Что такое гетерополимеры в биологии
Гетерополимеры
Нерегулярная природа нуклеиновых кислот позволяет им выполнять функции хранения и реализации генетической информации, а нерегулярная структура белков — приобретать сложную и разнообразую конформацию и выполнять множество разных биологических функций.
Связанные понятия
Поликетидсинтазы (ПКС, англ. Polyketide synthase, КФ 6.4) — ферменты или мультиферментные комплексы, синтезирующие поликетиды (вторичные метаболиты, такие как антибиотики, токсины или статины). Поликетидсинтазы обнаружены у бактерий, грибов, животных и растений и имеют большое сходство с синтазами жирных кислот в организации и механизме биосинтеза. Как правило, гены синтазы определённого поликетида входят в один оперон (у бактерий) или в один кластер (у эукариот).
Не следует путать с гликанами.Глюкан представляет собой молекулу полисахарида из мономеров D-глюкозы (в отличие от гликанов, где мономером может являться не только D-глюкоза), связанных гликозидными связями.
Дегидрогеназы (отрицание де… + лат. hydrogenium — водород) — группа ферментов из класса оксидоредуктаз, катализирующих перенос протонов от субстрата (органических веществ) и пары электронов — к акцептору.
Репортёрные гены (гены-репортёры, англ. reporter gene) в молекулярной биологии — гены, которые присоединяют к регуляторным последовательностям других генов для исследования проявлений генов в культурах клеток. Некоторые репортёрные гены используются исследователями, так как их экспрессия придаёт организму чётко выраженные легко измеряемые характеристики, некоторые, — так как они являются селективными маркерами. Репортёрные гены используют для того, чтобы определить уровень экспрессии гена в клетке.
Циклинзависимые киназы (англ. cyclin-dependent kinases, CDK) — группа белков, регулируемых циклином и циклиноподобными молекулами. Большинство циклинзависимых киназ участвуют в смене фаз клеточного цикла; также они регулируют транскрипцию и процессинг мРНК.
Разница между гомополимером и гетерополимером
Содержание:
Ключевые области покрыты
1. Что такое гомополимер
— Определение, синтез и свойства полимера с примерами.
2. Что такое гетерополимер
— Определение, синтез и свойства полимера с примерами.
3. Каковы сходства между гомополимером и гетерополимером
— Краткое описание общих черт
4. В чем разница между гомополимером и гетерополимером
— Сравнение основных различий
Ключевые термины: сополимер, гетерополимер, гомополимер, мономер, полимер, полимеризация, ПВХ, полипропилен, полистирол, термопласт
Что такое гомополимер
Есть ряд примеров для гомополимеров. Все они сделаны из одного типа мономера. Свойства гомополимеров могут варьироваться в зависимости от типа мономера, используемого при полимеризации.
Примеры гомополимеров
ПВХ или поливинилхлорид является гомополимером. Его получают полимеризацией мономера винилхлорида. Это термопластичный полимер. Следовательно, его можно плавить и формовать для повторного использования несколько раз.
Фигура 1: Полимеризация мономеров винилхлорида дает гомополимер; поливинил хлорид
Полистирол
Полистирол является еще одним хорошим примером для гомополимеров. Строительным блоком для полистирола является стирольный мономер.
полипропилен
Что такое гетерополимер
Есть некоторые полимеры, которые встречаются в биологических системах и являются гетерополимерами. Например, ДНК или любые другие полинуклеотиды рассматриваются как гетерополимеры. Полинуклеотиды образуются из разных типов нуклеотидов. Эти нуклеотиды отличаются друг от друга в зависимости от азотистого основания, из которого они состоят. Белки также являются гетерополимерами. Белки состоят из разных типов аминокислот.
Рисунок 2: Полинуклеотид
Примеры гетерополимеров
Есть ряд примеров для гетерополимеров. Немногие приведены ниже.
SBS представляет собой гетерополимер, изготовленный из стирольных мономеров и бута-1,3-диеновых мономеров. Это блок-сополимер.
Поликарбонат представляет собой гетерополимер, полученный в результате полимеризации между бисфенолом А и фосгеном.
Сходства между гомополимером и гетерополимером
Разница между гомополимером и гетерополимером
Определение
Количество используемых мономеров
Гомополимер: Один тип мономера используется для производства гомополимеров.
гетерополимер: Для производства гетерополимеров используется более одного типа мономера.
Процесс полимеризации
Гомополимер: Гомополимеры получают гомополимеризацией.
гетерополимер: Гетерополимеры получают путем сополимеризации.
Заключение
Гомополимеры и гетерополимеры представляют собой две широкие категории полимеров. Химические и физические свойства этих полимеров могут варьироваться в зависимости от мономеров, используемых в производстве. Основное различие между гомополимером и гетерополимером заключается в том, что гомополимеры получают полимеризацией идентичных мономеров, тогда как гетерополимеры получают полимеризацией двух или более разных мономеров.
гетерополимер
Смотреть что такое «гетерополимер» в других словарях:
Гетерополимеры — полимеры, молекулы которых состоят из нескольких разных типов мономеров. Этим они отличаются от гомополимеров, в состав которых входит единственный тип мономеров. К гетерополимерам относятся такие природные биополимеры, как белки, нуклеиновые… … Википедия
ЛИПОПОЛИСАХАРИДЫ — смешанные биополимеры, включающие полисахаридную часть и ковалентно связанный с ней липидный остаток. Л. характерны для микроорганизмов. наиб. подробно изучены Л. грамотрицат. бактерий и, прежде всего, энтеробактерий (содержатся в кишечнике). В… … Химическая энциклопедия
Альгиновая кислота — Общие … Википедия
Пептидогликан — (также известный как муреин) гетерополимер N ацетилглюкозамина и N ацетилмурамовой кислоты, сшитый через лактатные остатки N ацетилмурамовой кислоты короткими пептидными цепочками. Важнейший компонент клеточной стенки бактерий, выполняющий… … Википедия
Муреин — Пептидогликан (также известный как муреин) гетерополимер N ацетилглюкозамина и N ацетилмурамовой кислоты, сшитый через лактатные остатки N ацетилмурамовой кислоты короткими пептидными цепочками. Важнейший компонент клеточной стенки бактерий,… … Википедия
Кагоцел — «Кагоцéл» (Kagocel) российский препарат противовирусного действия. Относится к группе индукторов интерферона, стимулирующих в организме человека продукцию собственного интерферона. Основное действующее вещество сополимер госсипола… … Википедия
муреин — гетерополимер, состоящий из остатков N–ацетилглюкозамина и N–ацетилмурамовой кислоты, соединенных между собой 1,4–глюкозидными связями. Через лактильные группы и тетрапептидные мостики гетерополимерные цепи М. связаны между собой и образуют… … Словарь микробиологии
изоцитратдегидрогеназа — isocitrate dehydrogenase изоцитратдегидрогеназа [КФ 1.1.1.41]. Фермент, катализирующий реакцию превращения изолимонной кислоты в α кетоглутаровую (с восстановлением НАД) третья реакция цикла трикарбоновых кислот
изоцитратдегидрогеназа — Фермент, катализирующий реакцию превращения изолимонной кислоты в кетоглутаровую (с восстановлением НАД) третья реакция цикла трикарбоновых кислот, считается, что именно эта реакция лимитирует скорость всего цикла трикарбоновых кислот; активность … Справочник технического переводчика
Что такое Полимер
Полимер (от греч. «πολυ» — много и «μερές» — часть) — это вещество, которое состоит из большого числа молекул. Эти молекулы связаны между собой в звенья и повторяются.
Немецкий химик Герман Штаудингер совместно с группой учёных на опытах доказал, что полимеры состоят из повторяющихся звеньев молекул, которые соединены между собой ковалентными связями. Это такая химическая связь, при которой два атома имеют общую электронную пару. То есть один электрон находится в одном атоме, другой — в другом и при этом они соединены. Учёные назвали такие молекулы «макромолекулами».
Химик также доказал, что пластмасса — это полимер (о пластмассе читайте ниже). За что получил Нобелевскую премию по химии в 1953 году.
Типы полимеров
По химическому составу различают:
Органические полимеры:
Природные полимеры
Такие полимеры можно найти в природе. Человек не участвует в производстве таких полимеров. В качестве примера можно привести белки, крахмал, натуральный каучук, хлопок, шерсть и др.
Искусственные полимеры
Чтобы получить такие полимеры, человек проводит химические опыты. Например, чтобы получить модифицированный полимер, который затем будет применён при производстве красок, химики добавляют в раствор стирола в толуоле или ксилоле льняное или касторовое масло и нагревают его.
Пример такого полимера — целлюлоза.
Синтетические полимеры
Произвести такие полимеры можно с помощью химического синтеза (т. е. химическим путём). В синтезе участвуют высокомолекулярные органические продукты. Например, чтобы получить синтетический полимер лавсан нужно поликонденсировать (т. е. провести химический опыт) терефталевую кислоту и этиленгликоль.
Пример — капрон, нейлон, полиэтилен, полипропилен, полистирол, фенолформальдегидные смолы.
Элементоорганические полимеры
Содержат атомы других химических элементов, например кремния, алюминия, титана и др. Выделяют:
Химики получают такие полимеры при взаимодействии определённых органических веществ с солями или заменяя некоторые атомы углерода в молекулах на другие составляющие. Пример — полисилоксаны, полититаноксаны и др.
Неорганические полимеры
Полимеры, молекулы которых построены из неорганических боковых цепей (или неорганических радикалов). Неорганические полимеры можно обнаружить в составе земной коры.
Полимеры могут отличаться составом мономерных звеньев. Мономерное звено — это составная часть макромолекулы полимера. Различают:
Гомополимеры
Это такие полимеры, у которых одинаковые мономерные звенья. Например: полихлорвинил, поливинилацетат и полистирол.
Гетерополимеры
Это полимеры, которые имеют различные мономерные звенья. Например: сополимер хлористого винила с винилацетатом, сополимер стирола с бутадиеном.
Полимеры могут также подразделяются также на карбоцепные (или гомоцепные) и гетероцепные полимеры.
Карбоцепные полимеры
Главные цепи макромолекул таких полимеров включают только атомы углерода. Например: каучук.
Гетероцепные полимеры
Главные цепи макромолекул таких полимеров включают не только атомы углерода, но ещё и атомы кислорода, азота и серы. Например: простые эфиры (например, полиэтиленгликоль), сложные эфиры (глифталевые смолы, полипептиды (белки) и др.).
Полимеры также могут подразделяться в зависимости от расположения мономерных цепей в пространстве. Различают:
Строение макромолекул полимеров может быть различным. Таким образом, есть полимеры:
Полимеры можно получить разными способами:
В зависимости от реакции полимера на нагревание выделяют:
Свойства полимеров
Где используются полимеры?
Благодаря своим свойствам, полимеры используются сейчас во многих отраслях. Их используют для производства множества материалов.
Например, в строительстве — как материал для электротехнических конструкций, кабелей, проводов, труб, изоляционных эмалей и лаков. Полимеры химическим путём добавляют в состав бетона и железобетона, чтобы улучшить их качества. Полимеры используют при производстве плёнок и защитных покрытий, сеток и ограждений.
Полимеры также используют в автомобилестроении. Из них делают детали для машин: резину, решётки радиаторов, колпаки для колёс, чехлы для сидений, вентиляционные решётки, коврики; их добавляют в лаки и краски. Они используются также при производстве клея.
В нефтегазовой промышленности также используются полимеры: при производстве оборудования, например насосов, камер и т. д.
В медицине полимеры применяют для изготовления капсул для лекарств. Полимер поликарбонат используют даже при разработке искусственного сердца. А гиалуроновая кислота, которая также является полимером, используется в процессе наращивания тканей.
Молекулы и атомы
Любое вещество состоит из очень маленьких частиц, которые можно увидеть только через микроскоп. Эти частицы называются атомами. Когда атомы объединяются, получаются молекулы.
Количество молекул бесконечно, потому что различные атомы могут объединяться. Но если убрать одни атомы и заменить их другими, это будет уже другая молекула, а соответственно, другое вещество.
Пластмасса
Пластмасса — это полимер, который не существует в природе. Его производит человек.
Это сокращение слов «пластическая» и «масса». Такое название было дано, потому что, когда пластмассу производят, она может принимать любую форму и потом держать эту форму. Чтобы изготовить пластмассу, нужны кристаллические и аморфные полимеры и органические соединения, которые можно найти в нефти.
В пластмассу в процессе производства могут добавляться красители для изменения её цвета.
Что такое полимер: структура, основные характеристики и примеры полимеров
Полимер в биологии
Структура биологического полимера
Полимер представляет собой биологические вещества, которые отличаются сложной химической структурой.
Исследованием полимером активно занимался Г. Штаудингер. В ходе многочисленных опытов он доказал, что в составе полимеров есть повторяющиеся молекулярные звенья, которые соединены друг с другом при помощи ковалентных связей.
Отличительная особенность таких связей — в наличии общей электронной пары у двух атомов.
Также ученым было доказано, что для пластмассы характерна структура полимера — это открытие принесло Штаудингеру Нобелевскую премию.
Органические соединения в составе живых организмов характеризуются высокой степенью разнообразия. Природных органических соединений насчитывается несколько тысяч, и многие из них отличаются сложной структурой.
Выделяют 2 группы органических веществ:
Если говорить о молекулярной массе полимеров, то она варьируется от нескольких тысяч до нескольких миллионов. В основе всех полимеров лежит большое количество повторяющихся мономеров.
Есть несколько вариантов полимеров: органические, неорганические, элементарно органические. В свою очередь в группе органических выделяют природные, искусственные и синтетические.
Природные полимеры — продукт естественной среды обитания. В производстве таких полимеров человек участие не принимает.
Примеры биологических полимеров
Самые известные биологические полимеры — крахмал, хлопок, каучук и др.
Чтобы получить какие-либо искусственные полимеры, человек проводит определенные химические опыты.
Для получения модифицированного полимера с последующим его использованием в производстве красок, в раствор стирола в толуоле или ксилоле добавляется льняное или касторовое масла, которые затем нагреваются.
Результат реализации реакций химического синтеза — синтетические полимеры. В синтезе принимают участие разнообразные высокомолекулярные органические продукты.
Лавсан (химический полимер) получается в результате поликонденсирования терефталевой кислоты и этиленгликоля.
Основные характеристики полимеров
Молекула полимера может содержать разное количество мономеров — и это количество сильно варьируется. К примеру, в пептиде глутатиона всего три аминокислоты, хотя его роль в таких процессах как окисление и восстановления огромная. Для сравнения, в молекуле ДНК насчитывается больше трех миллионов нуклеотидов. Эта молекула способна образовывать наследственную информацию не только в отношении эукариотических клеток, но и бактерий.
Большая часть биологических полимеров — теплоизоляторы: они препятствуют процессу передачи тепла. Они достаточно эластичны и легко выдерживают агрессивную химическую среду. А еще биологические полимеры — диэлектрики. То есть, они практически не могут проводить электрический ток и не пропускают его через себя.
Основные характеристики биологических полимеров — гомо- и гетерополимерность. Это значит, что в составе полимера могут быть как одинаковые, так и разные мономеры.
В основе большинства полимеров лежит несколько мономеров: они относятся к одному классу веществ и соединены одинаковой связью. Яркий пример — гиалуроновая кислота.
Полимеры бывают регулярными и нерегулярными. Такое разделение связано с порядком расположения мономеров в полимере.
В состав регулярных полимеров входят повторяющиеся единицы и несколько мономеров. Та же гиалуроновая кислота включает два типа чередующихся остатков: глюкуроновую кислоту и N-ацетилглюкозамин.
Обычно в живых организмах присутствуют гетерополимеры, в которых мономеры не образуют повторяющиеся единицы. Отмечается уникальный характер последовательности мономеров внутри, который обусловлен высокой степенью разнообразия таких полимеров.
Характеристика биологических полимеров учитывает степень разветвленности.
Неразветвленные полимеры — линейные полимеры, образующиеся в результате формирования мономерами, входящими в их состав, двух связей с мономерами по соседству.
Пример таких полимеров — белки, нуклеиновые кислоты, разнообразные полисахариды.
Разветвленные полимеры — гликоген и крахмал. Разветвление отмечается у небольшой группы мономеров. По этой причине у разветвленных полимеров есть различия по частоте ветвления. Различается и длина таких ветвлений. Есть полимеры, основная цепь которых состоит из одного мономера, а боковые цепи — из другого.
В зависимости от состава низкомолекулярных веществ, входящих в состав молекулы полимера, выделяют несколько основных классов полимеров:
Особенности строения полимеров
Разобраться в строении биополимеров помогает молекула белков. Благодаря своему внушительному размеру, ее стали называть макромолекулой. Аминокислотный состав белковых молекул обеспечивает разнообразие: в них входит до 20 аминокислот. Аминокислоты внутри белков включают аминогруппы, отвечающие за основные свойства (NH2). У карбоксильной группы отмечаются кислотные свойства (COOH). В составе аминокислот есть радикал.
В составе аминокислот первые две части идентичные. Нужную степень уникальности им придает радикал.
При взаимодействии аминокислот одна с другой образуется пептидная связь. Она возникает, когда аминогруппы и карбоксильная группа сближаются. В процессе происходит выделение воды. Формирование пептидной связи происходит между С и N.
Подводя итоги и принимая во внимание особенности строения молекулы белка как биополимера, можно утверждать, что: