В науке о полимерах полимерная цепь или просто основная цепь полимера является основной цепью полимера. Полимеры часто классифицируют по элементам в основных цепях. Характер основной цепи, т.е. ее гибкость, определяет свойства полимера (например, температуру стеклования ). Например, в полисилоксанах (силиконе) основная цепь очень гибкая, что приводит к очень низкой температуре стеклования - -123 ° C (-189 ° F; 150 К). [1] Полимеры с жесткой основой склонны к кристаллизации (например, политиофены ) в тонких пленках и растворах . Кристаллизация, в свою очередь, влияет на оптические свойства полимеров, их оптическую запрещенную зону и электронные уровни. [2]
Обычные синтетические полимеры имеют основные цепи, состоящие из углерода, т.е. CCCC... Примеры включают полиолефины , такие как полиэтилен ((CH 2 CH 2 ) n ) и множество замещенных производных ((CH 2 CH(R)) n ), таких как полистирол ( R = C 6 H 5 ), полипропилен (R = CH 3 ) и акрилаты (R = CO 2 R').
Другими основными классами органических полимеров являются полиэфиры и полиамиды . В их основной цепи помимо углеродных цепей имеются соответственно группы -C(O)-O- и -C(O)-NH-. Основными коммерческими продуктами являются полиэтилентерефталат («ПЭТ») ((C 6 H 4 CO 2 C 2 H 4 OC(O)) n ) и нейлон-6 ((NH(CH 2 ) 5 C(O)) n ).
Силоксаны являются ярким примером неорганического полимера, хотя они имеют большое количество органических заместителей. Их основная связь состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода, т. е. Si-O-Si-O... Атомы кремния несут два заместителя, обычно метил, как в случае полидиметилсилоксана . Некоторые необычные, но показательные неорганические полимеры включают политиазил ((SN)x) с чередующимися атомами S и N и полифосфаты ((PO 3 - ) n ).
Основными семействами биополимеров являются полисахариды (углеводы), пептиды и полинуклеотиды . Известно множество вариантов каждого. [3]
Белки характеризуются амидными связями (-N(H)-C(O)-), образующимися при конденсации аминокислот . Последовательность аминокислот в основной цепи полипептида известна как первичная структура белка. Как и почти все полимеры, белок сворачивается и скручивается, образуя вторичную структуру , которая становится жесткой за счет водородных связей между карбонильными атомами кислорода и амидными атомами водорода в основной цепи, т.е. C=O---HN. Дальнейшие взаимодействия между остатками отдельных аминокислот формируют третичную структуру белка . По этой причине первичная структура аминокислот в основной цепи полипептида представляет собой карту окончательной структуры белка и, следовательно, указывает на его биологическую функцию. [4] [3] Пространственные положения атомов основной цепи можно реконструировать по положениям альфа-углеродов с использованием вычислительных инструментов для реконструкции основной цепи. [5]
Углеводы возникают в результате конденсации моносахаридов , таких как глюкоза . Полимеры можно разделить на олигосахариды (до 10 остатков) и полисахариды (до примерно 50 000 остатков). Основная цепь характеризуется эфирной связью между отдельными моносахаридами. Эта связь называется гликозидной связью . [6] Эти основные цепи могут быть неразветвленными (содержащими одну линейную цепь) или разветвленными (содержащими несколько цепей). Гликозидные связи обозначаются как альфа или бета в зависимости от относительной стереохимии аномерного ( или наиболее окисленного ) углерода. В проекции Фишера , если гликозидная связь находится на той же стороне или стороне, что и углерод 6 обычного биологического сахарида, углевод обозначается как бета , а если связь находится на противоположной стороне, он обозначается как альфа . В традиционной проекции « структуры стула », если связь находится в той же плоскости (экваториальной или аксиальной), что и углерод 6, она обозначается как бета , а в противоположной плоскости — как альфа . Примером этого является сахароза (столовый сахар), которая содержит альфа- связь с глюкозой и бета-связь с фруктозой . Как правило, углеводы, которые расщепляет наш организм, являются альфа -связанными (пример: гликоген) , а те, которые выполняют структурную функцию, являются бета -связанными (например, целлюлоза ). [3] [7]
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) являются основными примерами полинуклеотидов . Они возникают путем конденсации нуклеотидов. Их основные цепи образуются в результате конденсации гидроксильной группы рибозы с фосфатной группой другой рибозы. Эта связь называется фосфодиэфирной связью . Конденсация катализируется ферментами , называемыми полимеразами . ДНК и РНК могут иметь длину в миллионы нуклеотидов, что обеспечивает генетическое разнообразие жизни. Основания отходят от основной цепи пентозофосфатного полимера и попарно связаны водородными связями со своими комплементарными партнерами (A с T и G с C). Это создает двойную спираль с пентозофосфатными остовами с обеих сторон, образуя таким образом вторичную структуру . [8] [3] [9]