高分子材料とバイオポリマーの違い

ポリマーとバイオポリマーの大きな違いは、ほとんどのポリマーが生分解性でないのに対し、バイオポリマーは分解性であることだ...

ポリマーとバイオポリマーの大きな違いは、ほとんどのポリマーが生分解性でないのに対し、バイオポリマーは分解性であることだ。

高分子は、多くの繰り返し単位を持つ大きな分子である。これらの繰り返し単位は、高分子材料を構成するモノマーを表しています。一方、バイオポリマーは、生体内に存在する高分子材料である。

カタログ

1. 概要と主な違い 2. ポリマーとは 3. バイオポリマーとは 4. 横並び比較 - ポリマーとバイオポリマーの表形式 5. まとめ

高分子材料は何ですか？

高分子は、同一の構造単位を持つ大きな分子である。これらの繰り返し単位はモノマーを表します。これらのモノマーは、共有結合で互いに結合し、ポリマーを形成する。分子量が大きく、1万個以上の原子で構成されている。合成の過程（重合）では、より長いポリマー鎖が形成される。

図01：プラスチック-高分子

また、高分子はその性質によって大きく2種類に分けられる。天然高分子と合成高分子である。天然高分子は自然界に存在する素材であり、合成高分子は人工的に作られた素材である。生体内で形成される高分子は、バイオポリマーと呼ばれる。

また、高分子は合成の仕方によって2つの形態がある。付加ポリマーと縮合ポリマーである。モノマーが炭素原子間に二重結合を持つ場合、その重合は付加重合体を形成する。重合反応の中には、2つのモノマーが結合するときに、水のような小さな分子が放出されるものがあります。このようなポリマーは、縮合系ポリマーである。また、高分子材料は、その性質、構造、起源などによってさまざまに分類することができる。

バイオポリマーは何ですか？

バイオポリマーは、生体内で形成される高分子材料である。生体内の高分子には、多糖類、タンパク質、ポリヌクレオチド（核酸）の3種類がある。多糖類の構造単位は単糖類である。2つの単糖が結合してグリコシド結合を形成するとき、水分子が放出される。このように、多糖類は縮合高分子である。多糖類は生体内で構造的、機能的な役割を担っている。グリコーゲンは貯蔵多糖類であり、セルロースは植物細胞壁の構成成分である。グルコースはグリコーゲンやセルロースの高分子のモノマーである。

タンパク質は、アミノ酸のモノマーからなる生体高分子であるポリペプチドから構成されています。アミノ酸は重合過程でペプチド結合を形成する。そのため、タンパク質は繰り返し単位の間にペプチド結合を持つ。DNAとRNAは、生物にとって重要なポリヌクレオチドである。生体高分子の合成は、共有結合を形成して水分子を放出する脱水反応のプロセスである。

図02：DNAの構造

生体高分子は非常に複雑で多様である。この場合も、直鎖状であったり分岐状であったり、折り畳みのパターンはそれぞれのバイオポリマーに特有のものである。合成高分子とは異なり、バイオポリマーは容易に分解される。そのため、一部の合成高分子の代替品として利用することができます。

これらの材料は、酵素による加水分解、または加熱、化学物質の添加、機械的な力によって変性される。また、これらのポリマーは、生体系が高度に選択的であるため、明確に定義された非常に特異な構造を持っています。さらに、これらの材料は、生体内のテンプレートから合成されます。例えば、新しいDNAは、既存のDNAを鋳型として形成されます。