Kemija nukleinskih kiselina kao prirodnih polimera. Prezentacija na temu: Viši prirodni polimeri – Proteini i Nukleinske kiseline. Gdje su sadržane genetske informacije?

Polimeri su visokomolekularni spojevi koji se sastoje od mnogo ponavljajućih elemenata različite ili identične strukture atomske skupine- poveznice. Te su karike međusobno povezane koordinacijskim ili kemijskim vezama u razgranate ili dugačke linearne lance iu trodimenzionalne prostorne strukture.

Polimeri su:

  • sintetički,
  • Umjetna,
  • organski.

Organski polimeri nastaju u prirodi u životinjskim i biljnim organizmima. Najvažniji od njih su proteini, polisaharidi, nukleinske kiseline, kaučuk i drugi prirodni spojevi.

Čovjek već dugo i široko koristi organske polimere u svakodnevnom životu. Koža, vuna, pamuk, svila, krzno - sve se to koristi za proizvodnju odjeće. Vapno, cement, glina, organsko staklo (pleksiglas) - u građevinarstvu.

Organski polimeri prisutni su i kod ljudi. Na primjer, nukleinske kiseline (koje se nazivaju i DNK), kao i ribonukleinske kiseline (RNA).

Svojstva organskih polimera

Svi organski polimeri imaju posebna mehanička svojstva:

  • niska lomljivost kristalnih i staklastih polimera (organsko staklo, plastika);
  • elastičnost, odnosno visoka reverzibilna deformacija pri malim opterećenjima (guma);
  • orijentacija makromolekula pod djelovanjem usmjerenog mehaničkog polja (proizvodnja filmova i vlakana);
  • pri niskim koncentracijama visoka je viskoznost otopina (polimeri najprije bubre, a zatim se otapaju);
  • pod utjecajem male količine reagensa mogu brzo promijeniti fizikalne i mehaničke karakteristike (npr. štavljenje kože, vulkanizacija gume).

Tablica 1. Karakteristike izgaranja nekih polimera.

polimeriPonašanje materijala pri uvođenju u plamen i zapaljivostKarakter plamenaMiris
Polietilen (PE) Topi se kap po kap, dobro gori i nastavlja gorjeti kad se makne s plamena. Svjetleće, u početku plavkasto, a zatim žuto Gorući parafin
polipropilen (PP) Isti Isti Isti
Polikarbonat (PC) Isti Pušenje
poliamid (PA) Gori, teče kao nit Odozdo plavkasto, sa žutim rubovima Opečena kosa ili spaljene biljke
Poliuretan (PU) Gori, teče kap po kap Žut, odozdo plavkast, užaren, siv dim Oštro, neugodno
Polistiren (PS) Samozapaljuje se, topi se Jarko žuta, užarena, zadimljena Slatkasto cvjetni, s prizvukom mirisa stirena
Polietilen tereftalat (PET) Gori, kaplje Žuto-narančasta, zadimljena Slatko, mirisno
Epoksidna smola (ED) Dobro gori, nastavlja gorjeti kad se ukloni s plamena Žuti dim Specifično svježe (na samom početku zagrijavanja)
Poliesterska smola (PN) Gori, pougljenjeno Užaren, zadimljen, žut slatko
Čvrsti polivinil klorid (PVC) Gori teško i rasipajući se, maknuvši se s plamena ugasi se i omekša Svijetlo zeleno Akutno, klorovodik
PVC plastificiran Teško gori, a kad se makne s plamena, raspršuje se Svijetlo zeleno Akutno, klorovodik
Fenol-formaldehidna smola (FFR) Teško se pali, slabo gori, zadržava oblik Žuta boja Fenol, formaldehid

Tablica 2. Topljivost polimernih materijala.

Tablica 3. Bojanje polimera prema Lieberman-Storch-Moravsky reakciji.

Članci na temu

Među većinom materijala najpopularniji i nadaleko poznati su polimerni kompozitni materijali (PCM). Aktivno se koriste u gotovo svim područjima ljudska aktivnost. Upravo su ti materijali glavna komponenta za izradu različitih proizvoda koji se koriste u potpuno različite svrhe, od štapova za pecanje i trupova čamaca, do cilindara za skladištenje i transport zapaljivih tvari, kao i lopatica rotora helikoptera. Ovako široka popularnost PCM-a povezana je sa sposobnošću rješavanja tehnoloških problema bilo koje složenosti povezanih s proizvodnjom kompozita s određenim svojstvima, zahvaljujući razvoju kemije polimera i metoda za proučavanje strukture i morfologije polimernih matrica koje se koriste u proizvodnja PCM-a.

Slajd 2

Svrha sata: Učvrstiti i produbiti razumijevanje učenika o prirodnim polimerima na primjeru proteina i nukleinskih kiselina. Usustaviti znanja o sastavu, građi, svojstvima i funkciji bjelančevina. Imati predodžbu o kemijskoj i biološkoj sintezi bjelančevina, stvaranju umjetne i sintetičke hrane. Proširite svoje razumijevanje sastava i strukture nukleinskih kiselina. Znati objasniti konstrukciju dvostruka spirala DNK prema principu komplementarnosti. Poznavati ulogu nukleinskih kiselina u životu organizama. Nastavite razvijati vještine samoobrazovanja, sposobnost slušanja predavanja i isticanje glavne stvari. Vodite bilješke o izradi plana ili teza. Razvijati spoznajni interes učenika, uspostavljati međupredmetno povezivanje (s biologijom).

Slajd 3

Prva skupina H, O, N, C (makroelementi) Druga skupina P, S, Ka, Na, Ca, Mg, Fe, Cl Treća skupina Zn, Cu, J, F itd. (mikroelementi) Kemijski elementi koji ulaze u sastav stanice H N O C Ca Ba

Slajd 4

Slajd 5

Vrijednosti proteina

Organizmi koji danas žive na Zemlji sadrže oko tisuću milijardi tona proteina. Odlikujući se neiscrpnom raznolikošću strukture, koja je ujedno strogo specifična za svaku od njih, bjelančevine, zajedno s nukleinskim kiselinama, čine materijalnu osnovu postojanja cjelokupnog bogatstva organizama u svijetu koji nas okružuje. Proteine ​​karakterizira sposobnost unutarmolekulskih interakcija, zbog čega je struktura proteinskih molekula tako dinamična i promjenjiva. Proteini su u interakciji sa širokim spektrom tvari. Spajajući se međusobno ili s nukleinskim kiselinama, polisaharidima i lipidima, tvore ribosome, mitohondrije, lizosome, membrane endoplazmatskog retikuluma i druge substanične strukture u kojima se odvijaju različiti metabolički procesi. Dakle, proteini igraju izuzetnu ulogu u fenomenima života.

Slajd 6

Razine organizacije proteinskih molekula Primarna Sekundarna Tercijarna Kvartarna Jedan od teških problema kemije proteina bilo je dešifriranje slijeda aminokiselinskih ostataka u polipeptidnom lancu, odnosno primarne strukture proteinske molekule. Prvi su ga riješili engleski znanstvenik F. Sanger i njegovi kolege 1945.-1956. Utvrdili su primarnu strukturu hormona inzulina, proteina koji proizvodi gušterača. Za to je F. Sanger 1958. godine dobio Nobelovu nagradu.

Slajd 7

specifičan slijed a-aminokiselinskih ostataka u polipeptidnom lancu Primarna struktura -

Slajd 8

Slajd 9

Kvartarna struktura – agregati nekoliko proteinskih makromolekula (proteinski kompleksi), nastali interakcijom različitih polipeptidnih lanaca

Slajd 10

Kemijska svojstva proteina (video)

Karakteristična reakcija proteina je denaturacija: koagulacija proteina pri zagrijavanju. Taloženje proteina koncentriranim alkoholom. Taloženje proteina solima teških metala. 2. Obojene reakcije proteina: Ksantoproteinska reakcija Biuretska reakcija Određivanje sadržaja sumpora u sastavu proteinske molekule.

Slajd 11

Uloga proteina u životnim procesima

Od velikog je interesa proučavanje ne samo strukture, već i uloge proteina u vitalnim procesima. Mnogi od njih imaju zaštitna (imunoglobulini) i toksična (zmijski otrovi, toksini kolere, difterije i tetanusa, enterotoksin B iz stafilokoka, toksin butulizma) značajna za medicinske svrhe. Ali najvažnije je da su proteini najvažniji i nezamjenjivi dio ljudske hrane. Danas je 10-15% svjetske populacije gladno, a 40% prima nezdravu hranu s nedovoljno proteina. Stoga je čovječanstvo prisiljeno industrijski proizvoditi proteine ​​– najdeficitarniji proizvod na Zemlji. Ovaj problem intenzivno se rješava na tri načina: proizvodnjom stočnog kvasca, pripremom proteinsko-vitaminskih koncentrata na bazi naftnih ugljikovodika u tvornicama i izdvajanjem proteina iz neprehrambenih sirovina biljnog podrijetla. Kod nas se proteinsko-vitaminski koncentrat proizvodi od ugljikovodičnih sirovina. Industrijska proizvodnja esencijalnih aminokiselina također je obećavajuća kao zamjena za proteine. Poznavanje strukture i funkcija proteina približava čovječanstvo svladavanju najskrovitije tajne samog fenomena života.

Slajd 12

NUKLEINSKE KISELINE

Nukleinske kiseline su prirodni visokomolekularni organski spojevi, polinukleotidi, koji omogućuju pohranu i prijenos nasljednih (genetskih) informacija u živim organizmima. Nukleinske kiseline otkrio je 1869. godine švicarski znanstvenik F. Miescher kao komponenta stanične jezgre, pa su ime dobile prema latinskoj riječi nucleus – jezgra. Nycleus" - jezgra. Po prvi put DNA i RNA ekstrahirane su iz stanične jezgre. Zato se nazivaju nukleinske kiseline. Građu i funkcije nukleinskih kiselina proučavali su američki biolog J. Watson i engleski fizičar F. Crick.

Slajd 13

STRUKTURE DNK I RNK Godine 1953. američki biokemičar J. Watson i engleski fizičar F. Crick izgradili su model prostorne strukture DNK; koji izgleda kao dvostruka spirala. To je odgovaralo podacima engleskih znanstvenika R. Franklina i M. Wilkinsa, koji su pomoću rendgenske difrakcijske analize DNK uspjeli odrediti opće parametre spirale, njezin promjer i udaljenost između zavoja. Godine 1962. Watson, Crick i Wilkins dobili su Nobelovu nagradu za ovo važno otkriće.

Slajd 14

NUKLEINSKE KISELINE MONOMERI - NUKLEOTID DNA - deoksiribonukleinska kiselina RNA ribonukleinska kiselina Sastav nukleotida u DNA Sastav nukleotida u RNA Dušične baze: Adenin (A) Gvanin (G) Citozin (C) Uracil (U): Riboza Ostatak fosforne kiseline Dušične baze : Adenin (A) Guanin (G) Citozin (C) Timin (T) Dezoksiriboza Ostatak fosforne kiseline Messenger RNA (i-RNA) Prijenosna RNA (t-RNA) Ribosomska RNA (r-RNA)

Slajd 15

Postoje tri vrste nukleinskih kiselina: DNA (dezoksiribonukleinske kiseline), RNA (ribonukleinske kiseline) i ATP (adenozin trifosfat). Poput ugljikohidrata i proteina, oni su polimeri. Kao i proteini, nukleinske kiseline su linearni polimeri. Međutim, njihovi monomeri - nukleotidi - složene su tvari, za razliku od prilično jednostavnih šećera i aminokiselina. Struktura nukleinskih kiselina

Slajd 16

Usporedne karakteristike DNA i RNA

DNA Biološki polimer Monomer – nukleotid 4 vrste dušičnih baza: adenin, timin, gvanin, citozin. Komplementarni parovi: adenin-timin, gvanin-citozin Položaj - jezgra Funkcije - pohrana nasljednih informacija Šećer - deoksiriboza RNA Biološki polimer Monomer - nukleotid 4 vrste dušičnih baza: adenin, gvanin, citozin, uracil Komplementarni parovi: adenin-uracil, gvanin- citozin Mjesto – jezgra, citoplazma Funkcije – prijenos, prijenos nasljednih informacija. Šećer - riboza

Slajd 17

Trojka

Triplet su tri uzastopna nukleotida. Slijed tripleta određuje slijed aminokiselina u proteinu! Trojke smještene jedna iza druge, koje određuju strukturu jedne proteinske molekule, predstavljaju GEN.

Slajd 18

Replikacija je proces samodupliciranja molekule DNA koji se temelji na principu komplementarnosti. Značenje replikacije: zbog samodupliciranja DNA dolazi do procesa diobe stanica.

Slajd 19

Između dušikovih baza para A i T stvaraju se 2 vodikove veze, a između G i C - 3, stoga je jakost G-C veze viši od A-T: komplementarni parovi

Slajd 20

DNA U KROMOSOMIMA

Slajd 21

STRUKTURE DNK I RNK DNK

Slajd 22

Značenje nukleinskih kiselina

Pohranjivanje, prijenos i nasljeđivanje informacija o strukturi proteinskih molekula. Stabilnost NK- najvažniji uvjet normalno funkcioniranje stanica i cijelih organizama. Promjena strukture NK je promjena strukture stanica ili fizioloških procesa – promjena životne aktivnosti.

Slajd 23

Primjena NDT-a

Slajd 24

Tijekom života čovjek obolijeva i doživljava nepovoljne proizvodne ili klimatske uvjete. Posljedica toga je povećanje učestalosti “kvarova” u dobro funkcionirajućem genetskom aparatu. Do određenog vremena, "kvarovi" se ne manifestiraju prema van, a mi ih ne primjećujemo. Jao! S vremenom promjene postaju očite. Prije svega, pojavljuju se na koži. Trenutno rezultati istraživanja biomakromolekula izlaze iz zidova laboratorija, počinjući sve više pomagati liječnicima i kozmetolozima u njihovom svakodnevnom radu. Davnih 1960-ih. Postalo je poznato da izolirani DNA lanci uzrokuju regeneraciju stanica. Ali samo najviše posljednjih godina U 20. stoljeću postalo je moguće koristiti ovo svojstvo za obnavljanje stanica kože koje stare.

Slajd 25

Konsolidacija lekcije (test kontrola)

1. opcija 1. Dvostruki polinukleotidni lanac karakterističan je za molekule: a) DNA b) RNA c) oba prethodna odgovora su točna. 2. Prosječna molekularna težina, koja vrsta nukleinske kiseline je veća? a) DNA b) RNA c) ovisi o vrsti žive stanice 3. Koje tvari nisu sastavni dio nukleotid? a) pirimidinska ili purinska baza. b) riboza i deoksiriboza c) α - aminokiseline d) fosforna kiselina 4. Nukleotidi DNA ne sadrže ostatke kao baze: a) citozin c) gvanin b) uracil d) adenin e) timin 5. Slijed nukleotida je struktura nukleinskih kiselina: a) primarne c) tercijarne b) sekundarne d) kvaternarne Varijanta 2 1. Nukleinske kiseline su dobile naziv po latinskoj riječi: a) jezgra c) život b) stanica d) prva 2. Polimerni lanac, koji nukleinska kiselina je niz nukleotida? a) DNA b) RNA c) obje vrste nukleinskih kiselina3. Sekundarna struktura u obliku dvostruke spirale karakteristična je za sljedeće molekule: a) DNA c) RNA b) proteini d) sve nukleinske kiseline 4. Purinska baza nije: a) adenin c) gvanin b) timin d) svi su 5. Molekula nukleotida ne sadrži: a) ostatak monosaharida c) ostatak dušične baze b) ostatak aminokiseline d) ostatak fosforne kiseline

Pogledaj sve slajdove

Posebnu, vrlo važnu skupinu prirodnih kemijskih tvari čine spojevi visoke molekularne težine (polimeri). Mogu se podijeliti u dvije velike skupine:

    Prirodni organski polimeri – biopolimeri

    Prirodni anorganski polimeri

Prvo, pogledajmo tvari koje se odnose na biopolimere.

Masa molekula biopolimera doseže nekoliko desetaka tisuća i uloga ovih spojeva je ogromna. Polimerne tvari osnova su života na Zemlji.

stol 1

Organski prirodni polimeri – biopolimeri– osiguravaju vitalne procese za sve životinjske i biljne organizme. Zanimljivo je da je priroda od mnoštva mogućih opcija “odabrala” samo 4 vrste polimera:

Slika 1

polisaharidi

Polisaharidi su prirodni visokomolekularni ugljikohidrati čije se makromolekule sastoje od ostataka monosaharida.

Polisaharidi čine najveći dio organske tvari u Zemljinoj biosferi. U živoj prirodi obavljaju važne biološke funkcije, djelujući kao:

    strukturne komponente stanica i tkiva,

    rezerva energije,

    zaštitne tvari.

Polisaharidi nastaju iz niskomolekularnih spojeva opće formule C n H 2 n O n koji se nazivaju šećeri ili ugljikohidrati. Za šećere je karakteristična prisutnost aldehidnih ili ketonskih skupina, prve se nazivaju aldoze, a druge ketoze. Među šećerima s n = 6, zvanim heksozama, postoji 16 izomernih aldoheksoza i 16 ketoheksoza. Međutim, samo četiri od njih (α-galaktoza, d-manoza, d-glukoza, d-fruktoza) nalaze se u živim stanicama. Biološka uloga šećera određena je činjenicom da su oni izvor energije potrebne tijelu, koja se oslobađa tijekom njihove oksidacije, te polazni materijal za sintezu makromolekula.

U potonjem slučaju, sposobnost šećera da formiraju cikličke strukture je od velike važnosti, kao što je ilustrirano u nastavku na primjeru glukoze i fruktoze:

Riža. 2

U vodenoj otopini glukoza sadrži 99,976% cikličkog izomera. Ketoheksoze imaju peteročlane cikličke izomere. Cikličke molekule monosaharida mogu se međusobno vezati stvarajući takozvane glikozidne veze kondenzacijom hidroksilnih skupina.

Najčešći su polisaharidi čije su jedinice koje se ponavljaju ostaci α-D-glukopiranoze ili njezinih derivata.

Glavni predstavnici polisaharida su škrob I celuloza- građena od ostataka jednog monosaharida - glukoza. Škrob i celuloza imaju istu molekulsku formulu:

(C6h10o5)n,

ali apsolutno razna svojstva. To se objašnjava osobitostima njihove prostorne strukture.

Škrob se sastoji od ostataka α-glukoze, a celuloza - od β-glukoze, koji su prostorni izomeri i razlikuju se samo u položaju jedne hidroksilne skupine (istaknuto):

Slika 3

Uzimajući u obzir prostornu strukturu šesteročlanog prstena, formule ovih izomera imaju oblik:

Slika 4

Najvažniji polisaharidi također uključuju glikogen(C 6 H 10 O 5) n, nastaje u ljudskim i životinjskim tijelima kao rezultat biokemijskih transformacija iz biljnih ugljikohidrata. Poput škroba, glikogen se sastoji od ostataka α-glukoze i obavlja slične funkcije (stoga se često naziva životinjskim škrobom).

Iz kemijska svojstva reakcije polisaharida su najvažnije hidroliza I izvođenje zbog reakcija makromolekula na OH skupinama.

    Hidroliza polisaharida odvija se u razrijeđenim otopinama mineralnih kiselina (ili pod djelovanjem enzima). Istovremeno, u makromolekulama se prekidaju veze koje povezuju monosaharidne jedinice - glikozidne veze(slično hidroliza disaharida). Potpuna hidroliza polisaharida dovodi do stvaranja monosaharida (celuloza, škrob i glikogen se hidroliziraju u glukozu):

(C6H10O5) n + n H2O(H+) n C6H12O6

Nepotpunom hidrolizom nastaju oligosaharidi, uključujući disaharide. Sposobnost polisaharida za hidrolizu raste sljedećim redoslijedom:

celuloza< крахмал < гликоген

Od celuloze (otpadnog proizvoda drvne industrije), etanol (nazvan "hidrolitički alkohol") se proizvodi kiselom hidrolizom i naknadnom fermentacijom nastale glukoze.

    Među derivatima polisaharida najveću praktičnu važnost imaju eteri i esteri celuloze. Njihov nastanak događa se u reakcijama makromolekula celuloze duž alkoholnih OH skupina (svaka monosaharidna jedinica ima 3 OH skupine):

Najvažniji derivati ​​celuloze uključuju: - metilceluloza(metil eteri celuloze) opće formule

N ( x= 1, 2 ili 3);

- acetat celuloze(celulozni triacetat) - ester celuloze i octene kiseline

- nitroceluloza(nitrati celuloze) - nitrati celuloze:

N ( x= 1, 2 ili 3).

Ovi polimerni materijali koriste se u proizvodnji umjetnih vlakana, plastike, filmova, boja i lakova, bezdimnog praha, eksploziva, krutog raketnog goriva itd.

Slajd 1

Slajd 2

Svrha sata: Učvrstiti i produbiti razumijevanje učenika o prirodnim polimerima na primjeru proteina i nukleinskih kiselina. Usustaviti znanja o sastavu, građi, svojstvima i funkciji bjelančevina. Imati predodžbu o kemijskoj i biološkoj sintezi bjelančevina, stvaranju umjetne i sintetičke hrane. Proširite svoje razumijevanje sastava i strukture nukleinskih kiselina. Znati objasniti konstrukciju dvostruke spirale DNK na principu komplementarnosti. Poznavati ulogu nukleinskih kiselina u životu organizama. Nastavite razvijati vještine samoobrazovanja, sposobnost slušanja predavanja i isticanje glavne stvari. Vodite bilješke o izradi plana ili teza. Razvijati spoznajni interes učenika, uspostavljati međupredmetno povezivanje (s biologijom).

Slajd 3

Slajd 4

Slajd 5

Vrijednosti proteina Organizmi koji danas žive na Zemlji sadrže oko tisuću milijardi tona proteina. Odlikujući se neiscrpnom raznolikošću strukture, koja je ujedno strogo specifična za svaku od njih, bjelančevine, zajedno s nukleinskim kiselinama, čine materijalnu osnovu postojanja cjelokupnog bogatstva organizama u svijetu koji nas okružuje. Proteine ​​karakterizira sposobnost unutarmolekulskih interakcija, zbog čega je struktura proteinskih molekula tako dinamična i promjenjiva. Proteini su u interakciji sa širokim spektrom tvari. Spajajući se međusobno ili s nukleinskim kiselinama, polisaharidima i lipidima, tvore ribosome, mitohondrije, lizosome, membrane endoplazmatskog retikuluma i druge substanične strukture u kojima se odvijaju različiti metabolički procesi. Dakle, proteini igraju izuzetnu ulogu u fenomenima života.

Slajd 6

Razine organizacije proteinskih molekula Primarna Sekundarna Tercijarna Kvartarna Jedan od teških problema kemije proteina bilo je dešifriranje slijeda aminokiselinskih ostataka u polipeptidnom lancu, odnosno primarne strukture proteinske molekule. Prvi su ga riješili engleski znanstvenik F. Sanger i njegovi kolege 1945.-1956. Utvrdili su primarnu strukturu hormona inzulina, proteina koji proizvodi gušterača. Za to je F. Sanger 1958. godine dobio Nobelovu nagradu.

Slajd 7

specifičan slijed a-aminokiselinskih ostataka u polipeptidnom lancu Primarna struktura -

Slajd 8

Slajd 9

Kvartarna struktura – agregati nekoliko proteinskih makromolekula (proteinski kompleksi), nastali interakcijom različitih polipeptidnih lanaca

Slajd 10

Kemijska svojstva proteini (video film) Karakteristična reakcija proteina je denaturacija: Koagulacija proteina pri zagrijavanju. Taloženje proteina koncentriranim alkoholom. Taloženje proteina solima teških metala. 2. Obojene reakcije proteina: Ksantoproteinska reakcija Biuretska reakcija Određivanje sadržaja sumpora u sastavu proteinske molekule.

Slajd 11

Uloga proteina u životnim procesima Od velikog je interesa proučavanje ne samo strukture, već i uloge proteina u životnim procesima. Mnogi od njih imaju zaštitna (imunoglobulini) i toksična (zmijski otrovi, toksini kolere, difterije i tetanusa, enterotoksin B iz stafilokoka, toksin butulizma) značajna za medicinske svrhe. Ali najvažnije je da su proteini najvažniji i nezamjenjivi dio ljudske hrane. Danas je 10-15% svjetske populacije gladno, a 40% prima nezdravu hranu s nedovoljno proteina. Stoga je čovječanstvo prisiljeno industrijski proizvoditi proteine ​​– najdeficitarniji proizvod na Zemlji. Ovaj problem intenzivno se rješava na tri načina: proizvodnjom stočnog kvasca, pripremom proteinsko-vitaminskih koncentrata na bazi naftnih ugljikovodika u tvornicama i izdvajanjem proteina iz neprehrambenih sirovina biljnog podrijetla. Kod nas se proteinsko-vitaminski koncentrat proizvodi od ugljikovodičnih sirovina. Industrijska proizvodnja esencijalnih aminokiselina također je obećavajuća kao zamjena za proteine. Poznavanje strukture i funkcija proteina približava čovječanstvo svladavanju najskrovitije tajne samog fenomena života.

Slajd 12

NUKLEINSKE KISELINE Nukleinske kiseline su prirodni visokomolekularni organski spojevi, polinukleotidi, koji omogućuju pohranjivanje i prijenos nasljednih (genetskih) informacija u živim organizmima. Nukleinske kiseline otkrio je 1869. godine švicarski znanstvenik F. Miescher kao sastavni dio staničnih jezgri, pa su ime dobile prema latinskoj riječi nucleus - jezgra. Nycleus" - jezgra. Po prvi put DNA i RNA ekstrahirane su iz stanične jezgre. Zato se nazivaju nukleinske kiseline. Građu i funkcije nukleinskih kiselina proučavali su američki biolog J. Watson i engleski fizičar F. Crick.

Slajd 13

STRUKTURE DNK I RNK Godine 1953. američki biokemičar J. Watson i engleski fizičar F. Crick izgradili su model prostorne strukture DNK; koji izgleda kao dvostruka spirala. To je odgovaralo podacima engleskih znanstvenika R. Franklina i M. Wilkinsa, koji su pomoću rendgenske difrakcijske analize DNK uspjeli odrediti opće parametre spirale, njezin promjer i udaljenost između zavoja. Godine 1962. Watson, Crick i Wilkins dobili su Nobelovu nagradu za ovo važno otkriće.

Slajd 14

NUKLEINSKE KISELINE MONOMERI - NUKLEOTID DNA - deoksiribonukleinska kiselina RNA ribonukleinska kiselina Sastav nukleotida u DNA Sastav nukleotida u RNA Dušične baze: Adenin (A) Gvanin (G) Citozin (C) Uracil (U): Riboza Ostatak fosforne kiseline Dušične baze : Adenin (A) Guanin (G) Citozin (C) Timin (T) Dezoksiriboza Ostatak fosforne kiseline Messenger RNA (i-RNA) Prijenosna RNA (t-RNA) Ribosomska RNA (r-RNA)

Slajd 15

Postoje tri vrste nukleinskih kiselina: DNA (dezoksiribonukleinske kiseline), RNA (ribonukleinske kiseline) i ATP (adenozin trifosfat). Poput ugljikohidrata i proteina, oni su polimeri. Kao i proteini, nukleinske kiseline su linearni polimeri. Međutim, njihovi monomeri - nukleotidi - složene su tvari, za razliku od prilično jednostavnih šećera i aminokiselina. Struktura nukleinskih kiselina

Slajd 16

Usporedne karakteristike DNA i RNA DNA Biološki polimer Monomer – nukleotid 4 vrste dušičnih baza: adenin, timin, gvanin, citozin. Komplementarni parovi: adenin-timin, gvanin-citozin Položaj - jezgra Funkcije - pohrana nasljednih informacija Šećer - deoksiriboza RNA Biološki polimer Monomer - nukleotid 4 vrste dušičnih baza: adenin, gvanin, citozin, uracil Komplementarni parovi: adenin-uracil, gvanin- citozin Mjesto – jezgra, citoplazma Funkcije – prijenos, prijenos nasljednih informacija. Šećer - riboza

Slajd 17

Triplet Triplet su tri uzastopna nukleotida. Slijed tripleta određuje slijed aminokiselina u proteinu! Trojke smještene jedna za drugom, određujući strukturu jedne proteinske molekule, predstavljaju GEN.

Slajd 18

Replikacija je proces samodupliciranja molekule DNA koji se temelji na principu komplementarnosti. Značenje replikacije: zbog samodupliciranja DNA dolazi do procesa diobe stanica.

Slajd 19

Između dušikovih baza para A i T stvaraju se 2 vodikove veze, a između G i C - 3, stoga je snaga G-C veze veća od A-T: Komplementarni parovi

Slajd 20

Slajd 21

Slajd 22

Značenje nukleinskih kiselina Pohranjivanje, prijenos i nasljeđivanje informacija o strukturi proteinskih molekula. Stabilnost NK je najvažniji uvjet za normalno funkcioniranje stanica i cjelokupnog organizma. Promjena strukture NK je promjena strukture stanica ili fizioloških procesa – promjena životne aktivnosti.

Slajd 23

Primjena NK Tijekom života čovjek oboli, nađe se u nepovoljnim proizvodnim ili klimatskim uvjetima. Posljedica toga je povećanje učestalosti “kvarova” u dobro funkcionirajućem genetskom aparatu. Do određenog vremena, "kvarovi" se ne manifestiraju prema van, a mi ih ne primjećujemo. Jao! S vremenom promjene postaju očite. Prije svega, pojavljuju se na koži. Trenutno rezultati istraživanja biomakromolekula izlaze iz zidova laboratorija, počinjući sve više pomagati liječnicima i kozmetolozima u njihovom svakodnevnom radu. Davnih 1960-ih. Postalo je poznato da izolirani DNA lanci uzrokuju regeneraciju stanica. Ali tek u zadnjim godinama 20. stoljeća postalo je moguće koristiti ovo svojstvo za obnavljanje stanica kože koje stare.

Slajd 24

Primjena NC znanosti još je daleko od mogućnosti korištenja egzogenih DNK lanaca (s izuzetkom virusne DNK) kao predloška za "novu" DNK sintezu izravno u ljudskim, životinjskim ili biljnim stanicama. Činjenica je da je stanica domaćina pouzdano zaštićena od uvođenja strane DNA pomoću specifičnih enzima prisutnih u njoj - nukleaza. Strana DNA će neizbježno proći kroz uništenje ili restrikciju pod djelovanjem nukleaza. DNK će biti prepoznata kao "strana" zbog nepostojanja obrasca distribucije metiliranih baza svojstvenih DNK stanice domaćina koji je specifičan za svaki organizam. U isto vrijeme, što su stanice bliže povezane, to će njihova DNK više formirati hibride. Rezultat ove studije je drugačiji kozmetičke kreme, uključujući "čarobne niti" za pomlađivanje kože.

Slajd 25

Konsolidacija lekcije ( kontrola ispitivanja) Opcija 1 1. Dvostruki polinukleotidni lanac karakterističan je za molekule: a) DNA b) RNA c) oba prethodna odgovora su točna. 2. Prosječna molekularna težina, koja vrsta nukleinske kiseline je veća? a) DNA b) RNA c) ovisi o vrsti žive stanice 3. Koje tvari nisu sastavni dio nukleotida? a) pirimidinska ili purinska baza. b) riboza i deoksiriboza c) α - aminokiseline d) fosforna kiselina 4. Nukleotidi DNA ne sadrže ostatke kao baze: a) citozin c) gvanin b) uracil d) adenin e) timin 5. Slijed nukleotida je struktura nukleinskih kiselina: a) primarne c) tercijarne b) sekundarne d) kvaternarne Varijanta 2 1. Nukleinske kiseline su dobile naziv po latinskoj riječi: a) jezgra c) život b) stanica d) prva 2. Polimerni lanac, koji nukleinska kiselina je niz nukleotida? a) DNA b) RNA c) obje vrste nukleinskih kiselina 3. Sekundarna struktura u obliku dvostruke spirale karakteristična je za molekule: a) DNA c) RNA b) proteini d) sve nukleinske kiseline 4. A purinska baza nije: a) adenin c) gvanin b) timin d) svi su 5. Molekula nukleotida ne sadrži: a) ostatak monosaharida c) ostatak dušične baze b) ostatak aminokiseline d) ostatak fosforne kiseline

Najsuvremeniji građevinski materijali, lijekovi, tkanine, predmeti za kućanstvo, ambalaža i potrošni materijal su polimeri. Ovo je cijela skupina spojeva koji imaju karakteristike značajke. Ima ih puno, ali unatoč tome, broj polimera i dalje raste. Uostalom, sintetički kemičari svake godine otkrivaju sve više i više novih tvari. U isto vrijeme, prirodni polimer je bio od posebne važnosti u svakom trenutku. Koje su to nevjerojatne molekule? Koja su njihova svojstva i koja su njihova svojstva? Odgovorit ćemo na ova pitanja tijekom članka.

Polimeri: opće karakteristike

S kemijskog gledišta, polimer se smatra molekulom ogromne molekularne težine: od nekoliko tisuća do milijuna jedinica. Međutim, osim ove karakteristike, postoji još nekoliko po kojima se tvari mogu klasificirati specifično kao prirodni i sintetski polimeri. Ovaj:

  • stalno ponavljajuće monomerne jedinice koje su povezane različitim interakcijama;
  • stupanj polimerizacije (to jest, broj monomera) mora biti vrlo visok, inače će se spoj smatrati oligomerom;
  • određena prostorna orijentacija makromolekule;
  • skup važnih fizikalno-kemijskih svojstava karakterističnih samo za ovu skupinu.

Općenito, tvar polimerne prirode prilično je lako razlikovati od drugih. Treba samo pogledati njegovu formulu da bi se to razumjelo. Tipičan primjer je dobro poznati polietilen, široko korišten u svakodnevnom životu i industriji. To je proizvod u koji ulazi eten ili etilen. Reakcija u opći pogled napisan je na sljedeći način:

nCH 2 =CH 2 → (-CH-CH-) n, gdje je n stupanj polimerizacije molekula, koji pokazuje koliko je monomernih jedinica uključeno u njegov sastav.

Također, kao primjer, možemo navesti prirodni polimer koji je svima dobro poznat, to je škrob. Osim toga, ovoj skupini spojeva pripadaju amilopektin, celuloza, pileći protein i mnoge druge tvari.

Dvije su vrste reakcija koje mogu dovesti do stvaranja makromolekula:

  • polimerizacija;
  • polikondenzacija.

Razlika je u tome što su u drugom slučaju produkti reakcije niske molekularne težine. Struktura polimera može biti različita, ovisi o atomima koji ga tvore. Linearni oblici su uobičajeni, ali postoje i trodimenzionalni mrežasti oblici koji su vrlo složeni.

Ako govorimo o silama i interakcijama koje drže monomerne jedinice zajedno, možemo identificirati nekoliko glavnih:

  • Van Der Waalsove sile;
  • kemijske veze (kovalentne, ionske);
  • Elektronostatska interakcija.

Svi polimeri se ne mogu spojiti u jednu kategoriju, budući da imaju potpuno različite prirode, načine stvaranja i obavljaju različite funkcije. Svojstva im se također razlikuju. Stoga postoji klasifikacija koja nam omogućuje da podijelimo sve predstavnike ove skupine tvari u različite kategorije. Može se temeljiti na nekoliko znakova.

Klasifikacija polimera

Ako uzmemo kvalitativni sastav molekula kao osnovu, tada se sve tvari koje se razmatraju mogu podijeliti u tri skupine.

  1. Organski su oni koji sadrže atome ugljika, vodika, sumpora, kisika, fosfora i dušika. Odnosno oni elementi koji su biogeni. Postoji mnogo primjera: polietilen, polivinil klorid, polipropilen, viskoza, najlon, prirodni polimer - protein, nukleinske kiseline i tako dalje.
  2. Organski elementi su oni koji sadrže neki strani anorganski i neorganski element. Najčešće je to silicij, aluminij ili titan. Primjeri takvih makromolekula: stakleni polimeri, kompozitni materijali.
  3. Anorganski - lanac se temelji na atomima silicija, a ne na ugljiku. Radikali također mogu biti dio bočnih grana. Otkriveni su sasvim nedavno, sredinom 20. stoljeća. Koristi se u medicini, građevinarstvu, tehnologiji i drugim industrijama. Primjeri: silikon, cinober.

Ako polimere podijelimo prema podrijetlu, možemo razlikovati tri skupine.

  1. Prirodni polimeri, čija se uporaba naširoko provodi od davnina. To su makromolekule za čije se stvaranje čovjek nije nimalo potrudio. Oni su proizvodi reakcija same prirode. Primjeri: svila, vuna, proteini, nukleinske kiseline, škrob, celuloza, koža, pamuk i drugi.
  2. Umjetna. To su makromolekule koje je stvorio čovjek, ali na temelju prirodnih analoga. Odnosno, svojstva postojećeg prirodnog polimera jednostavno se poboljšavaju i mijenjaju. Primjeri: umjetni
  3. Sintetski polimeri su oni u čijem stvaranju sudjeluju samo ljudi. Za njih nema prirodnih analoga. Znanstvenici razvijaju metode za sintetiziranje novih materijala koji bi se poboljšali tehničke karakteristike. Tako nastaje sintetika polimerni spojevi raznih vrsta. Primjeri: polietilen, polipropilen, viskoza itd.

Postoji još jedna značajka koja je u osnovi podjele tvari koje se razmatraju u skupine. To su reaktivnost i toplinska stabilnost. Postoje dvije kategorije za ovaj parametar:

  • termoplastični;
  • termoreaktivni.

Najstariji, najvažniji i posebno vrijedan još uvijek je prirodni polimer. Njegova svojstva su jedinstvena. Stoga ćemo dalje razmotriti ovu kategoriju makromolekula.

Koja tvar je prirodni polimer?

Da bismo odgovorili na ovo pitanje, pogledajmo prvo oko sebe. Što nas okružuje? Živi organizmi oko nas koji jedu, dišu, razmnožavaju se, cvjetaju i proizvode plodove i sjemenke. Što su oni s molekularne točke gledišta? To su veze kao što su:

  • bjelančevine;
  • nukleinske kiseline;
  • polisaharidi.

Dakle, svaki od gore navedenih spojeva je prirodni polimer. Dakle, ispada da život oko nas postoji samo zahvaljujući prisutnosti tih molekula. Ljudi su od davnina koristili glinu, građevne smjese i žbuke za učvršćivanje i stvaranje domova, tkali pređu od vune, koristili pamuk, svilu, vunu i životinjsku kožu za izradu odjeće. Prirodni organski polimeri pratili su čovjeka u svim fazama njegova formiranja i razvoja te mu uvelike pomogli u postizanju rezultata koje danas imamo.

Sama priroda dala je sve kako bi život ljudi bio što ugodniji. S vremenom je guma otkrivena i njezina izvanredna svojstva. Čovjek je naučio koristiti škrob u prehrambene svrhe, a celulozu u tehničke svrhe. Kamfor, koji je također poznat od davnina, prirodni je polimer. Smole, proteini, nukleinske kiseline su svi primjeri razmatranih spojeva.

Struktura prirodnih polimera

Nisu svi predstavnici ove klase tvari iste strukture. Dakle, prirodni i sintetski polimeri mogu se značajno razlikovati. Njihove molekule su usmjerene na takav način da postoje što je moguće povoljnije i prikladnije s energetskog gledišta. Istodobno, mnoge prirodne vrste sposobne su bubriti i njihova se struktura pritom mijenja. Postoji nekoliko najčešćih varijanti strukture lanca:

  • linearni;
  • razgranat;
  • u obliku zvijezde;
  • ravan;
  • mreža;
  • traka;
  • češljastog oblika.

Umjetni i sintetski predstavnici makromolekula imaju vrlo veliku masu i ogroman broj atoma. Stvoreni su s posebno određenim svojstvima. Stoga je njihovu strukturu u početku planirao čovjek. Prirodni polimeri najčešće su linearne ili mrežaste strukture.

Primjeri prirodnih makromolekula

Prirodni i umjetni polimeri vrlo su bliski jedni drugima. Uostalom, prvi postaju osnova za stvaranje drugog. Postoji mnogo primjera takvih transformacija. Nabrojimo neke od njih.

  1. Konvencionalna mliječno bijela plastika je proizvod dobiven obradom celuloze dušičnom kiselinom uz dodatak prirodnog kamfora. Reakcija polimerizacije dovodi do skrućivanja dobivenog polimera i transformacije u pravi proizvod. A plastifikator, kamfor, čini ga sposobnim da omekša kada se zagrije i promijeni svoj oblik.
  2. Acetatna svila, bakreno-amonijačna vlakna, viskoza - sve su to primjeri onih niti i vlakana koja se dobivaju iz celuloze. Tkanine od lana nisu toliko izdržljive, ne sjaje se i lako se gužvaju. No, umjetni analozi nemaju te nedostatke, što njihovu upotrebu čini vrlo atraktivnom.
  3. Umjetno kamenje, Građevinski materijali, mješavine, nadomjesci kože također su primjeri polimera dobivenih iz prirodnih sirovina.

Tvar, koja je prirodni polimer, može se koristiti u svom pravom obliku. Ima i mnogo takvih primjera:

  • kolofonij;
  • jantar;
  • škrob;
  • amilopektin;
  • celuloza;
  • vuna;
  • pamuk;
  • svila;
  • cement;
  • glina;
  • vapno;
  • bjelančevine;
  • nukleinske kiseline i tako dalje.

Očito je da je klasa spojeva koju razmatramo vrlo brojna, praktično važna i značajna za ljude. Sada pobliže pogledajmo nekoliko predstavnika prirodnih polimera koji su trenutno u velikoj potražnji.

Svila i vuna

Formula polimera prirodne svile je složena, jer kemijski sastav izražava se sljedećim komponentama:

  • fibroin;
  • sericin;
  • voskovi;
  • masti.

Sebe glavni protein- fibroin, sadrži nekoliko vrsta aminokiselina. Ako zamislite njegov polipeptidni lanac, izgledat će otprilike ovako: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH(CH 3)-CO-NH-CH 2 -CO-) n. A ovo je samo dio toga. Zamislimo li da je jednako složena molekula proteina sericina pričvršćena na tu strukturu uz pomoć Van Der Waalsovih sila, te su zajedno pomiješane u jednu konformaciju s voskom i mastima, onda je jasno zašto je teško dočarati formulu od prirodne svile.

Danas najveći dio ovog proizvoda isporučuje Kina, jer se u njezinim prostranstvima nalazi prirodno stanište glavnog proizvođača - svilene bube. Ranije, od davnina, prirodna svila bila je visoko cijenjena. Samo su plemeniti, bogati ljudi mogli priuštiti odjeću napravljenu od njega. Danas mnoge karakteristike ove tkanine ostavljaju mnogo za poželjeti. Na primjer, postaje jako magnetiziran i bora se, gubi sjaj i postaje bez sjaja kada je izložen suncu. Stoga su umjetni derivati ​​koji se temelje na njemu češći.

Vuna je također prirodni polimer, budući da je otpadni proizvod kože i lojnih žlijezda životinja. Na temelju ovog proteinskog proizvoda izrađuje se pletivo, koje je, poput svile, vrijedan materijal.

Škrob

Prirodni polimer škrob je otpadni proizvod biljaka. Proizvode ga procesom fotosinteze i akumuliraju u različite dijelove tijela. Njegov kemijski sastav:

  • amilopektin;
  • amiloza;
  • alfa glukoza.

Prostorna struktura škroba je vrlo razgranata i nesređena. Zahvaljujući amilopektinu koji sadrži, može bubriti u vodi, pretvarajući se u tzv. Ovaj se koristi u strojarstvu i industriji. Medicina, prehrambena industrija i proizvodnja ljepila za tapete također su područja primjene ove tvari.

Među biljkama koje sadrže najveću količinu škroba su:

  • kukuruz;
  • krumpir;
  • pšenica;
  • kasava;
  • zob;
  • heljda;
  • banane;
  • sirak.

Na temelju ovog biopolimera peče se kruh, tjestenina, kuhati žele, kašu i druge prehrambene proizvode.

Celuloza

S kemijskog gledišta, ova tvar je polimer, čiji je sastav izražen formulom (C 6 H 5 O 5) n. Monomerna jedinica lanca je beta-glukoza. Glavna mjesta na kojima se nalazi celuloza su stanične stijenke biljaka. Zato je drvo vrijedan izvor ovog spoja.

Celuloza je prirodni polimer linearne prostorne strukture. Koristi se za proizvodnju sljedećih vrsta proizvoda:

  • proizvodi od celuloze i papira;
  • umjetno krzno;
  • razne vrste umjetnih vlakana;
  • pamuk;
  • plastika;
  • bezdimni prah;
  • filmovi i tako dalje.

Očito je da je njegov industrijski značaj velik. Da bi se ovaj spoj mogao koristiti u proizvodnji, prvo se mora ekstrahirati iz biljaka. To se postiže dugotrajnim kuhanjem drva u posebnim uređajima. Daljnja obrada, kao i reagensi koji se koriste za probavu, variraju. Postoji nekoliko načina:

  • sulfit;
  • nitrat;
  • soda;
  • sulfat.

Nakon ovog tretmana, proizvod još uvijek sadrži nečistoće. Temelji se na ligninu i hemicelulozi. Da bi ih se riješili, masa se tretira klorom ili alkalijom.

U ljudskom tijelu ne postoje biološki katalizatori koji bi bili u stanju razgraditi ovaj složeni biopolimer. Međutim, neke životinje (biljojedi) su se tome prilagodile. Određene bakterije smjeste se u njihov želudac i rade to umjesto njih. Zauzvrat mikroorganizmi dobivaju energiju za život i stanište. Ovakav oblik simbioze izuzetno je koristan za obje strane.

Guma

To je prirodni polimer od vrijedne ekonomske važnosti. Prvi ga je opisao Robert Cook, koji ga je otkrio na jednom od svojih putovanja. Desilo se ovako. Iskrcavši se na otok gdje su živjeli njemu nepoznati domoroci, gostoljubivo su ga primili. Pozornost su mu privukla domaća djeca koja su se igrala neobičnim predmetom. Ovo kuglasto tijelo odgurnulo se od poda i visoko skočilo, a zatim se vratilo.

Upitavši lokalno stanovništvo od čega je napravljena ova igračka, Cook je saznao da se tako skrućuje sok jednog od stabala, Hevea. Mnogo kasnije se saznalo da je to biopolimerna guma.

Kemijska priroda ovog spoja je poznata - to je izopren koji je prošao prirodnu polimerizaciju. Formula gume (C 5 H 8) n. Njegova svojstva, zbog kojih je tako visoko cijenjena, su sljedeća:

  • elastičnost;
  • otpornost na habanje;
  • električna izolacija;
  • vodootporan.

Međutim, postoje i nedostaci. Na hladnoći postaje krt i lomljiv, a na vrućini postaje ljepljiv i viskozan. Zbog toga je postojala potreba za sintetiziranjem analoga umjetne ili sintetičke baze. Danas se gume široko koriste u tehničke i industrijske svrhe. Najvažniji proizvodi koji se temelje na njima:

  • guma;
  • ebanovina.

jantar

To je prirodni polimer, jer je njegova struktura smola, njen fosilni oblik. Prostorna struktura je okvirni amorfni polimer. Vrlo je zapaljivo i može se zapaliti plamenom šibice. Ima svojstva luminescencije. Ovo je vrlo važna i vrijedna kvaliteta koja se koristi u nakitu. Nakit na bazi jantara vrlo je lijep i tražen.

Osim toga, ovaj se biopolimer koristi i u medicinske svrhe. Od njega se također izrađuju brusni papir i lakovi za razne površine.

Povezane publikacije