Name: polymer structures and uses
Uploaded: 2020-11-23T11:47:33.000Z
Duration: 2 min 34 s
Channel: JoVE

Полимер представляет собой цепь небольших молекул, называемых мономерами, которые удерживаются вместе ковалентными связями. Организмы могут синтезировать биологические полимеры, или ученые могут синтезировать полимеры в лаборатории. Природные полимеры включают ДНК, генетический материал всех живых организмов, а также белки, полисахариды и липиды, строительные блоки жизни.Пластмассы являются одними из наиболее распространенных синтетических полимеров и включают нейлон, полиэтилен и тефлон. Процесс связывания мономеров друг с другом с образованием более крупной молекулы известен как полимеризация. Полимеризация мономеров осуществляется за счет двух различных механизмов реакции:конденсации и присоединения.Конденсационная полимеризация это когда два мономера с реактивным атомом водорода и гидроксильной группой соответственно связываются друг с другом с выделением воды в качестве побочного продукта. Большинство природных полимеров образуются в результате реакций конденсации. Помимо полимеризации, мономеры с двойными углерод-углеродными связями добавляются друг к другу с образованием полимера без образования каких-либо побочных продуктов за счет высвобождения атомов.Полимеры, состоящие из мономеров одного и того же типа, известны как гомополимеры, а полимеры, состоящие из мономеров разных типов, известны как гетерополимеры. Целлюлоза, наиболее распространенный природный полимер, представляет собой гомополимер глюкозы, тогда как агароза, полимер морского происхождения, представляет собой гетерополимер галактозы и 3, 6-ангидро-L-галактопиранозы. Полимеры имеют различную структуру в зависимости от типа мономеров.Линейные полимеры это длинные цепочки мономеров. Например, целлюлоза представляет собой линейный полимер, удерживаемый бета-1, 4-гликозидными связями. Разветвленные полимеры имеют цепи, отщепляющиеся от основной цепи, такие как амилопектин, компонент крахмала, который разветвляется через 24-30 мономеров посредством альфа-1, 6-гликозидных связей.Сшитые полимеры имеют две или более цепей, удерживаемых вместе в нескольких точках вроде лестницы, например, синтетически сконструированный силиконовый лестничный полимер, или образуют сложную сеть взаимосвязанных цепей, как гель, образованный пектинами в желе и джемах.

Полимеры

Polymers

Слово «полимер» происходит от греческих слов «полимер», что означает «много» и «мер», что означает «части». Полимеры представляют собой длинные цепи молекул, состоящие из повторяющихся единиц меньших молекул, известных как мономеры. Они либо происходят естественным образом, например, ДНК и протеины, либо могут быть построены синтетически, как пластик. Они обладают различными структурными характеристиками, такими как линейные цепи, разветвленные цепи или сложные сети, которые способствуют свойствам, которые они проявляют. Кроме того, функциональные группы, которые могут присутствовать на полимере, дополнительно определяют их свойства. Отдельные единицы полимера удерживаются вместе стабильными ковалентными связями, возникаемыми либо сложением, либо конденсацией полимеризации. 
 Добавление Полимеризация 
 Дополнительная полимеризация происходит, когда мономеры, участвующие в реакции, имеют двойные связи. Эта реакция требует наличия внешней молекулы, которая имеет неспаренный электрон валентности, чтобы инициировать реакцию. Этот непарный электрон очень реактивный и образует связь с одним из двойных связей в мономере, что приводит к тому, что мономер имеет непарный валентный электрон. Этот непарный электрон валентности затем ассоциируется с другим мономером с двойными связями, что приводит к цепной реакции, где молекула продолжает добавлять к нему другие мономера с двойными связями. Это приводит к образованию цепочки мономеров, при этом добавленный совсем недавно имеет непарный валентный электрон. Эта реакция добавления продолжается до тех пор, пока две цепи с неспаренными электронами не будут взаимодействовать друг с другом, образуя связь. Это устраняет любые непарные электроны валентности, что приводит к прекращению реакции. 
 Конденсация полимеризации 
 Конденсационная полимеризация, также известная как полимеризация с постепенным ростом, требует катализатора, такого как кислота или фермент, и мономера должны иметь как минимум две реактивные функциональные группы, такие как амины или карбоновые кислоты. Функциональные группы мономеров реагируют друг с другом, образуя связи, такие как сложные эфиры или амиды, и сопровождаются потерей небольшой молекулы, такой как вода. Конденсационная полимеризация является более медленной реакцией по сравнению с добавлением полимеризации и во многих случаях требует наличия тепла. 
 Этот текст адаптирован из<a href="https://openstax.org/books/chemistry-2e/pages/Hydrocarbons"> Openstax, Химия 2е изд., Глава 20.1: Углеводомоль</a>.

Слово «полимер» происходит от греческих слов «poly», что означает «много», и «mer», что означает «части». ...

Education

JoVE Core

Molecular Biology

Молекулярная биология

Unit 1

Раздел 1

Biochemistry of the Cell

Биохимия клетки

KEY TERMS AND CONCEPTS

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ПОНЯТИЯ

polymer structures and uses

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials.

Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made.

The structure of a polymer affects how it behaves. Some polymers are flexible, while others are more rigid. Some are used in packaging, clothing, and medical materials. Understanding polymer structure helps explain why these materials can have such different uses.

Polymer Structures and Uses

the periodic table and organismal elements

the-periodic-table-and-organismal-elements

Element Groups in Living Things

Living things are built from elements found on the periodic table. This page focuses on the elements that make up organisms and how they are grouped in biology. These organismal elements are usually divided into major, minor, and trace categories. Major elements make up most of the mass of living matter. Minor elements are needed in smaller amounts. Trace elements are present in very small amounts but still play important roles. The periodic table helps show where these elements fit and how...

functional groups

Functional Groups in Organic Molecules

Functional groups are the parts of organic molecules that give them specific chemical behavior. They help determine how a compound reacts and what properties it has. In organic chemistry, these groups are used to classify molecules in a clear way. Hydrocarbons are one common class of organic compounds. They contain only carbon and hydrogen. Alcohols, aldehydes, and ketones are other classes that are identified by their functional groups. These groups make each class behave differently from the...

polymers

Polymers are large molecules built from repeating smaller units called monomers. Their long-chain structure gives them many different properties and makes them useful in everyday materials. Polymers can form in two main ways. In addition polymerization, monomers join together without losing any atoms. In condensation polymerization, monomers link while a small molecule is released. These two pathways help explain how many common plastics and related materials are made. The structure of a...

what are lipids?

Lipids in Cells: Fats and Membranes

Lipids are a group of biomolecules found in living things. They are known for their role in energy storage and in building cell membranes. This makes them important in many parts of biology. Fats are one common type of lipid. Other lipids include phospholipids and steroids. Each group has a different structure and a different job in the body. Phospholipids are especially important because they help form cell membranes. Steroids also belong to the lipid group, and they have their own distinct...

structure of lipids

Types of Lipids and Their Structure

Lipids are a major group of biological molecules, and their structure helps explain their different forms. Many lipids are built from fatty acids, which are long hydrocarbon chains with a carboxyl group. The carbon chain is hydrophobic, meaning it does not mix well with water, while the carboxyl group is the acidic end. Triglycerides are one common lipid type. They consist of a glycerol molecule joined to three fatty acid chains. Saturated triglycerides have fatty acids with only single...

chemistry of carbohydrates

Carbohydrate Structures and Types

Carbohydrates are biomolecules built from carbon, hydrogen, and oxygen. Their chemistry helps explain how simple sugars join together and how larger carbohydrate molecules form. The smallest carbohydrates are monosaccharides, or single sugar units. These can link to make disaccharides, which contain two sugar units, and polysaccharides, which are long chains of many sugar units. Carbohydrates play an important role in biology because they are part of the structures and processes found in...

nucleic acids

Nucleic Acids and Genetic Information

Nucleic acids carry genetic information in cells. They include DNA and RNA, which are made from nucleotide building blocks. These molecules store, copy, and help use the instructions needed for life. DNA is the main long-term storage molecule for genetic information. RNA helps carry and use that information in cells. Together, these nucleic acids connect the code in a cell to the proteins it can make.

intermolecular forces

Forces Between Molecules

Forces between molecules help explain why matter behaves the way it does. These intermolecular attractions act between separate molecules, not within a single molecule. They are often much weaker than the bonds that hold atoms together inside a molecule, but they still affect many properties of liquids and solids. Several common types of intermolecular forces are covered in this topic. These include dipole-dipole forces, hydrogen bonding, ion-dipole forces, and van der Waals forces. Van der...

noncovalent attractions in biomolecules

How Biomolecules Hold Their Shape

Biomolecules hold their shape through noncovalent attractions. These interactions occur within and between molecules and help control the structure and stability of complexes. They are different from covalent bonds because they do not involve sharing electrons. Four main noncovalent interactions are important in biology: hydrogen bonds, van der Waals forces, ionic bonds, and hydrophobic interactions. Hydrogen bonds form when a hydrogen atom is covalently bonded to a strongly electronegative...

pH Scale and Acid-Base Balance

pH measures how acidic or basic an aqueous solution is. It is a key way to describe the balance between acids and bases in water-based solutions. The pH scale shows this balance with low values for acidic solutions and high values for basic solutions. Neutral solutions fall in the middle of the scale. Understanding pH helps explain how different substances behave in water. It also helps compare solutions that are more acidic, more basic, or neutral.

hydrolysis of atp

ATP Hydrolysis and Energy Release

ATP hydrolysis is a key chemical reaction in cells that releases energy. ATP, or adenosine triphosphate, is the molecule cells use to store and transfer energy for many processes. During hydrolysis, water breaks the bond in ATP’s terminal phosphate group. This reaction converts ATP into ADP, or adenosine diphosphate, and inorganic phosphate. The released energy can then be used to drive cellular work. High school biology students often see ATP hydrolysis as part of energy transfer in living...

key terms and concepts

Learn how polymers are built from monomers, how addition and condensation polymerization work, and why polymer structure affects everyday materials.

Polymer Structures and Uses | JoVE K12

molecular biology

JoVE Core Molecular Biology showcases the molecular processes of the cell through clear and concise animated video lessons. Additionally, in scientist-in-action videos, these concepts' application is demonstrated through real experiments in modern laboratories.

Polymer Structures and Uses

Description

Transcript

Tags