2.2. Каучук и подобные ему полиизопрены

«Характерной особенностью структуры всех веществ, подобных каучуку, является наличие длинных полимерных цепей. В нерастянутом состоянии цепи обычно плотно свернуты, но они способны к перегруппировке в другие конфигурации и, в частности, способны очень сильно вытягиваться» [27].

Как отмечали Флори [27], Марк [28] и другие исследователи, присутствие длинных беспорядочно свернутых цепей является лишь одним из условий, обеспечивающих замечательное свойство, характерное для каучука – эластичность.

При отсутствии ковалентных поперечных связей между цепями внутренняя подвижность неполярных цепей будет зависеть главным образом от температуры. Чем выше температура, тем более подвижны цепи и их звенья. При очень низкой температуре (в жидком воздухе) каучук кристаллизуется и становится хрупким. Эластические свойства могут быть изменены также сшиванием фибриллярных макромолекул: небольшое количество поперечных связей уменьшает остаточную деформацию и обеспечивает возврат к первоначальному состоянию; в то же время слишком большое количество поперечных связей обусловливает жесткую структуру. В отсутствие поперечных связей эластичность обусловливается большей длиной цепей и упругое восстановление происходит благодаря перепутыванию этих гибких волокон.

2.2.1. Каучук в растительных тканях

Согласно Боннеру [29], существует свыше 2000 видов растений, которые вырабатывают каучук и другие полиизопрены. Однако огромное большинство таких растений содержит эти ненасыщенные углеводороды в очень малых количествах и обычно смешанными с терпенами и восками. Таким образом, полиизопрены распространены в природе гораздо шире, чем это обычно предполагается. Число растений, содержащих значительные количества каучука колеблется в пределах нескольких сотен. В большинстве это тропические растения, к которым относится и бразильская гевея – основной «поставщик» натурального каучука.

Гуттаперчу также дают тропические растения, например Palaquium gutta, Mimusops balata и Achras sapota. Последнее является основным источником чикла, служащего для приготовления жевательной резинки. Чикл представляет собой смесь гуттаперчи и тритерпенолов.

Некоторые растения более богаты каучуком, чем гевея, если содержание каучука вычислять по сухой массе ингредиентов. Например, гваюла (Parthenium argeniatum) и кок-сагыз (Taraxacum kok saghys) содержат свыше 20 % каучука. Существуют старые предания, согласно которым еще древние ацтеки делали резиновые мячи из гваюлы. Что же касается кок-сагыза, то он широко культивировался в Средней Азии.

Поскольку каучук не растворим в воде, в тканях растений он присутствует в микроскопически или коллоидно-диспергированной форме. Млечный сок каучуконосных растений называется латексом. В латексе гевеи частицы каучука имеют в основном яйцевидную или грушевидную форму и их размеры обычно находятся в пределах 0,1 – 2 мкм. В латексе кок-сагыза все частицы каучука сферические и размер их меньше (0,01 – 0,5 мк). Известно, что частицы стабилизированы, т. е. они защищены от коагуляции слоем электрически заряженного белка или липида.

Цель биосинтеза каучука для растения сама по себе не ясна. Так как в растениях нет ферментов, облегчающих разрушение каучука, то он не может быть израсходован как запасное питательное вещество; каучук также не является средством защиты растения. Согласно Боннеру, каучук представляет собой нефункциональный побочный продукт клеточного метаболизма /29/.