كيمياء البوليمرات أو كيمياء الجزيئات الكبيرة علم متشعب يتعامل مع التصنيع الكيميائي والخواص الكيميائي للبوليمرات أو الجزيئات الكبيرة. الجزيئات الكبيرة بصفة عامة ترجع إلى سلاسل جزيئية وبالتالي فإنها تتبع علم الكيمياء. البوليمرات تصف خواص أغلبية مادة البوليمروتتبع علم فيزياء البوليمرات كعلم متفرع من الفيزياء. اللدائن مثل البولي إثيلين يعامل في هذه المقالة على أنها تفرع من البوليمرات التصنيعية التي لها شهرة تجارية. البوليمرات الحيوية مثل البروتينات هي أيضا تفرع للبوليمرات وتتواجد في الطبيعة.
يتم عمل البوليمرات عن طريق بلمرة المونومرات. ويتم وصف البوليمر كيميائيا بدرجة البلمرة, توزيع الكتلة المولية, الانتظامية, توزيع البوليمر التساهمي, تفرع البوليمر, مجموعة نهاية, تشابك, تبللر, وأيضا بالخواص الحرارية مثل درجة الانتقال الزجاجية. البوليمرات في المحاليل لها خواص خاصة بالنظر إلى ذوبانيته, كثافته, تكتله.
تاريخ البوليمرات
في عام 1897 قام هيلاري دي شارونيه ببدء أول مصنع لتصنيع الخيوط بناءا على السليولوز كمادة لاستبدال الحرير. في عام 1907 قام ليو بيكيلاند باختراع أول بوليمر تصنيعي باكلايت. في عام 1922 كان هيرمان شاودينجر أول من افترض أن البوليمرات تتكون من سلاسل طويلة من الذرات مرتبطة معا برابطة تساهمية. كما اقترح أيضا تسمية هذه المركبات بالجزيئات الكبيرة. وقبل هذا، كان العلماء يعتقدون أن البوليمرات هي تجمعات للجزيئات الصغيرة (تسمي غروانيات) مرتبطة معا عن طريق قوى دقيقة غير معروفة. وقد حصل شاودينجر على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1953 م. وقد اخترع والاس كاروثيرس أول مطاط تصنيعي نيوبرين عام 1931 م والنيلون عام 1935 م. وحصل بول فلوري على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1974 لعمله على شكل اللف العشوائي للبوليمرات.
فهرس
1 البنية ثلاثية الأبعاد
2 الإصطفائية
3 فرضية القفل و المفتاح
4 فرضية التلائم المحرض
5 عوامل الأنزيم المرافقة
6 اصطلاحات تسمية الأنزيمات
7 أنواع الأنزيمات
إنزيم
مخطط لأنزيم تريوزفوسفات إيزميراز
الإنزيم (ويدعوه البعض إنظيم) Enzyme وهي كلمة لاتينية تعني ( في الخميرة in yeast ), إذ ان عملية الحفز الحيوي ،اكتشفت اولا في عملية تخمر الجلوكوز إلى كحول بوساطة الخميرة. الانزيم عبارة عن بروتين أو معقد بروتيني معدني يعمل ضمن الجسم الحي في نطاق درجة حرارة الجسم الفيزيولوجية كوسيط يعمل على تسريع التفاعلات الكيميائية الحيوية و التحكم بالبنية الفراغية للناتج ، آلية عمله تشابه باقي الوسطاء عن طريق خفض طاقة تنشيط التفاعل activiation Energy مما يسمح بانجاز تفاعلات تجري عادة ضمن درجات حرارة مرتفعة جدا ، وفق الشروط الحيوية بدرجة حرارة لا تتعدى درجة حرارة الجسم الحي ، ليعود بعد انجاز التفاعل إلى وضعه الأصلي مما يمكنه من المشاركة بتفاعل جديد و هذا ما يسمح لكميات قليلة من الأنزيم بالمشاركة لفترة زمنية طويلة في التفاعل.
البنية ثلاثية الأبعاد
تتحدد وظيفة الإنزيمات كما هي حالة البروتينات ببنيتها ثلاثية الأبعاد ، و يمكن أن نصنف الأنزيمات حسب عدد السلاسل الببتيدية المشاركة في تركيبها:
بروتينات أحادية الجزيء: تتالف من سلسلة ببتيدية واحدة ملتفة مؤلفة من مئات الحموض لأمينية و ربما أكثر.
بروتينات متعددة الجزيء: تتألف من عدة سلاسل ببتيدية ، مختلفة او متماثلة ، تتصرف معا كانها بنية واحدة.
و كما هي حال البروتينات فإن الأنزيمات تتشكل من سلاسل ببتيدية مؤلفة من حموض امينية تلتف على بعضها لتشكيل بنية ثلاثية الأبعاد ، كما تترابط السلاسل الببتيدية بعد ذلك بروابط غير تكافؤية لتكون بروتينات معقدة تمتلك خواصا حركية و مراكز ارتباط .
معظم الأنزيمات تشكل جزيئات بروتينية ضخمة أكبر بكثير من الركائز substrates التي ترتبط بها لذلك فإن ما يشكل تماسا مباشرا بين الأنزيم و الركازة المرتبطة لا يتعدى عشرة حموض امينية تشكل ما يسمى تجويف أو موقع الارتباط Bindingsite. أحيانا يمتلك الأنزيم أكثر من موقع ارتباط واحد و احيانا يوجد ضمن الأنزيم موقع ارتباط لعامل مرافق cofactor ارتباطه ضروري لإنجاز التفاعل. بعض المواقع الإرتباطية ذات وظيفة تنظيمية ، فهي تقوم بزيادة او تخفيض نشاط الأنزيم.
الإصطفائية
الأنزيمات بشكل عام اصطفائية بالنسبة للتفاعلات و الركائز التي تنجز هذه التفاعلات عليها ، و تلعب هنا تكاملية الشكل و الشحنة لكل من البروتين و الركازة دورا مهما في هذه الإصطفائية .
فرضية القفل و المفتاح
وضعت هذه الفرضية من قبل اميل فيشر لتفسير اصطفائية الأنزيمات حيث افترض ان موقع الإرتباط في الأنزيم يشابه دور القفل الذي لا يفتحه إلا مفتاح مخصص له ينطبق شكله على متطلبات هذا القفل ، وهذا ما يؤدي إلى ان جزيئات معينة فقط تستطيع الإرتباط بالنزيم في موقع ارتباطه التفاعلي لتخضع للتقاعلات التي ينجزها الأنزيم.
فرضية التلائم المحرض
اقترح كوشلاند فرضية معدلة عن فرضية القفل و المفتاح آخذا بعين الإعتبار حركية الجزيئات البروتينية ، حيث افترض أنه منغير الضروري أن تناسب الركازة تماما شكل موقع الإرتباط ، فالسلاسل الببتيدية في موقع الإرتباط تستطيع أن تغير موافعها لتلائم ارتباط بعض الركائز ، كما ان هذه السلاسل الببتيدية تأخذ في شكلها الجديد وضعية تسهل عملها التحفيزي مما يؤدي إلى إنجاز التفاعل الكيميائي المطلوب .
عوامل الأنزيم المرافقة
بعض الأنزيمات تستطيع أن تقوم لوحدها بالمهمة التحفيزية كاملة لكن هذه ليست حالة معظم النزيمات فمعظم الأنزيمات تحتاج عوامل مرافقة تساعدها على انجاز التفاعلات ، هذه العوامل المرافقة هي غالبا جزيئات غير بروتينية يمكننا تصنيفها في ثلاثة أقسام :
منشطات الأنزيم activators ، متممات الأنزيم ( كوأنزيم) Coenzyme, مجموعات مضافة prosthetic group
2008-10-29, 9:55 pm
