rumah Ventilasi

Asam nukleat sebagai kimia polimer alami. Presentasi dengan topik: Polimer alami yang lebih tinggi - Protein dan Asam Nukleat. Dimanakah informasi genetik terkandung?

Polimer adalah senyawa bermolekul tinggi yang terdiri dari banyak unsur berulang dengan struktur berbeda atau identik kelompok atom- tautan. Tautan ini saling berhubungan melalui koordinasi atau ikatan kimia menjadi rantai linier bercabang atau panjang dan menjadi struktur spasial tiga dimensi.

Polimer adalah:

sintetis,
palsu,
organik.

Polimer organik terbentuk di alam pada organisme hewan dan tumbuhan. Yang terpenting adalah protein, polisakarida, asam nukleat, karet dan senyawa alami lainnya.

Manusia telah lama dan banyak menggunakan polimer organik dalam kehidupan sehari-hari. Kulit, wol, katun, sutra, bulu - semua ini digunakan untuk memproduksi pakaian. Kapur, semen, tanah liat, kaca organik (kaca plexiglass) - dalam konstruksi.

Polimer organik juga ada pada manusia. Misalnya asam nukleat (disebut juga DNA), serta asam ribonukleat (RNA).

Sifat-sifat polimer organik

Semua polimer organik memiliki sifat mekanik khusus:

kerapuhan rendah polimer kristal dan kaca (kaca organik, plastik);
elastisitas, yaitu deformasi reversibel tinggi pada beban kecil (karet);
orientasi makromolekul di bawah pengaruh medan mekanik terarah (produksi film dan serat);
pada konsentrasi rendah, viskositas larutan tinggi (polimer mula-mula membengkak dan kemudian larut);
di bawah pengaruh sejumlah kecil reagen, mereka dapat dengan cepat mengubah karakteristik fisik dan mekaniknya (misalnya penyamakan kulit, vulkanisasi karet).

Tabel 1. Karakteristik pembakaran beberapa polimer.

Polimer	Perilaku material saat dimasukkan ke dalam nyala api dan sifat mudah terbakar	Karakter nyala api	Bau
Polietilen (PE)	Ia meleleh setetes demi setetes, terbakar dengan baik, dan terus menyala ketika dikeluarkan dari api.	Bersinar, awalnya kebiruan, lalu kuning	Pembakaran parafin
Polipropilena (PP)	Sama	Sama	Sama
Polikarbonat (PC)	Sama	Merokok
Poliamida (PA)	Terbakar, mengalir seperti benang	Bagian bawah berwarna kebiruan, dengan pinggiran berwarna kuning	Rambut hangus atau tanaman terbakar
Poliuretan (PU)	Terbakar, mengalir setetes demi setetes	Kuning, kebiruan di bawah, bercahaya, asap abu-abu	Keras, tidak menyenangkan
Polistiren (PS)	Menyala sendiri, meleleh	Kuning cerah, bercahaya, berasap	Bunga manis, dengan sedikit aroma styrene
Polietilen tereftalat (PET)	Terbakar, menetes	Kuning-oranye, berasap	Manis, harum
Resin epoksi (ED)	Terbakar dengan baik, terus menyala ketika dikeluarkan dari api	Kuning berasap	Segar tertentu (di awal pemanasan)
Resin poliester (PN)	Terbakar, hangus	Bersinar, berasap, kuning	Agak manis
Polivinil klorida kaku (PVC)	Terbakar dengan susah payah dan berhamburan, jika dikeluarkan dari api akan padam dan melunak	Hijau terang	Akut, hidrogen klorida
PVC diplastisisasi	Terbakar dengan susah payah dan bila dikeluarkan dari nyala api, tersebar	Hijau terang	Akut, hidrogen klorida
Resin fenol-formaldehida (FFR)	Sulit untuk menyala, tidak terbakar dengan baik, mempertahankan bentuknya	Kuning	Fenol, formaldehida

Tabel 2. Kelarutan bahan polimer.

Tabel 3. Pewarnaan polimer menurut reaksi Lieberman-Storch-Moravsky.

Artikel tentang topik tersebut

Di antara sebagian besar material, yang paling populer dan dikenal luas adalah material komposit polimer (PCM). Mereka secara aktif digunakan di hampir semua bidang aktifitas manusia. Bahan-bahan inilah yang merupakan komponen utama dalam pembuatan berbagai produk yang digunakan untuk tujuan yang sangat berbeda, mulai dari pancing dan lambung kapal, hingga silinder untuk menyimpan dan mengangkut bahan yang mudah terbakar, serta baling-baling helikopter. Popularitas PCM yang begitu luas dikaitkan dengan kemampuannya untuk memecahkan masalah teknologi dengan kompleksitas apa pun yang terkait dengan produksi komposit dengan sifat tertentu, berkat perkembangan kimia polimer dan metode untuk mempelajari struktur dan morfologi matriks polimer yang digunakan dalam industri. produksi PCM.

Geser 2

Tujuan pembelajaran: Untuk memantapkan dan memperdalam pemahaman siswa tentang polimer alam dengan menggunakan contoh protein dan asam nukleat. Mensistematisasikan pengetahuan tentang komposisi, struktur, sifat dan fungsi protein. Memiliki gambaran tentang sintesis kimia dan biologi protein, pembuatan makanan buatan dan sintetis. Perluas pemahaman Anda tentang komposisi dan struktur asam nukleat. Mampu menjelaskan konstruksinya heliks ganda DNA menurut prinsip saling melengkapi. Mengetahui peranan asam nukleat dalam kehidupan organisme. Terus kembangkan keterampilan mendidik diri, kemampuan mendengarkan ceramah, dan menonjolkan hal yang pokok. Buat catatan saat menyusun rencana atau tesis. Mengembangkan minat kognitif siswa, menjalin hubungan interdisipliner (dengan biologi).

Geser 3

Golongan pertama H, O, N, C (unsur makro) Golongan kedua P, S, Ka, Na, Ca, Mg, Fe, Cl Golongan ketiga Zn, Cu, J, F, dst (unsur mikro) Unsur kimia yang termasuk dalam komposisi sel H N O C Ca Ba

Geser 4

Geser 5

Nilai protein

Organisme yang hidup di bumi saat ini mengandung sekitar seribu miliar ton protein. Dibedakan oleh keragaman strukturnya yang tidak ada habisnya, yang pada saat yang sama sangat spesifik untuk masing-masing struktur, protein, bersama dengan asam nukleat, menciptakan bahan dasar bagi keberadaan seluruh kekayaan organisme di dunia sekitar kita. Protein dicirikan oleh kemampuan interaksi intramolekul, itulah sebabnya struktur molekul protein sangat dinamis dan dapat berubah. Protein berinteraksi dengan berbagai macam zat. Dengan menggabungkan satu sama lain atau dengan asam nukleat, polisakarida dan lipid, mereka membentuk ribosom, mitokondria, lisosom, membran retikulum endoplasma dan struktur subseluler lainnya di mana berbagai proses metabolisme dilakukan. Oleh karena itu, proteinlah yang memainkan peran penting dalam fenomena kehidupan.

Geser 6

Tingkatan pengorganisasian molekul protein Primer Sekunder Tersier Kuarter Salah satu tugas sulit kimia protein adalah menguraikan urutan residu asam amino dalam rantai polipeptida, yaitu struktur utama molekul protein. Ini pertama kali dipecahkan oleh ilmuwan Inggris F. Sanger dan rekan-rekannya pada tahun 1945-1956. Mereka membentuk struktur utama hormon insulin, protein yang diproduksi oleh pankreas. Untuk ini, F. Sanger dianugerahi Hadiah Nobel pada tahun 1958.

Geser 7

urutan spesifik residu asam a-amino dalam rantai polipeptida Struktur primer -

Geser 8

Geser 9

Struktur kuarter – agregat beberapa makromolekul protein (kompleks protein), terbentuk melalui interaksi rantai polipeptida yang berbeda

Geser 10

Sifat kimia protein (video)

Reaksi khas protein adalah denaturasi: Koagulasi protein ketika dipanaskan. Pengendapan protein dengan alkohol pekat. Pengendapan protein oleh garam logam berat. 2. Reaksi warna protein: Reaksi xanthoprotein Reaksi Biuret Penentuan kandungan sulfur dalam komposisi molekul protein.

Geser 11

Peran protein dalam proses kehidupan

Yang sangat menarik adalah studi tidak hanya tentang struktur, tetapi juga peran protein dalam proses kehidupan. Banyak dari mereka memiliki sifat pelindung (imunoglobulin) dan racun (racun ular, kolera, difteri dan tetanus, enterotoksin. B dari staphylococcus, toksin butulisme) yang penting untuk keperluan medis. Namun yang terpenting adalah protein merupakan bagian terpenting dan tak tergantikan dari makanan manusia. Saat ini, 10-15% penduduk dunia mengalami kelaparan, dan 40% menerima junk food dengan kandungan protein yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, umat manusia terpaksa memproduksi protein secara industri - produk paling langka di Bumi. Masalah ini diselesaikan secara intensif dengan tiga cara: produksi ragi pakan, pembuatan konsentrat protein-vitamin berdasarkan hidrokarbon minyak bumi di pabrik, dan isolasi protein dari bahan baku non-pangan yang berasal dari tumbuhan. Di negara kita, konsentrat protein-vitamin diproduksi dari bahan baku hidrokarbon. Produksi industri asam amino esensial juga menjanjikan sebagai pengganti protein. Pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein membawa umat manusia semakin dekat untuk menguasai rahasia terdalam dari fenomena kehidupan itu sendiri.

Geser 12

ASAM NUKLEAT

Asam nukleat adalah senyawa organik bermolekul tinggi alami, polinukleotida, yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1869 oleh ilmuwan Swiss F. Miescher as komponen inti sel, sehingga mereka mendapat namanya dari kata Latin nukleus - nukleus. Nycleus" - inti. Untuk pertama kalinya, DNA dan RNA diekstraksi dari inti sel. Itu sebabnya mereka disebut asam nukleat. Struktur dan fungsi asam nukleat dipelajari oleh ahli biologi Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick.

Geser 13

STRUKTUR DNA DAN RNA Pada tahun 1953, ahli biokimia Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick membangun model struktur spasial DNA; yang terlihat seperti heliks ganda. Hal ini sesuai dengan data ilmuwan Inggris R. Franklin dan M. Wilkins, yang, dengan menggunakan analisis difraksi sinar-X pada DNA, mampu menentukan parameter umum heliks, diameternya, dan jarak antar belokan. Pada tahun 1962, Watson, Crick dan Wilkins dianugerahi Hadiah Nobel atas penemuan penting ini.

Geser 14

MONOMERS ASAM NUKLAT - NUKLEOTIDA DNA - asam deoksiribonukleat RNA asam ribonukleat Komposisi nukleotida dalam DNA Komposisi nukleotida dalam RNA Basa nitrogen: Adenin (A) Guanin (G) Sitosin (C) Urasil (U): Ribosa Residu asam fosfat Basa nitrogen : Adenin (A ) Guanin (G) Sitosin (C) Timin (T) Deoksiribosa Residu asam fosfat Messenger RNA (i-RNA) Transfer RNA (t-RNA) RNA ribosom (r-RNA)

Geser 15

Ada tiga jenis asam nukleat: DNA (asam deoksiribonukleat), RNA (asam ribonukleat), dan ATP (adenosin trifosfat). Seperti karbohidrat dan protein, mereka adalah polimer. Seperti protein, asam nukleat adalah polimer linier. Namun, monomernya - nukleotida - adalah zat kompleks, berbeda dengan gula dan asam amino yang cukup sederhana. Struktur asam nukleat

Geser 16

Karakteristik perbandingan DNA dan RNA

Monomer Polimer Biologis DNA - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, timin, guanin, sitosin. Pasangan komplementer: adenin-timin, guanin-sitosin Lokasi - inti Fungsi - penyimpanan informasi herediter Gula - RNA deoksiribosa Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, urasil Pasangan komplementer: adenin-urasil, guanin- sitosin Lokasi – nukleus, sitoplasma Fungsi – transfer, transmisi informasi keturunan. Gula - ribosa

Geser 17

Tiga serangkai

Triplet adalah tiga nukleotida yang berurutan. Urutan kembar tiga menentukan urutan asam amino dalam suatu protein! Kembar tiga yang terletak satu di belakang yang lain, menentukan struktur satu molekul protein, mewakili GEN.

Geser 18

Replikasi adalah proses penggandaan diri suatu molekul DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Arti replikasi: karena DNA menggandakan diri, terjadi proses pembelahan sel.

Geser 19

Antara basa nitrogen dari pasangan A dan T, 2 ikatan hidrogen terbentuk, dan antara G dan C - 3, oleh karena itu kekuatannya koneksi G-C lebih tinggi dari A-T: Pasangan komplementer

Geser 20

DNA DALAM KROMOSOM

Geser 21

STRUKTUR DNA DAN RNA DNA

Geser 22

Arti dari asam nukleat

Penyimpanan, transfer dan pewarisan informasi tentang struktur molekul protein. Stabilitas NK- kondisi yang paling penting fungsi normal sel dan seluruh organisme. Perubahan struktur NK adalah perubahan struktur sel atau proses fisiologis – perubahan aktivitas kehidupan.

Geser 23

Penerapan NDT

Geser 24

Sepanjang hidup, seseorang jatuh sakit dan mengalami kondisi produksi atau iklim yang tidak menguntungkan. Konsekuensi dari hal ini adalah peningkatan frekuensi “kegagalan” pada peralatan genetik yang berfungsi dengan baik. Sampai waktu tertentu, “kegagalan” tidak muncul secara lahiriah, dan kita tidak menyadarinya. Sayang! Seiring waktu, perubahan menjadi jelas. Pertama-tama, mereka muncul di kulit. Saat ini, hasil-hasil penelitian tentang biomakromolekul bermunculan di laboratorium, mulai semakin membantu para dokter dan ahli kosmetik dalam pekerjaannya sehari-hari. Kembali pada tahun 1960an. Diketahui bahwa untaian DNA yang terisolasi menyebabkan regenerasi sel. Tapi hanya paling banyak tahun terakhir Pada abad ke-20, properti ini dapat digunakan untuk memulihkan sel-sel kulit yang menua.

Geser 25

Konsolidasi pelajaran (kontrol tes)

Pilihan 1 1. Rantai polinukleotida ganda merupakan ciri molekul: a) DNA b) RNA c) kedua jawaban sebelumnya benar. 2. Berat molekul rata-rata, jenis asam nukleat manakah yang lebih besar? a) DNA b) RNA c) tergantung pada jenis sel hidup 3. Zat mana yang tidak bagian yang tidak terpisahkan nukleotida? a) basa pirimidin atau purin. b) ribosa dan deoksiribosa c) α - asam amino d) asam fosfat 4. Nukleotida DNA tidak mengandung residu sebagai basa: a) sitosin c) guanin b) urasil d) adenin e) timin 5. Urutan nukleotida adalah strukturnya asam nukleat: a) primer c) tersier b) sekunder d) kuaterner Pilihan 2 1. Asam nukleat mendapatkan namanya dari kata Latin: a) inti c) kehidupan b) sel d) pertama 2. Rantai polimer, yaitu asam nukleat yang merupakan barisan nukleotida? a) DNA b) RNA c) kedua jenis asam nukleat3. Struktur sekunder berbentuk heliks ganda merupakan ciri dari molekul berikut: a) DNA c) RNA b) protein d) semua asam nukleat 4. Basa purin tidak termasuk: a) adenin c) guanin b) timin d) semuanya 5. Molekul nukleotida tidak mengandung : a) residu monosakarida c) residu basa nitrogen b) residu asam amino d) residu asam fosfat

Lihat semua slide

Terdiri dari kelompok bahan kimia alami yang khusus dan sangat penting senyawa dengan berat molekul tinggi (polimer). Mereka dapat dibagi menjadi dua kelompok besar:

Polimer organik alami - biopolimer

Polimer anorganik alami

Pertama, mari kita lihat zat yang berhubungan dengan biopolimer.

Massa molekul biopolimer mencapai beberapa puluh ribu dan peran senyawa ini sangat besar. Zat polimer adalah dasar Kehidupan di Bumi.

Tabel 1

Polimer alami organik – biopolimer– menyediakan proses penting untuk semua organisme hewan dan tumbuhan. Menariknya, dari sekian banyak pilihan yang mungkin, Alam “memilih” hanya 4 jenis polimer:

Gambar 1

Polisakarida

Polisakarida adalah karbohidrat alami dengan berat molekul tinggi, makromolekulnya terdiri dari residu monosakarida.

Polisakarida membentuk sebagian besar bahan organik di biosfer bumi. Di alam yang hidup, mereka menjalankan fungsi biologis yang penting, bertindak sebagai:

komponen struktural sel dan jaringan,

cadangan energi,

zat pelindung.

Polisakarida terbentuk dari senyawa berbobot molekul rendah dengan rumus umum C n H 2 n O n yang disebut gula atau karbohidrat. Gula dicirikan oleh adanya gugus aldehida atau keton; oleh karena itu, gugus aldehida atau keton disebut aldosa, dan ketosa. Di antara gula dengan n = 6, yang disebut heksosa, terdapat 16 aldoheksosa isomer dan 16 ketoheksosa. Namun, hanya empat diantaranya (α-galaktosa, D-mannose, D-glukosa, D-fruktosa) ditemukan dalam sel hidup. Peran biologis gula ditentukan oleh fakta bahwa gula merupakan sumber energi yang dibutuhkan tubuh, yang dilepaskan selama oksidasi, dan bahan awal untuk sintesis makromolekul.

Dalam kasus terakhir, kemampuan gula untuk membentuk struktur siklik sangatlah penting, seperti yang diilustrasikan di bawah ini dengan menggunakan contoh glukosa dan fruktosa:

Beras. 2

Dalam larutan air, glukosa mengandung 99,976% isomer siklik. Ketoheksosa memiliki isomer siklik beranggota lima. Molekul siklik monosakarida dapat berikatan satu sama lain untuk membentuk apa yang disebut ikatan glikosidik melalui kondensasi gugus hidroksil.

Yang paling umum adalah polisakarida yang unit berulangnya merupakan residu α-D-glukopiranosa atau turunannya.

Perwakilan utama polisakarida adalah pati Dan selulosa- dibangun dari sisa satu monosakarida - glukosa. Pati dan selulosa memiliki rumus molekul yang sama:

(C6h10o5)n,

tapi tentu saja berbagai properti. Hal ini dijelaskan oleh kekhasan struktur spasialnya.

Pati terdiri dari residu α-glukosa, dan selulosa - dari β-glukosa, yang merupakan isomer spasial dan hanya berbeda pada posisi satu gugus hidroksil (disorot):

Gambar 3

Dengan mempertimbangkan struktur spasial cincin beranggota enam, rumus isomer ini berbentuk:

Gambar 4

Polisakarida yang paling penting juga termasuk glikogen(C 6 H 10 O 5) n, terbentuk dalam tubuh manusia dan hewan sebagai hasil transformasi biokimia dari karbohidrat tumbuhan. Seperti pati, glikogen terdiri dari residu α-glukosa dan menjalankan fungsi serupa (karena itulah sering disebut pati hewani).

Dari sifat kimia reaksi polisakarida adalah yang paling penting hidrolisis Dan penurunan karena reaksi makromolekul pada gugus OH.

Hidrolisis polisakarida terjadi dalam larutan encer asam mineral (atau di bawah aksi enzim). Pada saat yang sama, dalam makromolekul, ikatan yang menghubungkan unit monosakarida terputus - ikatan glikosidik(mirip dengan hidrolisis disakarida). Hidrolisis lengkap polisakarida mengarah pada pembentukan monosakarida (selulosa, pati dan glikogen dihidrolisis menjadi glukosa):

(C6H10O5) N + N H2O(H+) N C6H12O6

Dengan hidrolisis tidak sempurna, oligosakarida terbentuk, termasuk disakarida. Kemampuan polisakarida untuk menghidrolisis meningkat dengan urutan sebagai berikut:

selulosa< крахмал < гликоген

Dari selulosa (produk limbah dari industri kayu), etanol (disebut “alkohol hidrolitik”) diproduksi melalui hidrolisis asam dan fermentasi selanjutnya dari glukosa yang dihasilkan.

Di antara turunan polisakarida, selulosa eter dan ester memiliki kepentingan praktis yang paling besar. Pembentukannya terjadi melalui reaksi makromolekul selulosa sepanjang gugus OH alkohol (setiap unit monosakarida memiliki 3 gugus OH):

Turunan selulosa yang paling penting meliputi: - metilselulosa(selulosa metil eter) dari rumus umum

N( X= 1, 2 atau 3);

- selulosa asetat(selulosa triasetat) - ester selulosa dan asam asetat

- nitroselulosa(selulosa nitrat) - selulosa nitrat:

N( X= 1, 2 atau 3).

Bahan polimer ini digunakan dalam produksi serat buatan, plastik, film, cat dan pernis, bubuk tanpa asap, bahan peledak, bahan bakar roket padat, dll.

Geser 1

Geser 2

Tujuan pembelajaran: Untuk memantapkan dan memperdalam pemahaman siswa tentang polimer alam dengan menggunakan contoh protein dan asam nukleat. Mensistematisasikan pengetahuan tentang komposisi, struktur, sifat dan fungsi protein. Memiliki gambaran tentang sintesis kimia dan biologi protein, pembuatan makanan buatan dan sintetis. Perluas pemahaman Anda tentang komposisi dan struktur asam nukleat. Mampu menjelaskan konstruksi heliks ganda DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Mengetahui peranan asam nukleat dalam kehidupan organisme. Terus kembangkan keterampilan mendidik diri, kemampuan mendengarkan ceramah, dan menonjolkan hal yang pokok. Buat catatan saat menyusun rencana atau tesis. Mengembangkan minat kognitif siswa, menjalin hubungan interdisipliner (dengan biologi).

Geser 3

Geser 4

Geser 5

Nilai Protein Organisme yang hidup di Bumi saat ini mengandung sekitar seribu miliar ton protein. Dibedakan oleh keragaman strukturnya yang tidak ada habisnya, yang pada saat yang sama sangat spesifik untuk masing-masing struktur, protein, bersama dengan asam nukleat, menciptakan bahan dasar bagi keberadaan seluruh kekayaan organisme di dunia sekitar kita. Protein dicirikan oleh kemampuan interaksi intramolekul, itulah sebabnya struktur molekul protein sangat dinamis dan dapat diubah. Protein berinteraksi dengan berbagai macam zat. Dengan menggabungkan satu sama lain atau dengan asam nukleat, polisakarida dan lipid, mereka membentuk ribosom, mitokondria, lisosom, membran retikulum endoplasma dan struktur subseluler lainnya di mana berbagai proses metabolisme dilakukan. Oleh karena itu, proteinlah yang memainkan peran penting dalam fenomena kehidupan.

Geser 6

Geser 7

urutan spesifik residu asam a-amino dalam rantai polipeptida Struktur primer -

Geser 8

Geser 9

Struktur kuarter – agregat beberapa makromolekul protein (kompleks protein), terbentuk melalui interaksi rantai polipeptida yang berbeda

Geser 10

Sifat kimia protein (film video) Reaksi khas protein adalah denaturasi: Koagulasi protein bila dipanaskan. Pengendapan protein dengan alkohol pekat. Pengendapan protein oleh garam logam berat. 2. Reaksi warna protein: Reaksi xanthoprotein Reaksi Biuret Penentuan kandungan sulfur dalam komposisi molekul protein.

Geser 11

Peran protein dalam proses vital Sangat menarik untuk mempelajari tidak hanya strukturnya, tetapi juga peran protein dalam proses vital. Banyak dari mereka memiliki sifat pelindung (imunoglobulin) dan racun (racun ular, kolera, difteri dan tetanus, enterotoksin. B dari staphylococcus, toksin butulisme) yang penting untuk keperluan medis. Namun yang terpenting adalah protein merupakan bagian terpenting dan tak tergantikan dari makanan manusia. Saat ini, 10-15% penduduk dunia mengalami kelaparan, dan 40% menerima junk food dengan kandungan protein yang tidak mencukupi. Oleh karena itu, umat manusia terpaksa memproduksi protein secara industri - produk paling langka di Bumi. Masalah ini diselesaikan secara intensif dengan tiga cara: produksi ragi pakan, pembuatan konsentrat protein-vitamin berdasarkan hidrokarbon minyak bumi di pabrik, dan isolasi protein dari bahan baku non-pangan yang berasal dari tumbuhan. Di negara kita, konsentrat protein-vitamin diproduksi dari bahan baku hidrokarbon. Produksi industri asam amino esensial juga menjanjikan sebagai pengganti protein. Pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein membawa umat manusia semakin dekat untuk menguasai rahasia terdalam dari fenomena kehidupan itu sendiri.

Geser 12

ASAM NUKLEAT Asam nukleat adalah senyawa organik alami bermolekul tinggi, polinukleotida, yang menyediakan penyimpanan dan transmisi informasi herediter (genetik) dalam organisme hidup. Asam nukleat ditemukan pada tahun 1869 oleh ilmuwan Swiss F. Miescher sebagai bagian integral dari inti sel, sehingga namanya diambil dari kata Latin nukleus - nukleus. Nycleus" - inti. Untuk pertama kalinya, DNA dan RNA diekstraksi dari inti sel. Itu sebabnya mereka disebut asam nukleat. Struktur dan fungsi asam nukleat dipelajari oleh ahli biologi Amerika J. Watson dan fisikawan Inggris F. Crick.

Geser 13

Geser 14

Geser 15

Geser 16

Karakteristik komparatif DNA dan RNA DNA Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, timin, guanin, sitosin. Pasangan komplementer: adenin-timin, guanin-sitosin Lokasi - inti Fungsi - penyimpanan informasi herediter Gula - RNA deoksiribosa Polimer biologis Monomer - nukleotida 4 jenis basa nitrogen: adenin, guanin, sitosin, urasil Pasangan komplementer: adenin-urasil, guanin- sitosin Lokasi – nukleus, sitoplasma Fungsi – transfer, transmisi informasi keturunan. Gula - ribosa

Geser 17

Triplet Triplet adalah tiga nukleotida yang berurutan. Urutan kembar tiga menentukan urutan asam amino dalam suatu protein! Kembar tiga yang terletak satu di belakang yang lain, menentukan struktur satu molekul protein, mewakili GEN.

Geser 18

Replikasi adalah proses penggandaan diri suatu molekul DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Arti replikasi: karena DNA menggandakan diri, terjadi proses pembelahan sel.

Geser 19

Antara basa nitrogen dari pasangan A dan T terbentuk 2 ikatan hidrogen, dan antara G dan C - 3, oleh karena itu kekuatan ikatan G-C lebih tinggi dari pada A-T: Pasangan komplementer

Geser 20

Geser 21

Geser 22

Arti asam nukleat Penyimpanan, transfer dan pewarisan informasi tentang struktur molekul protein. Stabilitas NK adalah kondisi terpenting untuk berfungsinya sel dan seluruh organisme secara normal. Perubahan struktur NK adalah perubahan struktur sel atau proses fisiologis – perubahan aktivitas kehidupan.

Geser 23

Penerapan NK Sepanjang hidup, seseorang jatuh sakit, berada dalam kondisi produksi atau iklim yang tidak menguntungkan. Konsekuensi dari hal ini adalah peningkatan frekuensi “kegagalan” pada peralatan genetik yang berfungsi dengan baik. Sampai waktu tertentu, “kegagalan” tidak muncul secara lahiriah, dan kita tidak menyadarinya. Sayang! Seiring waktu, perubahan menjadi jelas. Pertama-tama, mereka muncul di kulit. Saat ini, hasil-hasil penelitian tentang biomakromolekul bermunculan di laboratorium, mulai semakin membantu para dokter dan ahli kosmetik dalam pekerjaannya sehari-hari. Kembali pada tahun 1960an. Diketahui bahwa untaian DNA yang terisolasi menyebabkan regenerasi sel. Namun baru pada tahun-tahun terakhir abad ke-20 properti ini dapat digunakan untuk memulihkan sel-sel kulit yang menua.

Geser 24

Penerapan NC Science masih jauh dari kemungkinan menggunakan untaian DNA eksogen (kecuali DNA virus) sebagai cetakan untuk sintesis DNA “baru” secara langsung pada sel manusia, hewan, atau tumbuhan. Faktanya adalah bahwa sel inang dilindungi secara andal dari masuknya DNA asing oleh enzim spesifik yang ada di dalamnya - nuklease. DNA asing pasti akan mengalami kehancuran, atau pembatasan, di bawah pengaruh nuklease. DNA akan dikenali sebagai “asing” dengan tidak adanya pola distribusi basa termetilasi yang melekat pada DNA sel inang yang spesifik untuk setiap organisme. Pada saat yang sama, semakin dekat sel-sel tersebut berkerabat, semakin banyak DNA mereka yang akan membentuk hibrida. Hasil penelitian ini berbeda krim kosmetik, termasuk “benang ajaib” untuk peremajaan kulit.

Geser 25

Konsolidasi pelajaran ( kontrol tes) Pilihan 1 1. Rantai polinukleotida ganda merupakan ciri molekul: a) DNA b) RNA c) kedua jawaban sebelumnya benar. 2. Berat molekul rata-rata, jenis asam nukleat manakah yang lebih besar? a) DNA b) RNA c) tergantung pada jenis sel hidup 3. Zat apa yang bukan merupakan bagian integral dari nukleotida? a) basa pirimidin atau purin. b) ribosa dan deoksiribosa c) α - asam amino d) asam fosfat 4. Nukleotida DNA tidak mengandung residu sebagai basa: a) sitosin c) guanin b) urasil d) adenin e) timin 5. Urutan nukleotida adalah strukturnya asam nukleat: a) primer c) tersier b) sekunder d) kuaterner Pilihan 2 1. Asam nukleat mendapatkan namanya dari kata Latin: a) inti c) kehidupan b) sel d) pertama 2. Rantai polimer, yaitu asam nukleat yang merupakan barisan nukleotida? a) DNA b) RNA c) kedua jenis asam nukleat 3. Struktur sekunder berupa heliks ganda merupakan ciri molekul: a) DNA c) RNA b) protein d) semua asam nukleat 4. A basa purin tidak mengandung: a) adenin c) guanin b) timin d) semuanya 5. Molekul nukleotida tidak mengandung: a) residu monosakarida c) residu basa nitrogen b) residu asam amino d) residu asam fosfat

Kebanyakan bahan bangunan modern, obat, kain, barang-barang rumah tangga, kemasan dan bahan habis pakai adalah polimer. Ini adalah keseluruhan kelompok senyawa yang memiliki karakteristik fitur. Jumlahnya banyak, namun meskipun demikian, jumlah polimer terus bertambah. Bagaimanapun, ahli kimia sintetik menemukan lebih banyak zat baru setiap tahunnya. Pada saat yang sama, polimer alamilah yang sangat penting setiap saat. Apa saja molekul menakjubkan ini? Apa sajakah sifat-sifatnya dan apa saja ciri-cirinya? Kami akan menjawab pertanyaan-pertanyaan ini dalam artikel ini.

Polimer: karakteristik umum

Dari sudut pandang kimia, polimer dianggap sebagai molekul dengan berat molekul yang sangat besar: dari beberapa ribu hingga jutaan unit. Namun, selain ciri-ciri tersebut, ada beberapa zat lain yang dapat diklasifikasikan secara spesifik menjadi polimer alami dan sintetik. Ini:

unit monomer yang terus berulang yang terhubung melalui berbagai interaksi;
tingkat polimerisasi (yaitu, jumlah monomer) harus sangat tinggi, jika tidak, senyawa tersebut akan dianggap oligomer;
orientasi spasial tertentu dari makromolekul;
seperangkat sifat fisikokimia penting yang hanya menjadi ciri kelompok ini.

Secara umum suatu zat yang bersifat polimer cukup mudah dibedakan dengan zat lain. Kita hanya perlu melihat rumusnya untuk memahami hal ini. Contoh tipikal adalah polietilen yang terkenal, yang banyak digunakan dalam kehidupan sehari-hari dan industri. Ini adalah produk yang mengandung etena atau etilen. Reaksi di pandangan umum ditulis sebagai berikut:

nCH 2 =CH 2 → (-CH-CH-) n, di mana n adalah derajat polimerisasi molekul, yang menunjukkan berapa banyak unit monomer yang termasuk dalam komposisinya.

Sebagai contoh, kita dapat mencontohkan polimer alami yang sudah diketahui semua orang, yaitu pati. Selain itu, amilopektin, selulosa, protein ayam dan banyak zat lainnya termasuk dalam kelompok senyawa ini.

Reaksi yang dapat mengakibatkan pembentukan makromolekul ada dua jenis:

polimerisasi;
polikondensasi.

Perbedaannya adalah dalam kasus kedua produk reaksinya memiliki berat molekul rendah. Struktur suatu polimer bisa berbeda-beda, tergantung atom yang membentuknya. Bentuk linier adalah hal yang umum, tetapi ada juga bentuk jaring tiga dimensi yang sangat kompleks.

Jika kita berbicara tentang kekuatan dan interaksi yang menyatukan unit monomer, kita dapat mengidentifikasi beberapa kekuatan utama:

pasukan Van Der Waals;
ikatan kimia (kovalen, ionik);
Interaksi elektronostatik.

Semua polimer tidak dapat digabungkan ke dalam satu kategori, karena mereka memiliki sifat, metode pembentukan, dan fungsi yang sangat berbeda. Properti mereka juga berbeda. Oleh karena itu, ada klasifikasi yang memungkinkan kita untuk membagi semua perwakilan kelompok zat ini menjadi kategori yang berbeda. Hal ini mungkin didasarkan pada beberapa tanda.

Klasifikasi polimer

Jika kita mengambil komposisi kualitatif molekul sebagai dasar, maka semua zat yang dipertimbangkan dapat dibagi menjadi tiga kelompok.

Organik adalah yang mengandung atom karbon, hidrogen, belerang, oksigen, fosfor, dan nitrogen. Artinya, unsur-unsur yang bersifat biogenik. Contohnya banyak sekali: polietilen, polivinil klorida, polipropilen, viscose, nilon, polimer alami - protein, asam nukleat, dan sebagainya.
Unsur organik adalah unsur yang mengandung unsur anorganik dan non-organik asing, yang paling sering berupa silikon, aluminium, atau titanium. Contoh makromolekul tersebut: polimer kaca, material komposit.
Anorganik - rantainya didasarkan pada atom silikon, bukan karbon. Kaum radikal juga bisa menjadi bagian dari cabang sampingan. Mereka ditemukan baru-baru ini, pada pertengahan abad ke-20. Digunakan dalam kedokteran, konstruksi, teknologi dan industri lainnya. Contoh: silikon, cinnabar.

Jika kita membagi polimer berdasarkan asalnya, kita dapat membedakan tiga kelompok.

Polimer alam yang penggunaannya sudah banyak dilakukan sejak zaman dahulu. Ini adalah makromolekul yang tidak dibuat oleh manusia sama sekali. Mereka adalah hasil reaksi alam itu sendiri. Contoh: sutra, wol, protein, asam nukleat, pati, selulosa, kulit, kapas dan lain-lain.
Palsu. Ini adalah makromolekul yang dibuat oleh manusia, tetapi berdasarkan analog alami. Artinya, sifat-sifat polimer alami yang ada diperbaiki dan diubah. Contoh: buatan
Polimer sintetik adalah polimer yang hanya melibatkan manusia dalam pembuatannya. Tidak ada analog alami untuk mereka. Para ilmuwan sedang mengembangkan metode untuk mensintesis bahan-bahan baru yang mungkin bisa lebih baik karakteristik teknis. Ini adalah bagaimana sintetis dilahirkan senyawa polimer dari berbagai jenis. Contoh: polietilen, polipropilen, viscose, dll.

Ada ciri lain yang mendasari pembagian zat yang dimaksud ke dalam kelompok. Ini adalah reaktivitas dan stabilitas termal. Ada dua kategori untuk parameter ini:

termoplastik;
termoset.

Yang paling kuno, penting dan sangat berharga masih merupakan polimer alami. Sifat-sifatnya unik. Oleh karena itu, kami akan mempertimbangkan lebih lanjut kategori makromolekul ini.

Bahan apakah yang termasuk polimer alami?

Untuk menjawab pertanyaan ini, mari kita lihat dulu sekeliling kita. Apa yang ada di sekitar kita? Makhluk hidup disekitar kita yang makan, bernafas, berkembang biak, berkembang dan menghasilkan buah dan biji. Apa sajakah itu dari sudut pandang molekuler? Ini adalah koneksi seperti:

protein;
asam nukleat;
polisakarida.

Jadi, masing-masing senyawa di atas merupakan polimer alami. Jadi, ternyata kehidupan di sekitar kita ada hanya karena adanya molekul-molekul tersebut. Sejak zaman kuno, orang telah menggunakan tanah liat, campuran bangunan dan mortar untuk memperkuat dan membuat rumah, menenun benang dari wol, dan menggunakan kapas, sutra, wol, dan kulit binatang untuk membuat pakaian. Polimer organik alami menemani manusia di semua tahap pembentukan dan perkembangannya dan sangat membantunya mencapai hasil yang kita peroleh saat ini.

Alam sendiri memberikan segalanya untuk membuat kehidupan manusia senyaman mungkin. Seiring waktu, karet ditemukan dan sifat-sifatnya yang luar biasa ditemukan. Manusia belajar menggunakan pati untuk keperluan makanan dan selulosa untuk keperluan teknis. Kamper yang juga sudah dikenal sejak zaman dahulu merupakan polimer alami. Resin, protein, asam nukleat adalah contoh senyawa yang dipertimbangkan.

Struktur polimer alami

Tidak semua perwakilan dari kelas zat ini memiliki struktur yang sama. Dengan demikian, polimer alami dan sintetis dapat berbeda secara signifikan. Molekul-molekulnya diorientasikan sedemikian rupa sehingga keberadaannya menguntungkan dan senyaman mungkin dari sudut pandang energi. Pada saat yang sama, banyak spesies alami yang mampu membengkak dan mengubah strukturnya dalam prosesnya. Ada beberapa varian struktur rantai yang paling umum:

linier;
bercabang;
berbentuk bintang;
datar;
jala;
tape;
berbentuk sisir.

Perwakilan makromolekul buatan dan sintetis memiliki massa yang sangat besar dan jumlah atom yang banyak. Mereka dibuat dengan properti yang ditentukan secara khusus. Oleh karena itu, strukturnya pada awalnya direncanakan oleh manusia. Polimer alami paling sering memiliki struktur linier atau jaringan.

Contoh makromolekul alami

Polimer alami dan buatan sangat dekat satu sama lain. Bagaimanapun, yang pertama menjadi dasar untuk menciptakan yang kedua. Ada banyak contoh transformasi tersebut. Mari kita daftar beberapa di antaranya.

Plastik putih susu konvensional merupakan produk yang diperoleh dengan mengolah selulosa dengan asam nitrat dengan penambahan kapur barus alami. Reaksi polimerisasi mengarah pada pemadatan polimer yang dihasilkan dan transformasi menjadi produk yang tepat. Dan bahan pemlastisnya, kapur barus, membuatnya mampu melunak saat dipanaskan dan berubah bentuk.
Sutra asetat, serat tembaga-amonia, viscose - semua ini adalah contoh benang dan serat yang diperoleh dari selulosa. Kain berbahan linen tidak begitu awet, tidak mengkilat, dan mudah kusut. Tapi analog buatan tidak memiliki kelemahan ini, yang membuat penggunaannya sangat menarik.
Batu buatan, Bahan bangunan, campuran, pengganti kulit juga merupakan contoh polimer yang diperoleh dari bahan baku alami.

Zat yang merupakan polimer alami ini dapat digunakan dalam bentuk aslinya. Ada juga banyak contoh seperti itu:

damar;
amber;
pati;
amilopektin;
selulosa;
wol;
kapas;
sutra;
semen;
tanah liat;
jeruk nipis;
protein;
asam nukleat dan sebagainya.

Jelas sekali bahwa golongan senyawa yang sedang kita pertimbangkan sangat banyak, praktis penting dan signifikan bagi manusia. Sekarang mari kita lihat lebih dekat beberapa perwakilan polimer alam yang banyak diminati saat ini.

Sutra dan wol

Rumus polimer sutera alam rumit karena komposisi kimia dinyatakan dengan komponen berikut:

fibroin;
serisin;
lilin;
lemak.

Saya sendiri protein utama- Fibroin, mengandung beberapa jenis asam amino. Jika dibayangkan rantai polipeptidanya, akan terlihat seperti ini: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH(CH 3)-CO-NH-CH 2 -CO-) n. Dan ini hanyalah sebagian saja. Jika kita membayangkan bahwa molekul protein serisin yang sama kompleksnya melekat pada struktur ini dengan bantuan gaya Van Der Waals, dan bersama-sama mereka bercampur menjadi satu konformasi dengan lilin dan lemak, maka jelas mengapa sulit untuk menggambarkan rumusnya. dari sutra alam.

Saat ini, sebagian besar produk ini dipasok oleh China, karena di wilayahnya yang luas terdapat habitat alami produsen utama - ulat sutera. Sebelumnya, sejak zaman dahulu, sutera alam sangat dihargai. Hanya orang-orang bangsawan dan kaya yang mampu membeli pakaian yang terbuat dari bahan tersebut. Saat ini, banyak karakteristik kain ini yang masih menyisakan banyak hal yang diinginkan. Misalnya, menjadi sangat termagnetisasi dan berkerut; selain itu, kehilangan kilau dan menjadi kusam jika terkena sinar matahari. Oleh karena itu, turunan buatan berdasarkan itu lebih umum.

Wol juga merupakan polimer alami karena merupakan produk limbah kulit dan kelenjar sebaceous hewan. Berdasarkan produk protein ini, pakaian rajut dibuat, yang, seperti sutra, merupakan bahan yang berharga.

Pati

Pati polimer alami merupakan produk limbah tanaman. Mereka memproduksinya melalui proses fotosintesis dan menumpuknya di dalamnya bagian yang berbeda tubuh. Komposisi kimianya:

amilopektin;
amilosa;
glukosa alfa.

Struktur ruang pati sangat bercabang dan tidak teratur. Berkat amilopektin yang dikandungnya, ia mampu membengkak di dalam air, berubah menjadi pasta. Yang ini digunakan dalam bidang teknik dan industri. Obat-obatan, industri makanan, dan produksi perekat kertas dinding juga merupakan bidang penggunaan zat ini.

Di antara tumbuhan yang mengandung pati dalam jumlah maksimal adalah:

Jagung;
kentang;
gandum;
singkong;
gandum;
soba;
pisang;
sorgum.

Berdasarkan biopolimer ini, roti dipanggang, Semacam spageti, masak agar-agar, bubur dan produk makanan lainnya.

Selulosa

Dari segi kimia, zat ini merupakan polimer yang komposisinya dinyatakan dengan rumus (C 6 H 5 O 5) n. Unit monomer rantainya adalah beta-glukosa. Tempat utama di mana selulosa terkandung adalah dinding sel tumbuhan. Itulah sebabnya kayu merupakan sumber berharga dari senyawa ini.

Selulosa merupakan polimer alam yang memiliki struktur spasial linier. Ini digunakan untuk menghasilkan jenis produk berikut:

produk pulp dan kertas;
bulu palsu;
berbagai jenis serat buatan;
kapas;
plastik;
bubuk tanpa asap;
film dan sebagainya.

Jelas sekali bahwa kepentingan industrinya sangat besar. Agar senyawa ini dapat digunakan dalam produksi, senyawa ini harus diekstraksi terlebih dahulu dari tanaman. Ini dilakukan dengan memasak kayu dalam jangka panjang di perangkat khusus. Pemrosesan lebih lanjut, serta reagen yang digunakan untuk pencernaan, bervariasi. Ada beberapa cara:

sulfit;
nitrat;
soda;
sulfat.

Setelah perawatan ini, produk masih mengandung kotoran. Itu didasarkan pada lignin dan hemiselulosa. Untuk menghilangkannya, massa diolah dengan klorin atau alkali.

Tidak ada katalis biologis dalam tubuh manusia yang mampu memecah biopolimer kompleks ini. Namun, beberapa hewan (herbivora) telah beradaptasi dengan hal ini. Bakteri tertentu menetap di perut mereka dan melakukan ini untuk mereka. Sebagai imbalannya, mikroorganisme menerima energi untuk kehidupan dan habitatnya. Bentuk simbiosis ini sangat menguntungkan kedua belah pihak.

Karet

Ini adalah polimer alami yang memiliki kepentingan ekonomi yang berharga. Ini pertama kali dijelaskan oleh Robert Cook, yang menemukannya dalam salah satu perjalanannya. Itu terjadi seperti ini. Setelah mendarat di sebuah pulau tempat tinggal penduduk asli yang tidak dikenalnya, dia diterima dengan ramah oleh mereka. Perhatiannya tertuju pada anak-anak setempat yang sedang bermain dengan benda yang tidak biasa. Tubuh bulat ini terdorong dari lantai dan melompat tinggi, lalu kembali.

Setelah bertanya kepada penduduk setempat mainan ini terbuat dari apa, Cook mengetahui bahwa getah salah satu pohon, Hevea, mengeras. Belakangan diketahui bahwa ini adalah karet biopolimer.

Sifat kimia senyawa ini diketahui - isoprena yang telah mengalami polimerisasi alami. Rumus karet (C 5 H 8) n. Sifat-sifatnya yang membuatnya sangat dihargai adalah sebagai berikut:

elastisitas;
ketahanan aus;
insulasi listrik;
tahan air.

Namun, ada juga kelemahannya. Dalam cuaca dingin menjadi rapuh dan rapuh, dan dalam panas menjadi lengket dan kental. Itulah mengapa ada kebutuhan untuk mensintesis analog dari bahan dasar buatan atau sintetis. Saat ini karet banyak digunakan untuk keperluan teknis dan industri. Produk terpenting berdasarkan mereka:

karet;
kayu hitam.

Amber

Ini adalah polimer alami, karena strukturnya adalah resin, bentuk fosilnya. Struktur spasialnya merupakan kerangka polimer amorf. Sangat mudah terbakar dan dapat tersulut dengan nyala korek api. Memiliki sifat pendaran. Ini adalah kualitas yang sangat penting dan berharga yang digunakan dalam perhiasan. Perhiasan berbahan dasar amber sangat indah dan laris.

Selain itu, biopolimer ini juga digunakan untuk keperluan medis. Amplas dan pelapis pernis untuk berbagai permukaan juga dibuat darinya.