§ 2. биополимеры. углеводы, липиды
Содержание:
Технологии производства
Биопластики – это целый ряд органических полимеров с различными свойствами и особенностями, которые производятся по разным технологиям.
Основными технологиями получения современных биополимеров считают следующие:
- смешанное производство. В данном случае подготовленное биологическое сырье в процессе производства и полимеризации частично смешивается с нефтепродуктами и другими сложными углеводородами;
- биомассу модифицируют химическим способом с сохранением органических свойств. В качестве примера можно привести целлюлозные полимеры;
- при помощи технологии ферментации. Биологическое сырье подвергается воздействию ферментов и в дальнейшем полимеризуются. Основной пример – полимолочная кислота;
- естественный процесс. Производство путем воздействия микроорганизмов (бактерии) на модифицированное органическое сырье при помощи генной инженерии. Чаще всего основой для естественно производства биополимеров служат бобовые и зерновые культуры.
Биополимеры
Разница между биополимерами и синтетическими полимерами
Основное отличие можно определить по их структуре. Все полимеры состоят из мономеров, повторяющихся звеньев.
Лигноцеллюлоза представляет собой биополимер с конечной структурой. В белках первичная структура состоит из определенного химического состава, и все единицы расположены в последовательности. Многочисленные биополимеры естественным образом складываются в компактные формы, которые определяют биологические функции.
Относительно синтетические полимеры представляют собой простые и произвольные структуры. Их синтез регулируется с помощью шаблонно-ориентированного процесса, этот фактор может указывать на молекулярно-массовое распределение, которого нет в биополимерах. конвенции
Сахар
Полимеры сахара являются разветвленными или линейными и связаны гликозидными связями. Различные химические модификации могут происходить во многих сахаридных единицах. Этот тип биополимеров часто сложен с точки зрения соединения.
Полипептиды
Условные обозначения, касающиеся полипептидов, включают: перечисление остатков аминокислот, происходящих от аминоконца. Остатки аминокислот удерживаются вместе пептидными связями. Одним из ярких примеров полипептидов этого типа является белок. Они даже могут быть модифицированы для добавления непептидных компонентов.
Нуклеиновые кислоты
Условные обозначения, касающиеся нуклеиновых кислот, включают перечисление нуклеотидов в последовательности, встречающейся от пятого конца до третьего конца цепи полимера. Где пятый и третий представляет нумерацию атомов углерода, присутствующих вокруг рибозного кольца, участвующих в образовании фосфодиэфирных связей цепи.
Воздействие на окружающую среду
Биополимеры являются возобновляемыми. Они состоят из растительного материала, который можно выращивать бесконечно. Эти полимеры создали бы жизнеспособную промышленность, поскольку эти растительные материалы получены из непищевых культур.
Это компостируемо. Они используются в процессе промышленного компостирования. Они биоразлагаемы. Микроорганизмы расщепляют биополимеры на воду и углекислый газ. Минутное количество биоразлагаемых биополимеров является компостируемым.
Копирование информации с сайта greednews.su разрешено только при использовании активной гипер ссылки на новость, спасибо за то что цените наши авторские права!
Поделиться ссылкой:
Образование
Полисахариды
3-мерная структура целлюлозы
Полисахариды, синтезируемые живыми организмами, состоят из большого количества моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Зачастую полисахариды нерастворимы в воде. Обычно это очень большие, разветвлённые молекулы. Примерами полисахаридов, которые синтезируют живые организмы, являются запасные вещества крахмал и гликоген, а также структурные полисахариды — целлюлоза и хитин. Так как биологические полисахариды состоят из молекул разной длины, понятия вторичной и третичной структуры к полисахаридам не применяются.
Полисахариды образуются из низкомолекулярных соединений, называемых сахарами или углеводами. Циклические молекулы моносахаридов могут связываться между собой с образованием так называемых гликозидных связей путём конденсации гидроксильных групп.
Наиболее распространены полисахариды, повторяющиеся звенья которых являются остатками α-D-глюкопиранозы или её производных. Наиболее известна и широко применяема целлюлоза. В этом полисахариде кислородный мостик связывает 1-й и 4-й атомы углерода в соседних звеньях, такая связь называется α-1,4-гликозидной.
Химический состав, аналогичный целлюлозе, имеют крахмал, состоящий из амилозы и амилопектина, гликоген и декстран. Отличие первых от целлюлозы состоит в разветвлённости макромолекул, причём амилопектин и гликоген могут быть отнесены к сверхразветвлённым природным полимерам, то есть дендримерам нерегулярного строения. Точкой ветвления обычно является шестой атом углерода α-D-глюкопиранозного кольца, который связан гликозидной связью с боковой цепью. Отличие декстрана от целлюлозы состоит в природе гликозидных связей — наряду с α-1,4-, декстран содержит также α-1,3- и α-1,6-гликозидные связи, причем последние являются доминирующими.
Химический состав, отличный от целлюлозы, имеют хитин и хитозан, но они близки к ней по структуре. Отличие заключается в том, что при втором атоме углерода α-D-глюкопиранозных звеньев, связанных α-1,4-гликозидными связями, OH-группа заменена группами -NHCH3COO в хитине и группой -NH2 в хитозане.
Целлюлоза содержится в коре и древесине деревьев, стеблях растений: хлопок содержит более 90 % целлюлозы, деревья хвойных пород — свыше 60 %, лиственных — около 40 %. Прочность волокон целлюлозы обусловлена тем, что они образованы монокристаллами, в которых макромолекулы упакованы параллельно одна другой. Целлюлоза составляет структурную основу представителей не только растительного мира, но и некоторых бактерий.
В животном мире в качестве опорных, структурообразующих полимеров полисахариды «используются» лишь насекомыми и членистоногими. Наиболее часто для этих целей применяется хитин, который служит для построения так называемого внешнего скелета у крабов, раков, креветок. Из хитина деацетилированием получается хитозан, который, в отличие от нерастворимого хитина, растворим в водных растворах муравьиной, уксусной и соляной кислот. В связи с этим, а также благодаря комплексу ценных свойств, сочетающихся с биосовместимостью, хитозан имеет большие перспективы широкого практического применения в ближайшем будущем.
Крахмал относится к числу полисахаридов, выполняющих роль резервного пищевого вещества в растениях. Клубни, плоды, семена содержат до 70 % крахмала. Запасаемым полисахаридом животных является гликоген, который содержится преимущественно в печени и мышцах.
Прочность стволов и стеблей растений, помимо скелета из целлюлозных волокон, определяется соединительной растительной тканью. Значительную её часть в деревьях составляет лигнин — до 30 %. Его строение точно не установлено. Известно, что это относительно низкомолекулярный (M ≈ 104) сверхразветвлённый полимер, образованный в основном из остатков фенолов, замещённых в орто-положении группами -OCH3, в пара-положении группами -CH=CH-CH2OH. В настоящее время накоплено громадное количество лигнинов как отходов целлюлозно-гидролизной промышленности, но проблема их утилизации не решена. К опорным элементам растительной ткани относятся пектиновые вещества и, в частности пектин, находящийся в основном в стенках клеток. Его содержание в кожуре яблок и белой части кожуры цитрусовых доходит до 30 %. Пектин относится к гетерополисахаридам, то есть сополимерам. Его макромолекулы в основном построены из остатков D-галактуроновой кислоты и её метилового эфира, связанных α-1,4-гликозидными связями.
Из пентоз значение имеют полимеры арабинозы и ксилозы, которые образуют полисахариды, называемые арабинами и ксиланами. Они, наряду с целлюлозой, определяют типичные свойства древесины.
Функции белковых молекул
- Транспортная. Ее осуществляют входящие в состав плазматической мембраны клетки-белки. Именно они формируют ионные каналы, по которым способны проходить те или иные молекулы. Также многие белки входят в состав органоидов движения простейших и бактерий, поэтому принимают непосредственное участие в их движении.
- Энергетическая функция выполняется данными молекулами очень активно. Один грамм белка в процессе метаболизма образует 17,6 кДж энергии. Поэтому потребление растительных и животных продуктов, содержащих эти соединения, жизненно необходимо живым организмам.
- Строительная функция заключается в участии белковых молекул в построении большинства клеточных структур, самих клеток, тканей, органов и так далее. Практически любая клетка в основе своей построена из данных молекул (цитоскелет цитоплазмы, плазматическая мембрана, рибосома, митохондрии и другие структуры принимают участие в образовании белковых соединений).
- Каталитическая функция осуществляется ферментами, которые по своей химической природе являются не чем иным, как белками. Без ферментов было бы невозможно большинство биохимических реакций в организме, так как они — биологические катализаторы в живых системах.
- Рецепторная (также сигнальная) функция помогает клеткам ориентироваться и правильно реагировать на любые изменения окружающей среды, как механические, так и химические.
Если рассматривать белки более углубленно, то можно выделить еще некоторые второстепенные функции. Однако перечисленные являются основными.
Примеры биополимеров в рамках выставочного проекта
Международная экспозиция «Химия» – это крупное и авторитетное событие в области химической науки, а также в производстве ряда химических веществ с применением таких материалов, как биополимеры.
Экспозиция известна тем, что проводится на территории крупнейшего Центрального выставочного комплекса «Экспоцентр» и предоставляет своим гостям, посетителям и экспонентам уникальный шанс обзавестись новыми деловыми и взаимовыгодными связями, которые смогут поспособствовать выходу бизнеса и самой отрасли на новый промышленный и экономический уровень.
Также в рамках проведения экспозиции осуществляется масса параллельных мероприятий, направленных на развитие уже имеющихся партнерских отношений. Главная задача данного выставочного проекта – содействие научному прогрессу и развитие промышленного химического производства.
Водоочистка воды из скважинТермостатыПроизводство бытовой химии
Общие свойства
Можно выделить несколько особенностей, которые присущи всем рассматриваемым молекулам. Например, следующие общие свойства биополимеров:
- большая молекулярная масса вследствие образования огромных макроцепей с разветвлениями в химической структуре;
- типы связей в макромолекулах (водородные, ионные взаимодействия, электростатическое притяжение, дисульфидные мостики, пептидные связи и прочие);
- структурная единица каждой цепи — мономерное звено;
- стереорегулярность или ее отсутствие в строении цепи.
Но в целом у всех биополимеров все же больше отличий в строении и функциях, нежели сходств.
Значение различных представителей
Очень важны такие биологические полимеры, как крахмал, целлюлоза, инулин, гликоген, хитин и другие. Именно они и являются важными источниками энергии в живых организмах.
Так, целлюлоза — обязательный компонент клеточной стенки растений, некоторых бактерий. Придает прочность, определенную форму. В промышленности человеком используется для получения бумаги, ценных ацетатных волокон.
Крахмал — запасное питательное вещество растений, которое является также ценным пищевым продуктом для людей и животных.
Гликоген, или животный жир, — запасное питательное вещество животных и человека. Выполняет функции теплоизоляции, энергетического источника, механической защиты.
Функции таких кислот
Нуклеиновые кислоты — биополимеры, отвечающие за следующие функции:
- ДНК является хранителем и передатчиком генетической информации в клетках живых организмов. У прокариот данная молекула распределена в цитоплазме. В эукариотической клетке находится внутри ядра, отделенного кариолеммой.
- Двуцепочечная молекула ДНК разделена на участки — гены, которые составляют структуры хромосомы. Гены каждого существа формируют специальный генетический код, в котором зашифрованы все признаки организма.
- РНК бывает трех видов — матричная, рибосомальная и транспортная. Рибосомальная принимает участие в синтезе и сборке белковых молекул на соответствующих структурах. Матричная и транспортная переносят считанную с ДНК информацию и расшифровывают ее биологический смысл.
Показания к применению
Причин, по которым женщины обращаются к специалистам за выведением филлеров, может быть несколько. Среди них:
- неправильный подбор препарата;
- индивидуальные особенности организма;
- введение иглы слишком глубоко или, наоборот, очень поверхностно;
- нарушение предписаний косметолога в реабилитационный период, к примеру, пребывание на солнце, массаж, чрезмерная физическая активность и прием спиртных напитков;
- неудовлетворенность результатом.
Некоторые пациенты полагают, что в скором времени нервности под кожей сгладятся. На самом деле должно пройти 4–12 месяцев с момента процедуры, чтобы остатки филлера исчезли из-под кожи естественным путем.
Существует другая альтернатива — воспользоваться специальными препаратами, которые помогут вывести мезококтейль наружу.
Выведение филлеров показано при:
- асимметрии;
- конкурировании геля в виде валика;
- гиперкоррекции, когда кожа деформируется, или вводимый материал начинает просвечивать через нее;
- неудовлетворенности формой губ, скул или овала лица;
- сдавливании большим количеством введенного под кожу препарата сосудов;
- образовании фиброзных узелков и гранулем;
- дискомфорте от введенного наполнителя;
- предотвращении некроза.
Не всегда от филлеров избавляются по причине образования побочных эффектов. Бывают случаи, что женщины просто недовольны результатом. К примеру, во время ликвидации ярко выраженных носогубных складок при наличии округлого лица и пышных щек от природы может сформироваться дополнительный объем, который не придает лицу привлекательности.
Биополимеры как материалы
Некоторые биополимеры — такие как (PLA), естественный zein и poly-3-hydroxybutyrate могут использоваться в качестве пластмасс, заменяя потребность в полистироле, или полиэтилен базировал пластмассы.
Некоторые пластмассы теперь упоминаются как являющийся ‘degradable’, ‘кислород-degradable’ или ‘UV-degradable’. Это означает, что они ломаются, когда выставлено, чтобы осветить или передать, но эти пластмассы все еще прежде всего (целых 98 процентов) основаны на нефти и в настоящее время не удостоверяются как ‘разлагаемые микроорганизмами’ в соответствии с директивой Европейского союза по Отходам упаковки и Отходам упаковки (94/62/EC). Биополимеры сломаются, и некоторые подходят для внутреннего компостирования.
Биополимеры (также названный возобновимыми полимерами) произведены из биомассы для использования в упаковочной промышленности. Биомасса прибывает из зерновых культур, таких как сахарная свекла, картофель или пшеница: когда используется произвести биополимеры, они классифицированы как не продовольственные зерновые культуры. Они могут быть преобразованы в следующих путях:
Сахарная свекла > кислота Glyconic > кислота Polyglyconic
Крахмал > (брожение) > Молочная кислота > полимолочная кислота (PLA)
Биомасса > (брожение) > биоэтанол > этен > полиэтилен
Много типов упаковки могут быть сделаны из биополимеров: продовольственные подносы, унесенные шарики крахмала для отгрузки хрупких товаров, тонких пленок для обертывания.
Воздействия на окружающую среду биополимеров
Биополимеры могут быть стабильными, нейтральный углерод и всегда возобновимы, потому что они сделаны из материалов завода, которые могут быть выращены неопределенно. Эти материалы завода прибывают из сельскохозяйственного не продовольственные зерновые культуры. Поэтому, использование биополимеров создало бы стабильную промышленность. Напротив, сырье для промышленности для полимеров, полученных из нефтехимических веществ, в конечном счете исчерпает. Кроме того, у биополимеров есть потенциал, чтобы сократить выбросы углерода и уменьшить количества CO в атмосфере: это вызвано тем, что CO, выпущенный, когда они ухудшаются, может быть повторно поглощен зерновыми культурами, выращенными, чтобы заменить их: это делает их близко к углероду нейтральными.
Биополимеры разлагаемы микроорганизмами, и некоторые также биологически разлагаемы. Некоторые биополимеры разлагаемы микроорганизмами: они разломаны на CO и вода микроорганизмами. Некоторые из этих разлагаемых микроорганизмами биополимеров биологически разлагаемы: они могут быть помещены в промышленный процесс компостирования и сломаются на 90% в течение шести месяцев. Биополимеры, которые делают это, могут быть отмечены с ‘биологически разлагаемым’ символом под европейским стандартом EN 13432 (2000). Упаковка отмеченного с этим символом может быть помещена в промышленные процессы компостирования и сломается в течение шести месяцев или меньше. Пример биологически разлагаемого полимера — фильм PLA под 20μm толстый: фильмы, которые являются более толстыми, чем это, не готовятся как биологически разлагаемые, даже при том, что они разлагаемы микроорганизмами. В Европе есть домашний стандарт компостирования и связанная эмблема, которая позволяет потребителям определить и избавиться от упаковки в своей куче компоста.
Как правильно применять гиалуронидазу?
Перед тем, как приготовить вещество для введения под кожу, необходимо прочитать инструкцию по применению, которая находится в упаковке лекарственного средства. Вводят фермент в организм не только при помощи инъекций, но и с помощью ингаляции. Гиалуронидаза в губы вводится прямо в рубец или недалеко от места поражения, потому что рассасывается, компонент оказывает действие сразу на большом участке кожи.
Курс лечения составляет от 10 до 20 уколов и назначается врачом индивидуально для каждого пациента. Введение гиалуронидазы под кожу не должно осуществляться самостоятельно и проводится только профессиональным косметологом или врачом.
Превышение дозировки может быть чревато неприятными последствиями, например, человека станет знобить или тошнить, кружится голова, падает давление. На кожных покровах появляется сыпь, может развиваться лихорадка.
Крем с гиалуронидазой
Подобные косметические средства можно использовать для улучшения эластичности кожи, для улучшения проницаемости слоёв эпидермиса. Такое лекарственное средство поможет дольше сохранять красоту, не даёт образоваться морщинам, улучшает регенеративные процессы и не даёт коже увядать.
Кроме основного активного вещества, в состав крема входят жирные масла, глицерин, пчелопродукты и другие компоненты. А также в косметологии используется специальный гель, который проходит особый тип обработки. Текстура крема лёгкая, что улучшает впитываемость в кожу, ликвидирует жирный блеск.
Свечи
А также этот фермент используется в гинекологических и урологических целях. Это медикамент, произведённый в России. Форма суппозиториев вытянутая, имеет запах какао и желтоватый цвет. Врачи используют такое лекарство при лечении острой и хронической формы цистита, эндометрита. Нередко его использование в гинекологии для лечения половых органов.
Кроме того, он оказывает положительное действие на рубцы, применяется к раневым поверхностям и обширным ожогам, используется после хирургических вмешательств. Лучше всего использовать свечи вечером перед сном. Курс лечения пациенту назначается лечащим врачом, в зависимости, от течения заболевания, его стадии и диагноза.
Из всего вышесказанного, можно сделать вывод, что гиалуронидаза в косметологии является довольно эффективным средством. Ещё она применяется в гинекологии, косметологии, для лечения туберкулёза, инфаркта миокарда и других серьёзных недугов. А также фермент можно использовать для устранения косметических недостатков и побочных эффектов при введении гиалуроновой кислоты. Выпускается фермент не только в виде порошка для инъекций, ну и виде свечей, крема. Такое лечение помогает быстро справиться с рубцами, трофическими язвами, улучшает проницаемость тканей и обменные процессы в них.
Об авторе: Екатерина Носова
Сертифицированный специалист в области реконструктивно-восстановительной и эстетической хирургии. Большой опыт работы , ведущий специалист Москвы в области по нитевому лифтингу, блефаропластике и эндопротезировании молочных желез, провела более 11000 операций. Подробнее обо мне в рубрике Врачи-Авторы.
Полисахариды
Основная статья: Полисахариды
3-мерная структура целлюлозы
Полисахариды, синтезируемые живыми организмами, состоят из большого количества моносахаридов, соединённых гликозидными связями. Зачастую полисахариды нерастворимы в воде. Обычно это очень большие, разветвлённые молекулы. Примерами полисахаридов, которые синтезируют живые организмы, являются запасные вещества крахмал и гликоген, а также структурные полисахариды — целлюлоза и хитин. Так как биологические полисахариды состоят из молекул разной длины, понятия вторичной и третичной структуры к полисахаридам не применяются.
Полисахариды образуются из низкомолекулярных соединений, называемых сахарами или углеводами. Циклические молекулы моносахаридов могут связываться между собой с образованием так называемых гликозидных связей путём конденсации гидроксильных групп.
Наиболее распространены полисахариды, повторяющиеся звенья которых являются остатками α-D-глюкопиранозы или её производных. Наиболее известна и широко применяема целлюлоза. В этом полисахариде кислородный мостик связывает 1-й и 4-й атомы углерода в соседних звеньях, такая связь называется α-1,4-гликозидной.
Химический состав, аналогичный целлюлозе, имеют крахмал, состоящий из амилозы и амилопектина, гликоген и декстран. Отличие первых от целлюлозы состоит в разветвлённости макромолекул, причём амилопектин и гликоген могут быть отнесены к сверхразветвлённым природным полимерам, то есть дендримерам нерегулярного строения. Точкой ветвления обычно является шестой атом углерода α-D-глюкопиранозного кольца, который связан гликозидной связью с боковой цепью. Отличие декстрана от целлюлозы состоит в природе гликозидных связей — наряду с α-1,4-, декстран содержит также α-1,3- и α-1,6-гликозидные связи, причем последние являются доминирующими.
Химический состав, отличный от целлюлозы, имеют хитин и хитозан, но они близки к ней по структуре. Отличие заключается в том, что при втором атоме углерода α-D-глюкопиранозных звеньев, связанных α-1,4-гликозидными связями, OH-группа заменена группами -NHCH3COO в хитине и группой -NH2 в хитозане.
Целлюлоза содержится в коре и древесине деревьев, стеблях растений: хлопок содержит более 90 % целлюлозы, деревья хвойных пород — свыше 60 %, лиственных — около 40 %. Прочность волокон целлюлозы обусловлена тем, что они образованы монокристаллами, в которых макромолекулы упакованы параллельно одна другой. Целлюлоза составляет структурную основу представителей не только растительного мира, но и некоторых бактерий.
В животном мире в качестве опорных, структурообразующих полимеров полисахариды «используются» лишь насекомыми и членистоногими. Наиболее часто для этих целей применяется хитин, который служит для построения так называемого внешнего скелета у крабов, раков, креветок. Из хитина деацетилированием получается хитозан, который, в отличие от нерастворимого хитина, растворим в водных растворах муравьиной, уксусной и соляной кислот. В связи с этим, а также благодаря комплексу ценных свойств, сочетающихся с биосовместимостью, хитозан имеет большие перспективы широкого практического применения в ближайшем будущем.
Крахмал относится к числу полисахаридов, выполняющих роль резервного пищевого вещества в растениях. Клубни, плоды, семена содержат до 70 % крахмала. Запасаемым полисахаридом животных является гликоген, который содержится преимущественно в печени и мышцах.
Прочность стволов и стеблей растений, помимо скелета из целлюлозных волокон, определяется соединительной растительной тканью. Значительную её часть в деревьях составляет лигнин — до 30 %. Его строение точно не установлено. Известно, что это относительно низкомолекулярный (M ≈ 104) сверхразветвлённый полимер, образованный в основном из остатков фенолов, замещённых в орто-положении группами -OCH3, в пара-положении группами -CH=CH-CH2OH. В настоящее время накоплено громадное количество лигнинов как отходов целлюлозно-гидролизной промышленности, но проблема их утилизации не решена. К опорным элементам растительной ткани относятся пектиновые вещества и, в частности пектин, находящийся в основном в стенках клеток. Его содержание в кожуре яблок и белой части кожуры цитрусовых доходит до 30 %. Пектин относится к гетерополисахаридам, то есть сополимерам. Его макромолекулы в основном построены из остатков D-галактуроновой кислоты и её метилового эфира, связанных α-1,4-гликозидными связями.
Из пентоз значение имеют полимеры арабинозы и ксилозы, которые образуют полисахариды, называемые арабинами и ксиланами. Они, наряду с целлюлозой, определяют типичные свойства древесины.