Главная цепь или остов
— линейная цепь, по отношению к которой все остальные цепи, длинные или короткие, или и те, и другие,
могут рассматриваться как подвесные.Примечание : Если две или более цепей
можно в равной степени считать основной цепью,
выбирается та, которая приводит к простейшему представлению молекулы
. [1]
В полимерной науке полимерная цепь или просто скелет полимера является главной цепью полимера. Полимеры часто классифицируются в соответствии с элементами в главных цепях. Характер скелета, т. е. его гибкость, определяет свойства полимера (такие как температура стеклования ). Например, в полисилоксанах ( силикон) основная цепь очень гибкая, что приводит к очень низкой температуре стеклования -123 °C (-189 °F; 150 K). [2] Полимеры с жесткими скелетами склонны к кристаллизации (например, политиофены ) в тонких пленках и в растворе . Кристаллизация, в свою очередь, влияет на оптические свойства полимеров, их оптическую запрещенную зону и электронные уровни. [3]
Обычные синтетические полимеры имеют основные цепи, состоящие из углерода, т. е. CCCC.... Примерами являются полиолефины , такие как полиэтилен ((CH 2 CH 2 ) n ) и многие замещенные производные ((CH 2 CH(R)) n ), такие как полистирол (R = C 6 H 5 ), полипропилен (R = CH 3 ) и акрилаты (R = CO 2 R').
Другие основные классы органических полимеров - это полиэфиры и полиамиды . Они имеют соответственно группы -C(O)-O- и -C(O)-NH- в своих основных цепях в дополнение к цепям углерода. Основные коммерческие продукты - 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 обширные органические заместители. Их обратная связь состоит из чередующихся атомов кремния и кислорода, то есть 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 ).
Основные семейства биополимеров — это полисахариды (углеводы), пептиды и полинуклеотиды . Известно много вариантов каждого из них. [4]
Белки характеризуются амидными связями (-N(H)-C(O)-), образованными конденсацией аминокислот . Последовательность аминокислот в полипептидном остове известна как первичная структура белка. Как и почти все полимеры, белок сворачивается и скручивается, образуя вторичную структуру , которая укрепляется водородными связями между карбонильными кислородами и амидными водородами в остове, то есть C=O---HN. Дальнейшие взаимодействия между остатками отдельных аминокислот формируют третичную структуру белка . По этой причине первичная структура аминокислот в полипептидном остове является картой окончательной структуры белка, и, следовательно, указывает на его биологическую функцию. [5] [4] Пространственные положения атомов остова могут быть реконструированы из положений альфа-углеродов с использованием вычислительных инструментов для реконструкции остова. [6]
Углеводы возникают путем 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 . [7] 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 грани, что и углерод 6 обычного биологического сахарида, углевод обозначается как бета , а если связь находится на противоположной стороне, то она обозначается как альфа . В традиционной проекции " структуры кресла ", если связь находится в той же плоскости (экваториальной или аксиальной), что и углерод 6, она обозначается как бета , а в противоположной плоскости обозначается как альфа . Это иллюстрируется сахарозой (столовый сахар), которая содержит связь, которая является альфа- связью с глюкозой и бета- связью с фруктозой . Как правило, углеводы, которые расщепляются нашим организмом, являются альфа -связанными (пример: гликоген) , а те, которые имеют структурную функцию, являются бета -связанными (пример: целлюлоза ). [4] [8]
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК) являются основными примерами полинуклеотидов . Они возникают путем конденсации нуклеотидов. Их остовы образуются путем конденсации гидроксильной группы на рибозе с фосфатной группой на другой рибозе. 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 выступают из пентозофосфатного полимерного остова 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, таким образом образуя вторичную структуру . [9] [4] [10]