Wat zijn biopolymeren?
Een biopolymeer is elk organisch polymeer. Biopolymeren bestaan al miljarden jaren langer dan synthetische polymeren zoals kunststoffen. Bekende biopolymeren omvatten zetmeel, eiwitten en peptiden, DNA en RNA. Samen vormen deze een groot deel van ons lichaam en het grootste deel van de biosfeer.
Een polymeer is een kettingachtig molecuul dat bestaat uit een herhalende eenheid die een monomeer wordt genoemd. Monomeren vloeien samen in polymeren in een proces dat polymerisatie wordt genoemd. Het biopolymeer van DNA is misschien wel het belangrijkste - het is het middel waarmee lichaamsplannen en hun opkomende gedrag worden doorgegeven van ouders op kinderen.
Het zetmeelpolymeer bestaat uit suikermonomeren. Wanneer je zetmeel consumeert, wordt het afgebroken tot suiker in het lichaam. Zetmeel biedt een vorm met verlengde afgifte van voeding in tegenstelling tot sneller gemetaboliseerde suikers.
Eiwit- en peptidebopolymeren hebben aminozuren als hun bestanddelen. Dit is de reden waarom aminozuren vaak worden aangeduid als 'de bouwstenen van het leven'. DNA en RNA bestaan uit nucleïnezuren, die elkaar afwisselen in precieze patronen om grote hoeveelheden gegevens te coderen.
Biopolymeren zoals polyester en op zetmeel gebaseerde polymeren worden geduwd als een milieuvriendelijk alternatief voor op aardolie gebaseerde polymeren, die duizenden jaren kunnen duren voordat ze biologisch worden afgebroken. Biopolymeren kunnen worden geproduceerd zonder giftige bijproducten en snel biologisch worden afgebroken, waardoor een minimale menselijke voetafdruk op het milieu ontstaat.
In tegenstelling tot synthetische polymeren hebben biopolymeren de neiging om een goed gedefinieerde structuur te hebben. Misschien is dit omdat evolutie de neiging heeft te selecteren op chemische reacties en structuren die grotendeels voorspelbaar zijn. Biopolymeren hebben een gelijkmatig verdeelde reeks molecuulgewichten en worden gebouwd met behulp van een sjabloongericht proces.
Polymeren zijn zeer complexe moleculen. Goed modelleren vereist enorme hoeveelheden rekenkracht. Om deze reden beginnen we pas de precieze details te leren van de manier waarop biopolymeren in het lichaam werken. Deze polymeren hebben complexe vouwpatronen, inclusief secundaire en tertiaire structuren die ontstaan op basis van eigenschappen van de primaire structuur. In een voldoende krachtige microscoop ziet een biopolymeer eruit als een opgerolde bal van touw of een lange wormketting.