I. Полимерларнинг тузилиши ва хоссалари

IV. Махсус тузилишли полимер тизимлар
Махсус тузилишли полимерлар турларига толалар, пленкалар, турли морлогияли заррачалар киради. Шунингдек, қаттиқ ва суюқ фазали полимер тизимлар, жумладан, суюқ кристаллар, полимер геллар, полимер-полимер аралашмалар ва полимер композитлар мавжуд бўлиб, уларнинг физик хоссларини ўрганиш муҳим ҳисобланади.


IV.1. Тола ҳосил қилувчи полимерларнинг асосий турлари

Полимер толалар икки йирик гуруҳга, яъни табиий ва кимёвий толаларга ажратилади. Уларнинг ҳосил бўлиши ниҳоятда хилма-хилдир. Одатда кимёвий толалар полимер суюлтма ёки эритмаларидан ҳосил қилинади, яъни шакллантирилади, аммо табиий толаларнинг (ипакдан ташқари) ҳосил бўлиши, бевосита, организмда макромолекулаларнинг синтез бўлиши билан биргаликда амалга ошади. Бунда ўзига хос мураккаб биофизик жараёнлар рўй беради. Кимёвий ва табиий толалар асосларини ташкил этувчи полимерлар тузилишига оид муҳим маълумотлар адабиётларда кенг кўламда берилган, биз уларнинг айримларини эслатиб ўтамиз.

а) Табиий толалар полимерлари. Табиий толалар ўсимликлар, ҳайвонлар ва минерал толалар гуруҳларига бўлинади. Ўсимликларда толалар, асосан уларнинг пояси ва баргларида бўлади. Бу толаларнинг таркибини полисахаридлар, ўсимлик оқсиллари каби биополимерлар ташкил қилади.
Полисахаридларнинг кўп тарқалганларидан бири целлюлоза бўлиб, у ғўза уруғи-чигит сиртидаги момиқ пахта толаси таркибининг 90 % ни ташкил этади. Шунингдек, барча ёғочлар таркибининг 40-50% ҳам целлюлоза биополимеридир. Целлюлоза биополимер сифатида мунтазам тузилишга эга қаттиқ занжирли макромолекуляр бирикмадир. Унинг синтези цитоплазмадаги фаол марказларда фаоллаштирилган глюкоз қолдиқларнинг кескин равишда бирикиши туфайли узун занжирларнинг ҳосил бўлиши натижасида амалга ошади.
Бир пайтнинг ўзида ҳосил бўлаётган занжирлар кўндаланг йўналишда водород боғлари ва дисперсион кучлар билан боғланиб боради. Бунинг оқибатида целлюлозанинг дастлабки устмолекуляр шаклланиши микрофибрилласи ҳосил бўлади. Бу микрофибрилланинг кўндаланг ўлчами 60-80 Å ни ташкил этади.
Микрофибрилла учун ён томон йўналишида жипслашиб, юпқа ламеллаларни ҳосил қилиш хосдир. Бу целлюлоза толаси иккиламчи деворининг шаклланишига олиб келади. Микрофибриллалар ламеллаларда ўзаро ориентир-ланган ва узунликлари бир хил бўлиб, бир неча микро-метрларни ташкил этади. Бундай структуравий шаклланишда барча целлюлоза молекулалари ўзаро ориентирланган микрофибриллаларда тартибланган ҳолда бўлади.
Табиатда целлюлозанинг бошқа хил структуравий шаклланишлари ҳам кузатилади. Масалан, микрофибриллалар ўзаро ориентацияга эга бўлмасдан, тўрсимон структура ҳосил қилади.
Одатда микрофибриллалар гетероген структуралидир. Уларда турли хил тартибланиш даражасига эга соҳалар мавжуд бўлади. Энг юқори тартибланган соҳалар кристаллитлар бўлиб, улар гидролиз ёки алколиз реакциялари орқали ажратиб олиниши мумкин. Бу кристаллитлар узунлиги 600-800 Å атрофида бўлади. Лекин, натив, яъни гидролиз ёки алколиз реакцияси ўтказилмаган ҳолдаги целлюлоза кристаллитлари узунлиги 1200-2000 Å гача етади. Агар целлюлоза эритмалардан изотроп ҳолатда чўктирилса, ҳосил бўлган кристаллитлар узунлиги 100-200 Å дан ошмайди. Бундай бўлишига асосий сабаб термодинамик тўсиқлардир.
Оқсиллар - мураккаб тузилишга эга юқори молекуляр бирикмалар бўлиб, улар асосини аминокислота қолдиқларидан тузилган полипептид занжирлар ташкил этади. Деярли барча оқсиллар таркибида 20 хилдаги -аминокислоталар пептид боғлари (-CО-NH-) билан ўзига хос кетма-кетликда бириккан бўлади. Оқсиллар бир ёки бир нечта полипептид занжирлардан тузилиши ва уларнинг таркибида 50 дан то бир неча мингга яқин аминокислоталар бўлиши мумкин.
Барча оқсиллар икки тоифага, яъни протеинлар (оддий оқсиллар) ва протиедлар (мураккаб оқсиллар) га бўлинади.

Протеинлар фақат амикислота қолдиқларидан тузилган бўлади. Протеидларда эса аминокислота қолдиқларидан ташқари, ҳар хил простетик (нооқсил) қўшимчалар ҳам мавжуд бўлади.

Оддий оқсиллар сувда эриши ва эримаслиги билан бир-биридан ажратилади. Улар жумласига протаминлар, гистонлар, проламинлар, альбуминлар ва склеропротиенлар киради. Мураккаб оқсиллар эса улардаги простетик қў-шимчалар турига қараб турли хил гуруҳларга бўлинади. Бундай оқсиллардан нукле-, фосфо-, хром-, металло-, липо- ва гликопротеидлар мавжуддир.
Тола ҳосил қилувчи оқсиллар склеропротеинлар гуруҳига мансуб бўлади. Бу оқсиллар организмда таянч функциясини ўтайди, шунингдек, тола сифатида турли хил хоссаларни намоён қилади.
Одатда оқсиллар ўзининг фазовий тузилишига қараб иккига, яъни глобуляр (globules-лотинча шар) ва фибрилляр (fibra-лотинча тола) синфларга бўлинади. Глобуляр оқсилар молекулалари думалоқ, эллипссимон шаклда бўлади. Эллипснинг кичик ўқи 2-6 нм ва катта ўқи 4-20 нм гача бўлиши мумкин. Кўпчилик глобуляр оқсиллар сувда, сувнинг тузли ёки ишқорли эритмаларида эрийди.
Фибрилляр оқсиллар тола асосини ташкил этувчи ингичка ипсимон ёки толасимон заррачалар кўринишидаги юқори молекуляр бирикмалардир. Уларнинг икки тури мавжуд, яъни сувни кўп миқдорда ютувчи (ҳўл толалар, коллаген) очиқ ва кам ютувчи (қуруқ толалар, кератин, фиброин) ёпиқ тузилишлиларга ажратилади. Оралиқ турдаги, яримқуруқ толаларни ташкил этувчи оқсиллар (эластин кабилар) ҳам учрайди.
Оқсиллар натив ҳолатида ўзига хос конформацияга эга бўлади. Бу конформация аминокислота қолдиқларнинг кетма-кетлигига, пептид ва ён гуруҳларнинг водород боғлари, ҳамда гидрофоб ва электростатик ўзаро таъсирлашишлар орқали барқарорлашишига боғлиқ бўлади. Шунингдек, оқсилнинг конформацияга, у амал қилаётган муҳит (сув, липидлар) ҳам ўз таъсирини ўтказади.
Оқсиллар шаклланиши 4 та структуравий даражага ажратилади. Полипептид занжирда аминокислоталарнинг кетма-кетлиги бирламчи структура дейилади. Барча оқсиллар бир-биридан бирламчи структура билан фарқ қиладилар. Иккиламчи структураси полипептид занжирнинг конформацион жипслашишини ифодалайди. Энг кўп учрайдиган конформация бу -спирал ва -структуралардир (IV.1.1-расмга қаранг). Полипептид гуруҳларнинг планарлигини -спираллар белгилайди. Бунда пептид занжир спиралининг цикли ҳар 13 атомдан сўнг СО- ва NH- гуруҳлар ўртасида водород боғлар бирлашади. Битта -спирал айланмасида 3,6 амикислота қолдиғи бўлади ва унинг қадами 0,544 нм ни ташкил этади.



Error: Reference source not found -спирал -шакл

IV.1.1-расм. Оқсилларнинг иккиламчи структуралари.

Оқсил молекулалари -структурада чўзилган ва параллел жойлашиб водород боғлар билан жипслашган бўлади. Оқсиллар йўналиши бўйича параллел ва антипараллел -структуралар ҳосил қилади. Бундай антипараллел - структура, масалан, ипак фиброини ва жун кератинлари учун хосдир.

Оқсилларнинг учламчи структураси полипептид зан-жирларнинг фазода жойлашишини ифодалайди. Бундай структуранинг ҳосил бўлишига аминокислоталар ўлчами, шаклининг қутбланганлиги сезиларли таъсир этади. Оқсиллар учламчи структурага эришгач организмда ёки ундан ташқарида маълум функция бажаради.
Таркибига бир нечта полипептидлар ёки полипептид тўпламлар ўзаро кучсиз боғлар (ноковалент) билан ўзаро боғланган структура тўртламчи структура дейилади. Бунга мисол оқсил фибрилласи ва толаларидир.
Полимердан сунъий ва синтетик материаллар олишда, деярли барча усулларни қўллашда махсус полимер тизимлар тайёрланади. Бунда полимер тизимлар қовушоқ оқувчан суюлтма ёки қайишоқ қовушоқ эритма ҳолатларида бўлиши талаб этилади, чунки бундай ҳолатларда полимер молекулалари бир-бирига нисбатан етарли даражада силжувчанликка эга бўлади, бу эса уларни ҳам шаклини ўзгартиришига, ҳам ўзаро силжиб жипслашишга имкон беради. Шунинг учун ҳам полимерларнинг суюқланиши ва эришини тўғри ташкил қилиш тола ҳосил қилувчи полимер тизимни тайёрлашда муҳим рол ўйнайди.
Полимер суюқланишида макромолекулалараро боғлар узилади. Эришда эса макромолекулалар орасидаги боғлар узилиши билан бир қаторда полимер ва эритувчи ўртасида боғлар ҳосил бўлади. Бу ҳам полимер молекулаларининг, ҳам эритувчи молекулаларининг ҳаракатчанлигини ўзгартириб юборади ва оқибатда маълум мураккабликлар юзага келиши мумкин. Буни бартараф этиш учун эса полимернинг суюлтирма ва эритмаларининг ҳосил бўлиш тамойиллари ва хоссаларини инобатга олиш зарурдир.