Биополимеры. Углеводы. Мономеры (у полисахаридов) преимущественно, глюкоза
 Скачать 209.56 Kb.
|
|
Биополимеры Биополимеры — класс полимеров, встречающихся в природе в естественном виде, входящие в состав живых организмов: белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды. Биополимеры состоят из одинаковых звеньев — мономеров. Выделяют два типа биополимеров — регулярные (некоторые полисахариды) и нерегулярные (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды). Практически все органические вещества это макромолекулы, биополимеры. Углеводы .Мономеры (у полисахаридов) — преимущественно, глюкоза Общая формула углеводов Cn(H2O)m Связь между мономерами — гликозидная (вид ковалентной связи) Белки – сложные органические вещества, биополимеры, макромолекулы, мономерами которых являются аминокислоты. Белки имеют несколько уровней организации — первичная, вторичная, третичная, и иногда четвертичная. Простые белки содержат только аминокислоты, а сложные белки – еще и неаминокислотные компоненты: гем, производные витаминов, липидные или углеводные компоненты (гемопротеины, гликопротеины, липопротеины). Нуклеиновые кислоты.Мономеры — нуклеотиды (реже употребляется: в дезоксирибонуклеиновой кислоте — дезоксирибонуклеотиды, в рибонуклеиновой кислоте — рибонуклеотиды) Связь между нуклеотидами в одной цепи — фосфодиэфирная (вид ковалентной связи)  Примеры биополимеров Хитин: (C8H13NO5)n из хитина состоят экзоскелеты членистоногих и клеточные стенки грибов. Синтезируется в органеллах хитосомах. Твердое, бесцветное либо полупрозрачное вещество, нерастворим в воде, но растворим в растворах некоторых солей (хлорид цинка, соли кальция). Используется для получения хитозана - аминосахара, используемого как добавка в корма животным и при производстве антибактериальных пленок. Промышленное сырье на хитин - панцири морских членистоногих (отходы их переработки на предприятиях пищевой промышленности). 2) Лигнин. Вместе с целлюлозой слагает одеревеневшие стенки растительных клеток. Содержится в клетках сосудистых растений и некоторых водорослей. Применяется при производстве фенолформальдегидных смол, ДСП, картона, фанеры, активированного угля, пористого кирпича, уксусной и щавелевой кислот, биопластика, лекарственных средств-сорбентов. Промышленное сырье на лигнин - древесина. 3) Пектин. Группа полисахаридов, содержащихся в клеточных стенках недревесных частей высших растений (плодов). При созревании плода или листьев происходит разрушение пектина, в результате чего плод становится мягче, а черенок листа отделяется от стебля. Промышленное сырье - цитрусовые, яблочные выжимки, жом сахарной свеклы, подсолнечник. Получение происходит методом экстракции. Используется в пищевой промышленности как загуститель, стабилизатор, осветлитель, гелеобразователь; в фармацевтике как средство для капсулирования лекарств; в медицине как этеросорбент. 4) Целлюлоза (клетчатка) – входит в состав клеточной стенки растенийЧистая целлюлоза – белое волокнистое вещество, состоящее из остатков β-глюкозы, которые соединяются в макромолекулы. за счет β-1, 4-гликозидных связей. Цепочка целлюлозы содержит около 104 остатков β-глюкозы. Применение целлюлозы: для производства бумаги и картона, – для получения искусственных волокон (вискозного, ацетатного, медно-аммиачного шёлка, искусственного меха), для изготовления тканей (хлопок, который большей частью состоит из целлюлозы – 95-98 %),для производства пластмасс, оргстекла, кино и фото пленок и пр.,для производства лаков,для производства порохов,для изготовления нитей, канатов, получение глюкозы, этилового спирта. Гликоген (C6H10O5)n полисахарид, образованный остатками глюкозы. Содержится в цитоплазме клеток животных и грибов и служит для запасания углеводов. У человека отлагается в-основном в клетках печени и мышц, в меньших объемах - в клетках мозга, почек и белых кровяных телец. Служит основным источником питания организма во время физических нагрузок. Крахмал (C6H10O5)n смесь полисахаридов амилозы и амилопектина. Синтезируется в хлоропластах растений под действием солнечного света. Является самым распространенным углеводом в рационе человека, в желудке подвергается гидролизу и превращается в глюкозу. Используется в пищевой промышленности при производстве глюкозы, патоки, этанолаи как загуститель; в текстильной промышленности для обработки тканей, в бумажной - как наполнитель; в фармацевтике как наполнитель в таблетированной форме лекарств. Функции биополимеров Ферментативная(многие белки являются ферментами (энзимами) — органическими катализаторами («ускорителями») биохимических реанций в клетке), двигательная(обеспечивается сократительными белками (актином и миозином), Транспортная(связывание и перемещение химических соединений (гемоглобин транспортирует кислород; транспортные белки мембраны обеспечивают перемещение веществ из клетки и в клет), Структурная(белки служат основой организма (кератин, коллаген — структурные белки), Защитная(выработка антител (иммуноглобулинов) в ответ на проникновение в организм чужеродных веществ (антигенов), Рецепторная(прием сигналов из внешней среды и передача команд в клетку за счет изменения структуры мембранных белков-рецепторов (с рецептором связывается лиганд), Регуляторная(многие белки являются гормонами (оказывают влияние на обмен веществ))- функции белков, Строительная и энергетическая (углеводы). Хранение и воспроизведение наследственной информации (нуклеиновые кислоты). 4. Применение биополимеров: Биомедицина Поскольку одной из основных целей биомедицинской инженерии является имитация частей тела для поддержания нормальных функций организма, из-за их биосовместимых свойств используются биополимеры в основном для тканевой инженерии, медицинских устройств и фармацевтической промышленности. Многие биополимеры могут быть использованы в регенеративной медицине, тканевой инженерии, доставке лекарств и в медицинских целях в целом благодаря своим механическим свойствам. Более конкретно, полипептиды, такие как коллаген и шелк, представляют собой биосовместимые материалы, которые используются в новаторских исследованиях, поскольку они являются недорогими и легко доступными материалами. Полимер желатина часто используется для перевязки ран, где он действует как клей. 2. Пищевая промышленность Биополимеры используются в пищевой промышленности для таких вещей, как упаковка, съедобные инкапсулирующие пленки и покрытия для пищевых продуктов. Полимолочная кислота (PLA) очень распространена в пищевой промышленности из-за ее прозрачного цвета и водостойкости. 3. В качестве материалов Некоторые биополимеры, такие как PLA, встречающийся в природе зеин и поли-3-гидроксибутират, могут использоваться в качестве пластмасс, заменяя необходимость в пластиках на основе полистирола или полиэтилена. |