Природные полимеры в жизни человека

Слово «полимер» означает «много частей» (от греческого poly - много, и meros - части). Полимеры - это гигантские молекулы с молярной массой от тысяч до миллионов. Приблизительно 80 % органической химической промышленности занимает производство синтетических полимеров, таких как пластмассы, текстильные волокна и синтетические каучуки. Полимер синтезируется путем химического соединения множества маленьких молекул в одну гигантскую молекулу. Маленькие молекулы, используемые для синтеза полимеров, называются мономерами. Синтетические полимеры могут быть классифицированы как аддитивные полимеры, образованные из мономерных звеньев, непосредственно соединенных вместе, или конденсационные полимеры, образованные из мономерных звеньев, объединенных таким образом, что в ходе каждой реакции образуется небольшая молекула, обычно вода.
Полимеры широко распространены в природе. Организм человека содержит много природных полимеров, таких как белки и нуклеиновые кислоты. Целлюлоза, еще один природный полимер, является основным структурным компонентом растений. Большинство природных полимеров являются конденсационными полимерами, и при их образовании из мономеров вода является побочным продуктом.
Крахмал - это конденсационный полимер, состоящий из сотен мономеров глюкозы, которые при химическом соединении расщепляют молекулы воды. Крахмал входит в состав основных пищевых групп углеводов и содержится в зерновых и картофеле. Молекулы крахмала включают глюкозу, амилозу и амилопектин, причем последний является основным компонентом крахмала большинства растений, например, составляет примерно 3/4 общего крахмала в пшеничной муке. Амилоза представляет собой полимер с прямой цепью, в среднем около 200 единиц глюкозы на молекулу.
Типичная молекула амилопектина имеет около 1000 молекул глюкозы, расположенных в разветвленные цепи с разветвлением, возникающим каждые 24-30 единиц глюкозы. Полный гидролиз амилопектина дает глюкозу; Частичный гидролиз приводит к получению смесей, называемых декстринами, которые используются в качестве пищевых добавок, а также для слизи, пасты и отделки для бумаги и тканей.
Гликоген является запасом энергии у животных, так же как и крахмал у растений

. Гликоген похож по структуре на амилопектин, но в молекуле гликогена содержится 12 единиц глюкозы. Гликоген накапливается в тканях печени и скелетных мышц.
Целлюлоза является наиболее распространенным органическим соединением на Земле, а ее самой чистой природной формой является хлопок. Древесные части деревьев, бумага, которую мы из них изготавливаем, и вспомогательный материал в растениях и листьях - также в основном целлюлоза. Как и амилоза, это полимер, состоящий из мономеров глюкозы. Разница между целлюлозой и амилозой заключается в связи между единицами глюкозы. Углы связи вокруг атомов кислорода, соединяющих глюкозные кольца, составляют каждый 180° в целлюлозе и 120° в амилозе. Это тонкое структурное различие является причиной, по которой мы не можем переваривать целлюлозу. У людей нет ферментов, необходимых для расщепления целлюлозы до глюкозы. С другой стороны, термиты, несколько видов тараканов и жвачные млекопитающие, такие как коровы, овцы, козы и верблюды, способны переваривать клетчатку.
Хитин, полисахарид, похожий на целлюлозу, является вторым по распространенности полисахаридом Земли (после целлюлозы). Он присутствует в клеточных стенках грибов и является основным веществом в экзоскелетах ракообразных, насекомых и пауков. Структура хитина идентична структуре целлюлозы, за исключением замены группы ОН на С-2 углероде каждого из звеньев глюкозы группой -NHCOCH3. Основным источником хитина являются отходы моллюсков. Коммерческое использование отходов хитина включает изготовление пищевой пластиковой пищевой пленки и очистку промышленных сточных вод.
Все белки являются конденсационными полимерами аминокислот. Огромное количество белков существует в природе. Например, человеческое тело, по оценкам, имеет 100000 различных белков