마크로몰리큘
Macromolecule
고분자는 단백질이나 핵산과 같은 생물물리학적 과정에 중요한 매우 큰 분자다.그것들은 수천 개의 공동 결합 원자로 구성되어 있다.많은 고분자들은 모노머라고 불리는 작은 분자들의 고분자들이다.생화학에서 가장 흔한 고분자는 생물 고분자(핵산, 단백질, 탄수화물)와 지질, 나노겔, 매크로사이클 등 거대 비고분자다.[1]합성섬유와 탄소나노튜브와[2][3] 같은 실험물질도 고분자의 예다.
정의
마크로몰리큘
대분자상대적인 분자 질량의 분자, 그 구조는 근본적으로
실제 또는 개념적으로 에서 파생된 단위의 다중 반복으로 구성된다.
상대적 분자 질량이 낮은 분자
- 메모들
1. 많은 경우에 특히 합성 고분자의 경우 분자를 볼 수 있다.
하나 또는 하나를 추가하거나 제거할 경우 높은 상대적 분자량을 가지는 것으로서
분자 특성에 무시할 수 있는 영향을 미치는 단위는 거의 없다.이 명세서
특성이 있을 수 있는 특정 고분자의 경우 실패함
분자 구조의 미세한 디테일에 대단히 의존하고 있다.
2. 분자의 일부 또는 전체가 이 정의에 맞으면, 그것을 설명할 수 있다.
고분자 또는 중합체 또는 형용사로 사용되는 중합체.[4]
고분자(macro-+ macro-+ 분자)라는 용어는 노벨상 수상자인 헤르만 스토딩거(Hermann Staudinger)가 1920년대에 만든 용어지만, 이 분야에 대한 그의 첫 번째 관련 간행물은 고분자 화합물(원자가 1,000개를 초과함)[5]만을 언급하고 있다.당시 중합체라는 용어는 1832년 베르젤리우스가 소개한 것처럼 오늘날의 그것과 다른 의미를 가지고 있었다:그것은 단순히 벤젠과 아세틸렌과 같은 또 다른 형태의 이성질체였고 크기와는 거의 관계가 없었다.[6]
큰 분자를 설명하는 용어의 용어는 분야마다 다르다.예를 들어, 생물학이 생명체를 구성하는 네 개의 큰 분자로 고분자를 언급하는 반면, 화학에서 이 용어는 공동 결합보다는 분자간 힘에 의해 함께 결합되지만 쉽게 분리되지 않는 두 개 이상의 분자의 집합체를 가리킬 수 있다.[7]
표준 IUPAC 정의에 따르면 고분자 과학에서 사용되는 고분자라는 용어는 단일 분자만을 가리킨다.예를 들어, 단일 고분자 분자는 고분자로 구성된 물질을 암시하는 '폴리머'가 아닌 '매크로몰리큘' 또는 '폴리머 분자'로 적절하게 묘사된다.[8]
그 크기 때문에 고분자는 스토이치측정법만으로는 쉽게 설명되지 않는다.호모폴리머와 같은 단순한 고분자의 구조는 개별적인 모노머 서브 단위와 총 분자 질량의 관점에서 설명될 수 있다.반면에 복잡한 생체 분자는 단백질을 기술하는 데 사용되는 구조의 계층 구조와 같은 다면적인 구조 설명이 필요하다.영국 영어에서 "매크로몰리큘"이라는 단어는 "고중합체"라고 불리는 경향이 있다.
특성.
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고분자는 종종 더 작은 분자에게 발생하지 않는 특이한 물리적 특성을 가지고 있다.[how?]
작은 분자의 특성을 나타내지 않는 또 다른 일반적인 고분자 성질은 물 속에서의 상대적인 불용성 및 유사한 용매인데, 대신 콜로이드를 형성한다.많은 것들이 물에 녹기 위해 소금이나 특정한 이온을 요구한다.마찬가지로, 많은 단백질은 용액의 용액 농도가 너무 높거나 낮으면 변성할 것이다.
용액에 고농도의 고분자는 고분자 혼잡이라고 알려진 효과를 통해 다른 고분자 반응의 비율과 평형 상수를 변화시킬 수 있다.[9]이것은 용액의 부피의 많은 부분에서 다른 분자를 제외한 고분자에서 발생하며, 따라서 이러한 분자의 유효 농도를 증가시킨다.
선형생물복합체
모든 살아있는 유기체는 생물학적 기능인 DNA, RNA, 단백질을 위해 세 개의 필수 생물폴리머에 의존한다.[10]각각의 분자는 세포에서 뚜렷하고 불가결한 역할을 하기 때문에 생명을 위해 필요하다.[11]간단한 요약은 DNA가 RNA를 만들고 RNA가 단백질을 만든다는 것이다.
DNA, RNA, 단백질은 모두 관련 빌딩 블록(DNA와 RNA의 경우 뉴클레오티드, 단백질의 경우 아미노산)의 반복적인 구조로 구성된다.일반적으로는 모두 갈지 않은 중합체여서 끈의 형태로도 표현할 수 있다.실제로, 그것들은 구슬의 끈으로 볼 수 있는데, 각각의 구슬은 단일 뉴클레오티드나 아미노산 단량체를 나타내며, 공밸런트 화학 결합을 통해 매우 긴 사슬로 연결되어 있다.
대부분의 경우, 체인 내의 단조체는 다른 아미노산이나 뉴클레오티드와 상호작용하는 경향이 강하다.DNA와 RNA에서, 이것은 왓슨-크릭 기본 쌍(G-C와 A-T 또는 A-U)의 형태를 취할 수 있지만, 더 복잡한 상호작용이 발생할 수 있다.
구조 특성
| DNA | RNA | 단백질 | |
|---|---|---|---|
| 유전자 정보를 암호화한다. | 네 | 네 | 아니요. |
| 생물학적 반응 촉진 | 아니요. | 네 | 네 |
| 건물블록(유형) | 뉴클레오티드 | 뉴클레오티드 | 아미노산 |
| 빌딩 블록(숫자) | 4 | 4 | 20 |
| 좌초 | 더블 | 싱글 | 싱글 |
| 구조 | 이중나선 | 콤플렉스 | 콤플렉스 |
| 열화에 대한 안정성 | 높은 | 변수 | 변수 |
| 수리 시스템 | 네 | 아니요. | 아니요. |
DNA의 이중 가닥 특성 때문에 본질적으로 모든 뉴클레오티드는 이중 헥스의 두 보완 가닥에 있는 뉴클레오티드 사이에서 왓슨 크릭 베이스 쌍의 형태를 취한다.
이와는 대조적으로 RNA와 단백질은 모두 일반적으로 단일 가닥이다.따라서 그들은 DNA 이중나선의 정규 기하학적 기하학에 의해 구속되지 않고, 따라서 그들의 순서에 따라 복잡한 3차원 모양으로 접힌다.이러한 서로 다른 모양들은 특정한 결합 주머니의 형성을 포함한 RNA와 단백질의 많은 공통적인 특성들과 생화학적 반응을 촉진시키는 능력에 책임이 있다.
DNA는 인코딩 정보를 위해 최적화된다.
DNA는 모든 살아있는 유기체를 조립, 유지, 번식하는데 필요한 전체 명령어 집합(게놈)을 인코딩하는 정보 저장 매크로몰리큘럼이다.[12]
DNA와 RNA는 둘 다 유전자 정보를 인코딩할 수 있는데, 이는 DNA나 RNA 시퀀스 내에서 코딩된 정보를 읽고 그것을 특정 단백질을 생성하는 데 사용하는 생화학적 메커니즘이 있기 때문이다.반면에 단백질 분자의 염기서열 정보는 유전 정보를 기능적으로 암호화하는 데 세포가 사용하지 않는다.[1]: 5
DNA는 유전 정보를 암호화하는 데 있어서 RNA보다 훨씬 더 나은 것을 가능하게 하는 세 가지 주요한 속성을 가지고 있다.첫째로, 그것은 보통 이중 가닥으로 되어 있어서 모든 세포의 각 유전자를 인코딩하는 정보의 복사본이 최소한 두 개 있다.둘째, DNA는 DNA의 모든 뉴클레오티드 내에 2'-히드록실 그룹이 없는 것과 주로 관련된 속성인 RNA보다 파괴에 대한 훨씬 큰 안정성을 가지고 있다.셋째, DNA 손상을 감시하고 필요할 때 수열을 수리하는 고도로 정교한 DNA 감시 및 수리 시스템이 존재한다.유사한 시스템은 손상된 RNA 분자를 수리하기 위해 진화하지 않았다.결과적으로 염색체는 특정 화학 구조로 배열된 수십억 개의 원자를 포함할 수 있다.
단백질은 촉매에 최적화되어 있다.
단백질은 생명을 유지하는 생화학적 반응을 촉진시키는 기능을 하는 고분자다.[1]: 3 단백질은 광합성, 신경 기능, 시력, 움직임과 같은 유기체의 모든 기능을 수행한다.[13]
단백질 분자의 단일 가닥 성질은 20개 이상의 다른 아미노산 구성 블록과 함께, 그들이 특별히 모든 종류의 분자와 상호작용을 할 수 있는 결합 주머니를 제공하는 동시에, 그들을 다양한 3차원 모양으로 접을 수 있게 한다.또한, 다른 아미노산의 화학적 다양성과 국소 3D 구조가 제공하는 다른 화학적 환경이 함께 많은 단백질이 효소 역할을 할 수 있게 하여 세포 내에서 광범위한 특정 생화학적 변환을 촉진시킨다.게다가 단백질은 폴리펩타이드 체인과 관련된 것 이상으로 특정 활동으로 단백질을 내포할 수 있는 더 작은 분자인 광범위한 공작용제와 코엔자임을 결합시키는 능력을 진화시켰다.
RNA는 다기능이다.
RNA는 다기능이며, 세포의 DNA 내의 지시에 따라 단백질을 인코딩하는 것이 주된 기능이다.[1]: 5 그들은 진핵생물의 단백질 합성의 많은 측면을 통제하고 규제한다.
RNA는 모든 세포 안에 존재하는 메신저 RNA 분자와 많은 수의 바이러스의 RNA 게놈에서 증명되었듯이 단백질의 아미노산 염기서열로 번역될 수 있는 유전 정보를 암호화한다.RNA의 단발성 특성과 함께 급속한 파괴 경향 및 보수시스템 부족은 RNA가 DNA처럼 유전정보의 장기 저장에 그다지 적합하지 않다는 것을 의미한다.
게다가 RNA는 단백질과 마찬가지로 매우 많은 수의 3차원 구조로 접힐 수 있는 단일 가닥의 고분자다.이러한 구조들 중 일부는 다른 분자와 결합 분자에 대한 특정 화학 반응을 촉진할 수 있는 화학적 활성 센터를 위한 결합 부지를 제공한다.RNA(단백질 내 뉴클레오티드 4개 대 아미노산 20개)의 서로 다른 구성 요소들의 제한된 수는 화학적 다양성의 부족과 함께 촉매 RNA(리보이드)가 대부분의 생물학적 반응에 대한 단백질보다 일반적으로 덜 효과적인 촉매라는 결과를 낳는다.
주요 고분자:
| 마크로몰리큘 (폴리머) | 빌딩 블록 (모노머) | 그들과 함께 하는 채권 |
|---|---|---|
| 단백질 | 아미노산 | 펩타이드 |
| 핵산 | 인광체 | |
| DNA | 뉴클레오티드(인산염, 리보스 및 염기 아데닌, 구아닌, 티민 또는 시토신) | |
| RNA | 뉴클레오티드(인산염, 리보스 및 염기 아데닌, 구아닌, 우라실 또는 시토신) | |
| 다당류 | 단당류 | 글리코시디치 |
| 지질 | 다른 고분자와 달리, 지질들은 화학적 구조에 의해 정의되지 않는다.지질은 유기농 비극성 분자다. | 어떤 지질들은 에스테르 결합에 의해 결합된다; 어떤 지질들은 소수성 상호작용에 의해 결합되는 작은 분자들의 거대한 집합체들이다. |
브랜치 바이오폴리머
탄수화물 고분자는 단당류의 중합체로 형성된다.[1]: 11 단당류는 여러 기능군을 가지기 때문에 다당류는 선형 중합체(예: 셀룰로오스)나 복잡한 분기 구조(예: 글리코겐)를 형성할 수 있다.다당류는 살아있는 유기체에서 에너지 저장소(예: 전분)와 구조적 구성요소(예: 절지동물과 균류에서 키틴) 역할을 하며 수많은 역할을 수행한다.많은 탄수화물은 기능 그룹을 교체하거나 제거한 단당류를 함유하고 있다.
폴리페놀은 여러 페놀 서브유닛의 분기된 구조로 이루어져 있다.그들은 신호 전달, 색소 침착 및 방어에 관련된 2차 대사물로서의 역할뿐만 아니라 구조적 역할(예: 리그닌)을 수행할 수 있다.
합성 고분자
고분자의 예로는 합성 고분자(플라스틱, 합성섬유, 합성고무), 그래핀, 탄소나노튜브 등이 있다.중합체는 예를 들어 무기 중합체와 지오폴리머에서뿐만 아니라 무기물질로부터도 준비될 수 있다.무기원소의 결합은 스마트 무기 중합체에서와 같이 특성 및/또는 반응성 행동의 튜닝성을 가능하게 한다.
참고 항목
참조
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외부 링크
- 2002년 캠벨 & 리스의 5장 개요
- 고분자의 구조와 기능에 대한 강의 노트
- 몇 가지 (무료) 도입 맥컬러 관련 인터넷 기반 과정 2011-07-18 웨이백 머신에 보관
- 율리시스 마기, ISSA Review Winter 2002–2003, ISSN 1540-9864의 거대 분자!누락된 PDF 파일의 캐시된 HTML 버전.2010년 3월 10일 회수.이 기사는 '중합체 과학의 발명: 스타우딩거, 캐러더스, 후루카와 야스에 의한 고분자 화학의 출현.
