...
Life hacks, användbara tips, rekommendationer. Artiklar för män och kvinnor. Vi skriver om teknik, och om allt som är intressant.

Vad är proteinpolymerer och var används de?

0

Polymerer är speciella ämnen som forskare med rätta kallar toppen av utvecklingen av den livlösa naturen, eftersom det var de som lade grunden för livet på planeten jorden. Dessa ämnen kännetecknas av stor mångfald i deras fysikaliska egenskaper, struktur, kemiska sammansättning, samt förmåga att förändras. Polymerer inkluderar inte bara så välkända material som plast, utan även proteinpolymerer, som är byggmaterialet för människokroppen, olika polysackarider (till exempel cellulosa), DNA, där ärftlighetskoden för levande varelser är programmerad.

Vad är proteinpolymerer och var används de?

Det var tack vare uppkomsten av proteinpolymerer på planeten som livlös materia kunde utföra sådana funktioner som självreproduktion, överföring av ärftlig information, reproduktion och replikering. Deras förmåga att förändras gör att naturen kan göra justeringar av DNA genom naturligt urval.

Vad är polymerer?

Det är en stor molekyl som består av mindre molekyler kopplade till varandra genom starka kovalenta bindningar. Polymerer kan vara endimensionella (linjära molekyler som består av enheter), tvådimensionella eller tredimensionella.

Inom oorganisk kemi kan strukturen hos många silikatmineral betraktas som en-, två- eller tredimensionella polymerer. Till exempel är cialider ett slags molekylärt "sil" genom vilket vatten filtreras innan det kommer in i bostadshusens lägenheter. Cialide är ett tredimensionellt material som ser ut som ett genombrutet nätverk av luminosilikatenheter.

Det finns två typer av syntetiska polymerer: termoplast och härdplast. Termoplast (polyeten, polystyren) kan motstå upprepad bearbetning vid höga temperaturer, eftersom uppvärmning inte ändrar deras struktur. Vid uppvärmning förlorar härdplaster sin ursprungliga struktur, som inte längre kan återställas. 

Avser utbredda polymerer och plast, som är en legering av olika härdare, mjukgörare, stabiliseringsmedel. Omfattningen av plaster är enorm – de är oumbärliga inom flygteknik, tandvård, rymdindustrin och vardagen.

Polymerer är organiska ämnen

Inom organisk kemi är polymerer överväldigande endimensionella. Dessa organiska kedjor kan vara utvikta eller lindade. Till exempel fibrillära proteiner, som kollagen, som utgör mänskliga senor och en tredjedel av dess proteinmassa. Kollagen har stor styrka och består av endimensionella kedjor.

Se en video om vad polymerer är.

Organiska polymerer – proteiner kan vara globulära (endimensionell kedja lindad till en kula – "klot"). I kroppen är en av de viktiga biologiska funktionerna hos proteinpolymerer enzymatisk. Globulära proteiner är en katalysator – inuti varje sådan "spole" finns speciella centra med ökad aktivitet, där kemiska reaktioner inträffar, som accelereras av proteinmatrisen.

Proteinkedjor kan kopplas samman med starka vätebindningar, som bildar starka tredimensionella strukturer, såsom keratin, siden eller cellulosa. Cellulosa finns i barken på träd och buskar och är den vanligaste fasta polymeren i världen. Stärkelse liknar cellulosa, som löses i vatten och tas upp av människokroppen. Du måste veta att cellulosa och stärkelse är samma kemiska substans i formeln, men olika i struktur.

Vad är proteinpolymerer och var används de?

I ett antal organiska molekyler av levande varelser är massan, storleken och antalet funktionella grupper obetydliga. Det finns makromolekyler som bildar vävnader eller lagrar genetisk information. I vissa fall är dessa molekyler polymerer. Till exempel är komplexa kolhydrater polymerer av elementära sockerarter. Proteiner är polymerer av aminosyror, medan molekylerna som lagrar den genetiska koden – RNA och DNA – är polymerer av nukleotider. 

Sammansättningen av hår, fjädrar och ull är baserad på ämnet keratin, som också anses vara en polymer. De yttre skeletten av leddjur, de vanligaste representanterna för djurriket, består av en polymer av kitin.

Dechiffrera strukturen av proteinpolymerer

Nu fästs särskild vikt vid att dechiffrera strukturen hos proteiner. Proteiner har flera nivåer av strukturer:

  • primär – en direkt kedja av monomera block;
  • sekundär – bitar av proteinstrukturen, packade i standardenheter (spiraler, kulor, ark);
  • tertiär – en kombination av flera standardenheter i rymden;
  • kvartär – när flera proteinmolekyler är sammanflätade

Med hjälp av startmodellen – proteinets primära struktur, kan du beräkna dess minimienergi. Forskare tittar på vad det fälls in i rymden för att säkerställa största stabilitet och därmed bestämma mängden minimienergi.

En vanlig proteinmolekyl är mycket komplex – den består av hundra aminosyror och har ett stort antal frihetsgrader. Om en dag mänskligheten lär sig att exakt och snabbt förutsäga strukturen av ett protein från en aminosyrasekvens, kommer detta att göra det möjligt att göra stora framsteg i att lösa många medicinska och biologiska problem.

När allt kommer omkring är det kränkningar i proteinets struktur som ofta leder till olika sjukdomar. Sådana sjukdomar kallas molekylära sjukdomar och flera tusen har upptäckts för närvarande. Molekylära inkluderar: Alzheimers sjukdom, matsmältningsdystrofi, sicklecellanemi och många andra.

Genom att dechiffrera proteinets struktur kan vi förstå vilken typ av medicin som kan bota dessa sjukdomar. Att experimentellt beräkna ett proteins struktur är en mycket svår och tidskrävande uppgift. Om det var möjligt att föregå det teoretiskt, skulle det göra det möjligt att påskynda framstegen inom biologi och medicin.

Den allra första strukturen av ett protein dechiffrerades, vars molekyl endast innehåller två polypeptidkedjor (21 respektive 30 aminosyrarester). Detta enkla protein var bovint insulin. Nu kan forskare dechiffrera strukturen hos endast små proteiner med 30-40 aminosyrarester och planerar att utöka den till 100-200 över tiden. För närvarande är detta biologins huvuduppgift i världen.

Denna webbplats använder cookies för att förbättra din upplevelse. Vi antar att du är ok med detta, men du kan välja bort det om du vill. Jag accepterar Fler detaljer