هيكل بوليمري

📅 آخر تحديث: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٩ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 4 صور
الموسوعة الحرة
تعريف الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC)

السلسلة الرئيسية أو العمود الفقري: تلك السلسلة الخطية التي يمكن اعتبار جميع السلاسل الأخرى، الطويلة أو القصيرة أو كليهما، بمثابة قلادة لها.

ملاحظة : عندما يمكن اعتبار سلسلتين أو أكثر بمثابة السلسلة الرئيسية، يتم اختيار السلسلة التي تؤدي إلى أبسط تمثيل للجزيء . [ 1 ]

في علم البوليمرات ، تُعرف سلسلة البوليمر ، أو ببساطة هيكله الأساسي ، بأنها السلسلة الرئيسية للبوليمر . تُصنف البوليمرات عادةً وفقًا للعناصر المكونة لسلاسلها الرئيسية. وتُحدد طبيعة هذا الهيكل، أي مرونته، خصائص البوليمر (مثل درجة حرارة التحول الزجاجي ). على سبيل المثال، في البولي سيلوكسانات (السيليكون)، تكون سلسلة الهيكل الأساسية مرنة للغاية، مما ينتج عنه درجة حرارة تحول زجاجي منخفضة جدًا تبلغ -123 درجة مئوية (-189 درجة فهرنهايت؛ 150 كلفن) . [ 2 ] أما البوليمرات ذات الهياكل الأساسية الصلبة فهي عرضة للتبلور (مثل البولي ثيوفينات ) في الأغشية الرقيقة وفي المحاليل . ويؤثر التبلور بدوره على الخصائص البصرية للبوليمرات، وفجوة النطاق البصري ، ومستويات الطاقة الإلكترونية. [ 3 ]   

البوليمرات العضوية

تكوين البوليسترين، وهو بوليمر ذو هيكل عضوي.

تتكون السلاسل الرئيسية للبوليمرات الاصطناعية الشائعة من الكربون، أي CCCC.... وتشمل الأمثلة البولي أوليفينات مثل البولي إيثيلين ((CH 2 CH 2 ) n ) والعديد من المشتقات المستبدلة ((CH 2 CH(R)) n ) مثل البوليسترين (R = C 6 H 5 )، والبولي بروبيلين (R = CH 3 )، والأكريلات (R = CO 2 R').

من الفئات الرئيسية الأخرى للبوليمرات العضوية البوليسترات والبولي أميدات . تحتوي هذه البوليمرات على مجموعات -C(O)-O- و-C(O)-NH- على التوالي في سلاسلها الرئيسية بالإضافة إلى سلاسل الكربون. ومن أهم المنتجات التجارية بولي إيثيلين تيريفثالات ( " PET ")، (( C6H4CO2C2H4OC ( O )) n ) والنايلون-6 ((NH(CH2 ) 5C ( O)) n ) .

البوليمرات غير العضوية

يُصنف البولي ثنائي ميثيل سيلوكسان على أنه " بوليمر غير عضوي "، لأن هيكله الأساسي يفتقر إلى الكربون.

تُعدّ السيلوكسانات مثالًا بارزًا على البوليمرات غير العضوية، على الرغم من احتوائها على بدائل عضوية واسعة النطاق. يتكون هيكلها الأساسي من ذرات السيليكون والأكسجين بالتناوب، أي Si-O-Si-O... تحمل ذرات السيليكون بديلين، عادةً ما يكونان ميثيل كما في حالة بولي ثنائي ميثيل سيلوكسان . من بين البوليمرات غير العضوية غير الشائعة، ولكنها مفيدة في توضيح هذا المفهوم، بولي ثيازيل ((SN)x) الذي يحتوي على ذرات الكبريت والنيتروجين بالتناوب، وبولي فوسفات ((PO3− ) n ) .

البوليمرات الحيوية

تشمل العائلات الرئيسية للبوليمرات الحيوية السكريات المتعددة (الكربوهيدرات) والببتيدات والبولينوكليوتيدات . وهناك العديد من المتغيرات المعروفة لكل منها. [ 4 ]

البروتينات والببتيدات

مثال مبسط للتكثيف يوضح تصنيف ألفا وبيتا . يتكون السكروز من الجلوكوز والفركتوز . يتم تحفيز تخليق الجليكوجين في الجسم بواسطة إنزيم سينثاز الجليكوجين الذي يستخدم مجموعة مغادرة من ثنائي فوسفات اليوريدين (UDP).

تتميز البروتينات بروابط أميدية (-N(H)-C(O)-) تتكون من تكثيف الأحماض الأمينية . يُعرف تسلسل الأحماض الأمينية في السلسلة الببتيدية بالبنية الأولية للبروتين. وكما هو الحال في معظم البوليمرات، تنطوي البروتينات وتلتف، لتشكل البنية الثانوية ، التي تُصبح أكثر صلابةً بفضل الروابط الهيدروجينية بين ذرات الأكسجين الكربونيلية وذرات الهيدروجين الأميدية في السلسلة، أي C=O---HN. وتُشكل التفاعلات الإضافية بين بقايا الأحماض الأمينية الفردية البنية الثالثية للبروتين . لهذا السبب، تُعد البنية الأولية للأحماض الأمينية في السلسلة الببتيدية بمثابة خريطة للبنية النهائية للبروتين، وبالتالي فهي تُشير إلى وظيفته البيولوجية. [ 5 ] [ 4 ] يُمكن إعادة بناء المواقع الفراغية لذرات السلسلة من مواقع ذرات الكربون ألفا باستخدام أدوات حسابية مُخصصة لإعادة بناء السلسلة. [ 6 ]

الكربوهيدرات

يؤدي تكثيف الأدينين والجوانين إلى تكوين رابطة فوسفودايستر ، حيث يتم مهاجمة الريبوز ثلاثي الفوسفات للنيوكليوتيد الداخل بواسطة مجموعة الهيدروكسيل 3' للبوليمر، مما يؤدي إلى إطلاق البيروفوسفات .

تنشأ الكربوهيدرات من تكثيف السكريات الأحادية مثل الجلوكوز . تُصنف البوليمرات إلى قليلات السكريات (حتى 10 وحدات) وعديدات السكريات (حتى 50,000 وحدة تقريبًا). تتميز السلسلة الرئيسية برابطة إيثر بين كل سكر أحادي. تُسمى هذه الرابطة بالرابطة الجليكوسيدية . [ 7 ] قد تكون هذه السلاسل الرئيسية غير متفرعة (تحتوي على سلسلة خطية واحدة) أو متفرعة (تحتوي على سلاسل متعددة). تُصنف الروابط الجليكوسيدية إلى ألفا أو بيتا بناءً على التكوين الفراغي النسبي لذرة الكربون الأنوميرية (أو الأكثر تأكسدًا ). ​​في إسقاط فيشر ، إذا كانت الرابطة الجليكوسيدية على نفس جانب أو وجه ذرة الكربون رقم 6 في سكر بيولوجي شائع، يُصنف الكربوهيدرات على أنه بيتا ، وإذا كانت الرابطة على الجانب المقابل، يُصنف على أنه ألفا . في إسقاط " بنية الكرسي " التقليدي ، إذا كانت الرابطة على نفس المستوى (الاستوائي أو المحوري) مع ذرة الكربون رقم 6، تُسمى بيتا، وإذا كانت على المستوى المقابل، تُسمى ألفا . ويتضح هذا في السكروز (سكر المائدة) الذي يحتوي على رابطة ألفا مع الجلوكوز وبيتا مع الفركتوز . عمومًا، الكربوهيدرات التي يهضمها الجسم تكون مرتبطة برابطة ألفا (مثال: الجليكوجين)، أما تلك التي لها وظيفة بنائية فتكون مرتبطة برابطة بيتا (مثال: السليلوز ). [ 4 ] [ 8 ]

الأحماض النووية

يُعدّ الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي (RNA) من الأمثلة الرئيسية على عديدات النوكليوتيدات . وتنشأ هذه البوليمرات من خلال تكثيف النوكليوتيدات. تتشكل هياكلها الأساسية من خلال تكثيف مجموعة هيدروكسيل على ريبوز مع مجموعة فوسفات على ريبوز آخر. تُسمى هذه الرابطة رابطة فوسفاتية ثنائية الإستر . ويُحفز هذا التكثيف بواسطة إنزيمات تُسمى البوليميراز . يمكن أن يصل طول DNA وRNA إلى ملايين النوكليوتيدات، مما يسمح بالتنوع الجيني للحياة. تبرز القواعد من هيكل بوليمر فوسفات البنتوز وترتبط بروابط هيدروجينية في أزواج مع شركائها المكملين (A مع T وG مع C). يُشكل هذا حلزونًا مزدوجًا مع هياكل فوسفات البنتوز على كلا الجانبين، مما يُشكل بنية ثانوية . [ 9 ] [ 4 ] [ 10 ]

مراجع

  1. ↑ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC )، موسوعة المصطلحات الكيميائية ، الطبعة الخامسة (الكتاب الذهبي) (2025). النسخة الإلكترونية: (2006 – ) " السلسلة الرئيسية (العمود الفقري) للبوليمر ". doi : 10.1351/goldbook.M03694
  2. ↑ "البوليمرات" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2015-10-02 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 2015-09-17 .
  3. ↑ برابيك، سي جيه؛ ويندر، سي؛ شاربر، إم سي؛ ساريشيفتشي، إس إن ؛ هوميلين، جيه سي؛ سفينسون، إم؛ أندرسون، إم آر (2001). "تأثير الاضطراب على الإثارات الضوئية في متعددات الثيوفين المستبدلة بالفينيل" (ملف PDF) . مجلة الفيزياء الكيميائية . 115 (15): 7235. Bibcode : 2001JChPh.115.7235B . doi : 10.1063/1.1404984 .
  4. 1 2 3 4 فويت، دونالد؛ فويت، جوديث ج.؛ برات، شارلوت و. (2016). أساسيات الكيمياء الحيوية: الحياة على المستوى الجزيئي ( الطبعة الخامسة). وايلي. ISBN  978-1-118-91840-1.V
  5. ↑ بيرغ، جيه إم، تيموتشكو، جيه إل، ستراير، إل (2002). "3.2 البنية الأولية: ترتبط الأحماض الأمينية بروابط ببتيدية لتكوين سلاسل عديد الببتيد" . الكيمياء الحيوية ( الطبعة الخامسة). دبليو إتش فريمان. ISBN  0-7167-3051-0NBK22364. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2010.
  6. ↑ باداتشيفسكا-داويد، ألكسندرا إي؛ كولينسكي، أندريه؛ كميتشيك، سيباستيان (2020). "إعادة بناء هياكل البروتينات الذرية حاسوبيًا من نماذج تقريبية" . مجلة التكنولوجيا الحيوية الحاسوبية والبنيوية . 18 : 162-176 . doi : 10.1016/j.csbj.2019.12.007 . ISSN 2001-0370 . PMC 6961067. PMID 31969975 .   
  7. ↑ بوشيازو، أليخاندرو (2004). "البنية البلورية لإنزيم سينثاز الجليكوجين: إنزيمات متماثلة تحفز تخليق الجليكوجين وتحلله" . مجلة EMBO . 23 (16): 3196-3205 . doi : 10.1038/sj.emboj.7600324 . PMC 514502. PMID 15272305 .  
  8. ↑ بيرتوزي سي آر، رابوكا دي (2009). "الأساس البنيوي لتنوع السكريات" . في: فاركي إيه، كامينغز آر دي، إسكو جيه دي، وآخرون (محررون). أساسيات علم الأحياء السكرية ( الطبعة الثانية). مطبعة مختبر كولد سبرينغ هاربور. ISBN   9780879697709PMID 20301274​​ 
  9. ↑ ألبرتس ب، جونسون أ، لويس ج، وآخرون (2002). "آليات تضاعف الحمض النووي" . البيولوجيا الجزيئية للخلية ( الطبعة الرابعة). جارلاند ساينس. ISBN   0-8153-3218-1NBK26850.
  10. ↑ لوديش هـ، بيرك أ، زيبورسكي إس إل، وآخرون (2000). "4.1، بنية الأحماض النووية" . بيولوجيا الخلية الجزيئية ( الطبعة الرابعة). دبليو إتش فريمان. ISBN   0-7167-3136-3NBK21514. مؤرشف من الأصل في 10 ديسمبر 2010.

انظر أيضاً