Nukleinsyrer som naturlige polymerer kemi. Biopolymerer
Lektionstype - kombineret
Metoder: delvis søgende, problempræsentation, forklarende og illustrativt.
Mål:
Dannelse hos studerende af et holistisk system af viden om levende natur, dens systemiske organisation og udvikling;
Evne til at give en begrundet vurdering af nye oplysninger om biologiske spørgsmål;
Fremme medborgeransvar, selvstændighed, initiativ
Opgaver:
Pædagogisk: om biologiske systemer (celle, organisme, art, økosystem); historie om udviklingen af moderne ideer om levende natur; fremragende opdagelser inden for biologisk videnskab; den biologiske videnskabs rolle i dannelsen af det moderne naturvidenskabelige billede af verden; metoder til videnskabelig viden;
Udvikling kreative evner i processen med at studere de fremragende resultater af biologi, der er indgået i den universelle menneskelige kultur; komplekse og modstridende måder at udvikle moderne videnskabelige synspunkter, ideer, teorier, begreber, forskellige hypoteser på (om livets essens og oprindelse, mennesket) i løbet af arbejdet med forskellige informationskilder;
Opdragelse overbevisning om muligheden for at kende den levende natur, behovet for at passe på det naturlige miljø og ens egen sundhed; respekt for modstanderens mening, når man diskuterer biologiske problemer
Personlige resultater af at studere biologi:
1. uddannelse af russisk borgeridentitet: patriotisme, kærlighed og respekt for fædrelandet, en følelse af stolthed over ens fædreland; bevidsthed om ens etnicitet; assimilering af humanistiske og traditionelle værdier i det multinationale russiske samfund; at fremme en følelse af ansvar og pligt over for fædrelandet;
2. dannelse af en ansvarlig holdning til læring, elevernes parathed og evne til selvudvikling og selvuddannelse baseret på motivation for læring og viden, bevidste valg og opbygning af en yderligere individuel uddannelsesbane baseret på orientering i verden af erhverv og faglige præferencer under hensyntagen til bæredygtige kognitive interesser;
Meta-fag resultater af undervisning i biologi:
1. evnen til selvstændigt at fastlægge målene for sin læring, sætte og formulere nye mål for sig selv i læring og kognitiv aktivitet, udvikle motiver og interesser for sin kognitive aktivitet;
2. beherskelse af komponenterne i forsknings- og projektaktiviteter, herunder evnen til at se et problem, stille spørgsmål, fremsætte hypoteser;
3. evne til at arbejde med forskellige kilder til biologisk information: finde biologisk information i forskellige kilder (lærebogstekst, populærvidenskabelig litteratur, biologiske ordbøger og opslagsbøger), analysere og
vurdere information;
Kognitiv: identifikation af væsentlige træk ved biologiske objekter og processer; tilvejebringelse af bevis (argumentation) af forholdet mellem mennesker og pattedyr; forhold mellem mennesker og miljø; afhængighed af menneskers sundhed af miljøets tilstand; behovet for at beskytte miljøet; mestring af biologisk videnskabs metoder: observation og beskrivelse af biologiske objekter og processer; opstilling af biologiske forsøg og forklaring af deres resultater.
Lovpligtig: evnen til selvstændigt at planlægge måder at nå mål, herunder alternative, til bevidst at vælge de mest effektive måder at løse uddannelsesmæssige og kognitive problemer på; evnen til at organisere pædagogisk samarbejde og fælles aktiviteter med læreren og kammeraterne; arbejde individuelt og i gruppe: finde en fælles løsning og løse konflikter ud fra at koordinere holdninger og tage hensyn til interesser; dannelse og udvikling af kompetence inden for anvendelse af informations- og kommunikationsteknologier (i det følgende benævnt IKT-kompetencer).
Kommunikativ: dannelsen af kommunikativ kompetence i kommunikation og samarbejde med jævnaldrende, forståelse af karakteristika ved kønssocialisering i ungdomsårene, socialt nyttige, uddannelsesmæssige og forskningsmæssige, kreative og andre typer aktiviteter.
teknologier : Sundhedsbevaring, problembaseret, udviklingsundervisning, gruppeaktiviteter
Teknikker: analyse, syntese, inferens, oversættelse af information fra en type til en anden, generalisering.
Under timerne
Opgaver
At formulere viden om nukleinsyrernes særlige rolle i den levende natur - lagring og overførsel af arvelig information.
Karakterisere de strukturelle træk ved nukleinsyremolekyler som biopolymerer; lokalisering af disse forbindelser i cellen
Afslør mekanismen for DNA-fordobling, denne mekanismes rolle i transmissionen af arvelig information.
Udvikle evnen til skematisk at skildre processen med DNA-duplikation.
Grundlæggende bestemmelser
Den vigtigste begivenhed i præbiologisk evolution er fremkomsten af den genetiske kode i form af en sekvens af RNA-kodoner og derefter DNA, som viste sig at være i stand til at lagre information om de mest succesrige kombinationer af aminosyrer i proteinmolekyler.
Udseendet af de første cellulære former markerede begyndelsen af den biologiske evolution, hvis indledende stadier var karakteriseret ved udseendet af eukaryote organismer, den seksuelle proces og fremkomsten af de første flercellede organismer.
Nukleinsyrer er overvejende lokaliseret i cellekernen.
Deoxyribonukleinsyre * polær lineær polymer bestående af polynukleotidkæder.
Arvelig information zak, DNA-nukleotidsekvenser
DNA-reduplikation giver arvelig information fra en generation til den næste.
Spørgsmål til diskussion
Hvad er den biologiske rolle for dobbeltstrengede DNA-molekyler, der tjener som vogter af arvelig information?
Hvilken proces ligger til grund for overførslen af arvelig information fra generation til generation? fra kernen ind i cytoplasmaet til stedet for proteinsyntese?
Biopolymerer. Nukleinsyrer
Typer af nukleinsyrer. Der er to typer nukleinsyrer i celler: deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA). Disse biopolymerer består af monomerer kaldet nukleotider. Nukleotidmonomererne af DNA og RNA er ens i grundlæggende strukturelle træk. Hvert nukleotid består af tre komponenter forbundet med stærke kemiske bindinger.
Hvert af de nukleotider, der udgør RNA, indeholder et sukker med fem kulstofatomer - ribose; en af de fire organiske forbindelser kaldet nitrogenholdige baser - adenin, guanin, cytosin, uracil (A, G, C, U); phosphorsyrerest.
Nukleotiderne, der udgør DNA'et, indeholder et sukker med fem kulstofatomer - deoxyribose, en af fire nitrogenholdige baser: adenin, guanin, cytosin, thymin (A, G, C, T); phosphorsyrerest.
I sammensætningen af nukleotider er en nitrogenholdig base knyttet til ribose- (eller deoxyribose)-molekylet på den ene side og en fosforsyrerest på den anden. Nukleotider er forbundet med hinanden i lange kæder. Rygraden i en sådan kæde dannes af regelmæssigt vekslende sukker- og fosforsyrerester, og sidegrupperne i denne kæde dannes af fire typer uregelmæssigt vekslende nitrogenholdige baser.
Fig 1. Diagram over strukturen af DNA. Hydrogenbindinger er angivet med prikker
Et DNA-molekyle er en struktur bestående af to strenge, som er forbundet med hinanden i hele deres længde ved hjælp af brintbindinger (fig. 7). Denne struktur, der er unik for DNA-molekyler, kaldes en dobbelt helix. Et træk ved DNA-strukturen er, at modsat den nitrogenholdige base A i den ene kæde ligger den nitrogenholdige base T i den anden kæde, og modsat den nitrogenholdige base G er altid den nitrogenholdige base C. Skematisk kan det, der er blevet sagt, udtrykkes som følger :
A (adenin) - T (thymin)
T (thymin) - A (adenin)
G (guanin) - C (cytosin)
C (cytosin) - G (guanin)
Disse par af baser kaldes komplementære baser (komplementerer hinanden). DNA-strenge, hvori baserne er placeret komplementære til hinanden, kaldes komplementære strenge. Figur 8 viser to DNA-strenge, der er forbundet med komplementære områder.
Udsnit af et dobbeltstrenget DNA-molekyle
Modellen for strukturen af DNA-molekylet blev foreslået af J. Watson og F. Crick i 1953. Den blev fuldt ud bekræftet eksperimentelt og spillede en yderst vigtig rolle i udviklingen af molekylærbiologi og genetik.
Rækkefølgen af arrangement af nukleotider i DNA-molekyler bestemmer rækkefølgen af arrangement af aminosyrer i lineære proteinmolekyler, dvs. deres primære struktur. Et sæt proteiner (enzymer, hormoner osv.) bestemmer cellens og organismens egenskaber. DNA-molekyler gemmer information om disse egenskaber og videregiver dem til generationer af efterkommere, dvs. de er bærere af arvelig information. DNA-molekyler findes hovedsageligt i cellekerner og i små mængder i mitokondrier og kloroplaster.
Hovedtyper af RNA. Arvelig information lagret i DNA-molekyler realiseres gennem proteinmolekyler. Information om proteinets struktur overføres til cytoplasmaet af specielle RNA-molekyler, som kaldes messenger-RNA (mRNA). Messenger RNA overføres til cytoplasmaet, hvor proteinsyntese sker ved hjælp af specielle organeller - ribosomer. Det er messenger-RNA, som er bygget komplementært til en af DNA-strengene, der bestemmer rækkefølgen af aminosyrer i proteinmolekyler. En anden type RNA deltager også i proteinsyntesen - transport-RNA (tRNA), som bringer aminosyrer til stedet for dannelse af proteinmolekyler - ribosomer, en slags fabrikker til produktion af proteiner.
Ribosomer indeholder en tredje type RNA, det såkaldte ribosomale RNA (rRNA), som bestemmer ribosomers struktur og funktion.
Hvert RNA-molekyle er i modsætning til et DNA-molekyle repræsenteret af en enkelt streng; Den indeholder ribose i stedet for deoxyribose og uracil i stedet for thymin.
Så nukleinsyrer udfører de vigtigste biologiske funktioner i cellen. DNA lagrer arvelig information om alle cellens egenskaber og organismen som helhed. Forskellige typer RNA deltager i implementeringen af arvelig information gennem proteinsyntese.
Selvstændigt arbejde
Se på figur 1 og sig, hvad der er specielt ved DNA-molekylets struktur. Hvilke komponenter udgør nukleotider?
Hvorfor betragtes konsistensen af DNA-indholdet i forskellige celler i kroppen som bevis på, at DNA er genetisk materiale?
Giv ved hjælp af tabellen en sammenlignende beskrivelse af DNA og RNA.
Et fragment af en DNA-streng har følgende sammensætning: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Fuldfør den anden kæde.
I DNA-molekylet står thyminer for 20 % af det samlede antal nitrogenholdige baser. Bestem mængden af nitrogenholdige baser adenin, guanin og cytosin.
Hvad er lighederne og forskellene mellem proteiner og nukleinsyrer?
Spørgsmål og opgaver til gennemgang
Hvad er nukleinsyrer? Hvilke organiske forbindelser tjener som en elementær komponent i nukleinsyrer?
Hvilke typer nukleinsyrer kender du?
Hvad er forskellen mellem strukturen af DNA- og RNA-molekyler?
Nævn funktionerne af DNA.
Hvilke typer RNA er der i en celle?
Vælg den rigtige svarmulighed efter din mening.
1. Hvor findes genetisk information?
I kromosomer
I generne
I celler
2. Hvor stor en procentdel af DNA skal der til for at kode for alle proteinerne i menneskekroppen?
3. Hvad hedder det sidste trin i proteinsyntesen?
Udsende
4. Hvad er bæreren af al information i cellen?
5. Hvor er DNA placeret?
I cellens cytoplasma
I cellekernen
I cellevakuoler
6. En vigtig del af hvilken proces er syntesen af celleproteiner?
Assimilering
Ophobninger
Udmattelser
7. Hvilke omkostninger kræver proteinsyntese?
Energi
8. Hvad er energikilden?
9. Hvad bestemmer et proteins funktion?
Primær struktur
Sekundær struktur
Tertiær struktur
10. Hvad hedder den del af DNA, der indeholder information om proteinets primære struktur?
Genom
Biologi lektion. Nukleinsyrer (DNA og RNA).
Nucleicsyrer
StrukturOgfunktionernukleinsyrer
Nukleinsyrer og deres rolle i cellelivet. StrukturOgfunktionerDNA
Ressourcer
V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA LÆREBOG “BIOLOGI” FOR ALMINDELIGE UDDANNELSESINSTITUTIONER (10-11 klassetrin).
A. P. Plekhov Biologi med grundlæggende økologi. Serien "Lærebøger for universiteter. Særlig litteratur".
Bog for lærere Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Biologi: generelle mønstre.
http://tepka.ru/biologia10-11/6.html
Præsentation hosting
Biopolymerer- en klasse af polymerer, der forekommer naturligt i naturen og er en del af levende organismer: proteiner, nukleinsyrer, polysaccharider. Biopolymerer består af identiske (eller forskellige) enheder - monomerer. Monomerer af proteiner er aminosyrer, nukleinsyrer er nukleotider, og i polysaccharider er de monosaccharider.
Der er to typer biopolymerer - regulære (nogle polysaccharider) og uregelmæssige (proteiner, nukleinsyrer, nogle polysaccharider).
Egern
Proteiner har flere niveauer af organisation - primær, sekundær, tertiær og nogle gange kvartær. Den primære struktur bestemmes af sekvensen af monomerer, den sekundære struktur bestemmes af intra- og intermolekylære interaktioner mellem monomerer, normalt gennem hydrogenbindinger. Tertiær struktur afhænger af interaktionen af sekundære strukturer, kvaternær, som regel, dannes ved at kombinere flere molekyler med en tertiær struktur.
Den sekundære struktur af proteiner dannes ved interaktion af aminosyrer ved hjælp af hydrogenbindinger og hydrofobe interaktioner. De vigtigste typer af sekundær struktur er
α-helix, når der opstår hydrogenbindinger mellem aminosyrer i samme kæde,
β-sheets (foldede lag), når der dannes hydrogenbindinger mellem forskellige polypeptidkæder, der løber i forskellige retninger (antiparallel,
uordnede områder
Computerprogrammer bruges til at forudsige sekundær struktur.
Tertiær struktur eller "fold" dannes ved interaktion af sekundære strukturer og stabiliseres af ikke-kovalente, ioniske, hydrogenbindinger og hydrofobe interaktioner. Proteiner, der udfører lignende funktioner, har normalt lignende tertiære strukturer. Et eksempel på en fold er en β-tønde, hvor β-pladerne er arrangeret i en cirkel. Den tertiære struktur af proteiner bestemmes ved hjælp af røntgendiffraktionsanalyse.
En vigtig klasse af polymere proteiner er fibrillære proteiner, hvoraf den bedst kendte er kollagen.
I dyreverdenen fungerer proteiner normalt som understøttende, strukturdannende polymerer. Disse polymerer er bygget af 20 α-aminosyrer. Aminosyrerester er bundet til proteinmakromolekyler ved hjælp af peptidbindinger som følge af reaktionen af carboxyl- og aminogrupper.
Proteinernes betydning i den levende natur er svær at overvurdere. Dette er byggematerialet for levende organismer, biokatalysatorer - enzymer, der sikrer, at reaktioner sker i celler, og enzymer, der stimulerer visse biokemiske reaktioner, dvs. sikre selektivitet af biokatalyse. Vores muskler, hår, hud er lavet af fibrøse proteiner. Et blodprotein, der er en del af hæmoglobin, fremmer optagelsen af ilt i luften; et andet protein, insulin, er ansvarlig for nedbrydningen af sukker i kroppen og derfor forsyner den med energi. Molekylvægten af proteiner varierer meget. Således indeholder insulin, det første protein, hvis struktur blev etableret af F. Sanger i 1953, omkring 60 aminosyreenheder, og dets molekylvægt er kun 12.000. Til dato er flere tusinde proteinmolekyler blevet identificeret, molekylvægten af nogle af de når 106 eller mere.
Nukleinsyrer
Den primære struktur af DNA er en lineær sekvens af nukleotider i en kæde. Som regel skrives sekvensen i form af bogstaver (for eksempel AGTCATGCCAG), og optagelsen udføres fra 5" til 3"-enden af kæden.
Sekundær struktur er en struktur dannet på grund af ikke-kovalente interaktioner af nukleotider (for det meste nitrogenholdige baser) med hinanden, stabling og hydrogenbindinger. DNA-dobbelthelixen er et klassisk eksempel på sekundær struktur. Dette er den mest almindelige form for DNA i naturen, som består af to anti-parallelle komplementære polynukleotidkæder. Antiparallelisme realiseres på grund af polariteten af hvert af kredsløbene. Komplementaritet forstås som korrespondancen af hver nitrogenholdig base i en DNA-kæde til en strengt defineret base i en anden kæde (modsat A er T, og modsat G er C). DNA holdes i en dobbelt helix ved komplementær baseparring - dannelsen af hydrogenbindinger, to i A-T-parret og tre i G-C-parret.
I 1868 isolerede den schweiziske videnskabsmand Friedrich Miescher et fosforholdigt stof fra cellekerner, som han kaldte nuklein. Senere blev dette og lignende stoffer kaldt nukleinsyrer. Deres molekylvægt kan nå 109, men varierer oftere fra 105-106. Udgangsmaterialerne, hvorfra nukleotider er bygget - enheder af nukleinsyremakromolekyler er: kulhydrat, fosforsyre, purin og pyrimidinbaser. I den ene gruppe af syrer virker ribose som et kulhydrat, i den anden deoxyribose.
I overensstemmelse med arten af det kulhydrat, de indeholder, kaldes nukleinsyrer ribonukleinsyre og deoxyribonukleinsyre. Almindelige forkortelser er RNA og DNA. Nukleinsyrer spiller den vigtigste rolle i livsprocesser. Med deres hjælp løses to vigtige opgaver: Opbevaring og transmission af arvelig information og matrixsyntese af makromolekyler DNA, RNA og protein.
Polysaccharider
3-dimensionel struktur af cellulose
Polysaccharider syntetiseret af levende organismer består af et stort antal monosaccharider forbundet med glykosidbindinger. Ofte er polysaccharider uopløselige i vand. Disse er normalt meget store, forgrenede molekyler. Eksempler på polysaccharider, der syntetiseres af levende organismer, er lagerstoffer stivelse og glykogen samt strukturelle polysaccharider - cellulose og kitin. Da biologiske polysaccharider består af molekyler af forskellig længde, gælder begreberne sekundær og tertiær struktur ikke for polysaccharider.
Polysaccharider er dannet af lavmolekylære forbindelser kaldet sukkerarter eller kulhydrater. Cykliske molekyler af monosaccharider kan binde sig til hinanden og danne såkaldte glykosidbindinger gennem kondensering af hydroxylgrupper.
De mest almindelige er polysaccharider, hvis gentagne enheder er rester af α-D-glucopyranose eller dets derivater. Den bedst kendte og mest anvendte er cellulose. I dette polysaccharid forbinder en oxygenbro det 1. og 4. carbonatom i tilstødende enheder, en sådan binding kaldes α-1,4-glykosid.
Den kemiske sammensætning, der ligner cellulose, er stivelse, bestående af amylose og amylopectin, glykogen og dextran. Forskellen mellem førstnævnte og cellulose er forgrening af makromolekyler, og amylopektin og glykogen kan klassificeres som hyperforgrenede naturlige polymerer, dvs. dendrimerer med uregelmæssig struktur. Forgreningspunktet er sædvanligvis det sjette kulstof i α-D-glucopyranoseringen, som er forbundet med en glykosidbinding til sidekæden. Forskellen mellem dextran og cellulose er arten af glykosidbindingerne - sammen med α-1,4- indeholder dextran også α-1,3- og α-1,6-glycosidbindinger, hvor sidstnævnte er dominerende.
Chitin og chitosan har en anden kemisk sammensætning end cellulose, men de er tæt på den i struktur. Forskellen er, at ved det andet carbonatom af α-D-glucopyranose-enheder forbundet med α-1,4-glykosidbindinger, er OH-gruppen erstattet af -NHCH3COO-grupper i chitin og -NH2-gruppe i chitosan.
Cellulose findes i bark og træ på træer og plantestængler: Bomuld indeholder mere end 90% cellulose, nåletræer - over 60%, løvtræer - omkring 40%. Cellulosefibrenes styrke skyldes, at de er dannet af enkeltkrystaller, hvor makromolekyler er pakket parallelt med hinanden. Cellulose danner det strukturelle grundlag for repræsentanter ikke kun for planteverdenen, men også for nogle bakterier.
I dyreverdenen "bruges" polysaccharider kun af insekter og leddyr som understøttende, strukturdannende polymerer. Oftest bruges kitin til disse formål, som tjener til at opbygge det såkaldte ydre skelet hos krabber, krebs og rejer. Fra chitin producerer deacetylering chitosan, som i modsætning til uopløseligt kitin er opløseligt i vandige opløsninger af myresyre, eddikesyre og saltsyre. I denne henseende, og også på grund af komplekset af værdifulde egenskaber kombineret med biokompatibilitet, har chitosan store udsigter til bred praktisk anvendelse i den nærmeste fremtid.
Stivelse er et af de polysaccharider, der fungerer som reservefødestof i planter. Knolde, frugter og frø indeholder op til 70 % stivelse. Dyrenes lagrede polysaccharid er glykogen, som hovedsageligt findes i leveren og musklerne.
Styrken af plantestammer og stængler, foruden skelettet af cellulosefibre, bestemmes af bindeplantevævet. En væsentlig del af det i træer er lignin - op til 30%. Dens struktur er ikke præcist fastlagt. Det er kendt, at dette er en hyperforgrenet polymer med relativt lav molekylvægt (M ≈ 104), hovedsageligt dannet af phenolrester substitueret i ortho-stillingen med -OCH3-grupper, i para-stillingen med -CH=CH-CH2OH-grupper. I øjeblikket er en enorm mængde ligniner blevet akkumuleret som affald fra cellulosehydrolyseindustrien, men problemet med deres bortskaffelse er ikke løst. Plantevævets støtteelementer omfatter pektinstoffer og især pektin, som hovedsageligt findes i cellevægge. Dens indhold i æbleskræller og den hvide del af citrusskaller når op til 30%. Pektin hører til heteropolysaccharider, dvs. copolymerer. Dens makromolekyler er hovedsageligt bygget af rester af D-galacturonsyre og dens methylester, forbundet med α-1,4-glykosidbindinger.
Blandt pentoserne er de vigtigste polymererne arabinose og xylose, som danner polysaccharider kaldet arabiner og xylaner. De bestemmer sammen med cellulose træets typiske egenskaber.
Slide 1
Slide 2
Formål med lektionen: At konsolidere og uddybe elevernes forståelse af naturlige polymerer ved at bruge eksemplet med proteiner og nukleinsyrer. Systematisere viden om proteiners sammensætning, struktur, egenskaber og funktion. Har en idé om den kemiske og biologiske syntese af proteiner, skabelsen af kunstig og syntetisk mad. Udvid din forståelse af nukleinsyrernes sammensætning og struktur. Kunne forklare opbygningen af DNA-dobbelthelixen ud fra komplementaritetsprincippet. Kend nukleinsyrernes rolle i organismers liv. Fortsæt med at udvikle selvuddannelsesevner, evnen til at lytte til en forelæsning og fremhæve det vigtigste. Tag noter om udarbejdelsen af planen eller specialerne. At udvikle elevernes kognitive interesse, at etablere tværfaglige forbindelser (med biologi).
Slide 3
Slide 4
Slide 5
Værdier af proteiner Organismer, der lever på Jorden i dag, indeholder omkring tusind milliarder tons proteiner. Udmærket ved den uudtømmelige variation af struktur, som samtidig er strengt specifik for hver af dem, skaber proteiner sammen med nukleinsyrer det materielle grundlag for eksistensen af hele rigdommen af organismer i verden omkring os. Proteiner er kendetegnet ved evnen til intramolekylære interaktioner, hvorfor strukturen af proteinmolekyler er så dynamisk og foranderlig. Proteiner interagerer med en lang række stoffer. Ved at kombinere med hinanden eller med nukleinsyrer, polysaccharider og lipider danner de ribosomer, mitokondrier, lysosomer, membraner i det endoplasmatiske retikulum og andre subcellulære strukturer, hvori en række metaboliske processer udføres. Derfor er det proteiner, der spiller en enestående rolle i livets fænomener.
Slide 6
Organiseringsniveauer for proteinmolekyler Primær sekundær tertiær kvaternær Et af proteinkemiens vanskelige problemer var at dechifrere sekvensen af aminosyrerester i polypeptidkæden, dvs. proteinmolekylets primære struktur. Det blev først løst af den engelske videnskabsmand F. Sanger og hans kolleger i 1945-1956. De etablerede den primære struktur af hormonet insulin, et protein produceret af bugspytkirtlen. For dette blev F. Sanger tildelt Nobelprisen i 1958.
Slide 7
en specifik sekvens af a-aminosyrerester i en polypeptidkæde Primær struktur -
Slide 8
Slide 9
Kvaternær struktur - aggregater af flere proteinmakromolekyler (proteinkomplekser), dannet gennem interaktion mellem forskellige polypeptidkæder
Slide 10
Proteiners kemiske egenskaber (videofilm) En karakteristisk reaktion af proteiner er denaturering: Koagulering af proteiner ved opvarmning. Udfældning af proteiner med koncentreret alkohol. Udfældning af proteiner med salte af tungmetaller. 2. Farvereaktioner af proteiner: Xanthoproteinreaktion Biuretreaktion Bestemmelse af svovlindhold i sammensætningen af et proteinmolekyle.
Slide 11
Proteiners rolle i livsprocesser Det er af stor interesse at studere ikke kun strukturen, men også proteinernes rolle i livsprocesser. Mange af dem har beskyttende (immunoglobuliner) og giftige (slangegifte, kolera, difteri og stivkrampetoksiner, enterotoksin. B fra stafylokokker, butulismetoksin) egenskaber vigtige til medicinske formål. Men det vigtigste er, at proteiner udgør den vigtigste og mest uerstattelige del af menneskets mad. I dag er 10-15 % af verdens befolkning sultne, og 40 % får junkfood med utilstrækkeligt proteinindhold. Derfor er menneskeheden tvunget til industrielt at producere protein - det mest knappe produkt på Jorden. Dette problem løses intensivt på tre måder: produktion af fodergær, fremstilling af protein-vitaminkoncentrater baseret på petroleumskulbrinter på fabrikker og isolering af proteiner fra non-food råvarer af vegetabilsk oprindelse. I vores land fremstilles protein-vitaminkoncentrat af kulbrinteråmaterialer. Industriel produktion af essentielle aminosyrer er også lovende som proteinerstatning. Viden om proteiners struktur og funktioner bringer menneskeheden tættere på at mestre den inderste hemmelighed ved selve livets fænomen.
Slide 12
NUKLEINSYRER Nukleinsyrer er naturlige højmolekylære organiske forbindelser, polynukleotider, der giver lagring og transmission af arvelig (genetisk) information i levende organismer. Nukleinsyrer blev opdaget i 1869 af den schweiziske videnskabsmand F. Miescher som en integreret del af cellekerner, så de fik deres navn fra det latinske ord nucleus - nucleus. Nycleus" - kerne. For første gang blev DNA og RNA ekstraheret fra cellekernen. Det er derfor, de kaldes nukleinsyrer. Strukturen og funktionerne af nukleinsyrer blev undersøgt af den amerikanske biolog J. Watson og den engelske fysiker F. Crick.
Slide 13
STRUKTURER AF DNA OG RNA I 1953 byggede den amerikanske biokemiker J. Watson og den engelske fysiker F. Crick en model af DNA's rumlige struktur; som ligner en dobbelt helix. Det svarede til data fra de engelske videnskabsmænd R. Franklin og M. Wilkins, som ved hjælp af røntgendiffraktionsanalyse af DNA var i stand til at bestemme helixens generelle parametre, dens diameter og afstanden mellem vindingerne. I 1962 blev Watson, Crick og Wilkins tildelt Nobelprisen for denne vigtige opdagelse.
Slide 14
NUKLEINSYRER MONOMERER - NUKLEOTIDER DNA - deoxyribonukleinsyre RNA ribonukleinsyre Sammensætning af nukleotidet i DNA Sammensætning af nukleotidet i RNA Nitrogenholdige baser: Adenin (A) Guanin (G) Cytosin (C) Uracil (U): Nibose Fosforsyrebaserest : Adenin (A) Guanin (G) Cytosin (C) Thymin (T) Deoxyribose Fosforsyrerest Messenger-RNA (i-RNA) Overførsels-RNA (t-RNA) Ribosomalt RNA (r-RNA)
Slide 15
Der er tre typer nukleinsyrer: DNA (deoxyribonukleinsyrer), RNA (ribonukleinsyrer) og ATP (adenosintrifosfat). Ligesom kulhydrater og proteiner er de polymerer. Ligesom proteiner er nukleinsyrer lineære polymerer. Deres monomerer - nukleotider - er dog komplekse stoffer i modsætning til ret simple sukkerarter og aminosyrer. Struktur af nukleinsyrer
Slide 16
Sammenlignende egenskaber af DNA og RNA DNA Biologisk polymer Monomer - nukleotid 4 typer nitrogenholdige baser: adenin, thymin, guanin, cytosin. Komplementære par: adenin-thymin, guanin-cytosin Placering - kerne Funktioner - opbevaring af arvelig information Sukker - deoxyribose RNA Biologisk polymer Monomer - nukleotid 4 typer nitrogenholdige baser: adenin, guanin, cytosin, uracil Komplementære par: adenin-uracil cytosin Lokation – kerne, cytoplasma Funktioner – overførsel, overførsel af arvelig information. Sukker - ribose
Slide 17
Triplet En triplet er tre på hinanden følgende nukleotider. Rækkefølgen af tripletter bestemmer rækkefølgen af aminosyrer i et protein! Tripletter placeret bag hinanden, bestemmer strukturen af et proteinmolekyle, repræsenterer et GEN.
Slide 18
Replikation er processen med selvduplikation af et DNA-molekyle baseret på princippet om komplementaritet. Betydningen af replikation: På grund af selvduplikationen af DNA forekommer celledelingsprocesser.
Slide 19
Mellem nitrogenbaserne i par A og T dannes 2 hydrogenbindinger, og mellem G og C - 3, derfor er styrken af G-C bindingen højere end A-T: Komplementære par
Slide 20
Slide 21
Slide 22
Betydningen af nukleinsyrer Opbevaring, overførsel og nedarvning af information om strukturen af proteinmolekyler. Stabiliteten af NK er den vigtigste betingelse for normal funktion af celler og hele organismer. En ændring i strukturen af NK er en ændring i strukturen af celler eller fysiologiske processer - en ændring i livsaktivitet.
Slide 23
Anvendelse af NK Gennem hele livet bliver en person syg, befinder sig i ugunstige produktions- eller klimatiske forhold. Konsekvensen af dette er en stigning i hyppigheden af "fejl" i det velfungerende genetiske apparat. Indtil et bestemt tidspunkt viser "fejl" sig ikke udadtil, og vi bemærker dem ikke. Ak! Over tid bliver ændringer tydelige. Først og fremmest vises de på huden. I øjeblikket dukker resultaterne af forskning i biomakromolekyler frem fra laboratoriernes vægge og begynder i stigende grad at hjælpe læger og kosmetologer i deres daglige arbejde. Tilbage i 1960'erne. Det blev kendt, at isolerede DNA-strenge forårsager celleregenerering. Men først i de allersidste år af det 20. århundrede blev det muligt at bruge denne egenskab til at genoprette aldrende hudceller.
Slide 24
Anvendelse af NC Science er stadig langt fra muligheden for at bruge eksogene DNA-strenge (med undtagelse af viralt DNA) som skabelon for "ny" DNA-syntese direkte i menneske-, dyre- eller planteceller. Faktum er, at værtscellen er pålideligt beskyttet mod indførelse af fremmed DNA af specifikke enzymer, der er til stede i den - nukleaser. Fremmed DNA vil uundgåeligt undergå ødelæggelse eller restriktion under påvirkning af nukleaser. DNA vil blive genkendt som "fremmed" ved fraværet af et distributionsmønster af methylerede baser, der er iboende i værtscellens DNA, som er specifikt for hver organisme. Samtidig, jo tættere cellerne er beslægtede, jo mere vil deres DNA danne hybrider. Resultatet af denne forskning er forskellige kosmetiske cremer indeholdende "magiske tråde" til hudforyngelse.
Slide 25
Forstærkning af lektionen (testkontrol) Mulighed 1 1. En dobbelt polynukleotidkæde er karakteristisk for molekyler: a) DNA b) RNA c) begge tidligere svar er rigtige. 2. Gennemsnitlig molekylvægt, hvilken type nukleinsyre er størst? a) DNA b) RNA c) afhænger af typen af levende celle 3. Hvilke stoffer er ikke en integreret del af nukleotidet? a) pyrimidin- eller purinbase. b) ribose og deoxyribose c) α - aminosyrer d) phosphorsyre 4. DNA-nukleotider indeholder ikke rester som baser: a) cytosin c) guanin b) uracil d) adenin e) thymin 5. Nukleotidsekvensen er strukturen af nukleinsyrer: a) primær c) tertiær b) sekundær d) kvaternær Mulighed 2 1. Nukleinsyrer får deres navn fra det latinske ord: a) kerne c) liv b) celle d) første 2. Polymerkæde, hvilken nukleinsyre er en sekvens af nukleotider? a) DNA b) RNA c) begge typer nukleinsyrer 3. Den sekundære struktur i form af en dobbelthelix er karakteristisk for molekylerne: a) DNA c) RNA b) proteiner d) alle nukleinsyrer 4. A purinbase er ikke: a) adenin c) guanin b) thymin d) alle er 5. Et nukleotidmolekyle indeholder ikke: a) en monosaccharidrest c) en nitrogenholdig baserest b) en aminosyrerest d) en phosphorsyrerest
Polymerer er højmolekylære forbindelser bestående af mange gentagne atomgrupper med forskellige eller identiske strukturer - enheder. Disse led er indbyrdes forbundet ved koordination eller kemiske bindinger til forgrenede eller lange lineære kæder og til tredimensionelle rumlige strukturer.
Polymerer er:
- syntetisk,
- kunstig,
- økologisk.
Organiske polymerer dannes i naturen i dyre- og planteorganismer. De vigtigste af dem er proteiner, polysaccharider, nukleinsyrer, gummi og andre naturlige forbindelser.
Mennesket har længe og meget brugt organiske polymerer i sit daglige liv. Læder, uld, bomuld, silke, pels - alt dette bruges til at producere tøj. Kalk, cement, ler, organisk glas (plexiglas) - i konstruktion.
Organiske polymerer er også til stede i mennesker. For eksempel nukleinsyrer (også kaldet DNA), samt ribonukleinsyrer (RNA).
Egenskaber af organiske polymerer
Alle organiske polymerer har særlige mekaniske egenskaber:
- lav skrøbelighed af krystallinske og glasagtige polymerer (organisk glas, plast);
- elasticitet, det vil sige høj reversibel deformation under små belastninger (gummi);
- orientering af makromolekyler under påvirkning af et rettet mekanisk felt (produktion af film og fibre);
- ved lave koncentrationer er viskositeten af opløsninger høj (polymerer svulmer først og opløses derefter);
- under påvirkning af en lille mængde reagens kan de hurtigt ændre deres fysiske og mekaniske egenskaber (for eksempel lædergarvning, gummivulkanisering).
Tabel 1. Forbrændingskarakteristika for nogle polymerer.
| Polymerer | Materialets opførsel ved indføring i flammen og antændelighed | Flammens karakter | Lugt |
|---|---|---|---|
| Polyethylen (PE) | Det smelter dråbe for dråbe, brænder godt og fortsætter med at brænde, når det fjernes fra flammen. | Glødende, først blålig, derefter gul | Brændende paraffin |
| Polypropylen (PP) | Samme | Samme | Samme |
| Polycarbonat (PC) | Samme | Rygning | |
| Polyamid (PA) | Brænder, flyder som en tråd | Blålig forneden med gule kanter | Synget hår eller brændte planter |
| Polyurethan (PU) | Brænder, flyder dråbe for dråbe | Gul, blålig forneden, glødende, grå røg | Barsk, ubehagelig |
| Polystyren (PS) | Selvantænder, smelter | Klar gul, glødende, røget | Sødlig blomsteragtig, med et strejf af styren duft |
| Polyethylenterephthalat (PET) | Brændende, dryppende | Gul-orange, røget | Sød, duftende |
| Epoxyharpiks (ED) | Brænder godt, fortsætter med at brænde, når den fjernes fra flammen | Gul røget | Specifik frisk (i begyndelsen af opvarmningen) |
| Polyesterharpiks (PN) | Brænder, forkullet | Glødende, røget, gul | Sødlig |
| Stiv polyvinylchlorid (PVC) | Brænder med besvær og spredning, når den fjernes fra flammen går den ud og blødgør | Lyse-grøn | Akut, hydrogenchlorid |
| PVC plastificeret | Brænder med besvær og når den fjernes fra flammen, med spredning | Lyse-grøn | Akut, hydrogenchlorid |
| Phenol-formaldehyd harpiks (FFR) | Svært at tænde, brænder dårligt, bevarer sin form | Gul | Fenol, formaldehyd |
Tabel 2. Opløselighed af polymermaterialer.
Tabel 3. Farvning af polymerer ifølge Lieberman-Storch-Moravsky-reaktionen.
Artikler om emnet
Blandt de fleste materialer er de mest populære og almindeligt kendte polymerkompositmaterialer (PCM'er). De bruges aktivt i næsten alle områder af menneskelig aktivitet. Det er disse materialer, der er hovedkomponenten til fremstilling af forskellige produkter, der bruges til helt forskellige formål, lige fra fiskestænger og bådskrog, til cylindre til opbevaring og transport af brændbare stoffer samt helikopterrotorblade. En sådan bred popularitet af PCM er forbundet med evnen til at løse teknologiske problemer af enhver kompleksitet forbundet med produktionen af kompositter med visse egenskaber, takket være udviklingen af polymerkemi og metoder til at studere strukturen og morfologien af polymermatricer, der bruges i produktion af PCM.
