Глобулярные и фибриллярные макромолекулы

По форме молекул все природные органические высокомолекулярные вещества можно разделить на два больших класса: глобулярные (сферические) и фибриллярные (линейные) [19].

Глобулярные макромолекулы состоят из сильно разветвленных или плотно упакованных цепей, в то время как фибриллярные макромолекулы простираются в основном в одном направлении. Такие линейные макромолекулы длинные и тонкие, подобно волосу или волокнам шерсти. Представители этих классов макромолекулярных веществ заметно различаются по механическим свойствам, а также по растворимости и вязкости растворов. Фибриллярные макромолекулы являются структурными материалами: целлюлоза в растениях, фибриллярные белки в животных организмах. Прочные ткани не могут состоять из глобулярных белков. Однако такие белки широко распространены в живых тканях – они активно участвуют во всех физиологических процессах:

У глобулярных и фибриллярных макромолекул существует определенное различие в химической устойчивости. Первые относительно устойчивы, последние легко расщепляются, например, следами кислорода. Это обусловлено простотой пространственных структур таких белков: нить разрывается значительно легче, чем плотная спираль.

Фибриллярные макромолекулы очень гибки, и в зависимости от условий их можно свернуть или растянуть до различных размеров. Если растягивать каучук, то его макромолекулы удлиняются и ориентируются. В различных растворителях линейные макромолекулы образуют петли и спирали разных размеров. Более того, их молекулярная конфигурация изменяется под действием температуры, так же как под влиянием градиента течения. Свойства такой высокомолекулярной системы сильно зависят от конфигурации входящих в нее единиц.

Конфигурация глобулярных макромолекул более устойчива, чем фибриллярных. Однако по сравнению с малыми молекулами подобного состава большие молекулы, особенно молекулы белков, не обладают очень устойчивой конфигурацией. Специфическая упаковка и вторичные связи между цепями макромолекул могут легко разрушаться, например, при нагревании, облучении ультразвуком, даже при распределении в поверхностном слое или при сильном встряхивании. В этих условиях исключительно плотная глобулярная структура может нарушаться и макромолекула становится линейной. Иногда активированные глобулярные молекулы не разрушаются, а объединяются в большие линейные или разветвленные сверхструктуры. Нарушение природной конфигурации макромолекул называется денатурацией.