Неорганические полимеры
Многие неорганические вещества представляют собой полимеры. Полимерную структуру имеют все металлы, некоторые неметаллы (пластическая сера, черный и красный фосфор, углерод в виде алмаза, графита, древесного и каменного угля), кремниевые кислоты, силикаты, алюмосиликаты, диоксид кремния, полисилан и др.
Элементоорганические полимеры
Это такие полимеры, которые в основной цепи содержат не атомы не углерода, а других элементов (кремния, алюминия, кислорода,фосфора). Боковые цепи в таких полимерах представлены органическими радикалами. Например, состав кремнийорганических полимеров – силиконов можно изобразить так:
R R R
| | |
−Si−O−Si−O−Si−O−
| | |
R R R
Биополимеры
Биополимеры – это природные высокомолекулярные соединения. К ним относят полисахариды, полипептиды, белки, нуклеиновые кислоты.
Полисахариды
Полисахариды – это биополимеры, состоящие из остатков моносахаридов. Важнейшими представителями полисахаридов являются целлюлоза, крахмал, инулин, гликоген. Имея общую формулу (С6Н10О5)n, полисахариды отличаются структурой макромолекулы. Крахмал и гликоген состоит из остатков α-глюкозы, целлюлоза – из остатков β-глюкозы, инулин – из остатков фруктофуранозы. Полисахариды под каталитическим влиянием кислот подвергаются гидролизу. Конечным продуктом гидролиза крахмала, гликогена и целлюлозы является глюкоза, инулина – фруктоза.
Белки
Белки – это биополимеры, состоящие из остатков α-аминокислот. Белки являются важнейшими биологическими веществами: они необходимы для жизнедеятельности организмов. Синтез белков в организме осуществляется посредством реакций поликонденсации:
nH2N−СНR−COOH ↔ [−NH−СНR−CO−]n + nH2O
В молекулах белков многократно повторяется так называемая пептидная группа атомов −CO−NH−. Соединения, состоящие из множества соединенных между собой пептидных звеньев, называются полипептидами. Соответственно белки относят к полипептидам. Структуру цепи такого белкового полимера можно представить следующим образом:
где R, R/, R// - боковые радикалы одинаковых или различных α-аминокислот.
Число остатков аминокислот, входящих в пептидную цепь, бывает очень большим, поэтому молекулярные массы белков могут достигать нескольких миллионов. К распространенным белкам относятся гемоглобин (в крови человека), казеин (в коровьем молоке), альбумин (в курином яйце).
По составу белки делят на простые (протеины) и сложные (протеиды). При гидролизе простых белков образуются только α-аминокислоты, при гидролизе сложных – α-аминокислоты и небелковые вещества.
В белках выделяют четыре уровня структур.
Первичная структура белков – это структура пептидной цепи, т.е. набор аминокислотных остатков и последовательность их соединения друг с другом в белковой молекуле.
Вторичная структура определяется особенностями скручивания полипептидных цепей белковых молекул в спираль за счет возникновения водородных связей между группами −СО− и NH−.
Третичная структура определяется пространственным расположением белковых спиралей за счет возникновения водородных, амидных и дисульфидных связей.
Четвертичная структура определяется пространственным расположением макромолекул, в состав которых входит несколько полипептидных цепей.
Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – природные биополимеры, построенные из мономеров – нуклеотидов – повторяющихся фрагментов нуклеиновых кислот. В состав нуклеотидов входят три составные части: гетероциклические основания, моносахариды и остатки фосфорной кислоты.
Различают два типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). В состав всех живых организмов обязательно входят оба типа нуклеиновых кислот.
В состав ДНК входят 2-дезокси-D-рибоза, пиримидиновые основания − тимин (Т), цитозин (Ц) и пуриновые основания: аденин (А), гуанин (Г). В состав РНК входят D-рибоза, пуриновые основания – аденин (А), гуанин (Г) и пиримидиновые основания цитозин (Ц) и урацил (У).
В полимерной молекуле нуклеиновой мононуклеотиды связаны между собой остатками фосфорной кислоты.
Мономерное звено полимерной цепи РНК можно представить так:
Схема мономерного звена полимерной цепи ДНК:
