天然高分子

NO, PEOPLE’T
INVENT POLYMERS.

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Paul's Treehouse ポリマーは木になるくらいありふれたものと思っていませんか……! まあ、その通りなんですけどね。 高分子はどこにでもある、というのは本心です。 実は、高分子は最初から自然界に存在していたのです。 植物も動物も人間も、すべての生き物は高分子でできています。

海の中にも高分子はたくさんいます。 ポリクアリウムはこちら

まずは植物から。

植物の中の高分子

corn植物はセルロースという高分子でできています。 これは、木や茎、そしてポールのツリーハウスにも使われている丈夫なものです。 – でできています。 セルロースは、綿や麻のような繊維を撚り合わせて糸にし、衣服に織り込んでいるのもセルロースです。 そして、多くの植物がデンプンを作っています。 ジャガイモ、トウモロコシ、米、穀物などにはたくさんのでんぷんが含まれています。 デンプンもポリマーです。

デンプンとセルロースはどちらも同じ糖(グルコース)からできていますが、(グルコース分子の結合が異なるため)非常に異なる働きをします。 デンプンは水に溶けるが、セルロースは溶けない。 だから、私たちはデンプンから食べ物を作り、セルロースから物を作ったり、服を作ったりしているのです。

potatoesフライドポテトでんぷんは、たくさんの枝や端があちこちに突き出て、きつい塊に絡まっている。 でんぷんは、小さなスペースにたくさんのブドウ糖を蓄えるためのコンパクトな方法なのです。 私たちの体はデンプンを分解してブドウ糖にし、それをエネルギーとして使うことで、走ったりジャンプしたり遊んだり考えたりすることができるのです。

植物はセルロースを強度のために使っています。 セルロースの鎖はすべて伸びていて、生のスパゲティがすべてくっついているように、互いにぴったりとくっついているのが好きです。 だから、セルロースは高い木を支えることができるのです。 木造の家も 綿花はほとんどがセルロースで、この伸びた鎖が素晴らしい繊維になるのです。

野菜や穀物に含まれるセルロースは、私たちの食べ物に含まれる繊維です。消化はできませんが、体内をきれいに保つのに役立つので、私たちにとって良いものです。 これは何百年も前から中南米の木から収穫されてきました。 この数百年の間に、人々はゴムをより強く、より耐久性のあるものにする方法を考え出しました。 そして、科学者たちは、さまざまな目的に応じた独自のゴムを発明し、大きな成功を収めてきました。

人間やあらゆる動物に含まれる高分子…タンパク質

burger

「人は自分が食べたものである」という言葉をご存知でしょうか。 さて、私たちがたくさん食べている天然高分子の1つは、私たちを作っているものでもあります-タンパク質! また、革やシルク、ウールなど、身につけるものの一部もタンパク質でできています。 タンパク質は、アミノ酸と呼ばれる分子から形成される天然の高分子です。 チキンナゲットやハンバーガーには多くのタンパク質が含まれています(ただし、バンズには多くのでんぷんが含まれています!)。 タンパク質は、皮膚、臓器、筋肉、髪、爪の主成分です。 体内で最も一般的なタンパク質であるコラーゲンは、体を支えたり構造を作るために使われます。 体内のすべての細胞の間、臓器の周り、歯や骨の中にもあるんだ。

ふわふわのウサギ羽毛や毛皮、髪の毛や爪(動物のひづめでさえ)は、すべてケラチンというタンパク質でできています。 羊毛は羊の毛から作られ、衣服や布地に最適です。 ウールは暖かく、時には少し痒くなることもありますが、今でも広く使われています。 帽子やスカート、ピアノの中敷き…そしてもちろんセーターなど、あらゆるところで目にすることができます。 llama 実はウール以外にも、さまざまな動物の毛が衣料品に使われてきました。 アンゴラウサギの毛はとても軽くて柔らかく、ふわふわしています。 カシミアは特別なヤギからとれる毛で、とてもやわらかく、長持ちするのが特徴です。

シルク

もうひとつの優れたタンパク質は、シルクです-特別な毛虫が作る一種の繊維です。 この材料は、何千年もの間、衣類のための美しい布を作るために使用されてきました。 また、非常に強く、丈夫なので、初期のパラシュートはこれで作られました。 現在では、シルクのナイロン版も作られていますが、シルクに勝るものはありません。 クモの糸は重量の割に非常に強く、科学者たちはこの繊維を模倣するために懸命に研究しています。

酵素

体内で働くタンパク質の特別なグループが酵素です。 それぞれの酵素は、体内で特定の仕事をする小さなタンパク質の塊で、実に素早く仕事をこなします。 酵素がなければ、これらの仕事は起こらないか、あるいは生命を維持するにはあまりにも遅すぎるのです。 酵素の中には、他の酵素を作るものもあります。 酵素はすべて、体内のあらゆるものを維持するために働いています。たとえば、食べ物をエネルギーに変えて、弟を追いかけ回せるようにするのです。 ここをクリックすると、酵素の働きを体験できます。

キチン(凧のような音-宿)

ロブスターと巨大ゴキブリとキノコの共通点は、キチン!

キチンのようなもの。

貝巨大ゴキブリmushroom

キチンは、カニやエビなどの甲殻類やあらゆる虫が、外皮を守るために作る、強い防水の材料だそうです。 キノコの細胞壁にも含まれています(奇妙でしょう?) キチンの面白いところは、その構造がセルロースによく似ていることです。 動物が作るものだからタンパク質だと思われるかもしれませんが、むしろ植物に含まれる丈夫なものに似ています。 科学者たちはキチンを精製してオフホワイトの粉末にする方法を発見し、農家や医師、さらには食品の増粘剤として利用できるようになりました。

ここで質問です

あなたが今知っている天然高分子から、全世界で最も多いのはどの2つだと思いますか? 答えはこちら

人が変えた天然高分子

人が作った最初の高分子には、セルロースから作られた硝酸セルロース映画フィルムのように、天然高分子から作られたものがあります。 後にこのフィルムは、より安全で爆発性の低い酢酸セルロースに取って代わられました。 そして、アセテートフィルムは現在でも映画用カメラに使われています。 また、セルロースはレーヨンの合成繊維の製造にも使われており、皆さんの衣服にも使われているかもしれませんね。

ポリマーを作る(あるいは改良する)ヒントとしての天然ポリマー

天然ポリマーが合成ポリマーに影響を与えたもう1つの方法は、第二次世界大戦中のように、生産国との戦争で絹やゴムが足りなくなったときの物資不足です。 そこで、天然素材に似たポリマー、つまりナイロンや合成ゴムを自分たちで作る方法が考え出されたのです。 天然高分子を改良するために、架橋などの新しいプロセスが発明されました。 ゴムを架橋することで、より強くなり、熱くなっても溶けないようになります。

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