Запишите в виде математической формулы что такое биополимер

Биополимеры

Биополиме́ры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин. Биополимеры состоят из одинаковых (или схожих) звеньев — мономеров. Мономеры белков — аминокислоты, нуклеиновых кислот — нуклеотиды, в полисахаридах — моносахариды.

Выделяют два типа биополимеров — регулярные (некоторые полисахариды) и нерегулярные (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды).

Содержание

Белки

Белки имеют несколько уровней организации — первичная, вторичная, третичная, и иногда четвертичная. Первичная структура определяется последовательностью мономеров, вторичная задаётся внутри- и межмолекулярными взаимодействиями между мономерами, обычно при помощи водородных связей. Третичная структура зависит от взаимодействия вторичных структур, четвертичная, как правило, образуется при объединении нескольких молекул с третичной структурой.

Вторичная структура белков образуется при взаимодействии аминокислот с помощью водородных связей и гидрофобных взаимодействий. Основными типами вторичной структуры являются

Для предсказания вторичной структуры используются компьютерные программы.

Третичная структура или «фолд» образуется при взаимодействии вторичных структур и стабилируется нековалентными, ионными, водородными связями и гидрофобными взаимодействиями. Белки, выполняющие сходные функции обычно имеют сходную третичную структуру. Примером фолда является β-баррел (бочка), когда β-листы располагаются по окружности. Третичная структура белков определяется с помощью рентгеноструктурного анализа.

Важный класс полимерных белков составляют Фибриллярные белки, самый известный из которых коллаген.

В животном мире в качестве опорного, структурообразующего полимера обычно выступают белки. Эти полимеры построены из 20 α-аминокислот. Остатки аминокислот связаны в макромолекулы белка пептидными связями, возникающими в результате реакции карбоксильных и аминогрупп.

Значение белков в живой природе трудно переоценить. Это строительный материал живых организмов, биокатализаторы — ферменты, обеспечивающие протекание реакций в клетках, и энзимы, стимулирующие определённые биохимические реакции, то есть обеспечивающие избирательность биокатализа. Наши мышцы, волосы, кожа состоят из волокнистых белков. Белок крови, входящий в состав гемоглобина, способствует усвоению кислорода воздуха, другой белок — инсулин — ответственен за расщепление сахара в организме и, следовательно, за его обеспечение энергией. Молекулярная масса белков колеблется в широких пределах. Так, инсулин — первый из белков, строение которого удалось установить Ф. Сэнгеру в 1953 г., содержит около 60 аминокислотных звеньев, а его молекулярная масса составляет лишь 12 000. К настоящему времени идентифицировано несколько тысяч молекул белков, молекулярная масса некоторых из них достигает 10 6 и более.

Нуклеиновые кислоты

В соответствии с природой углевода, входящего в их состав, нуклеиновые кислоты называются рибонуклеиновой и дезоксирибонуклеиновой кислотами. Общеупотребительными сокращениями являются РНК и ДНК. Нуклеиновые кислоты играют наиболее ответственную роль в процессах жизнедеятельности. С их помощью решаются две важнейшие задачи: хранения и передачи наследственной информации и матричный синтез макромолекул ДНК, РНК и белка.

Полисахариды

Полисахариды, синтезируемые живыми организмами, состоят из большого количества моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Зачастую полисахариды нерастворимы в воде. Обычно это очень большие, разветвлённые молекулы. Примерами полисахаридов, которые синтезируют живые организмы, являются запасные вещества крахмал и гликоген, а также структурные полисахариды — целлюлоза и хитин. Так как биологические полисахариды состоят из молекул разной длины, понятия вторичной и третичной структуры к полисахаридам не применяются.

Полисахариды образуются из низкомолекулярных соединений, называемых сахарами или углеводами. Циклические молекулы моносахаридов могут связываться между собой с образованием так называемых гликозидных связей путём конденсации гидроксильных групп.

Наиболее распространены полисахариды, повторяющиеся звенья которых являются остатками α-D-глюкопиранозы или её производных. Наиболее известна и широко применяема целлюлоза. В этом полисахариде кислородный мостик связывает 1-й и 4-й атомы углерода в соседних звеньях, такая связь называется α-1,4-гликозидной.

Химический состав, аналогичный целлюлозе, имеют крахмал, состоящий из амилозы и амилопектина, гликоген и декстран. Отличие первых от целлюлозы состоит в разветвлённости макромолекул, причём амилопектин и гликоген могут быть отнесены к сверхразветвлённым природным полимерам, то есть дендримерам нерегулярного строения. Точкой ветвления обычно является шестой атом углерода α-D-глюкопиранозного кольца, который связан гликозидной связью с боковой цепью. Отличие декстрана от целлюлозы состоит в природе гликозидных связей — наряду с α-1,4-, декстран содержит также α-1,3- и α-1,6-гликозидные связи, причем последние являются доминирующими.

Целлюлоза содержится в коре и древесине деревьев, стеблях растений: хлопок содержит более 90 % целлюлозы, деревья хвойных пород — свыше 60 %, лиственных — около 40 %. Прочность волокон целлюлозы обусловлена тем, что они образованы монокристаллами, в которых макромолекулы упакованы параллельно одна другой. Целлюлоза составляет структурную основу представителей не только растительного мира, но и некоторых бактерий.

В животном мире в качестве опорных, структурообразующих полимеров полисахариды «используются» лишь насекомыми и членистоногими. Наиболее часто для этих целей применяется хитин, который служит для построения так называемого внешнего скелета у крабов, раков, креветок. Из хитина деацетилированием получается хитозан, который, в отличие от нерастворимого хитина, растворим в водных растворах муравьиной, уксусной и соляной кислот. В связи с этим, а также благодаря комплексу ценных свойств, сочетающихся с биосовместимостью, хитозан имеет большие перспективы широкого практического применения в ближайшем будущем.

Крахмал относится к числу полисахаридов, выполняющих роль резервного пищевого вещества в растениях. Клубни, плоды, семена содержат до 70 % крахмала. Запасаемым полисахаридом животных является гликоген, который содержится преимущественно в печени и мышцах.

Из пентоз значение имеют полимеры арабинозы и ксилозы, которые образуют полисахариды, называемые арабинами и ксиланами. Они, наряду с целлюлозой, определяют типичные свойства древесины.

Источник

Биополимеры находят различное применение, например, в пищевой промышленности, производстве, упаковке и биомедицинской инженерии.

СОДЕРЖАНИЕ

Биополимеры против синтетических полимеров

Условные обозначения и номенклатура

Полипептиды

Нуклеиновые кислоты

Сахар

Структурная характеристика

Общие биополимеры

Коллаген : Коллаген является первичной структурой позвоночных и является наиболее распространенным белком у млекопитающих. Из-за этого коллаген является одним из наиболее легко доступных биополимеров и используется во многих исследовательских целях. Благодаря своей механической структуре коллаген имеет высокую прочность на разрыв и является нетоксичным, легко абсорбируемым, биоразлагаемым и биосовместимым материалом. Следовательно, он использовался во многих медицинских целях, таких как лечение инфекций тканей, системы доставки лекарств и генная терапия.

Применение биополимеров

Применение биополимеров можно разделить на две основные области, которые различаются из-за их биомедицинского и промышленного использования.

Биомедицинские

В частности, полипептиды, такие как коллаген и шелк, представляют собой биосовместимые материалы, которые используются в новаторских исследованиях, поскольку это недорогие и легко доступные материалы. Полимер желатина часто используется для перевязки ран, где он действует как клей. Каркасы и пленки с желатином позволяют каркасам удерживать лекарства и другие питательные вещества, которые можно использовать для доставки в рану для заживления.

Поскольку коллаген является одним из наиболее популярных биополимеров, используемых в биомедицине, вот несколько примеров его использования:

Системы доставки лекарств на основе коллагена : пленки коллагена действуют как барьерная мембрана и используются для лечения тканевых инфекций, таких как инфицированная ткань роговицы или рак печени. Все коллагеновые пленки используются в качестве носителей для доставки генов, которые могут способствовать формированию костей.

Коллагеновые губки: коллагеновые губки используются в качестве повязки для лечения ожогов и других серьезных ран. Имплантаты на основе коллагена используются для выращивания клеток кожи или носителей лекарств, которые используются для ожоговых ран и замены кожи.

Коллаген в качестве кровоостанавливающего средства : когда коллаген взаимодействует с тромбоцитами, он вызывает быстрое свертывание крови. Эта быстрая коагуляция создает временный каркас, поэтому фиброзная строма может регенерироваться клетками-хозяевами. Гемостат на основе коллагена снижает кровопотерю в тканях и помогает контролировать кровотечение в клеточных органах, таких как печень и селезенка.

Хитозан как средство доставки лекарственного средства. Хитозан используется в основном для нацеливания на лекарство, поскольку он может улучшить абсорбцию и стабильность лекарственного средства. кроме того, хитозан, конъюгированный с противораковыми агентами, также может оказывать лучшее противоопухолевое действие, вызывая постепенное высвобождение свободного лекарства в раковые ткани.

Хитозановый композит для тканевой инженерии: сочетание хитозана и альгината используется вместе для формирования функциональных повязок на рану. Эти повязки создают влажную среду, которая способствует процессу заживления. Эта повязка для ран также очень биосовместима, биоразлагаема и имеет пористую структуру, которая позволяет клеткам прорастать в повязку.

Промышленные

Как материалы

Сахарная свекла > Гликоновая кислота> Полигликоновая кислота

Из биополимеров можно изготавливать многие виды упаковки: лотки для пищевых продуктов, гранулы из крахмала для транспортировки хрупких товаров, тонкие пленки для упаковки.

Воздействие на окружающую среду

Источник

Биополимеры находят различное применение, например, в пищевой промышленности, производстве, упаковке и биомедицинской инженерии.

СОДЕРЖАНИЕ

Биополимеры против синтетических полимеров

Условные обозначения и номенклатура

Полипептиды

Нуклеиновые кислоты

Сахар

Структурная характеристика

Общие биополимеры

Коллаген : Коллаген является первичной структурой позвоночных и является наиболее распространенным белком у млекопитающих. Из-за этого коллаген является одним из наиболее легко доступных биополимеров и используется во многих исследовательских целях. Благодаря своей механической структуре коллаген имеет высокую прочность на разрыв и является нетоксичным, легко абсорбируемым, биоразлагаемым и биосовместимым материалом. Следовательно, он использовался во многих медицинских целях, таких как лечение инфекций тканей, системы доставки лекарств и генная терапия.

Применение биополимеров

Применение биополимеров можно разделить на две основные области, которые различаются из-за их биомедицинского и промышленного использования.

Биомедицинские

В частности, полипептиды, такие как коллаген и шелк, представляют собой биосовместимые материалы, которые используются в новаторских исследованиях, поскольку это недорогие и легко доступные материалы. Полимер желатина часто используется для перевязки ран, где он действует как клей. Каркасы и пленки с желатином позволяют каркасам удерживать лекарства и другие питательные вещества, которые можно использовать для доставки в рану для заживления.

Поскольку коллаген является одним из наиболее популярных биополимеров, используемых в биомедицине, вот несколько примеров его использования:

Системы доставки лекарств на основе коллагена : пленки коллагена действуют как барьерная мембрана и используются для лечения тканевых инфекций, таких как инфицированная ткань роговицы или рак печени. Все коллагеновые пленки используются в качестве носителей для доставки генов, которые могут способствовать формированию костей.

Коллагеновые губки: коллагеновые губки используются в качестве повязки для лечения ожогов и других серьезных ран. Имплантаты на основе коллагена используются для выращивания клеток кожи или носителей лекарств, которые используются для ожоговых ран и замены кожи.

Коллаген в качестве кровоостанавливающего средства : когда коллаген взаимодействует с тромбоцитами, он вызывает быстрое свертывание крови. Эта быстрая коагуляция создает временный каркас, поэтому фиброзная строма может регенерироваться клетками-хозяевами. Гемостат на основе коллагена снижает кровопотерю в тканях и помогает контролировать кровотечение в клеточных органах, таких как печень и селезенка.

Хитозан как средство доставки лекарственного средства. Хитозан используется в основном для нацеливания на лекарство, поскольку он может улучшить абсорбцию и стабильность лекарственного средства. кроме того, хитозан, конъюгированный с противораковыми агентами, также может оказывать лучшее противоопухолевое действие, вызывая постепенное высвобождение свободного лекарства в раковые ткани.

Хитозановый композит для тканевой инженерии: сочетание хитозана и альгината используется вместе для формирования функциональных повязок на рану. Эти повязки создают влажную среду, которая способствует процессу заживления. Эта повязка для ран также очень биосовместима, биоразлагаема и имеет пористую структуру, которая позволяет клеткам прорастать в повязку.

Промышленные

Как материалы

Сахарная свекла > Гликоновая кислота> Полигликоновая кислота

Из биополимеров можно изготавливать многие виды упаковки: лотки для пищевых продуктов, гранулы из крахмала для транспортировки хрупких товаров, тонкие пленки для упаковки.

Воздействие на окружающую среду

Источник

БИОПОЛИМЕРЫ

Полезное

Смотреть что такое «БИОПОЛИМЕРЫ» в других словарях:

БИОПОЛИМЕРЫ — высокомолекулярные (молекулярная масса 103 109) природные соединения белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также их производные. Являются структурной основой живых организмов и играют определяющую роль в процессах жизнедеятельности … Большой Энциклопедический словарь

биополимеры — природные высокомолекулярные соединения (мол. масса 1°3 1°9 Да), являющиеся структурной основой всех живых клеток и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности. К Б. относят белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, липиды, а также… … Словарь микробиологии

Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящих в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Источник: ВП П8 2322. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до… … Официальная терминология

Биополимеры — БИОПОЛИМЕРЫ, высокомолекулярные (молекулярная масса 103 109) природные соединения белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также их производные. Образуют структурную основу клеток, тканей, органов всех живых организмов и играют определяющую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

биополимеры — Термин биополимеры Термин на английском biopolymers Синонимы Аббревиатуры Связанные термины активный центр катализатора, антитело, белки, биоинженерия, биологическая мембрана, биосенсор, доставка лекарственных средств Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Биополимеры — Биополимеры класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин. Биополимеры состоят из одинаковых (или схожих) звеньев мономеров. Мономеры … Википедия

биополимеры — ов; мн. (ед. биополимер, а; м.). Высокомолекулярные природные соединения (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые углеводы), определяющие важнейшие процессы жизнедеятельности организма. ◁ Биополимерный, ая, ое. * * * биополимеры высокомолекулярные… … Энциклопедический словарь

биополимеры — (см. био. + полимеры) природные высокомолекулярные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности; к биополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и… … Словарь иностранных слов русского языка

биополимеры — biopolimerai statusas T sritis chemija apibrėžtis Biologiškai svarbūs gamtiniai stambiamolekuliai junginiai (baltymai, polisacharidai, nukleorūgštys). atitikmenys: angl. biopolymers rus. биополимеры … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

биополимеры — (био + полимеры) высокомолекулярные соединения биологического происхождения, молекулы которых представляют собой цепочки, образованные из большого числа повторяющихся групп атомов; к Б. относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды … Большой медицинский словарь

Источник

биополимеры

Смотреть что такое «биополимеры» в других словарях:

БИОПОЛИМЕРЫ — высокомолекулярные (молекулярная масса 103 109) природные соединения белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также их производные. Являются структурной основой живых организмов и играют определяющую роль в процессах жизнедеятельности … Большой Энциклопедический словарь

БИОПОЛИМЕРЫ — высокомолекулярные (мол. м. 10л 109) природные соединения белки, нуклеиновые к ты, полисахариды, молекулы которых состоят из большого числа повторяющихся групп атомов или звеньев одинакового или различного химич. строения. Составляют структурную… … Биологический энциклопедический словарь

Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящих в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Источник: ВП П8 2322. Комплексная программа развития биотехнологий в Российской Федерации на период до… … Официальная терминология

Биополимеры — БИОПОЛИМЕРЫ, высокомолекулярные (молекулярная масса 103 109) природные соединения белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, а также их производные. Образуют структурную основу клеток, тканей, органов всех живых организмов и играют определяющую… … Иллюстрированный энциклопедический словарь

биополимеры — Термин биополимеры Термин на английском biopolymers Синонимы Аббревиатуры Связанные термины активный центр катализатора, антитело, белки, биоинженерия, биологическая мембрана, биосенсор, доставка лекарственных средств Определение… … Энциклопедический словарь нанотехнологий

Биополимеры — Биополимеры класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды, лигнин. Биополимеры состоят из одинаковых (или схожих) звеньев мономеров. Мономеры … Википедия

биополимеры — ов; мн. (ед. биополимер, а; м.). Высокомолекулярные природные соединения (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые углеводы), определяющие важнейшие процессы жизнедеятельности организма. ◁ Биополимерный, ая, ое. * * * биополимеры высокомолекулярные… … Энциклопедический словарь

биополимеры — (см. био. + полимеры) природные высокомолекулярные соединения, являющиеся структурной основой всех живых организмов и играющие определяющую роль в процессах жизнедеятельности; к биополимерам относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и… … Словарь иностранных слов русского языка

биополимеры — biopolimerai statusas T sritis chemija apibrėžtis Biologiškai svarbūs gamtiniai stambiamolekuliai junginiai (baltymai, polisacharidai, nukleorūgštys). atitikmenys: angl. biopolymers rus. биополимеры … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

биополимеры — (био + полимеры) высокомолекулярные соединения биологического происхождения, молекулы которых представляют собой цепочки, образованные из большого числа повторяющихся групп атомов; к Б. относят белки, нуклеиновые кислоты и полисахариды … Большой медицинский словарь

Источник