الأحماض النووية ككيمياء البوليمرات الطبيعية. البوليمرات الحيوية

نوع الدرس -مجموع

طُرق:البحث جزئياً وعرض المشكلة توضيحياً وتوضيحياً.

هدف:

تكوين نظام شامل للمعرفة لدى الطلاب حول الطبيعة الحية وتنظيمها المنهجي وتطورها ؛

القدرة على تقديم تقييم منطقي للمعلومات الجديدة حول القضايا البيولوجية؛

تعزيز المسؤولية المدنية والاستقلال والمبادرة

مهام:

التعليمية: حول النظم البيولوجية (الخلية، الكائن الحي، الأنواع، النظام البيئي)؛ تاريخ تطور الأفكار الحديثة حول الطبيعة الحية؛ الاكتشافات البارزة في العلوم البيولوجية. دور العلوم البيولوجية في تشكيل صورة العلوم الطبيعية الحديثة للعالم؛ طرق المعرفة العلمية.

تطويرالقدرات الإبداعية في عملية دراسة الإنجازات البارزة لعلم الأحياء التي دخلت الثقافة الإنسانية العالمية؛ طرق معقدة ومتناقضة لتطوير وجهات النظر والأفكار والنظريات والمفاهيم العلمية الحديثة والفرضيات المختلفة (حول جوهر وأصل حياة الإنسان) أثناء العمل مع مصادر المعلومات المختلفة ؛

تربيةالاقتناع بإمكانية معرفة الطبيعة الحية، والحاجة إلى رعاية البيئة الطبيعية، وصحة الفرد؛ احترام رأي الخصم عند مناقشة المشاكل البيولوجية

النتائج الشخصية لدراسة علم الأحياء:

1. تعليم الهوية المدنية الروسية: الوطنية، وحب الوطن واحترامه، والشعور بالفخر بالوطن الأم؛ الوعي بالانتماء العرقي؛ استيعاب القيم الإنسانية والتقليدية للمجتمع الروسي متعدد الجنسيات؛ تعزيز الشعور بالمسؤولية والواجب تجاه الوطن الأم؛

2. تشكيل موقف مسؤول تجاه التعلم، واستعداد وقدرة الطلاب على التطوير الذاتي والتعليم الذاتي على أساس الدافع للتعلم والمعرفة، والاختيار الواعي وبناء مسار تعليمي فردي إضافي يعتمد على التوجه في عالم المهن والتفضيلات المهنية، مع مراعاة المصالح المعرفية المستدامة؛

النتائج الفوقية لتدريس علم الأحياء:

1. القدرة على تحديد أهداف تعلم الفرد بشكل مستقل، وتحديد وصياغة أهداف جديدة لنفسه في التعلم والنشاط المعرفي، وتطوير دوافع واهتمامات النشاط المعرفي للفرد؛

2. التمكن من مكونات أنشطة البحث والمشروع، بما في ذلك القدرة على رؤية المشكلة، وطرح الأسئلة، وطرح الفرضيات.

3. القدرة على العمل مع مصادر مختلفة للمعلومات البيولوجية: العثور على المعلومات البيولوجية في مصادر مختلفة (نصوص الكتب المدرسية، والأدبيات العلمية الشعبية، والقواميس البيولوجية والكتب المرجعية)، وتحليلها

تقييم المعلومات؛

ذهني: تحديد السمات الأساسية للأشياء والعمليات البيولوجية؛ تقديم الأدلة (الحجج) على العلاقة بين البشر والثدييات؛ العلاقات بين البشر والبيئة؛ اعتماد صحة الإنسان على حالة البيئة؛ الحاجة إلى حماية البيئة؛ إتقان أساليب العلوم البيولوجية: مراقبة ووصف الأشياء والعمليات البيولوجية؛ - إجراء التجارب البيولوجية وشرح نتائجها.

التنظيمية:القدرة على التخطيط بشكل مستقل لطرق تحقيق الأهداف، بما في ذلك البدائل، للاختيار الواعي للطرق الأكثر فعالية لحل المشكلات التعليمية والمعرفية؛ القدرة على تنظيم التعاون التعليمي والأنشطة المشتركة مع المعلم والأقران؛ العمل بشكل فردي وفي مجموعة: إيجاد حل مشترك وحل النزاعات على أساس تنسيق المواقف ومراعاة المصالح؛ تكوين وتطوير الكفاءة في مجال استخدام تكنولوجيا المعلومات والاتصالات (المشار إليها فيما بعد بكفاءات تكنولوجيا المعلومات والاتصالات).

اتصالي:تكوين الكفاءة التواصلية في التواصل والتعاون مع أقرانهم، وفهم خصائص التنشئة الاجتماعية بين الجنسين في مرحلة المراهقة، مفيدة اجتماعيا والتعليمية والبحثية والإبداعية وغيرها من أنواع الأنشطة.

التقنيات : الحفاظ على الصحة، حل المشكلات، التعليم التنموي، الأنشطة الجماعية

التقنيات:التحليل، التوليف، الاستدلال، ترجمة المعلومات من نوع إلى آخر، التعميم.

خلال الفصول الدراسية

مهام

لصياغة المعرفة حول الدور الخاص للأحماض النووية في الطبيعة الحية - تخزين ونقل المعلومات الوراثية.

وصف السمات الهيكلية لجزيئات الحمض النووي كالبوليمرات الحيوية؛ توطين هذه المركبات في الخلية

تكشف آلية تضاعف الحمض النووي، ودور هذه الآلية في نقل المعلومات الوراثية.

تطوير القدرة على تصوير عملية ازدواج الحمض النووي بشكل تخطيطي.

الأحكام الأساسية

الحدث الأكثر أهمية في التطور ما قبل البيولوجي هو ظهور الكود الوراثي على شكل سلسلة من أكواد الحمض النووي الريبي (RNA)، ومن ثم الحمض النووي (DNA)، الذي تبين أنه قادر على تخزين معلومات حول أنجح مجموعات الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين.

كان ظهور الأشكال الخلوية الأولى بمثابة بداية التطور البيولوجي، الذي تميزت مراحله الأولية بظهور الكائنات حقيقية النواة، والعملية الجنسية، وظهور الكائنات متعددة الخلايا الأولى.

تتركز الأحماض النووية في الغالب في نواة الخلية.

حمض الديوكسي ريبونوكلييك * بوليمر خطي قطبي يتكون من سلاسل بولي نيوكليوتيد.

المعلومات الوراثية زاك، تسلسل النيوكليوتيدات الحمض النووي

يوفر تكرار الحمض النووي معلومات وراثية من جيل إلى جيل.

قضايا للمناقشة

ما هو الدور البيولوجي لجزيئات الحمض النووي المزدوج الذي يعمل كحارس للمعلومات الوراثية؟

ما هي العملية التي تكمن وراء نقل المعلومات الوراثية من جيل إلى جيل؟ من النواة إلى السيتوبلازم إلى موقع تخليق البروتين؟

البوليمرات الحيوية. احماض نووية

أنواع الأحماض النووية.هناك نوعان من الأحماض النووية في الخلايا: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض الريبي النووي (RNA). تتكون هذه البوليمرات الحيوية من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. تتشابه مونومرات النيوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) في السمات الهيكلية الأساسية. يتكون كل نيوكليوتيد من ثلاثة مكونات متصلة بروابط كيميائية قوية.

يحتوي كل من النيوكليوتيدات التي يتكون منها الحمض النووي الريبي (RNA) على سكر خماسي الكربون - الريبوز؛ أحد المركبات العضوية الأربعة التي تسمى القواعد النيتروجينية - الأدينين، الجوانين، السيتوزين، اليوراسيل (A، G، C، U)؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

تحتوي النيوكليوتيدات التي يتكون منها الحمض النووي على سكر خماسي الكربون - ديوكسي ريبوز، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة: الأدينين، الجوانين، السيتوزين، الثيمين (A، G، C، T)؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

في تكوين النيوكليوتيدات، ترتبط القاعدة النيتروجينية بجزيء الريبوز (أو الديوكسي ريبوز) من جهة، وبقايا حمض الفوسفوريك من جهة أخرى. ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في سلاسل طويلة. ويتكون العمود الفقري لمثل هذه السلسلة من بقايا السكر وحمض الفوسفوريك بالتناوب بانتظام، وتتكون المجموعات الجانبية لهذه السلسلة من أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية المتناوبة بشكل غير منتظم.

الشكل 1. رسم تخطيطي لبنية الحمض النووي. يشار إلى الروابط الهيدروجينية بالنقاط

جزيء الحمض النووي عبارة عن هيكل يتكون من شريطين متصلين ببعضهما البعض بطول كامل بواسطة روابط هيدروجينية (الشكل 7). ويسمى هذا الهيكل، المميز فقط لجزيئات الحمض النووي، بالحلزون المزدوج. من سمات بنية الحمض النووي أنه مقابل القاعدة النيتروجينية A في إحدى السلسلة تقع القاعدة النيتروجينية T في السلسلة الأخرى، وفي مقابل القاعدة النيتروجينية G توجد دائمًا القاعدة النيتروجينية C. ومن الناحية التخطيطية، يمكن التعبير عن ما قيل على النحو التالي :

أ (الأدينين) - تي (ثيمين)
تي (الثايمين) - أ (الأدينين)
G (الجوانين) - C (السيتوزين)
C (السيتوزين) - G (الجوانين)

تسمى هذه الأزواج الأساسية بالقواعد التكميلية (المكملة لبعضها البعض). تسمى خيوط الحمض النووي التي تقع فيها القواعد مكملة لبعضها البعض بالسلاسل التكميلية. يوضح الشكل 8 شريطين من الحمض النووي مرتبطان بمناطق متكاملة.

مقطع من جزيء الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل

تم اقتراح نموذج بنية جزيء الحمض النووي بواسطة J. Watson وF. Crick في عام 1953. وتم تأكيده بشكل كامل تجريبيًا ولعب دورًا مهمًا للغاية في تطوير البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.

ترتيب ترتيب النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي يحدد ترتيب ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين الخطية، أي بنيتها الأولية. تحدد مجموعة البروتينات (الإنزيمات والهرمونات وغيرها) خصائص الخلية والكائن الحي. تقوم جزيئات الحمض النووي بتخزين معلومات حول هذه الخصائص وتمريرها إلى أجيال من المتحدرين، أي أنهم حاملون للمعلومات الوراثية. توجد جزيئات الحمض النووي بشكل رئيسي في نوى الخلايا وبكميات صغيرة في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

الأنواع الرئيسية للحمض النووي الريبي.يتم تحقيق المعلومات الوراثية المخزنة في جزيئات الحمض النووي من خلال جزيئات البروتين. يتم نقل المعلومات حول بنية البروتين إلى السيتوبلازم عن طريق جزيئات RNA خاصة، والتي تسمى messenger RNA (mRNA). يتم نقل Messenger RNA إلى السيتوبلازم، حيث يحدث تخليق البروتين بمساعدة عضيات خاصة - الريبوسومات. إن الحمض النووي الريبي المرسال، الذي تم بناؤه بشكل مكمل لأحد خيوط الحمض النووي، هو الذي يحدد ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين. نوع آخر من الحمض النووي الريبي (RNA) يشارك أيضًا في تخليق البروتين - نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) ، الذي يجلب الأحماض الأمينية إلى مكان تكوين جزيئات البروتين - الريبوسومات ، وهو نوع من المصانع لإنتاج البروتينات.

تحتوي الريبوسومات على نوع ثالث من الحمض النووي الريبي (RNA)، يسمى الحمض النووي الريبي الريباسي (rRNA)، والذي يحدد بنية وعمل الريبوسومات.

كل جزيء RNA، على عكس جزيء DNA، يتم تمثيله بخيط واحد؛ أنه يحتوي على الريبوز بدلا من الديوكسيريبوز واليوراسيل بدلا من الثايمين.

لذلك، تؤدي الأحماض النووية أهم الوظائف البيولوجية في الخلية. يقوم الحمض النووي بتخزين المعلومات الوراثية حول جميع خصائص الخلية والكائن الحي ككل. تشارك أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي (RNA) في تنفيذ المعلومات الوراثية من خلال تخليق البروتين.

عمل مستقل

انظر إلى الشكل 1 وقل ما هو المميز في بنية جزيء الحمض النووي. ما هي المكونات التي تشكل النيوكليوتيدات؟

لماذا يعتبر تناسق محتوى الحمض النووي في خلايا الجسم المختلفة دليلا على أن الحمض النووي مادة وراثية؟

باستخدام الجدول، أعط وصفًا مقارنًا للحمض النووي والحمض النووي الريبي (RNA).

يحتوي جزء من شريط DNA واحد على التركيبة التالية: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. أكمل السلسلة الثانية.

في جزيء الحمض النووي، يمثل الثيمين 20% من إجمالي عدد القواعد النيتروجينية. تحديد كمية القواعد النيتروجينية الأدينين والجوانين والسيتوزين.

ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين البروتينات والأحماض النووية؟

أسئلة ومهام للمراجعة

ما هي الأحماض النووية؟ ما هي المركبات العضوية التي تعمل كمكون أولي للأحماض النووية؟

ما هي أنواع الأحماض النووية التي تعرفها؟

ما الفرق بين بنية جزيئات DNA و RNA؟

اذكر وظائف الحمض النووي.

ما هي أنواع الحمض النووي الريبوزي (RNA) الموجودة في الخلية؟

اختر خيار الإجابة الصحيحة في رأيك.

1. أين توجد المعلومات الوراثية؟

في الكروموسومات

في الجينات

في الخلايا

2. ما هي نسبة الحمض النووي اللازمة لتشفير جميع البروتينات الموجودة في جسم الإنسان؟

3. ما اسم المرحلة الأخيرة من تخليق البروتين؟

إذاعة

4. ما هو الناقل لجميع المعلومات الموجودة في الخلية؟

5. أين يقع الحمض النووي؟

في سيتوبلازم الخلية

في نواة الخلية

في فجوات الخلايا

6. أي جزء مهم من العملية هو تخليق بروتينات الخلية؟

الاستيعاب

تراكمات

السجود

7. ما هي التكاليف التي يتطلبها تخليق البروتين؟

طاقة

8. ما هو مصدر الطاقة؟

9. ما الذي يحدد وظيفة البروتين؟

الهيكل الأساسي

الهيكل الثانوي

هيكل التعليم العالي

10. ما اسم الجزء من الحمض النووي الذي يحتوي على معلومات حول التركيب الأساسي للبروتين؟

الجينوم

درس علم الأحياء. الأحماض النووية (DNA و RNA).

النوويةالأحماض

بناءوالمهامالنوويةالأحماض

الأحماض النووية ودورها في حياة الخلية. بناءوالمهامالحمض النووي

موارد

V. B. ZAKHAROV، S. G. MAMONTOV، N. I. SONIN، E. T. ZAKHAROVA TEXTBOOK "علم الأحياء" للمؤسسات التعليمية العامة (الصفوف 10-11).

A. P. Plekhov علم الأحياء مع أساسيات علم البيئة. سلسلة "الكتب المدرسية للجامعات. الأدب الخاص".

كتاب للمعلمين Sivoglazov V.I.، Sukhova T.S. Kozlova T. A. علم الأحياء: الأنماط العامة.

http://tepka.ru/biologia10-11/6.html

استضافة العروض التقديمية

البوليمرات الحيوية- فئة من البوليمرات التي توجد بشكل طبيعي في الطبيعة وهي جزء من الكائنات الحية: البروتينات والأحماض النووية والسكريات. تتكون البوليمرات الحيوية من وحدات متطابقة (أو مختلفة) - المونومرات. مونومرات البروتينات هي أحماض أمينية، والأحماض النووية هي نيوكليوتيدات، وفي السكريات هي سكريات أحادية.

هناك نوعان من البوليمرات الحيوية - العادية (بعض السكريات) وغير المنتظمة (البروتينات والأحماض النووية وبعض السكريات).

السناجب

تحتوي البروتينات على عدة مستويات من التنظيم - الابتدائي والثانوي والثالث وأحيانًا الرباعي. يتم تحديد البنية الأولية من خلال تسلسل المونومرات، ويتم تحديد البنية الثانوية من خلال التفاعلات داخل الجزيئات وبين المونومرات، عادة من خلال روابط الهيدروجين. يعتمد الهيكل الثلاثي على تفاعل الهياكل الثانوية، وعادة ما يتم تشكيل الرباعي من خلال الجمع بين عدة جزيئات مع هيكل التعليم العالي.

يتكون الهيكل الثانوي للبروتينات من تفاعل الأحماض الأمينية باستخدام الروابط الهيدروجينية والتفاعلات الكارهة للماء. الأنواع الرئيسية للبنية الثانوية هي

حلزون ألفا، عندما تحدث روابط هيدروجينية بين الأحماض الأمينية في نفس السلسلة،

صفائح بيتا (طبقات مطوية)، عندما تتشكل روابط هيدروجينية بين سلاسل بولي ببتيد مختلفة تعمل في اتجاهات مختلفة (مضادة للتوازي،

المناطق المضطربة

تستخدم برامج الكمبيوتر للتنبؤ بالبنية الثانوية.

يتكون الهيكل الثلاثي أو "الطي" من تفاعل الهياكل الثانوية ويتم تثبيته بواسطة الروابط غير التساهمية والأيونية والهيدروجينية والتفاعلات الكارهة للماء. البروتينات التي تؤدي وظائف مماثلة عادة ما يكون لها هياكل ثلاثية مماثلة. مثال على الطية هو البرميل β، حيث يتم ترتيب صفائح β في دائرة. يتم تحديد البنية الثلاثية للبروتينات باستخدام تحليل حيود الأشعة السينية.

فئة مهمة من البروتينات البوليمرية هي البروتينات الليفية، وأشهرها هو الكولاجين.

في عالم الحيوان، تعمل البروتينات عادة كبوليمرات داعمة وتشكل البنية. هذه البوليمرات مبنية من 20 حمضًا أمينيًا. ترتبط بقايا الأحماض الأمينية بجزيئات البروتين الكبيرة عن طريق روابط الببتيد الناتجة عن تفاعل مجموعات الكربوكسيل والأمينية.

من الصعب المبالغة في تقدير أهمية البروتينات في الطبيعة الحية. هذه هي مادة بناء الكائنات الحية، والمحفزات الحيوية - الإنزيمات التي تضمن حدوث التفاعلات في الخلايا، والإنزيمات التي تحفز بعض التفاعلات الكيميائية الحيوية، أي. ضمان انتقائية التحفيز الحيوي. تتكون عضلاتنا وشعرنا وجلدنا من بروتينات ليفية. بروتين الدم الذي هو جزء من الهيموجلوبين يعزز امتصاص الأكسجين في الهواء؛ بروتين آخر، الأنسولين، هو المسؤول عن انهيار السكر في الجسم، وبالتالي، تزويده بالطاقة. يختلف الوزن الجزيئي للبروتينات بشكل كبير. وهكذا، فإن الأنسولين، وهو البروتين الأول الذي أنشأ بنيته F. Sanger في عام 1953، يحتوي على حوالي 60 وحدة من الأحماض الأمينية، ويبلغ وزنه الجزيئي 12000 فقط. حتى الآن، تم التعرف على عدة آلاف من جزيئات البروتين، الوزن الجزيئي لبعضها يصل عددهم إلى 106 أو أكثر.

احماض نووية

البنية الأساسية للحمض النووي هي تسلسل خطي من النيوكليوتيدات في السلسلة. كقاعدة عامة، يتم كتابة التسلسل في شكل أحرف (على سبيل المثال، AGTCATGCCAG)، ويتم التسجيل من نهاية السلسلة من 5 إلى 3 بوصة.

البنية الثانوية هي بنية تتكون نتيجة للتفاعلات غير التساهمية للنيوكليوتيدات (معظمها قواعد نيتروجينية) مع بعضها البعض، والتراص والروابط الهيدروجينية. الحلزون المزدوج للحمض النووي هو مثال كلاسيكي للبنية الثانوية. هذا هو الشكل الأكثر شيوعًا للحمض النووي في الطبيعة، والذي يتكون من سلسلتين متكاملتين غير متوازيتين من متعدد النوكليوتيدات. يتم تحقيق عدم التوازي بسبب قطبية كل دائرة. يُفهم التكامل على أنه توافق كل قاعدة نيتروجينية من سلسلة DNA واحدة مع قاعدة محددة بدقة من سلسلة أخرى (مقابل A هو T، وعكس G هو C). يتم الاحتفاظ بالحمض النووي في حلزون مزدوج عن طريق الاقتران الأساسي التكميلي - تكوين روابط هيدروجينية، اثنان في زوج AT وثلاثة في زوج GC.

في عام 1868، قام العالم السويسري فريدريش ميشر بعزل مادة تحتوي على الفوسفور من نواة الخلية، والتي أطلق عليها اسم النواة. وفي وقت لاحق، تم تسمية هذه المواد والمواد المشابهة لها بالأحماض النووية. يمكن أن يصل وزنها الجزيئي إلى 109، ولكن في أغلب الأحيان يتراوح بين 105-106. المواد الأولية التي تُبنى منها النيوكليوتيدات - وحدات جزيئات الحمض النووي الكبيرة هي: قواعد الكربوهيدرات وحمض الفوسفوريك والبيورين والبيريميدين. في إحدى مجموعات الأحماض، يعمل الريبوز ككربوهيدرات، وفي المجموعة الأخرى يعمل ديوكسيريبوز.

وفقا لطبيعة الكربوهيدرات التي تحتوي عليها، تسمى الأحماض النووية الأحماض النووية الريبية وديوكسيريبونوكليك. الاختصارات الشائعة هي RNA وDNA. تلعب الأحماض النووية الدور الأكثر أهمية في عمليات الحياة. بمساعدتهم، يتم حل مهمتين مهمتين: تخزين ونقل المعلومات الوراثية وتوليف مصفوفة الجزيئات الكبيرة DNA، RNA والبروتين.

السكريات

هيكل ثلاثي الأبعاد للسليلوز

تتكون السكريات التي يتم تصنيعها بواسطة الكائنات الحية من عدد كبير من السكريات الأحادية المرتبطة بروابط جليكوسيدية. في كثير من الأحيان السكريات غير قابلة للذوبان في الماء. وعادة ما تكون هذه جزيئات كبيرة جدًا ومتفرعة. ومن أمثلة السكريات التي يتم تصنيعها بواسطة الكائنات الحية مواد تخزين النشا والجليكوجين، وكذلك السكريات الهيكلية - السليلوز والكيتين. وبما أن السكريات البيولوجية تتكون من جزيئات ذات أطوال مختلفة، فإن مفاهيم البنية الثانوية والثالثية لا تنطبق على السكريات.

تتكون السكريات من مركبات ذات وزن جزيئي منخفض تسمى السكريات أو الكربوهيدرات. يمكن للجزيئات الحلقية من السكريات الأحادية أن تترابط مع بعضها البعض لتشكل ما يسمى بالروابط الجليكوسيدية من خلال تكثيف مجموعات الهيدروكسيل.

الأكثر شيوعًا هي السكريات التي تكون وحداتها المتكررة عبارة عن بقايا α-D-glucopyranose أو مشتقاته. أشهرها وأكثرها استخدامًا هو السليلوز. في هذا السكاريد، يربط جسر الأكسجين ذرات الكربون الأولى والرابعة في الوحدات المجاورة، وتسمى هذه الرابطة α-1,4-glycosidic.

التركيب الكيميائي المشابه للسليلوز هو النشا، ويتكون من الأميلوز والأميلوبكتين والجليكوجين والدكستران. الفرق بين الأول والسليلوز هو تفرع الجزيئات الكبيرة، ويمكن تصنيف الأميلوبكتين والجليكوجين على أنهما بوليمرات طبيعية مفرطة التفرع، أي. Dendrimers ذات بنية غير منتظمة. عادة ما تكون نقطة التفرع هي الكربون السادس من حلقة α-D-glucopyranose، والتي ترتبط بواسطة رابطة جليكوسيدية بالسلسلة الجانبية. الفرق بين ديكستران والسليلوز هو طبيعة الروابط الجليكوسيدية - إلى جانب α-1,4-، يحتوي ديكستران أيضًا على روابط α-1,3- وα-1,6-glycosidic، والأخير هو السائد.

الكيتين والشيتوزان لهما تركيبة كيميائية مختلفة عن السليلوز، لكنهما قريبان منه في البنية. الفرق هو أنه عند ذرة الكربون الثانية لوحدات α-D-glucopyranose المرتبطة بروابط α-1,4-glycosidic، يتم استبدال مجموعة OH بمجموعات –NHCH3COO في الكيتين ومجموعة –NH2 في الشيتوزان.

يوجد السليلوز في لحاء وخشب الأشجار وسيقان النباتات: يحتوي القطن على أكثر من 90% من السليلوز، والأشجار الصنوبرية - أكثر من 60%، والأشجار المتساقطة - حوالي 40%. ترجع قوة ألياف السليلوز إلى حقيقة أنها تتكون من بلورات مفردة تتجمع فيها الجزيئات الكبيرة بالتوازي مع بعضها البعض. يشكل السليلوز الأساس الهيكلي لممثلي ليس فقط عالم النبات، ولكن أيضًا لبعض البكتيريا.

في عالم الحيوان، يتم استخدام السكريات من قبل الحشرات والمفصليات فقط باعتبارها بوليمرات داعمة وتشكل البنية. في أغلب الأحيان، يتم استخدام الكيتين لهذه الأغراض، والذي يعمل على بناء ما يسمى بالهيكل العظمي الخارجي في سرطان البحر وجراد البحر والروبيان. من الكيتين، ينتج نزع الأسيتيل الشيتوزان، والذي، على عكس الكيتين غير القابل للذوبان، قابل للذوبان في المحاليل المائية لأحماض الفورميك والخليك والهيدروكلوريك. في هذا الصدد، وأيضًا بسبب الخصائص القيمة المعقدة جنبًا إلى جنب مع التوافق الحيوي، يتمتع الشيتوزان بآفاق كبيرة للاستخدام العملي على نطاق واسع في المستقبل القريب.

النشا هو أحد السكريات التي تعمل كمواد مغذية احتياطية في النباتات. تحتوي الدرنات والفواكه والبذور على ما يصل إلى 70٪ من النشا. السكاريد المخزن في الحيوانات هو الجليكوجين، والذي يوجد بشكل رئيسي في الكبد والعضلات.

يتم تحديد قوة جذوع وسيقان النباتات، بالإضافة إلى الهيكل العظمي لألياف السليلوز، من خلال الأنسجة النباتية الضامة. جزء كبير منه في الأشجار هو اللجنين - ما يصل إلى 30٪. لم يتم تحديد هيكلها بدقة. من المعروف أن هذا بوليمر مفرط الامتياز ذو وزن جزيئي منخفض نسبيًا (M ≈ 104)، يتكون بشكل رئيسي من بقايا الفينول المستبدلة في الموضع العظمي بمجموعات –OCH3، في الموضع الفقرة بواسطة مجموعات –CH = CH –CH2OH. حاليًا، تراكمت كمية كبيرة من اللجنين كنفايات من صناعة التحلل المائي للسليلوز، لكن مشكلة التخلص منها لم يتم حلها. تشمل العناصر الداعمة للأنسجة النباتية مواد البكتين، وعلى وجه الخصوص، البكتين، الذي يوجد بشكل رئيسي في جدران الخلايا. وتصل نسبة محتواه في قشور التفاح والجزء الأبيض من قشور الحمضيات إلى 30%. ينتمي البكتين إلى عديدات السكاريد غير المتجانسة، أي. البوليمرات المشتركة. يتم بناء جزيئاته الكبيرة بشكل أساسي من بقايا حمض D-galacturonic وإستر الميثيل، المرتبطين بروابط α-1,4-glycosidic.

ومن بين البنتوسات، أهم البوليمرات هي أرابينوز وزيلوز، والتي تشكل السكريات المتعددة التي تسمى أرابين وزيلان. إنهم، جنبا إلى جنب مع السليلوز، يحددون الخصائص النموذجية للخشب.

شريحة 1

الشريحة 2

الشريحة 3

الشريحة 4

الشريحة 5

الشريحة 6

الشريحة 7

الشريحة 8

الشريحة 9

الشريحة 10

الشريحة 11

الشريحة 12

الشريحة 13

الشريحة 14

الشريحة 15

الشريحة 16

الشريحة 17

الشريحة 18

الشريحة 19

الشريحة 20

الشريحة 21

الشريحة 22

الشريحة 23

الشريحة 24

الشريحة 25

البوليمرات عبارة عن مركبات عالية الجزيئية تتكون من العديد من المجموعات الذرية المتكررة ذات هياكل مختلفة أو متطابقة - وحدات. وتترابط هذه الروابط عن طريق التنسيق أو الروابط الكيميائية في سلاسل خطية متفرعة أو طويلة وفي هياكل مكانية ثلاثية الأبعاد.

البوليمرات هي:

• اصطناعية,
• صناعي،
• عضوي.

تتشكل البوليمرات العضوية في الطبيعة في الكائنات الحية الحيوانية والنباتية. وأهمها البروتينات والسكريات والأحماض النووية والمطاط وغيرها من المركبات الطبيعية.

لقد استخدم الإنسان البوليمرات العضوية منذ فترة طويلة وعلى نطاق واسع في حياته اليومية. الجلود والصوف والقطن والحرير والفراء - كل هذا يستخدم لإنتاج الملابس. الجير والأسمنت والطين والزجاج العضوي (زجاج شبكي) - في البناء.

البوليمرات العضوية موجودة أيضًا في البشر. على سبيل المثال، الأحماض النووية (وتسمى أيضًا الحمض النووي)، وكذلك الأحماض النووية الريبية (RNA).

خصائص البوليمرات العضوية

جميع البوليمرات العضوية لها خواص ميكانيكية خاصة:

• هشاشة منخفضة من البوليمرات البلورية والزجاجية (الزجاج العضوي والبلاستيك)؛
• المرونة، أي تشوه عكسي عالي تحت الأحمال الصغيرة (المطاط)؛
• توجيه الجزيئات الكبيرة تحت تأثير المجال الميكانيكي الموجه (إنتاج الأفلام والألياف)؛
• عند التركيزات المنخفضة، تكون لزوجة المحاليل عالية (تنتفخ البوليمرات أولاً ثم تذوب)؛
• تحت تأثير كمية صغيرة من الكاشف، يمكنهم تغيير خصائصهم الفيزيائية والميكانيكية بسرعة (على سبيل المثال، دباغة الجلود، وفلكنة المطاط).

الجدول 1. خصائص الاحتراق لبعض البوليمرات.

الجدول 2. ذوبان مواد البوليمر.

الجدول 3. تلوين البوليمرات وفقًا لتفاعل ليبرمان-ستورش-مورافسكي.

مقالات حول هذا الموضوع

من بين معظم المواد، الأكثر شعبية والمعروفة على نطاق واسع هي مواد البوليمر المركبة (PCMs). يتم استخدامها بنشاط في كل مجال من مجالات النشاط البشري تقريبًا. وهذه المواد هي المكون الرئيسي لتصنيع المنتجات المختلفة المستخدمة لأغراض مختلفة تماما، من قضبان الصيد وهياكل القوارب، إلى اسطوانات تخزين ونقل المواد القابلة للاشتعال، فضلا عن شفرات طائرات الهليكوبتر. ترتبط هذه الشعبية الواسعة لـ PCM بالقدرة على حل المشكلات التكنولوجية بأي تعقيد مرتبطة بإنتاج مركبات ذات خصائص معينة، وذلك بفضل تطور كيمياء البوليمرات وطرق دراسة بنية ومورفولوجيا مصفوفات البوليمر المستخدمة في إنتاج PCM.