Физико-химические свойства биополимеров и их растворов. Растворы вмв

Биополимеры относятся к ВМВ (высокомолекулярным веществам) с молекулярной массой порядка 10³–10⁶. ВМВ и биополимеры образуются в результате реакции полимеризации или поликонденсации небольших молекул: аминокислот, моносахаридов, непредельных углеводородов и т.д. В результате этих процессов возникают длинные цепочки из атомов углерода, или углерода и кислорода, или углерода и азота и т.п.

По происхождению ВМВ делят на: синтетические, искусственные и природные.

Синтетические ВМВ могут быть органической и смешанной природы (напр., каучук, синтетические смолы, полиэтилен, полилавсан, кремнийорганические соединения и др.) Некоторые синтетические полимеры используются в медицине в качестве шовного материала и материала для протезов (напр., фторлавсан).

Искусственные ВМВ готовят на основе природных ВМВ с заранее заданными свойствами (напр., на основе природного полисахарида декстрана готовят сефадексы, которые используют для очистки и разделения белков).

Природные ВМВ могут быть как органическими, так и неорганическими (напр., соединения на основе оксидов алюминия и кремния Al₂O₃ и SiO₂ – глины, слюда, асбест, алмаз). К природным полимерам относятся также белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и полимеры смешанного типа (гликопротеиды, липопротеиды, гликолипиды и т.п.). Белки и нуклеиновые кислоты составляют структурную основу живых организмов; их называют биополимерами. Белки в организме выполняют различные функции, от них зависит здоровье человека, интеллект, продуктивность жизни и т.д. Суточная потребность в белках составляет 70–120 грамм. Нуклеиновые кислоты являются носителями информации.

Биополимеры и их растворы обладают специфическими свойствами, которые обусловлены особенностями структуры макромолекул. Эти особенности следующие:

1. молекулярная масса биополимеров составляет от 5000 до 1 млн.

2. по размерам макромолекулы биополимеры приближаются к коллоидным частицам. Их размер составляет 10^-5–10^-7 см.

3. в макромолекулах ВМВ и биополимеров проявляются различные типы химических связей (ионная, ковалентная, водородная, силы Ван-дер-Ваальса, силы гидрофобного взаимодействия). Между макромолекулами ВМВ и биополимеров действуют в основном водородные связи, силы Ван-дер-Ваальса и гидрофобные взаимодействия. Межмолекулярные взаимодействия определяют химические свойства ВМВ.

4. Макромолекулы ВМВ и биополимеров отличаются разнообразием структур. Они могут иметь линейную, разветвленную и сетчатую (пространственную) структуры. В организме присутствуют в основном растворимые полимеры разветвленной и пространственной структур.

5. Макромолекулы ВМВ и биополимеров обладают гибкостью. Физической основой их гибкости является способность группировок СН вращаться вокруг одинарных связей. Благодаря гибкости макромолекулы ВМВ и биополимеров обладают эластичностью (напр., волосы, кожа, кровеносные сосуды) и способны изменять свою пространственную конфигурацию, которая называется конформацией.

6. У биополимеров существуют уровни организации (I–IV).