Biopolymeerit. Biopolymeerit ovat kasveissa ja eläimissä esiintyviä polymeerejä.

Transkriptio

1 Biopolymeerit Biopolymeerit ovat kasveissa ja eläimissä esiintyviä polymeerejä. Tärkeimpiä biopolymeerejä ovat hiilihydraatit, proteiinit ja nukleiinihapot. 1

2 Hiilihydraatit Hiilihydraatit jaetaan mono ja polysakkarideihin. Monosakkaridit eli yksinkertaiset sokerit ovat aldehydejä ja ketoneja, joissa on lukuisia hydroksyyliryhmiä. eli D glukoosi Vesiliuoksissa glukoosi esiintyy syklisessä muodossa. 2

3 Polysakkaridit ovat monosakkarideista muodostuneita polymeerejä. Glykosidisidos liittää polysakkaridien monosakkaridiyksiköt toisiinsa. glykosidisidos glykosidisidos Tärkkelys on glukoosmonomeereistä muodostunut biopolymeeri, joka koostuu amyloosista (20 %) ja amylopektiinistä (80 %). Kuvassa näkyy pätkä amyloosin polymeeriketjua. Amylopektiinin ketju on haarautuneempi. 3

4 Hiilihydraattien tärkeimmät tehtävät: energianlähteitä (esim. glukoosi), energiavarastoja (esim. tärkkelys, glykogeeni), rakenneaineita (esim. selluloosa, kitiini). Lisäksi hiilihydraatit voivat toimia elimistössä tietyissä erityistehtävissä (esim. hepariini estää veren hyytymisen). 4

5 Proteiinit Proteiinit eli polypeptidit ovat aminohapoista muodostuneita polymeerejä. Peptidisidos eli amidisidos liittää proteiinien aminohappomonomeerit toisiinsa. peptidisidos glysiini alaniini glysyylialaniini, eräs dipeptidi 5

6 Proteiinien rakenteen neljä tasoa (kuva) Primaarirakenne tarkoittaa aminohappojen järjestystä proteiinissa. Sekundaarirakenne tarkoittaa proteiiniketjujen kiertymistä tai laskostumista. Tertiaarirakenne tarkoittaa avaruudellista muotoa, jonka sekundaarirakenne ottaa. Kvaternaarirakenne on proteiineilla, jotka koostuvat useammasta polypeptidiketjusta. Se kuvaa polypeptidiketjujen asettumista toisiinsa nähden. 6

7 Eräitä proteiineja tehtävineen keratiini on hiusten ja kynsien rakenneaine, kollageeni on elimistön tukikudosten rakenneaine, hemoglobiini kuljettaa happea soluihin, hormonit kuljettavat viestejä elimistössä. 7

8 Nukleiinihapot Kuva DNA kierteestä. DNA: Ihmisen perimän geneettinen tieto on tallentunut solun tumassa sijaitsevaan DNA molekyyliin. RNA osallistuu geneettisen tiedon siirtämiseen ja muuntamiseen proteiinien primaarirakenteeksi. Nukleotidi: DNA ja RNA ovat nukleotideista koostuvia polymeerejä. Nukleotidi koostuu sokerimolekyylistä, fosfaattiosasta ja typpeä sisältävästä orgaanisesta emäksestä. 8

9 DNA:n rakenne A G emäs T C sokeri fosfaatti T A yksi nukleotidi C G 9

10 Emäspariutuminen vetysidoksilla sytosiini tymiini adeniini guaniini Katkoviivat kuvaavat vetysidoksia emäksien välillä. 10

11 Kokeellinen työ: Gadolinin ohjeiden mukaan Biomuovia tärkkelyksestä tai Mahamysteeri. 11

12 Materiaalikemiaa Materiaalien luokittelu koostumuksen mukaan Tästä aiheesta on kirjassa vain niukasti. materiaalit metalliset materiaalit polymeerit keraamit komposiitit 12

13 Metalliset materiaalit: metallit ja metalliseokset. Polymeerit: esim. muovit, silikonit ja kumit. Myös lasi voidaan luokitella polymeeriksi, sillä siinä on tyypillisesti kvartsin (SiO 2 ) muodostamia pitkiä ketjuja. Keraamit ovat epäorgaanisia yhdisteitä, jotka sisältävät tyypillisesti piitä, happea, hiiltä, tai alumiinia. Keraami voi olla ioni tai molekyyliyhdiste. Keraamit kestävät hyvin korkeaa kuumuutta, kulutusta ja korroosiota. Toisaalta ne ovat hauraita ja voivat olla kalliita tuottaa. Esimerkkejä klassisista keraamituotteista: saviastiat ja muut savituotteet, tiilet, laatat. Esimerkkejä korkean teknologian keraamituotteista: tekonivelet, leikkuutyökalut (Al 2 O 3 ), hioma aineet (SiC, BN), avaruusaluksen korkeaa kuumuutta kestävä pintamateriaali. 13

14 Komposiitit ovat materiaaleja, joita saadaan sekoittamalla kahta tai useampaa erilaista ainetta. Komposiittiin pyritään saamaan osiensa hyvät ominaisuudet mutta ei huonoja. Esimerkkejä: lasikuitu (lasia sekoitettuna muoviin), kovametalli (kobolttiin sekoitettu metallikarbidia), teräsbetoni (terästangot keraamissa). Luonnossakin on komposiitteja: puu (selluloosaa hemiselluloosan ja ligniinin ympäröimänä), luu (kalsiumkiteitä kollageeniproteiinissa). 14

15 Tehtävä: Katso ympärillesi. Luokittele näkemiäsi materiaaleja metallisiin, polymeereihin, keraameihin ja komposiitteihin. Mistä luokituksista olet varma? Mistä olet epävarma? 15