29.9: Природні полімери

Last updated
Save as PDF

Page ID: 106175

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

Існує ряд природних полімерних речовин, що володіють високим ступенем технічної важливості. Деякі з них, такі як натуральний каучук (Розділ 13-4), целюлоза та крохмаль (Розділ 20-7), мають регулярні структури і можуть розглядатися як складаються з одиниць одного мономера. Інші, такі як шерсть, шовк (Розділ 25-8А) та дезоксирибонуклеїнова кислота (Розділ 25-13А), є сополімерами. Оскільки ми вже розглядали хімію більшості цих речовин, ми обмежимося тут шерстю та колагеном, які мають властивості, пов'язані з темами, розглянутими раніше в цьому розділі.

Вовна

Структура вовни складніше, ніж у фіброина шовку (рис. 25-13), оскільки шерсть, подібно інсуліну (рис. 25-8) і лізоцим (рис. 25-15), містить значну кількість цистину, який забезпечує\(\ce{-S-S}-\) (дисульфідні) поперечні зв'язки між пептидними ланцюгами. Ці дисульфідні зв'язки відіграють важливу роль у визначенні механічних властивостей вовняних волокон, оскільки якщо дисульфідні зв'язки зменшуються, як у випадку з розчином меркаптоетаноату амонію, волокна стають набагато більш податливими.

Перевага цієї реакції використовується при завивці волосся, зменшення і завивка супроводжується відновленням дисульфідних зв'язків шляхом обробки м'яким окислювачем.

Колаген

Основний білок шкіри та сполучної тканини називається колагеном і в основному складається з гліцину, проліну та гідроксипроліну. Колаген складається з тропоколагену, речовини з дуже довгими і тонкими молекулами (\(14 \times 2900 \: \text{Å}\), МВт близько 300 000). Кожна молекула тропоколагену складається з трьох скручених поліпептидних ниток. Коли колаген кип'ятиться з водою, пасма розійшлися і продукт являє собою звичайний кулінарний желатин. Сполучна тканина та шкіра складаються з фібрил,\(200 \: \text{Å}\) до\(1000 \: \text{Å}\) широких, які позначені рентгенівськими дифракційними фотографіями, що складаються з молекул тропоколагену, що йдуть паралельно довгій осі. Електронні мікрофотографії показують регулярні смуги,\(640 \: \text{Å}\) один від одного, поперек фібрил, і вважається, що вони відповідають молекулам тропоколагену, всі вони прямують в одному напрямку, але регулярно в шаховому порядку приблизно на четверту їх довжини (рис. 29-10).

Перетворення колагенових фібрил на шкіру імовірно передбачає утворення поперечних зв'язків між молекулами тропоколагену. Для цієї мети можна використовувати різні речовини, але солі хрому діють особливо швидко.

Дописувачі та атрибуція

Template:ContribRoberts