Cadena principal
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En ciencia de polímeros, la cadena principal de un polímero es la serie más larga de átomos enlazados covalentemente que en conjunto crean la cadena de la molécula. Esta ciencia divide el estudio de los polímeros en orgánicos, cuya cadena principal consiste de carbonos e inorgánicos, cuya cadena principal contiene únicamente elementos representativos.[1]
En bioquímica, las cadenas principales consisten en la estructura primaria de las macromoléculas. Las cadenas principales de estas macromoléculas biológicas consiste en cadenas centrales de átomos con enlaces covalentes. Las características y el orden de los monómeros en la cadena crean un mapa para las complejas estructuras de los polímeros biológicos. La cadena está relacionada directamente a la función biológica. Las macromoléculas dentro del cuerpo pueden ser divididas en cuatro principales subcategorías, cada una de las cuales están envueltas en diferentes procesos biológicos: proteínas, carbohidratos, lípidos y ácidos nucléicos.[2] Cada una de estas moléculas tiene una cadena principal diferente y está constituida por diferentes monómeros con sus particularidades y funcionalidades. Este en el factor por el cual tienen diferentes estructuras y funciones en el cuerpo. A pesar de que los lípidos tienen una cadena principal, no son verdaderos polímeros biológicos debido a que dicha cadena es consiste en tres átomos de carbono (glicerol) con cadenas laterales más largas. Por esta razón, únicamente las proteínas, los carbohidratos y los ácidos nucleicos se consideran macromoléculas biológicas con cadenas principales poliméricas.[3]
Química de polímeros
Las características de una cadena principal dependen del tipo de polimerización: en la polimerización por etapas, la unidad monomérica se vuelve parte de la cadena principal y por lo tanto, esta última es usualmente funcional. Esto incluye a los politiofenos o polímeros de baja brecha de bandas (band gap) en semiconductores orgánicos.[4] En la polimerización en cadena, usualmente aplicada para alquenos, la cadena principal no es funcional, pero es portadora de grupos pendientes o cadenas laterales.
Las características de la cadena principal (como su flexibilidad, grado de ramificación, grado de insaturación, etc.) determinan las propiedades térmicas del polímero (como la temperatura de transición vítrea, Tg). Por ejemplo, en las siliconas, la cadena principal es muy flexible, lo que resulta en una Tg muy baja de -123 °C.[5] Los polímeros con cadenas rígidas son más propensos a la cristalización (como los politiofenos) en capas finas y en solución. La cristalización en consecuencia, afecta las propiedades ópticas de los polímeros, su banda prohibida óptica y los niveles electrónicos.[6]
Bioquímica
Hay algunas semejanzas y muchas diferencias inherentes a las características de las cadenas biopoliméricas. La cadena principal de cada uno de los tres polímeros biológicos (proteínas, carbohidratos y ácidos nucléicos) está formada a través de reacciones de condensación. En una condensación, los monómeros se enlazan covalentemente a través de la pérdida de pequeñas moléculas, comúnmente agua.[7] Debido a que en un entorno biológico, se condensan a través de complejos mecanismos enzimáticos, ninguna de las cadenas biopoliméricas se forman a través de la eliminación de agua, sino a través de la eliminación de otras moléculas biológicas pequeñas. Cada uno de estos biopolímeros pueden ser caracterizados ya sea como heteropolímeros, que son aquellos que consisten en más de un monómero ordenado en la cadena principal, u homopolímeros, que consisten en únicamente un monómero que se repite. Los polipéptidos y los ácidos nucleicos son los heteropolímeros más comunes mientras que los homopolímeros más comunes son las macromoléculas de carbohidratos como el glucógeno. Esto se debe a que las diferencias químicas entre los nucleótidos y los péptidos determinan sus diversas funciones biológicas mientras que los carbohidratos sólo cumplen la función general de almacenar y entregar energía.
