Cuando los tejidos de plantas o animales se extraen con solventes no polares, una porción del material se disuelve. Los componentes de esta fracción soluble se denominan lípidos e incluyen ácidos grasos, triacilgliceroles, ceras, terpenos, prostaglandinas y esteroides. La porción insoluble contiene los componentes vegetales más polares, incluidos carbohidratos, lignina, proteínas y ácidos nucleicos. En la actualidad, muchas materias primas renovables se destruyen sumariamente (dejándolas pudrir o quemarlas) o se utilizan de manera no económica. Por lo tanto, las hojas se queman “ritualmente” cada otoño. Varios de estos materiales naturales aparentemente inútiles ya se han utilizado como fuentes de materia prima para productos industriales y cada vez hay más disponibles. Los polímeros biológicos representan estrategias exitosas que están siendo estudiadas por los científicos como vías para obtener diferentes y mejores polímeros y el control de la estructura de los polímeros. Ejemplos de “reglas de diseño” y enfoques que están surgiendo incluyen lo siguiente: fi Identificación de secuencias de mer que dan materiales con propiedades particulares fi Identificación de secuencias de mer que causan ciertos cambios estructurales fi Formación de una amplia gama de materiales con una amplia variedad de propiedades generales/ propiedades y funciones específicas (como proteínas/enzimas) a través de un ensamblaje de secuencias controladas a partir de un número fijo de moléculas de materia prima (proteínas, alrededor de 20 aminoácidos diferentes; cinco bases y dos unidades de azúcar para ácidos nucleicos) ◾ Integrado, in situ (en células ), producción de polímeros con un control preciso a nanoescala ◾ Uso repetitivo de estrategias comprobadas con diferencias estructurales aparentemente menores pero que dan como resultado resultados bastante divergentes (proteína para la piel, el cabello y los músculos) ◾ Control de las condiciones de polimerización que permiten una producción en estado estacionario lejos del equilibrio Existe a menudo ocurre una diferencia en la "mentalidad" entre los biopolímeros de ácido nucleico y proteína cubiertos en este capítulo y otros biopolímeros y polímeros sintéticos cubiertos en este y otros capítulos. Los ácidos nucleicos y las proteínas son específicos del sitio con una conformación. Generalmente, si difiere en estructura o geometría de la macromolécula específica necesaria, se descarta. Los ácidos nucleicos y las proteínas no son un promedio estadístico, sino un material específico con una longitud de cadena y una conformación específicas. En comparación, los biopolímeros sintéticos y muchos otros son promedios estadísticos de longitudes y conformaciones de cadenas. Todas estas distribuciones son a menudo cinéticas y/o termodinámicas. Esta diferencia entre las dos divisiones de polímeros biológicamente importantes también se refleja en la probabilidad de que haya dos moléculas con exactamente la misma estructura. Para moléculas como los polisacáridos y las basadas en estructuras similares a los terpenos, las estructuras precisas de las moléculas individuales varían, pero para proteínas y ácidos nucleicos específicos, las estructuras son idénticas de una molécula a otra. Esto puede considerarse una consecuencia de la función general de la macromolécula. Para los polisacáridos, la función principal, aunque no la única, es la energía y la estructura. Para las proteínas y los ácidos nucleicos, las funciones principales incluyen la memoria y la replicación, además de que las proteínas a veces también cumplen una función estructural. Otra diferencia entre las proteínas y los ácidos nucleicos y otros biopolímeros y polímeros sintéticos tiene que ver con la influencia de las actividades de tensión-deformación en las propiedades del material. Por lo tanto, la aplicación de tensión en muchos polímeros sintéticos y algunos biopolímeros fomenta la realineación de las cadenas y regiones del polímero, lo que a menudo da como resultado un material con mayor orden y resistencia. Contrariamente, la aplicación de estrés a ciertos biopolímeros, como proteínas específicas y ácidos nucleicos, provoca una disminución en el rendimiento (a través de la desnaturalización, etc.) y la fuerza. Para estos biopolímeros, esto es el resultado de que el biopolímero ya existe en una forma compacta y "a favor de la energía" y ya existe en la forma "apropiada" para el rendimiento deseado. Los requisitos de rendimiento para las dos clasificaciones de polímeros son diferentes. Para un conjunto, que incluye la mayoría de los biopolímeros sintéticos y algunos, el comportamiento de rendimiento implica la respuesta a la aplicación de tensión-deformación con respecto a ciertas respuestas, como la resistencia química, la mejora de la absorción y otras propiedades físicas. En comparación, los desempeños más citados para proteínas y ácidos nucleicos específicos involucran respuestas biológicas seleccionadas que requieren interacciones específicas que ocurren dentro de un entorno altamente estructurado con requisitos electrónicos y de forma específicos.Una de las áreas científicas y de polímeros de más rápido crecimiento involucra polímeros naturales. Nuestros cuerpos están compuestos en gran parte de polímeros: ácido desoxirribonucleico (ADN), ácido ribonucleico (ARN), proteínas y policarbohidratos. La “salud” de estos polímeros está relacionada con el envejecimiento, la conciencia, la movilidad, la fuerza, etc., es decir, todas las características de estar vivo. Muchos avances médicos, sanitarios y biológicos se centran en los polímeros. Hay un énfasis creciente en tales polímeros naturales. El énfasis en el genoma humano y las relaciones entre los genes y las proteínas y nuestra salud subyace en gran parte de este movimiento. Por lo tanto, la comprensión de los principios poliméricos es ventajosa para aquellos que desean seguir una carrera relacionada con su entorno natural, ya sea medicina, biomedicina, biología, bioingeniería, etc. Físicamente, no hay diferencia en el comportamiento, estudio o prueba de la naturaleza. y polímeros sintéticos. Las técnicas adecuadas para su aplicación a los polímeros sintéticos son igualmente aplicables al estudio y comportamiento de los polímeros naturales. Las proteínas y los ácidos nucleicos suelen actuar como unidades individuales, el nanomundo en acción, mientras que muchos otros polímeros naturales y polímeros sintéticos actúan en conjunto. Esto no es del todo cierto ya que las proteínas y los ácidos nucleicos, mientras actúan como unidades individuales, actúan con otras unidades biológicamente importantes para llevar a cabo sus tareas. Los polímeros sintéticos generalmente actúan como grupos de cadenas a través del enredo de cadenas dando al agregado general propiedades deseadas como la resistencia. En un sentido real, el comportamiento de los polímeros naturales ramificados como la amilopectina es similar al del polietileno de baja densidad ramificado, mientras que el comportamiento de la amilosa lineal es similar al del polietileno de alta densidad en gran parte lineal. Si bien la química y la física específicas que se ocupan de los polímeros sintéticos son complicadas, la química y la física de los polímeros naturales son aún más complejas debido a una serie de factores relacionados, incluido (1) el hecho de que muchos polímeros naturales están compuestos de diferentes, a menudo similares pero unidades no idénticas, repetidas; (2) una mayor dependencia del entorno polimérico natural exacto; (3) la cuestión de la estructura real de muchos polímeros naturales en su entorno natural aún no se conoce bien para muchos polímeros naturales; y (4) el hecho de que la forma y el tamaño del polímero son incluso más importantes y complejos en la mayoría de los polímeros naturales que en los polímeros sintéticos. Industrialmente, estamos experimentando un resurgimiento del uso de polímeros naturales como materias primas y materiales en muchas áreas nuevas y antiguas. Dado que los polímeros naturales suelen ser recursos regenerables o renovables, la naturaleza continúa sintetizándolos a medida que los cosechamos. Muchos polímeros naturales están disponibles en grandes cantidades. Por ejemplo, la celulosa constituye aproximadamente un tercio de la mayor parte de todo el reino vegetal y está presente en las existencias de maíz, hojas de árboles, hierba, etc. Al darnos cuenta de que debemos conservar y regular nuestros recursos químicos, surge la conciencia de que debemos encontrar sustitutos para los recursos que no se renuevan por sí mismos, por lo tanto, la razón del mayor énfasis en la química de polímeros hacia el uso y la modificación de polímeros naturales renovables. por industria Las materias primas naturales deben servir para muchos propósitos humanos. Los carbohidratos como materia prima son valiosos debido a su valor real o potencial. Por ejemplo, las plantas comerciales ya están utilizando bacterias rediseñadas que se reproducen rápidamente y que metabolizan los desechos de celulosa convirtiéndolos en bacterias más ricas en proteínas que se cosechan y luego se usan como fuente de proteína para alimentar a los animales. Además, los materiales naturales se pueden usar en aplicaciones que ahora se reservan en gran medida solo para polímeros sintéticos. Hay suficientes materiales naturales disponibles para satisfacer las necesidades de alimentos y polímeros.