Name: polymer chains and how they form
Uploaded: 2020-09-24T15:06:53.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Un polymère est une chaîne de petites molécules, appelés monomères, qui sont maintenus ensemble par des liaisons covalentes. Les organismes peuvent synthétiser des polymères biologiques, ou les scientifiques peuvent synthétiser des polymères en laboratoire. Les polymères naturels comprennent l'ADN, le matériel génétique trouvé dans tous les organismes vivants, et protéines, polysaccharides, et les lipides, les éléments constitutifs de la vie.Les plastiques font partie des polymères synthétiques les plus courants et comprennent le nylon, le polyéthylène et le téflon. Le processus de liaison des monomères les uns aux autres pour former une molécule plus grosse est connue sous le nom de polymérisation. Les monomères polymérisent par deux mécanismes de réaction distincts, condensation et addition.La polymérisation par condensation est quand deux monomères avec un atome d'hydrogène réactif et groupe hydroxyle, respectivement, liés les uns aux autres avec la libération d'eau comme sous-produit. La plupart des polymères naturels sont formés par des réactions de condensation. En plus de la polymérisation, des monomères avec des doubles liaisons carbone-carbone s'ajoutent les unes aux autres pour former un polymère sans génération de sous-produit par la libération d'atomes.Polymères constitués du même type de monomères sont connus sous le nom d'homopolymères, et ceux constitués de différents types de monomères sont appelés hétéropolymères. La cellulose, le polymère naturel le plus abondant, est un homopolymère du glucose, tandis que l'agarose, un polymère d'origine marine, est un hétéropolymère de galactose et 3, 6-anhydro-L-galactopyranose. Les polymères ont différentes structures en fonction sur leur type de monomères.Les polymères linéaires sont de longues chaînes de monomères. Par exemple, la cellulose est un polymère linéaire maintenu ensemble par des liaisons bêta 1, 4-glycosidiques. Les polymères ramifiés ont des chaînes qui se séparent d'une chaîne principal, telle que l'amylopectine, un composant de l'amidon qui se ramifie après 24 à 30 monomères par le biais de liaisons alpha glycosidiquesiaisons 1, 6.Les polymères réticulés ont deux chaînes ou plus maintenues ensemble en plusieurs points comme une échelle, comme un polymère construit d'échelle de silicium, ou forment un réseau complexe de chaînes interconnectées comme le gel formé par les pectines dans les gelées et les marmelades.

polymères

Le mot polymère est dérivé des mots grecs “poly” qui signifie “beaucoup” et “mer” qui signifie “pièces” Les polymères sont de longues chaînes de molécules composées d'unités répétitives de molécules plus petites, appelées monomères. Ils se produisent naturellement, comme l'ADN et les protéines, ou peuvent être construits synthétiquement, comme les plastiques. Ils ont des caractéristiques structurelles variées, telles que des chaînes linéaires, chaînes ramifiées, ou réseaux complexes, qui contribuent aux propriétés qu'ils présentent. De plus, les groupes fonctionnels qui peuvent être présents sur un polymère définissent davantage leurs propriétés. Les unités individuelles d'un polymère sont maintenues ensemble par des liaisons covalentes stables qui se produisent soit par l'addition ou polymérisation par condensation. Polymérisation par addition Une polymérisation supplémentaire se produit lorsque les monomères qui participent à la réaction ont des doubles liaisons. Cette réaction nécessite la présence d'une molécule externe qui a un électron de valence non apparié pour initier la réaction. Cet électron non apparié est hautement réactif et forme une liaison avec l'une des doubles liaisons d'un monomère, ce qui conduit le monomère à avoir un électron de valence non apparié. Cet électron de valence non apparié s'associe ensuite à un autre monomère avec des doubles liaisons conduisant à une réaction en chaîne où la molécule continue d'ajouter d'autres monomères avec des doubles liaisons. Cela entraîne la formation d'une chaîne de monomères, celui ajouté le plus récemment ayant un électron de valence non apparié. Cette réaction d'addition se poursuit jusqu'à ce que deux chaînes avec des électrons non appariés réagissent entre elles pour former une liaison. Cela élimine tous les électrons de valence non appariés, ce qui entraîne la fin de la réaction. Polymérisation par condensation La polymérisation par condensation, également connue sous le nom de polymérisation en croissance par étapes, nécessite un catalyseur, tel qu'un acide ou une enzyme, et les monomères doivent avoir au moins deux groupes fonctionnels réactifs, tels que des amines ou des acides carboxyliques. Les groupes fonctionnels sur les monomères réagissent les uns avec les autres pour former des liaisons telles que des liaisons ester ou amide et s'accompagnent de la perte d'une petite molécule, telle que l'eau. La polymérisation par condensation est une réaction plus lente que la polymérisation par addition et, dans de nombreux cas, nécessite la présence de chaleur. Ce texte est adapté de <a href=""https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons"">Openstax, Chemistry 2e, Chapitre 20.1 : Hydrocarbures</a>.

Polymères

Le mot polymère est dérivé des mots grecs « poly » qui signifie « beaucoup » et « mer » qui signifie « parties ». ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMES ET CONCEPTS CLÉS

Polymers

polymer chains and how they form

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words &quot;poly,&quot; meaning many, and &quot;mer,&quot; meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics.

A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a polymer are held together by stable covalent bonds.

Polymers can form through addition polymerization or condensation polymerization. Addition polymerization happens when monomers with double bonds react in the presence of an external molecule with an unpaired valence electron. That unpaired electron starts a chain reaction as monomers keep joining one after another. The reaction ends when two chains with unpaired electrons bond together and no unpaired electrons remain.

Condensation polymerization is also called step-growth polymerization. It needs a catalyst, such as an acid or an enzyme, and monomers must have at least two reactive functional groups, such as amines or carboxylic acids. These groups react to make linkages like esters or amides, and a small molecule such as water is lost. This process is slower than addition polymerization and often requires heat.

Polymer Chains and How They Form

functional groups

Functional Groups in Organic Chemistry

Functional groups in organic chemistry are groups of atoms that give molecules specific properties. When these groups attach to a carbon skeleton, they can change how the molecule behaves. Some functional groups make a molecule hydrophilic, or water-attracting. Others make it hydrophobic, or water-repelling. Functional groups are a key part of organic chemistry and are also found in major biological molecules. They appear in carbohydrates, proteins, lipids, and nucleic acids. Each functional...

structure of lipids

Lipids, Fats, and Cell Membranes

Lipids are nonpolar molecules that do not mix well with water. They are hydrophobic, which means “water fearing,” because they contain mostly nonpolar carbon-carbon and carbon-hydrogen bonds. In cells, lipids store long-term energy as fats, help insulate plants and animals, and form protective water-repellent layers on feathers and fur. They are also part of cell membranes and serve as building blocks for many hormones. Common lipids include fats, oils, waxes, phospholipids, and steroids. A...

chemistry of the cell

Cell Chemistry: Water and Macromolecules

Cell chemistry includes water, organic molecules, and inorganic ions. These materials shape how cells store energy, build structures, and carry out life processes. Most cellular chemistry and metabolism happen in the watery cytoplasm. Water is a key part of the cell because it has special properties tied to its polarity. In a water molecule, hydrogen and oxygen form polar covalent bonds, so the molecule has no net charge but does have a slightly positive end and a slightly negative end. Oxygen...

dna base pairing

Chargaff’s Rules and DNA Pairing

Chargaff’s rules and DNA base pairing explain how DNA strands match up. In double-stranded DNA, adenine (A) pairs with thymine (T), and guanine (G) pairs with cytosine (C). Chargaff also found that A equals T, G equals C, and the total amount of purines (A and G) equals the total amount of pyrimidines (C and T). Watson and Crick later showed why these matches matter. A forms two hydrogen bonds with T, while G forms three hydrogen bonds with C. These pairings keep the DNA double helix a...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrates as Energy and Storage Molecules

Carbohydrates are important energy sources in human and animal diets. Grains, fruits, and vegetables are natural sources of carbohydrates. They help provide energy to the body, especially through glucose, a simple sugar found in starch and many staple foods. Carbohydrates are identified by the stoichiometric formula (CH2O)n, where n is the number of carbons in the molecule. This means the ratio of carbon to hydrogen to oxygen is usually 1:2:1. The name carbohydrate comes from this pattern,...

protein and protein structure

How Protein Shape Controls Function

Proteins are a major class of organic molecules in living systems, and their shape helps determine what they do. They can act as structural, regulatory, contractile, or protective molecules. They also take part in transport, storage, membranes, toxins, and enzymes. All proteins are polymers of amino acids arranged in a linear sequence. A protein’s function depends on its three-dimensional form. For example, an enzyme works when its active site can bind a specific substrate. If local changes or...

amino acids

Amino Acids and Protein Building

Amino acids are the building blocks of proteins. Each amino acid has the same basic structure. A central carbon atom, called the alpha carbon, is bonded to an amino group, a carboxyl group, and a hydrogen atom. Each amino acid also has an R group, or side chain, attached to the central carbon. The R group is different for every amino acid. It helps determine whether an amino acid is acidic, basic, polar, or nonpolar. Scientists call these molecules amino acids because they contain both amino...

peptide bonds

Peptide Bond Formation and Shape

Peptide bonds join amino acids into peptides and polypeptides. They form when the carboxyl group of one amino acid reacts with the amino group of another. This dehydration reaction releases a water molecule and creates a covalent link. As more amino acids are added, the chain becomes a polypeptide. Each polypeptide has a free amino group at one end. This end is the N-terminal, or amino-terminal. The other end has a free carboxyl group. This end is the C-terminal, or carboxyl-terminal. The...

nucleic acids

DNA and RNA: Genetic Instructions

DNA and RNA are the nucleic acids that store genetic information and help direct cell activity. These macromolecules carry the cell’s genetic blueprint and the instructions it uses to function. DNA is the genetic material in all living organisms, from single-celled bacteria to multicellular mammals. In eukaryotic cells, DNA is found in the nucleus and also in organelles such as chloroplasts and mitochondria. In prokaryotes, DNA is not enclosed in a membrane. The full genetic content of a cell...

dna replication

DNA Copying: Leading and Lagging Strands

DNA replication copies genetic material before a cell divides. Each original DNA strand serves as a template for a new complementary strand. The result is semiconservative replication, which means each new DNA molecule contains one old strand and one new strand. The two daughter cells then receive DNA with the same sequence. Replication starts when helicase separates the two strands of the double helix. This creates a Y-shaped replication fork. Primase then adds short RNA primers that give DNA...

from dna to protein

The Genetic Code and Codons

The genetic code and codons explain how cells turn DNA information into proteins. Genes first direct the sequence of mRNA, and mRNA then directs the sequence of amino acids that make up proteins. Specific proteins and RNAs carry out this decoding. Cells copy DNA into mRNA so the original DNA stays protected while the cell uses the message for protein synthesis. Copying DNA to RNA is relatively simple. One nucleotide is added to the mRNA strand for every nucleotide read on the DNA strand.

polymers

Polymers are long chains of molecules made from repeating units called monomers. The word polymer comes from the Greek words "poly," meaning many, and "mer," meaning parts. Polymers can be found in nature, such as DNA and proteins, or made synthetically, such as plastics. A polymer’s shape helps define its properties. Some polymers form linear chains, while others are branched or arranged in complex networks. Functional groups on a polymer also affect how it behaves. The repeating units in a...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers and how addition and condensation polymerization create natural and synthetic materials like DNA, proteins, and plastics.

Polymer Chains and How They Form | JoVE K12

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Polymer Chains and How They Form

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