Biopolymer

Biopolymers sind durch lebende Organismen erzeugte Polymer. Da sie Polymer sind, enthalten biopolymers monomeric Einheiten, die covalently sind, der verpfändet ist, um größere Strukturen zu bilden. Es gibt drei Hauptklassen von biopolymers, der auf dem Unterscheiden monomeric Einheiten gestützt ist, verwendet und die Struktur des gebildeten biopolymer: Polynucleotides, die lange Polymer sind, die aus 13 oder mehr nucleotide monomers zusammengesetzt sind; polypeptides, die kurze Polymer von Aminosäuren sind; und Polysaccharid, das häufig geradlinige verpfändete polymere Kohlenhydrat-Strukturen ist.

Zellulose ist die allgemeinste organische Zusammensetzung und biopolymer auf der Erde. Ungefähr 33 Prozent der ganzen Pflanzensache sind Zellulose. Der Zellulose-Inhalt von Baumwolle ist 90 Prozent, und dieses von Holz ist 50 Prozent.

Biopolymers gegen Polymer

Ein größerer, aber definierender Unterschied zwischen biopolymers und anderen Polymern kann in ihren Strukturen gefunden werden. Alle Polymer werden aus genanntem monomers der wiederholenden Einheiten gemacht. Biopolymers haben häufig eine bestimmte Struktur, obwohl das nicht eine definierende Eigenschaft (example:Ligno-Zellulose) ist:

Die genaue chemische Zusammensetzung und die Folge, in der diese Einheiten eingeordnet werden, werden die primäre Struktur im Fall von Proteinen genannt. Viele biopolymers falten sich spontan in charakteristische Kompaktgestalten (sieh auch "Protein-Falte" sowie sekundäre Struktur und tertiäre Struktur), die ihre biologischen Funktionen bestimmen und auf eine komplizierte Weise von ihren primären Strukturen abhängen. Strukturbiologie ist die Studie der Struktureigenschaften des biopolymers.

In der Unähnlichkeit haben die meisten synthetischen Polymer viel einfacher und zufälliger (oder stochastisch) Strukturen. Diese Tatsache führt zu einem molekularen Massenvertrieb, der in biopolymers vermisst wird.

Tatsächlich, weil ihre Synthese von einer Schablone kontrolliert wird, hat befohlen Prozess in die meisten in vivo Systemen der ganze biopolymers eines Typs (sagen Sie ein spezifisches Protein) sind alle ähnlich: Sie alle enthalten die ähnlichen Folgen und Zahlen von monomers, und so haben alle dieselbe Masse. Dieses Phänomen wird monodispersity im Gegensatz zum in synthetischen Polymern gestoßenen Polydispers genannt. Infolgedessen haben biopolymers einen Polydispers-Index 1..

Vereinbarung und Nomenklatur

Polypeptides

Die Tagung für einen polypeptide ist, seine konstituierenden Aminosäure-Rückstände zu verzeichnen, weil sie von der amino Endstation bis die carboxylic saure Endstation vorkommen. Die Aminosäure-Rückstände werden immer durch peptide Obligationen angeschlossen. Protein, obwohl verwendet, umgangssprachlich, um sich auf jeden polypeptide zu beziehen, bezieht sich auf größere oder völlig funktionelle Formen und kann aus mehreren polypeptide Ketten sowie einzelnen Ketten bestehen. Proteine können auch modifiziert werden, um non-peptide Bestandteile, wie Saccharid-Ketten und lipids einzuschließen.

Nukleinsäuren

Die Tagung für eine Nukleinsäure-Folge ist, den nucleotides zu verzeichnen, weil sie vom 5' Ende bis zum 3' Ende der Polymer-Kette vorkommen, wo sich 5' und 3' auf das Numerieren von Kohlenstoff um den Ribose-Ring beziehen, der am Formen vom Phosphat diester Verbindungen der Kette teilnimmt. Solch eine Folge wird die primäre Struktur des biopolymer genannt.

Zucker

Zuckerbasierte biopolymers sind häufig hinsichtlich der Tagung schwierig. Zuckerpolymer können geradlinig sein, oder verzweigt werden normalerweise mit glycosidic Obligationen angeschlossen. Jedoch kann sich das genaue Stellen der Verbindung ändern, und die Orientierung der sich verbindenden funktionellen Gruppen ist auch wichtig, α- und β-glycosidic Obligationen mit dem Numerieren endgültig der Position von sich verbindendem Kohlenstoff im Ring hinauslaufend. Außerdem können viele Saccharid-Einheiten verschiedene chemische Modifizierung wie amination erleben, und können sogar Teile anderer Moleküle wie glycoproteins bilden.

Strukturcharakterisierung

Es gibt mehrere biophysical Techniken, um Folge-Information zu bestimmen. Protein-Folge kann durch die Degradierung von Edman bestimmt werden, in der die N-Endrückstände hydrolyzed von der Kette einer nach dem anderen, derivatized, und dann identifiziert sind. Massenspektrometer-Techniken können auch verwendet werden. Nukleinsäure-Folge kann mit der Gel-Elektrophorese und kapillaren Elektrophorese bestimmt werden. Letzt können mechanische Eigenschaften dieser biopolymers häufig mit der optischen Pinzette oder Atomkraft-Mikroskopie gemessen werden. Doppelpolarisation interferometry kann verwendet werden, um die Conformational-Änderungen oder selbst Zusammenbau dieser Materialien, wenn stimuliert, durch pH, Temperatur, Ionenstarke oder andere verbindliche Partner zu messen.

Biopolymers als Materialien

Ein biopolymers-wie Polymilchsäure (PLA), natürlich zein, und poly-3-hydroxybutyrate vorkommend, kann als Plastik verwendet werden, das Bedürfnis nach dem Polystyrol ersetzend, oder Polyäthylen hat Plastik gestützt.

Etwas Plastik wird jetzt genannt, 'degradable', 'oxy-degradable' oder 'UV-degradable' seiend. Das bedeutet, dass sie, wenn ausgestellt, zusammenbrechen, sich zu entzünden oder zu lüften, aber dieser Plastik ist noch in erster Linie (nicht weniger als 98 Prozent) ölbasiert und wird als 'biologisch abbaubar' laut der Direktive von Europäischen Union über das Verpacken und Verpacken der Verschwendung (94/62/EC) nicht zurzeit bescheinigt. Biopolymers wird jedoch zusammenbrechen, und einige sind für das Innenkompostieren passend.

Biopolymers (hat auch erneuerbare Polymer genannt), werden von der Biomasse für den Gebrauch in der Verpackungsindustrie erzeugt. Biomasse kommt aus Getreide wie Rübe, Kartoffeln oder Weizen: Wenn verwendet, biopolymers zu erzeugen, werden diese als nicht Nahrungsmittelgetreide klassifiziert. Diese können in den folgenden Pfaden umgewandelt werden:

Rübe> Säure von Glyconic> Säure von Polyglonic

Stärke> (Gärung)> Milchsäure> Polymilchsäure (PLA)

Biomasse> (Gärung)> Bioethanol> Ethene> Polyäthylen

Viele Typen des Verpackens können von biopolymers gemacht werden: Nahrungsmitteltablette, geblasene Stärke-Kügelchen, um zerbrechliche Waren, dünne Filme für die Verpackung zu verladen.

Umwelteinflüsse von Biopolymers

Biopolymers, können Kohlenstoff neutral nachhaltig sein und sind immer erneuerbar, weil sie von Pflanzenmaterialien gemacht werden, die angebautes Jahr auf dem Jahr unbestimmt sein können. Diese Pflanzenmaterialien kommen landwirtschaftlich nicht Nahrungsmittelgetreide her. Deshalb würde der Gebrauch von biopolymers eine nachhaltige Industrie schaffen. Im Gegensatz ist der feedstocks für Polymer auf petrochemicals zurückzuführen gewesen wird schließlich ausgehen. Außerdem haben biopolymers das Potenzial, um Kohlenstoff-Emissionen zu schneiden und CO Mengen in der Atmosphäre zu reduzieren: Das ist, weil der veröffentlichte CO, wenn sie sich abbauen, von Getreide wiedergefesselt sein kann, die angebaut sind, um sie zu ersetzen: Das macht sie in der Nähe von Kohlenstoff neutral.

Biopolymers sind biologisch abbaubar, und einige sind auch compostable. Einige biopolymers sind biologisch abbaubar: Sie werden unten in CO und Wasser durch Kleinstlebewesen zerbrochen. Einige dieser biologisch abbaubaren biopolymers sind compostable: Sie können in einen Industriekompostieren-Prozess gestellt werden und werden durch 90 % innerhalb von sechs Monaten zusammenbrechen. Biopolymers, die das tun, können mit einem 'compostable' Symbol, unter europäischem Normalem EN 13432 (2000) gekennzeichnet werden. Das mit diesem Symbol gekennzeichnete Verpacken kann in Industriekompostieren-Prozesse gestellt werden und wird innerhalb von sechs Monaten oder weniger zusammenbrechen. Ein Beispiel eines compostable Polymers ist PLA Film unter 20μm dick: Filme, die dicker sind als das, qualifizieren sich als compostable nicht, wenn auch sie biologisch abbaubar sind. In Europa gibt es einen Hauskompostieren-Standard und vereinigtes Firmenzeichen, das Verbrauchern ermöglicht, sich zu identifizieren und über das Verpacken in ihrem Kompost-Haufen zu verfügen.

Siehe auch

  • Biomaterials
  • Bioplastics
  • Biopolymers & Cell (Zeitschrift)
  • Polymer-Chemie
  • Kondensationspolymer
  • Kondensierte Gerbstoffe
  • DNA-Folge
  • Melanin
  • Nicht Nahrungsmittelgetreide
  • Phosphoramidite
  • Kleine Moleküle
  • Sequencing
  • Einem Wurm ähnliche Kette

Außenverbindungen


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