa es un monosacárido (con solo una
unidad monomérica); la sacarosa es un disacárido
(dos unidades); el almidón es un polisacárido (con
cientos y miles de unidades).
Unidad 2 Macromoléculas vitales
FUNCIONES
• Se encargan del almacenamiento y transmisión de
la información genética de una generación a otra;
así como de la síntesis de proteínas.
FUNCIONES
FUNCIONES
ESTRUCTURA
• Las proteínas son los componentes estructurales
principales de todos los tejidos vivos.
• Según la función que cumplen en el cuerpo, hay
proteínas: estructurales (colágeno), de transporte
(hemoglobina), reguladoras (hormonas) y
protectoras.
• Los carbohidratos cumplen una función estructural
y de reserva energética.
• Los polisacáridos son los biopolímeros más
abundantes en la naturaleza (almidón, glucógeno y
celulosa).
• El ADN y el ARN tienen el grupo fosfato. Se
diferencian en las pentosas (ADN: desoxirribosa;
ARN: ribosa). Ambos tienen tres bases comunes;
adenina, citosina y guanina.
• Los nucleótidos se unen por puentes fosfodiéster
que se forman entre el carbono 5´ de un
nucleótido y el carbono 3´ del nucleótido siguiente.
CH2
O
Base
H H H 5´
Desoxirribosa
3´ H
O H
Ácido fosfórico O=P–OH
O
5´
CH O
2 Base
ESTRUCTURA
ESTRUCTURA
• Las unidades estructurales de las proteínas son
20 aminoácidos.
• La combinación de dos moléculas de aminoácidos
con pérdida de una molécula de agua, forma el
enlace peptídico, (reacción de condensación).
• Los monosacáridos se unen mediante el enlace
glucosídico, en el que un átomo de oxígeno hace
de puente entre dos unidades.
O
H
R
H
C
C
C C
Química 59
H H H 3´ H
OH H
R H
O
Formación de un dipéptido.

RESUMEN
Proyección de los niveles estructurales de las proteínas. ADN: Estructura de doble hélice.
60 Química
I II III IV
• Los ácidos nucleicos son estructuras de gran
complejidad, capaces de almacenar la
información genética que define a un organismo.
• El ADN guarda la información genética en la
secuencia de bases que constituyen su molécula.
• El ADN tiene la capacidad de replicarse,
formando moléculas hijas idénticas, y de
transcribirse, originando moléculas de ARN,
encargadas de traducir la información del ADN,
al dirigir la síntesis de proteínas.
Unidad 2 Macromoléculas vitales
• La función que desempeñan las proteínas en el organismo
está íntimamente relacionada con su estructura molecular.
• Las enzimas presentan una estructura terciaria que les
otorga la propiedad de especificidad de acción.
• La desnaturalización de una proteína ocurre por factores
externos que alteran o destruyen su organización estructural,
causando la pérdida de su actividad biológica.
RELACIÓN ESTRUCTURA - FUNCIÓN
RELACIÓN ESTRUCTURA - FUNCIÓN
• La estructura primaria es la secuencia de aminoácidos de la
proteína.
• La estructura secundaria es la disposición de la secuencia de
aminoácidos en el espacio (α-hélice o β-lámina plegada).
• La estructura terciaria es la disposición de toda la estructura
secundaria en el espacio (conformación de la proteína).
• La estructura cuaternaria está presente solo en las proteínas
que tienen más de una cadena polipeptídica.
• El ADN está formado por cadenas de
desoxirribonucleótidos unidos entre sí por
enlaces covalentes, y, de igual forma, el ARN
está formado por cadenas de ribonucleótidos.
• La estructura primaria es la secuencia de
nucleótidos de una sola cadena.
• La estructura secundaria es la disposición
espacial de dos cadenas de polinucleótidos
antiparalelas (en sentido contrario),
complementarias (con las bases nitrogenadas
enfrentadas y unidas mediante puentes de
hidrógeno) y enrolladas una sobre otra,
formando una espiral o doble hélice.
• La estructura terciaria corresponde a los
diferentes niveles de empaquetamiento de la
doble hélice del ADN para formar los
cromosomas.
ESTRUCTURAS
ESTRUCTURAS
PROTEÍNAS ÁCIDOS NUCLEICOS
NIVELES DE ORGANIZACIÓN ESTRUCTURAL

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
Enlace peptídico
1
Unidad 2 Macromoléculas vitales
1. El dipéptido alanilglicina puede unirse al aminoácido cisteína para formar
dos tripéptidos distintos. a) Escribe la ecuación que representa la
formación de los dipéptidos. b) Anota la secuencia de aminoácidos
usando letras.
2
3
4
O O O
H2N–CH–C–NH–CH2–C–OH H2N–CH–C–OH CH3 CH2 SH
Alanilglicina (ala-gly) Cisteína (cys)
– Debemos representar la formación de dos tripéptidos mediante
una ecuación y escribir las secuencia de aminoácidos usando letras.
– Contamos con la fórmula estructural del dipéptido y del aminoácido.
– Sabemos que la unión entre el dipéptido y el aminoácido debe ser
un enlace peptídico.
– Enfrentamos las fórmulas estructurales del dipéptido y del aminoácido
separadas por un signo +, que son los reactantes.
– Unimos el aminoácido por el lado del grupo H2N– del dipéptido y
escribimos la fórmula del primer tripéptido.
– Unimos el aminoácido por el lado del grupo –COOH del dipéptido
y escribimos la fórmula del segundo tripéptido.
– Anotamos las secuencias de aminoácidos en cada tripéptido.
Ecuación para la formación de los tripéptidos:
O O O
H2N–CH–C–NH–CH2–C–OH + H2N–CH–C–OH CH3 CH2 1 2
SH
O O O O O O
H2N–CH–C–NH–CH–C–NH–CH2–C–OH H2N–CH–C–NH–CH2–C–NH–CH–C–OH CH2 CH3 CH3 CH2 SH SH
Tripéptido 1: cys-ala-gly Tripéptido 2: ala-gly-cys
Respuesta:
Cuando el aminoácido se une por el lado del grupo amino del dipéptido
se forma el tripéptido cys-ala-gly; cuando lo hace por el lado del grupo
carboxilo, se forma el tripéptido ala-gly-cys. Observa que si los tres aminoácidos
(ala, gly, cys) estuvieran en forma independiente, se podrían formar
9 tripéptidos distintos.
PROBLEMAS
RESUELTOS
Entender el problema e
identificar la incógnita
Anotar los datos que nos
entrega el problema
Diseñar un plan de acción
Ejecutar el plan
La descomposición de un cadáver
permite liberar al ambiente los
compuestos nitrogenados
presentes en las proteínas que lo
forman.
Química 61

RESOLUCIÓN DE PROBLEMAS
La estructura primaria de la
insulina. La molécula de insulina
consta de dos cadenas de
aminoácidos. Las cisteínas forman
puentes disulfuro dentro y entre
las cadenas.
PROBLEMAS
PROPUESTOS
La secuencia de aminoácidos se
escribe de izquierda a derecha,
comenzando con el grupo amino del
primer aminoácido y terminando con
el grupo carboxilo del último
aminoácido.
62 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
2. La insulina es una hormona que se produce en el páncreas. Después de
ingerir un alimento, la insulina transmite señales a las células del cuerpo
para que capten y utilicen la glucosa en la sangre; esto regula las
concentraciones de glucosa en la sangre. El dibujo muestra la estructura
primaria de la insulina. Usando las fórmulas estructurales (ver la página
41), escribe la secuencia del comienzo de una de las cadenas: phe-valasn-gln-his-leu-cys.
1
2
3
Datos: Valina (val) = R: –CH–(CH3) 2;
Asparagina (asn) = R: –CH2–CO–NH2; Histidina (his) = R: –CH2–C HN CH
HC=N
– Debemos escribir una secuencia de aminoácidos usando sus fórmulas
estructurales.
– Contamos con las fórmulas estructurales de los aminoácidos phe,
gln, leu y cys, y con los R de los aminoácidos val, asn e his.
– Unimos los aminoácidos mediante enlaces peptídicos, siguiendo la
secuencia dada.
4 – Secuencia de aminoácidos:
O O O O O O O
H2N–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C–NH–CH–C–OH CH2 CH CH2 CH2 CH2 CH2 CH2 H3C CH3 C=O CH2 C CH2 SH
NH2 C=O HN CH CH
NH2 HC=N H3CCH3 Respuesta:
La secuencia de aminoácidos phe-val-asn-gln-his-leu-cys presenta 6 enlaces
peptídicos.
1. Usando las fórmulas estructurales, escribe la secuencia del término de
una de las cadenas: phe-phe-tyr-thr-glu-lys-thr.
Datos: Tirosina (tyr) = R: –CH 2– –OH; Treonina (thr) = R: HO–C–H
Ácido glutámico (glu) = R: CH 2
CH 2
COOH
2. La pepsina es una enzima digestiva encargada de descomponer proteínas
en péptidos más pequeños. Parte de la estructura primaria de esta proteína
tiene la siguiente secuencia: phe-val-asn-gln-his-leu-cys-phe-phe-tyr.
Escribe la secuencia usando fórmulas estructurales.

QUÉ APRENDISTE
I. Encierra en un círculo la alternativa correcta.
1. Las macromoléculas de interés biológico
proceden de moléculas simples, como:
A. SO 3, H 2 y CO
B. CO 2, H 2O y N 2
C. CaCO 3 y N 2
D. C y H 2O
E. C y CH 4
2. Los biopolímeros que se emplean, en primer
lugar, como reserva energética son:
A. carbohidratos.
B. proteínas.
C. ADN.
D. ARN.
E. enzimas.
3. Las proteínas se caracterizan porque:
A. son polímeros de aminoácidos.
B. contienen bases nitrogenadas en su
estructura.
C. todas cumplen una función enzimática.
D. presentan una estructura primaria de
α-hélice.
E. resisten cambios de pH y temperatura.
4. La estructura terciaria de una proteína
corresponde a la:
A. secuencia de los aminoácidos en la cadena.
B. unión de dos o más cadenas peptídicas.
C. estructura tridimensional completa.
D. función biológica que cumple en el
organismo.
E. la acción enzimática de la proteína.
5. Podemos decir que la desnaturalización es el
proceso de:
A. precipitación reversible de una proteína.
B. cambio, por lo general irreversible, de la
estructura proteica.
C. mutación del ADN.
D. ruptura del enlace glucosídico de los
carbohidratos.
E. desdoblamiento del ADN.
Unidad 2 Macromoléculas vitales
6. La siguiente estructura tridimensional:
corresponde a:
A. H 2N–CH 2–CH 2–CH 2–COOH
B. CH 3–CH 2–CH 2–CHNH–CO 2H
C. HOCH 2–CHOH–CHO
D. CH 3–CH 2–CH 2–CHNH 2–CO 2H
E. HOCH 2–CHOH–CHOH–CHO
7. Las enzimas se caracterizan porque:
A. regulan reacciones químicas vitales en
nuestro organismo.
B. todas son capaces de transformar un solo
sustrato.
C. tienen una composición química diferente a
las proteínas.
D. son estables a temperaturas altas.
E. su biosíntesis no está controlada por el ADN.
8. La unión de estos tres elementos da origen a:
NH2 OH HO
OOH HO–P=O
OH
OH
N
O N
H
Fosfato Pentosa Citosina
A. nucleótido de ARN.
B. nucleósido de ARN.
C. nucleótido de ADN.
D. nucleósido de ADN.
E. Ninguna de las anteriores.
Revisa tus respuestas en el Solucionario
(página 185).
Química 63

ANALIZA Y APLICA
Responde en tu cuaderno.
1. Se colocaron unos trocitos de pescado en un
tubo de ensayo y luego se les adicionó jugo de
limón hasta que los trozos quedaran
sumergidos. Se dejaron reposar durante media
hora y finalmente se agregó unas gotas de
solución de bicarbonato de sodio.
a) ¿Qué debería suceder al agregar jugo de
limón a la carne de pescado?
b) ¿Qué factor es el responsable del cambio?
2. Para evitar el ennegrecimiento de las papas, se
pueden almacenar prefritas.
a) ¿En qué propiedad de las proteínas se basa
este hecho?
b) Explica si sería una buena alternativa el
mantenerlas sumergidas en agua.
c) ¿Por qué crees que la adición de disoluciones
salinas puede hacer disminuir la actividad
enzimática?
3. Interpreta la siguiente aseveración: La gran
diversidad de seres vivos en la Tierra nos impide
imaginar que estamos formados por las mismas
moléculas elementales (aminoácidos y
nucleótidos), las diferencias no son de fondo,
estos ladrillos básicos son los mismos, pero…
dispuestos de otra manera.
4. Muchas bacterias pueden digerir la celulosa. Por
esta razón el papel y la madera son
biodegradables. ¿Por qué crees que las bacterias
pueden hacer lo que los seres humanos no
podemos?
64 Química
Unidad 2 Macromoléculas vitales
5. Identifica qué gráfico representa el efecto de
una enzima sobre la energía de activación de
una transformación química. Fundamenta tu
elección.
Energía
E a
Tiempo
Energía
Gráfico A Gráfico B
Explica los siguientes efectos sobre la actividad
enzimática:
a) Si durante la reacción la temperatura
aumenta considerablemente, la velocidad de
la reacción podría no aumentar ya que es
muy probable que la actividad enzimática
cese.
b) Si el pH del medio supera los dos valores
límites permitidos (pH óptimo en el que la
enzima es activa), es muy probable que se
detenga la actividad biológica de la enzima.
6. Para extraer el ADN de un tejido se puede
seguir el siguiente procedimiento: Se trituran
10 g de hígado de pollo con 50 mL de agua
potable en una licuadora. Luego se filtra varias
veces sobre papel filtro. Se añade al filtrado un
volumen igual de una solución acuosa 2 M de
NaCl. A continuación se añade 1 mL de
detergente al 20% para formar un complejo
con las proteínas y separarlas del ADN. Se
añaden 50 mL de alcohol de 96°. En la interfase
precipita el ADN.
a) ¿Qué crees que se logra al triturar el tejido
con agua en la licuadora?
b) ¿Cuál es el objetivo al adicionar la solución
acuosa de NaCl 2 M?
c) ¿Por qué se deberá agregar alcohol de 96°?
E a
Tiempo

QUÍMICA-TECNOLOGÍA-SOCIEDAD
Quizá nunca se ha
apreciado tan
claramente como en
la actualidad el papel
que desempeñan los
alimentos en la
conservación de una
buena salud. Pero…
¿sabemos realmente
qué alimentos
debemos comer y en
qué cantidades para
alcanzar una vida
sana?
GLOSARIO
Unidad 2 Macromoléculas vitales
Dieta equilibrada
Biopolímeros en los alimentos
Químicamente, los
alimentos corresponden
a macromoléculas
especializadas, entre las
que destacan los
carbohidratos y las
proteínas, que participan
en las funciones vitales,
como el mantenimiento
de los tejidos y el
crecimiento corporal.
Para mantener estas
funciones en buen
estado, se recomienda
que consumamos 58%
Ácidos nucleicos: Biopolímeros formados por
nucleótidos; se encargan de almacenar y
transcribir la información genética que define
un organismo.
Aminoácidos: Moléculas con un grupo amino en
el carbono adyacente al grupo carboxilo.
Biopolímeros: Macromoléculas orgánicas que
cumplen un rol biológico.
Desnaturalización: Perturbación estructural de
una proteína con pérdida de su función.
Enlace glucosídico: Enlace que se forma por la
unión de dos monosacáridos, en el que un
átomo de oxígeno hace de puente entre dos
unidades.
Enlace peptídico: Enlace que se forma por la
unión de dos aminoácidos; corresponde al
grupo funcional amida.
Enzima: Proteína encargada de acelerar reacciones
químicas específicas.
Genoma: Estructura genética completa de un
organismo.
de carbohidratos, 12%
de proteínas y 30% de
grasas al día. De estos
nutrientes obtenemos la
materia y la energía que
necesitamos para
realizar las múltiples
actividades diarias, y, a
partir de ellos, el
organismo puede
también sintetizar las
sustancias que regulan
todos los procesos que
nos mantienen vivos.
Una clave en el
funcionamiento de nuestra
máquina corporal es la
síntesis de proteínas.
Carbohidratos: Macromoléculas orgánicas o
biopolímeros formados por C, H y O.
Código genético: Secuencia específica de bases
en el ADN de un organismo.
Monosacáridos: Monómeros de los carbohidratos;
contienen en su estructura los grupos
hidroxilo (–OH) y carbonilo (–CO–), en forma de
aldehídos (aldosas) o cetonas (cetosas).
Mutación: Alteración que se produce en el ADN.
Nucleótidos: Monómeros de los ácidos nucleicos;
constan de una base nitrogenada, una pentosa
(desoxirribosa o ribosa) y un grupo fosfato.
Proteínas: Macromoléculas orgánicas o
biopolímeros formados por varios aminoácidos
unidos por enlaces peptídicos.
Replicación: Proceso de duplicación del ADN.
Sitio activo: Zona funcional de una enzima.
Transcripción: Proceso de copia del ADN en una
molécula de ARN.
Química 65