Ένα βιοπολυμερές είναι οποιοδήποτε οργανικό πολυμερές. Τα βιοπολυμερή υπάρχουν εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια περισσότερο από τα συνθετικά πολυμερή όπως τα πλαστικά. Τα γνωστά βιοπολυμερή περιλαμβάνουν άμυλο, πρωτεΐνες και πεπτίδια, DNA και RNA. Μαζί αυτά αποτελούν μεγάλο μέρος του σώματός μας και την πλειοψηφία της βιόσφαιρας.
Πολυμερές είναι οποιοδήποτε μόριο που μοιάζει με αλυσίδα που αποτελείται από μια επαναλαμβανόμενη μονάδα που ονομάζεται μονομερές. Τα μονομερή συνενώνονται σε πολυμερή σε μια διαδικασία που ονομάζεται πολυμερισμός. Το βιοπολυμερές του DNA είναι αναμφισβήτητα το πιο σημαντικό – είναι το μέσο με το οποίο τα σχέδια του σώματος και οι αναδυόμενες συμπεριφορές τους μεταβιβάζονται από τους γονείς στους απογόνους.
Το πολυμερές αμύλου αποτελείται από μονομερή σακχάρου. Όταν καταναλώνετε άμυλο, διασπάται σε ζάχαρη μέσα στο σώμα. Το άμυλο παρέχει μια μορφή διατροφής παρατεταμένης αποδέσμευσης σε αντίθεση με τα σάκχαρα που μεταβολίζονται πιο γρήγορα.
Τα βιοπολυμερή πρωτεϊνών και πεπτιδίων έχουν ως συστατικά αμινοξέα. Αυτός είναι ο λόγος που τα αμινοξέα αναφέρονται συχνά ως «τα δομικά στοιχεία της ζωής». Το DNA και το RNA αποτελούνται από νουκλεϊκά οξέα, τα οποία εναλλάσσονται με ακριβή μοτίβα για να κωδικοποιούν μεγάλες ποσότητες δεδομένων.
Βιοπολυμερή όπως ο πολυεστέρας και τα πολυμερή με βάση το άμυλο προωθούνται ως μια φιλική προς το περιβάλλον εναλλακτική λύση στα πολυμερή με βάση το πετρέλαιο, τα οποία μπορεί να χρειαστούν χιλιάδες χρόνια για να βιοαποικοδομηθούν. Τα βιοπολυμερή μπορούν να παραχθούν χωρίς τοξικά υποπροϊόντα και να βιοδιασπαστούν γρήγορα, αφήνοντας ένα ελάχιστο ανθρώπινο αποτύπωμα στο περιβάλλον.
Σε αντίθεση με τα συνθετικά πολυμερή, τα βιοπολυμερή τείνουν να έχουν μια καλά καθορισμένη δομή. Ίσως αυτό συμβαίνει επειδή η εξέλιξη τείνει να επιλέγει χημικές αντιδράσεις και δομές που είναι σε μεγάλο βαθμό προβλέψιμες. Τα βιοπολυμερή έχουν ένα ομοιόμορφα κατανεμημένο σύνολο μοριακών βαρών και κατασκευάζονται χρησιμοποιώντας μια διαδικασία κατευθυνόμενη από το πρότυπο.
Τα πολυμερή είναι πολύ πολύπλοκα μόρια. Η καλή μοντελοποίησή τους απαιτεί τεράστιες ποσότητες υπολογιστικής ισχύος. Για αυτόν τον λόγο, μόλις αρχίζουμε να μαθαίνουμε τις ακριβείς λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο τα βιοπολυμερή λειτουργούν μέσα στο σώμα. Αυτά τα πολυμερή έχουν πολύπλοκα σχέδια αναδίπλωσης, συμπεριλαμβανομένων δευτερογενών και τριτογενών δομών που προκύπτουν με βάση τις ιδιότητες της πρωτογενούς δομής. Σε ένα αρκετά ισχυρό μικροσκόπιο, ένα βιοπολυμερές μοιάζει με μια τυλιγμένη σφαίρα από κορδόνι ή μια μακριά σκουληκοειδή αλυσίδα.