Кіріспе

Полимерлер ғылымында полимерлік тізбек немесе полимердің негізгі тірекшесі – полимердегі ковалентті байланыстағы атомдардың ең ұзын тізбегі болып табылады. Полимерлер көбінесе негізгі тізбектегі элементтерге сәйкес жіктеледі. Тірекшенің сипаты, яғни оның икемділігі, полимердің қасиеттерін анықтайды (мысалы, шыныға айналу температурасы). Мысалы, полисилоксандарда (силикон) тірекше тізбегі өте икемді, бұл өте төмен шыныға айналу температурасына алып келеді. Қатты тірекшелері бар полимерлер жұқа пленкаларда және ерітінділерде кристалдануға бейім (мысалы, политиофендер). Кристалдану өз кезегінде полимерлердің оптикалық қасиеттеріне, оның оптикалық жолақты арақашықтығына және электрондық деңгейлеріне әсер етеді.

Органикалық полимерлер

Жалпы синтетикалық полимерлердің негізгі тізбектері көміртектен тұрады, яғни С-С-С-С. Мысалдарға полиэтилен ((CH2CH2)n) сияқты полиолефиндер, сондай-ақ полистирол (R = C6H5), полипропилен (R = CH3) және акрилаттар (R = CO2R') сияқты көптеген алмастырылған туындылар ((CH2CH(R))n) жатады. Басқа маңызды органикалық полимерлер кластары – полиэстерлер және полиамидтер. Олардың тізбегінде көміртекті тізбектермен қатар, сәйкесінше C(O)O және C(O)NH топтары болады. Көбінесе қолданылатын коммерциялық өнімдер – полиэтилентерефталат ("PET"), ((C6H4CO2C2H4OC(O))n) және нейлон 6 ((NH(CH2)5C(O))n).

Органикалық емес полимерлер

Силоксандар — органикалық емес полимерлердің көрнекті мысалы, тіпті олардың құрамында көптеген органикалық топшалар болса да. Олардың тізбегі кезектесіп орналасқан кремний және оттек атомдарынан тұрады, яғни Si-O-Si-O. Кремний атомдары әдетте метил тобынан тұратын екі топшаны ұстайды, мысалы полидиметилсилоксан жағдайында. Сирек кездесетін, бірақ нақты бейорганикалық полимерлерге политиазиль ((SN)x) және полифосфаттар ((PO3−)n) жатады.

Биополимерлер

Биополимерлердің негізгі топтары – полисахаридтер (көмірсулар), пептидтер және полинуклеотидтер. Олардың әрқайсысының көптеген нұсқалары белгілі.

Белдіктер мен пептидтер

Белоктар аминокислоталардың конденсациясынан пайда болған амидтік байланыстармен (N(H)C(O)) сипатталады. Полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының реттілігі – ақуыздың біріншілік құрылымы деп аталады. Шамамен барлық полимерлер сияқты, ақуыздар да бүктеліп, бұрылып, екіншілік құрылымды қалыптастырады, ол тізбектегі карбонил оттегі мен амидтік сутегі арасындағы сутекті байланыстар арқылы бекітіледі, яғни C=O…H-N. Жеке аминқышқылдарының қалдықтары арасындағы әрі қарайғы өзара әрекеттесулер ақуыздың үшіншілік құрылымын құрайды. Осы себепті, полипептидтік тізбектегі аминқышқылдарының біріншілік құрылымы – ақуыздың соңғы құрылымының жоспары болып табылады, демек ол оның биологиялық функциясын көрсетеді.

Көмірсулар

Көмірсулар глюкоза сияқты моносахаридтердің конденсациясы арқылы пайда болады. Полимерлер олигосахаридтерге (10 қалдыққа дейін) және полисахаридтерге (шамамен 50 000 қалдыққа дейін) жіктеледі. Бағана тізбегі жеке моносахаридтер арасындағы эфир байланысымен сипатталады. Бұл байланыс гликозидтік байланыс деп аталады. Бұл тірек тізбегі тармақталмаған (бір сызықтық тізбек қамтитын) немесе тармақталған (бірнеше тізбек қамтитын) болуы мүмкін. Гликозидтік байланыстар аномерлік (немесе ең тотыққан) көміртегінің салыстырмалы стереохимиясына қарай альфа немесе бета деп белгіленеді. Фишер проекциясында, егер гликозидтік байланыс, кең таралған биологиялық сахаридтің 6-шы көміртегімен бір жақ немесе бетте орналасса, көмірсу бета деп белгіленеді, ал байланыс қарама-қарсы жағында болса, альфа деп белгіленеді. Дәстүрлі "кресло тәрізді" проекциясында, егер байланыс 6-шы көміртегімен бір жазықтықта (экваторлық немесе осьтік) болса, бета деп белгіленеді, ал қарама-қарсы жазықтықта альфа деп белгіленеді. Бұған сахароза (асхана қанты) мысал бола алады, онда глюкозаға альфа және фруктозаға бета байланысы бар. Әдетте, денеміздің ыдырататын көмірсулары альфа байланысты (мысалы: гликоген), ал құрылымдық функциясы барлар бета байланысты (мысалы: целлюлоза) болады.

Нуклеин қышқылдары

Дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНК) және рибонуклеин қышқылы (РНК) полинуклеотидтердің негізгі мысалдары болып табылады. Олар нуклеотидтердің конденсациясы арқылы пайда болады. Олардың тірек сүйегі рибозадағы гидрокси тобы мен басқа рибозадағы фосфат тобының конденсациясынан қалыптасады. Бұл байланыс фосфодиэстерлік байланыс деп аталады. Конденсация процесін полимераза деп аталатын ферменттер катализдейді. ДНК мен РНК миллиондаған нуклеотидтерден тұруы мүмкін, бұл өмірдің генетикалық әртүрлілігіне жағдай жасайды. Негіздер пентоза-фосфат полимер тірек сүйегінен шығып, толықтыратын жұптастарымен (А мен Т және Г мен С) сутекті байланыс арқылы жұптасады. Бұл екі жағында пентоза-фосфат тірек сүйектері орналасқан қос спираль құрайды, осылайша екіншілік құрылымды қалыптастырады.