Կենսապոլիմերներ

Կենսապոլիմերներ, բարձրամոլեկուլային բնական միացություններ, կենդանի օրգանիզմների կառուցվածքային հիմքն են և կարևոր դեր են խաղում կենսագործունեության պրոցեսներում։ Կան կենսապոլիմերների երեք հիմնական դասեր, որոնք դասակարգվում են մոնոմերի հիման վրա՝ պոլինուկլեոտիդներ (ՌՆԹ կամ ԴՆԹ), որոնք երկար պոլիմերներ են կազմված նուկլեոտիդներից, պոլիպեպտիդներ, կարճ պոլիմերներ, որոնք կազմված են ամինաթթուներից և պոլիսախարիդներ, որոնք կազմված են մոնոսախարիդներից։

Գոյություն ունեն երկու տեսակի կենսապոլիմերներ - կանոնավոր (որոշ պոլիսախարիդներ) և անկանոն (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ)։
Կենդանի օրգանիզմում հանդիպում են նաև խառը կենսապոլիմերներ գլիկոպրոտեիդները, լիպոպրոտեիդները, գլիկոլիպիդները և այլն։ Նուկլեինաթթուները բջջում իրականացնում են գենետիկական ֆունկցիաներ և ըստ քիմիական բաղադրության բաժանվում են դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուների (ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթուների (ՌՆԹ)։

Վերջիններս լինում են. վիրուսային, տրանսպորտային, ինֆորմացիոն և ռիբոսոմային։ ԴՆԹ-ում (որոշ դեպքերում և ՌՆԹ-ում) մոնոմերային միավորների (նուկլեոտիդների) հաջորդականությունը որոշում է օրգանիզմի կառուցվածքը և նրանում կատարվող կենսաքիմիական պրոցեսները։ Սպիտակուցները բջջում կատարում են մի շարք կարևոր ֆունկցիաներ. կարգավորման, կծկման, իրականացնում են բջջում կատարվող փոխանակման ռեակցիաները, շինանյութ են ներբջջային կառուցվածքներից մեծ մասի համար։ Նուկլեինաթթուները և սպիտակուցները հետերոպոլիմերներ են։ Նուկլեինաթթուները կազմված են 5 տիպի նուկլեոտիդից, մոլային զանգվածը 2,5 • 104 մինչև 109 տիրույթում է։

Կենսապոլիմերների հետազոտության համար կիրառվում են ֆիզիկա-քիմիական և օպտիկական մեթոդներ, ինչպես, օրինակ, էլեկտրոնային միկրոսկոպը, սպեկտրի կլանումը, օպտիկական ակտիվությունը, լյումինեսցենցումը, վիսկոզիմետրիան։

Սպիտակուցներ 

Սպիտակուցները բարձրամոլեկուլային բնական օրգանական նյութեր, կազմված են ամինաթթուներից և կարևորագույն դեր են կատարում օրգանիզմների կառուցվածքում։

Յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմ պարունակում է մեծ թվով բազմազան սպիտակուցներ։ Յուրաքանչյուր տեսակին բնորոշ են միայն նրան հատուկ սպիտակուցներ։

Այսպիսով հենց սպիտակուցներով է պայմանավորված օրգանիզմների կենսաբազմազանությունը։
Սպիտակուցները տարբերվում են միմյանցից
ամինաթթուների կազմով
քանակով
հաջորդականությամբ։
Այդ պատճառով սպիտակուցների տարբերակների թիվը հասնում է միլիոնների։ Սպիտակուցների կառուցվածքը չափազանց բարդ է, ունի տարբեր մակարդակներ։ Առաջնային կառուցվածքը ներկայացնում է տարբեր ամինաթթուների հաջորդականությունը (այսինքն պոլիպեպտիդային շղթան պեպտիդային կապեր)։
Երկրորդային կառուցվածքը առաջանում է պոլիպեպտիդային շղթայի լիովին կամ մասնակիորեն պարուրաձև մեկ պտույտի վրա գտնվող C=O խմբից O-ի և հարևան պտույտի վրա գտնվող N խմբի H-ի միջև առաջանում են ջրածնական կապեր, որոնց մեծ թիվը ապահովում է սպիտակուցի բավական ամուր կառուցվածքը։
Երրորդային կառուցվածքն առաջանում է պոլիպեպտիդային շղթայի յուրահատուկ դիրքորոշումով։ Դա սպիտակուցի տարածական կառուցվածքն է կամ կոնֆորմացիան գնդաձև է։ Կարող է պարունակել հիդրոֆոբ, ջրածնական, իոնական, էլեկտրաստատաիկ, դիսուլֆիդային (կովալենտ) S-S կապերը (սրանք առաջանում են S պարունակող ամինաթթուների միջև հիդրոֆոբ և մյուս ձևերի կապերը առաջանում են ռադիկալների միջև, որոշ սպիտակուցներ ունեն)։
Չորրորդային կառուցվածք, որն առաջանում է մի քանի պոլիպեպտիդների միավորումից, ինչպես նաև սպիտակուցի և ոչ սպիտակուցային նյութի մոլեկուլի միավորումից (ոչ սպիտակուցային բաղադրիչներից)։ Սպիտակուցի մոլեկուլի կառուցվածքը բոլոր առանձնահատկությունները որոշվում են առաջնային կառուցվածքով։

Սպիտակուցները բաղկացած են մոտ քսան տիպի ամինաթթվային մնացորդներից, մոլային զանգվածը 104-106 տիրույթում է։ Կենսապոլիմերների մոնոմերային միավորների կազմը և հաջորդականությունը որոշում է նրա տարածական ձեը՝ կոնֆորմացիան։ Կենսապոլիմերները, կախված քիմիական կառուցվածքից և արտաքին պայմաններից, կարող են գտնվել մեկ կամ մի քանի կոնֆորմացիաներում։ Արտաքին պայմանների փոփոխությունը (հատկապես սպիտակուցների համար) հանգեցնում է կենսապոլիմերների կոնֆորմացիայի փոփոխության, առանձին դեպքերում՝ բնազրկման (դենատուրացիա)։ Կենսապոլիմերների կառուցվածքի և կոնֆորմացիոն փոխակերպումների հետազոտության համար լայնորեն օգտագործվում են բնական կենսապոլիմերներ, ինչպես նաև նրանց սինթետիկ մոդելները, որոնք իրենց կազմությամբ ավելի պարզ են և հեշտությամբ են ուսումնասիրվում։

Նուկլեինաթթուներ

Նուկլեինաթթուներ, բարձրամոլեկուլային, օրգանական միացություններ, պոլինուկլեոտիդներ, որոնք կազմված են նուկլեոտիդներից։ Նուկլեինաթթուները՝ ԴՆԹ և ՌՆԹ առկա են բոլոր կենդանի օրգանիզմերի բջիջներում և իրականացնում են ժառանգական տեղեկատվության պահպանում և հաջորդ սերնդին փոխանցելու ֆունկցիա։

Պոլիսախարիդներ 

Պոլիսախարիդներ, որոնք առաջանում են մոնոսախարիդների պոլիմերիզացիայի հետևանքով։ Դրանցից են օսլան, ցելյուլոզը, գլիկոգենը և այլն։
Պոլիսախարիդների քայքայումից առաջանում են դի- և ապա մոնոսախարիդներ, որից աստիճանաբար նյութի քաղցրությունը մեծանում է։
Դրան հակառակ մոնոմերների թվի աճման հետ զուգընթաց պոլիսախարիդների լուծելիությունը պակասում է, իսկ քաղցր համը՝ անհետանում։ 
Այդ է պատճառը, որ բոլոր մոնոսախարիդները անգույն նյութեր են, լավ լուծվում են ջրում և ունեն հաճելի քաղցր համ։

Որոշ մոնոսախարիդներ (գլյուկոզ, ֆրուկտոզ) մեծ քանակությամբ գտնվում են բույսերի պտուղներում։ Գլյուկոզը մտնում է նաև արյան բաղադրության մեջ։

Ծանոթագրություններ

Արտաքին հղումներ 
 NNFCC: The UK's National Centre for Biorenewable Energy, Fuels and Materials
 bioplastics MAGAZINE - The only trade magazine, 100% dedicated to biopolymers
 Biopolymer group
 Bio-Polym Blog 
 What’s Stopping Bioplastic? 

Կենսապոլիմերներ