प्राकृतिक पॉलिमर रसायन शास्त्र के रूप में न्यूक्लिक एसिड। बायोपॉलिमरों

पाठ प्रकार -संयुक्त

तरीके:आंशिक खोज, समस्या प्रस्तुति, व्याख्यात्मक और उदाहरणात्मक।

लक्ष्य:

जीवित प्रकृति, उसके प्रणालीगत संगठन और विकास के बारे में छात्रों में ज्ञान की एक समग्र प्रणाली का गठन;

जैविक मुद्दों पर नई जानकारी का तर्कसंगत मूल्यांकन देने की क्षमता;

नागरिक जिम्मेदारी, स्वतंत्रता, पहल को बढ़ावा देना

कार्य:

शिक्षात्मक: जैविक प्रणालियों (कोशिका, जीव, प्रजाति, पारिस्थितिकी तंत्र) के बारे में; जीवित प्रकृति के बारे में आधुनिक विचारों के विकास का इतिहास; जैविक विज्ञान में उत्कृष्ट खोजें; विश्व के आधुनिक प्राकृतिक विज्ञान चित्र के निर्माण में जैविक विज्ञान की भूमिका; वैज्ञानिक ज्ञान के तरीके;

विकाससार्वभौमिक मानव संस्कृति में प्रवेश करने वाली जीवविज्ञान की उत्कृष्ट उपलब्धियों का अध्ययन करने की प्रक्रिया में रचनात्मक क्षमताएं; सूचना के विभिन्न स्रोतों के साथ काम करने के दौरान आधुनिक वैज्ञानिक विचारों, विचारों, सिद्धांतों, अवधारणाओं, विभिन्न परिकल्पनाओं (जीवन, मनुष्य के सार और उत्पत्ति के बारे में) विकसित करने के जटिल और विरोधाभासी तरीके;

पालना पोसनाजीवित प्रकृति को जानने की संभावना, प्राकृतिक पर्यावरण और स्वयं के स्वास्थ्य की देखभाल करने की आवश्यकता में दृढ़ विश्वास; जैविक समस्याओं पर चर्चा करते समय प्रतिद्वंद्वी की राय का सम्मान करना

जीव विज्ञान के अध्ययन के व्यक्तिगत परिणाम:

1. रूसी नागरिक पहचान की शिक्षा: देशभक्ति, पितृभूमि के लिए प्यार और सम्मान, अपनी मातृभूमि पर गर्व की भावना; किसी की जातीयता के बारे में जागरूकता; बहुराष्ट्रीय रूसी समाज के मानवतावादी और पारंपरिक मूल्यों को आत्मसात करना; मातृभूमि के प्रति जिम्मेदारी और कर्तव्य की भावना को बढ़ावा देना;

2. सीखने के प्रति एक जिम्मेदार दृष्टिकोण का गठन, सीखने और ज्ञान के लिए प्रेरणा के आधार पर आत्म-विकास और आत्म-शिक्षा के लिए छात्रों की तत्परता और क्षमता, जागरूक विकल्प और दुनिया में अभिविन्यास के आधार पर एक और व्यक्तिगत शैक्षिक प्रक्षेपवक्र का निर्माण। स्थायी संज्ञानात्मक हितों को ध्यान में रखते हुए पेशे और पेशेवर प्राथमिकताएँ;

जीवविज्ञान शिक्षण के मेटा-विषय परिणाम:

1. किसी के सीखने के लक्ष्यों को स्वतंत्र रूप से निर्धारित करने, सीखने और संज्ञानात्मक गतिविधि में अपने लिए नए लक्ष्य निर्धारित करने और तैयार करने की क्षमता, किसी की संज्ञानात्मक गतिविधि के उद्देश्यों और रुचियों को विकसित करना;

2. अनुसंधान और परियोजना गतिविधियों के घटकों में निपुणता, जिसमें किसी समस्या को देखने, प्रश्न पूछने, परिकल्पनाओं को सामने रखने की क्षमता शामिल है;

3. जैविक जानकारी के विभिन्न स्रोतों के साथ काम करने की क्षमता: विभिन्न स्रोतों (पाठ्यपुस्तक पाठ, लोकप्रिय वैज्ञानिक साहित्य, जैविक शब्दकोश और संदर्भ पुस्तकें) में जैविक जानकारी ढूंढें, विश्लेषण करें और

जानकारी का मूल्यांकन करें;

संज्ञानात्मक: जैविक वस्तुओं और प्रक्रियाओं की आवश्यक विशेषताओं की पहचान; मनुष्यों और स्तनधारियों के बीच संबंधों का साक्ष्य (तर्क) प्रदान करना; मनुष्य और पर्यावरण के बीच संबंध; पर्यावरण की स्थिति पर मानव स्वास्थ्य की निर्भरता; पर्यावरण की रक्षा की आवश्यकता; जैविक विज्ञान के तरीकों में महारत हासिल करना: जैविक वस्तुओं और प्रक्रियाओं का अवलोकन और विवरण; जैविक प्रयोग स्थापित करना और उनके परिणामों की व्याख्या करना।

नियामक:लक्ष्यों को प्राप्त करने के तरीकों की स्वतंत्र रूप से योजना बनाने की क्षमता, जिसमें वैकल्पिक तरीके भी शामिल हैं, शैक्षिक और संज्ञानात्मक समस्याओं को हल करने के लिए सचेत रूप से सबसे प्रभावी तरीके चुनने की क्षमता; शिक्षक और साथियों के साथ शैक्षिक सहयोग और संयुक्त गतिविधियों को व्यवस्थित करने की क्षमता; व्यक्तिगत रूप से और एक समूह में काम करें: एक सामान्य समाधान ढूंढें और पदों के समन्वय और हितों को ध्यान में रखते हुए संघर्षों को हल करें; सूचना और संचार प्रौद्योगिकियों के उपयोग के क्षेत्र में क्षमता का गठन और विकास (बाद में आईसीटी दक्षताओं के रूप में संदर्भित)।

संचारी:साथियों के साथ संचार और सहयोग में संचार क्षमता का गठन, किशोरावस्था में लिंग समाजीकरण की विशेषताओं को समझना, सामाजिक रूप से उपयोगी, शैक्षिक और अनुसंधान, रचनात्मक और अन्य प्रकार की गतिविधियाँ।

प्रौद्योगिकियों : स्वास्थ्य संरक्षण, समस्या आधारित, विकासात्मक शिक्षा, समूह गतिविधियाँ

तकनीकें:विश्लेषण, संश्लेषण, अनुमान, जानकारी का एक प्रकार से दूसरे प्रकार में अनुवाद, सामान्यीकरण।

कक्षाओं के दौरान

कार्य

जीवित प्रकृति में न्यूक्लिक एसिड की विशेष भूमिका के बारे में ज्ञान तैयार करना - वंशानुगत जानकारी का भंडारण और संचरण।

बायोपॉलिमर के रूप में न्यूक्लिक एसिड अणुओं की संरचनात्मक विशेषताओं का वर्णन कर सकेंगे; कोशिका में इन यौगिकों का स्थानीयकरण

डीएनए दोहरीकरण के तंत्र को प्रकट करें, वंशानुगत जानकारी के प्रसारण में इस तंत्र की भूमिका।

डीएनए दोहराव की प्रक्रिया को योजनाबद्ध रूप से चित्रित करने की क्षमता विकसित करना।

बुनियादी प्रावधान

प्रीबायोलॉजिकल विकास की सबसे महत्वपूर्ण घटना आरएनए कोडन और फिर डीएनए के अनुक्रम के रूप में आनुवंशिक कोड का उद्भव है, जो प्रोटीन अणुओं में अमीनो एसिड के सबसे सफल संयोजनों के बारे में जानकारी संग्रहीत करने में सक्षम है।

पहले सेलुलर रूपों की उपस्थिति ने जैविक विकास की शुरुआत को चिह्नित किया, जिसके शुरुआती चरणों में यूकेरियोटिक जीवों की उपस्थिति, यौन प्रक्रिया और पहले बहुकोशिकीय जीवों का उद्भव शामिल था।

न्यूक्लिक एसिड मुख्य रूप से कोशिका नाभिक में स्थानीयकृत होते हैं।

डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड * पोलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाओं से युक्त ध्रुवीय रैखिक बहुलक।

वंशानुगत जानकारी जैक, डीएनए न्यूक्लियोटाइड अनुक्रम

डीएनए दोहराव एक पीढ़ी से दूसरी पीढ़ी तक वंशानुगत जानकारी प्रदान करता है।

चर्चा के लिए मुद्दे

वंशानुगत जानकारी के संरक्षक के रूप में काम करने वाले डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणुओं की जैविक भूमिका क्या है?

पीढ़ी-दर-पीढ़ी वंशानुगत जानकारी के संचरण का आधार कौन सी प्रक्रिया है? केन्द्रक से कोशिकाद्रव्य में प्रोटीन संश्लेषण स्थल तक?

बायोपॉलिमर। न्यूक्लिक एसिड

न्यूक्लिक एसिड के प्रकार.कोशिकाओं में दो प्रकार के न्यूक्लिक एसिड होते हैं: डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड (डीएनए) और राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए)। ये बायोपॉलिमर न्यूक्लियोटाइड्स नामक मोनोमर्स से बने होते हैं। डीएनए और आरएनए के न्यूक्लियोटाइड मोनोमर्स बुनियादी संरचनात्मक विशेषताओं में समान हैं। प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में मजबूत रासायनिक बंधों से जुड़े तीन घटक होते हैं।

आरएनए बनाने वाले प्रत्येक न्यूक्लियोटाइड में पांच-कार्बन शर्करा होती है - राइबोस; चार कार्बनिक यौगिकों में से एक जिन्हें नाइट्रोजनस आधार कहा जाता है - एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, यूरैसिल (ए, जी, सी, यू); फॉस्फोरिक एसिड अवशेष.

डीएनए बनाने वाले न्यूक्लियोटाइड में पांच-कार्बन शर्करा होती है - डीऑक्सीराइबोज़, चार नाइट्रोजनस आधारों में से एक: एडेनिन, गुआनिन, साइटोसिन, थाइमिन (ए, जी, सी, टी); फॉस्फोरिक एसिड अवशेष.

न्यूक्लियोटाइड्स की संरचना में, एक तरफ राइबोज (या डीऑक्सीराइबोज) अणु से एक नाइट्रोजनस आधार जुड़ा होता है, और दूसरी तरफ एक फॉस्फोरिक एसिड अवशेष होता है। न्यूक्लियोटाइड लंबी श्रृंखलाओं में एक दूसरे से जुड़े होते हैं। ऐसी श्रृंखला की रीढ़ नियमित रूप से बारी-बारी से चीनी और फॉस्फोरिक एसिड अवशेषों द्वारा बनाई जाती है, और इस श्रृंखला के पार्श्व समूह चार प्रकार के अनियमित रूप से वैकल्पिक नाइट्रोजन आधारों द्वारा बनते हैं।

चित्र 1. डीएनए की संरचना का आरेख। हाइड्रोजन बांड को बिंदुओं द्वारा दर्शाया जाता है

डीएनए अणु दो धागों से बनी एक संरचना है, जो हाइड्रोजन बांड द्वारा अपनी पूरी लंबाई के साथ एक दूसरे से जुड़े होते हैं (चित्र 7)। डीएनए अणुओं की अद्वितीय इस संरचना को डबल हेलिक्स कहा जाता है। डीएनए संरचना की एक विशेषता यह है कि एक श्रृंखला में नाइट्रोजनस आधार ए के विपरीत दूसरी श्रृंखला में नाइट्रोजनस आधार टी होता है, और नाइट्रोजनस आधार जी के विपरीत हमेशा नाइट्रोजनस आधार सी होता है। योजनाबद्ध रूप से, जो कहा गया है उसे निम्नानुसार व्यक्त किया जा सकता है :

ए (एडेनिन) - टी (थाइमिन)
टी (थाइमिन) - ए (एडेनिन)
जी (गुआनिन) - सी (साइटोसिन)
सी (साइटोसिन) - जी (गुआनिन)

आधारों के इन युग्मों को पूरक आधार (एक दूसरे के पूरक) कहा जाता है। डीएनए स्ट्रैंड जिसमें आधार एक दूसरे के पूरक स्थित होते हैं, पूरक स्ट्रैंड कहलाते हैं। चित्र 8 डीएनए के दो स्ट्रैंड दिखाता है जो पूरक क्षेत्रों से जुड़े हुए हैं।

डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए अणु का खंड

डीएनए अणु की संरचना का मॉडल 1953 में जे. वाटसन और एफ. क्रिक द्वारा प्रस्तावित किया गया था। इसे प्रयोगात्मक रूप से पूरी तरह से पुष्टि की गई और आणविक जीव विज्ञान और आनुवंशिकी के विकास में एक अत्यंत महत्वपूर्ण भूमिका निभाई।

डीएनए अणुओं में न्यूक्लियोटाइड्स की व्यवस्था का क्रम रैखिक प्रोटीन अणुओं में अमीनो एसिड की व्यवस्था का क्रम, यानी उनकी प्राथमिक संरचना निर्धारित करता है। प्रोटीन (एंजाइम, हार्मोन, आदि) का एक सेट कोशिका और जीव के गुणों को निर्धारित करता है। डीएनए अणु इन गुणों के बारे में जानकारी संग्रहीत करते हैं और उन्हें वंशजों की पीढ़ियों तक पहुंचाते हैं, यानी वे वंशानुगत जानकारी के वाहक होते हैं। डीएनए अणु मुख्य रूप से कोशिकाओं के नाभिक में और थोड़ी मात्रा में माइटोकॉन्ड्रिया और क्लोरोप्लास्ट में पाए जाते हैं।

आरएनए के मुख्य प्रकार.डीएनए अणुओं में संग्रहीत वंशानुगत जानकारी प्रोटीन अणुओं के माध्यम से महसूस की जाती है। प्रोटीन की संरचना के बारे में जानकारी विशेष आरएनए अणुओं द्वारा साइटोप्लाज्म तक पहुंचाई जाती है, जिन्हें मैसेंजर आरएनए (एमआरएनए) कहा जाता है। मैसेंजर आरएनए को साइटोप्लाज्म में स्थानांतरित किया जाता है, जहां प्रोटीन संश्लेषण विशेष ऑर्गेनेल - राइबोसोम की मदद से होता है। यह मैसेंजर आरएनए है, जो डीएनए स्ट्रैंड में से एक का पूरक है, जो प्रोटीन अणुओं में अमीनो एसिड के क्रम को निर्धारित करता है। एक अन्य प्रकार का आरएनए भी प्रोटीन संश्लेषण में भाग लेता है - परिवहन आरएनए (टीआरएनए), जो अमीनो एसिड को प्रोटीन अणुओं के निर्माण के स्थान पर लाता है - राइबोसोम, प्रोटीन के उत्पादन के लिए एक प्रकार का कारखाना।

राइबोसोम में एक तीसरे प्रकार का आरएनए होता है, तथाकथित राइबोसोमल आरएनए (आरआरएनए), जो राइबोसोम की संरचना और कार्यप्रणाली को निर्धारित करता है।

प्रत्येक आरएनए अणु, डीएनए अणु के विपरीत, एक एकल स्ट्रैंड द्वारा दर्शाया जाता है; इसमें डीऑक्सीराइबोज़ की जगह राइबोज़ और थाइमिन की जगह यूरैसिल होता है।

तो, न्यूक्लिक एसिड कोशिका में सबसे महत्वपूर्ण जैविक कार्य करते हैं। डीएनए कोशिका और संपूर्ण जीव के सभी गुणों के बारे में वंशानुगत जानकारी संग्रहीत करता है। विभिन्न प्रकार के आरएनए प्रोटीन संश्लेषण के माध्यम से वंशानुगत जानकारी के कार्यान्वयन में भाग लेते हैं।

स्वतंत्र काम

चित्र 1 को देखें और बताएं कि डीएनए अणु की संरचना के बारे में क्या खास है। कौन से घटक न्यूक्लियोटाइड बनाते हैं?

शरीर की विभिन्न कोशिकाओं में डीएनए सामग्री की स्थिरता को इस बात का प्रमाण क्यों माना जाता है कि डीएनए आनुवंशिक सामग्री है?

तालिका का उपयोग करते हुए डीएनए और आरएनए का तुलनात्मक विवरण दें।

एक डीएनए स्ट्रैंड के एक टुकड़े में निम्नलिखित संरचना होती है: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-। दूसरी शृंखला पूरी करें.

डीएनए अणु में, थाइमिन नाइट्रोजनस आधारों की कुल संख्या का 20% है। नाइट्रोजनस आधार एडेनिन, गुआनिन और साइटोसिन की मात्रा निर्धारित करें।

प्रोटीन और न्यूक्लिक एसिड के बीच समानताएं और अंतर क्या हैं?

समीक्षा के लिए प्रश्न और कार्य

न्यूक्लिक एसिड क्या हैं? कौन से कार्बनिक यौगिक न्यूक्लिक एसिड के प्राथमिक घटक के रूप में कार्य करते हैं?

आप किस प्रकार के न्यूक्लिक एसिड जानते हैं?

डीएनए और आरएनए अणुओं की संरचना में क्या अंतर है?

DNA के कार्यों का नाम बताइये।

कोशिका में किस प्रकार के RNA होते हैं?

अपनी राय में सही उत्तर विकल्प चुनें।

1. आनुवंशिक जानकारी कहाँ पाई जाती है?

गुणसूत्रों में

जीन में

कोशिकाओं में

2. मानव शरीर में सभी प्रोटीनों को कोड करने के लिए कितने प्रतिशत डीएनए की आवश्यकता होती है?

3. प्रोटीन संश्लेषण के अंतिम चरण का क्या नाम है?

प्रसारण

4. कोशिका में सभी सूचनाओं का वाहक क्या है?

5. DNA कहाँ स्थित है?

कोशिका के कोशिकाद्रव्य में

कोशिका केन्द्रक में

कोशिका रिक्तिकाओं में

6. कोशिका प्रोटीन का संश्लेषण किस प्रक्रिया का महत्वपूर्ण भाग है?

मिलाना

संचय

साष्टांग प्रणाम

7. प्रोटीन संश्लेषण के लिए किस लागत की आवश्यकता होती है?

ऊर्जा

8. ऊर्जा का स्रोत क्या है?

9. प्रोटीन का कार्य क्या निर्धारित करता है?

प्राथमिक संरचना

माध्यमिक संरचना

तृतीयक संरचना

10. डीएनए के उस भाग का क्या नाम है जिसमें प्रोटीन की प्राथमिक संरचना के बारे में जानकारी होती है?

जीनोम

जीवविज्ञान पाठ. न्यूक्लिक एसिड (डीएनए और आरएनए)।

न्यूक्लिकअम्ल

संरचनाऔरकार्यन्यूक्लिकअम्ल

न्यूक्लिक एसिड और कोशिका जीवन में उनकी भूमिका। संरचनाऔरकार्यडीएनए

संसाधन

वी. बी. ज़खारोव, एस. जी. ममोनतोव, एन. आई. सोनीन, ई. टी. ज़खारोवा पाठ्यपुस्तक "जीव विज्ञान" सामान्य शैक्षिक संस्थानों के लिए (ग्रेड 10-11)।

पारिस्थितिकी के बुनियादी सिद्धांतों के साथ ए. पी. प्लेखोव जीवविज्ञान। श्रृंखला “विश्वविद्यालयों के लिए पाठ्यपुस्तकें। विशेष साहित्य"।

शिक्षकों के लिए पुस्तक सिवोग्लाज़ोव वी.आई., सुखोवा टी.एस. कोज़लोवा टी. ए. जीवविज्ञान: सामान्य पैटर्न।

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

प्रेजेंटेशन होस्टिंग

बायोपॉलिमरों- पॉलिमर का एक वर्ग जो प्रकृति में प्राकृतिक रूप से पाया जाता है और जीवित जीवों का हिस्सा है: प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, पॉलीसेकेराइड। बायोपॉलिमर में समान (या भिन्न) इकाइयाँ शामिल होती हैं - मोनोमर्स। प्रोटीन के मोनोमर्स अमीनो एसिड होते हैं, न्यूक्लिक एसिड न्यूक्लियोटाइड होते हैं, और पॉलीसेकेराइड में वे मोनोसेकेराइड होते हैं।

बायोपॉलिमर दो प्रकार के होते हैं - नियमित (कुछ पॉलीसेकेराइड) और अनियमित (प्रोटीन, न्यूक्लिक एसिड, कुछ पॉलीसेकेराइड)।

गिलहरी

प्रोटीन के संगठन के कई स्तर होते हैं - प्राथमिक, माध्यमिक, तृतीयक और कभी-कभी चतुर्धातुक। प्राथमिक संरचना मोनोमर्स के अनुक्रम द्वारा निर्धारित की जाती है, माध्यमिक संरचना मोनोमर्स के बीच अंतर- और अंतर-आणविक इंटरैक्शन द्वारा निर्धारित की जाती है, आमतौर पर हाइड्रोजन बांड के माध्यम से। तृतीयक संरचना द्वितीयक संरचनाओं की परस्पर क्रिया पर निर्भर करती है, चतुर्धातुक, एक नियम के रूप में, तृतीयक संरचना के साथ कई अणुओं के संयोजन से बनती है।

प्रोटीन की द्वितीयक संरचना हाइड्रोजन बांड और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन का उपयोग करके अमीनो एसिड की परस्पर क्रिया से बनती है। द्वितीयक संरचना के मुख्य प्रकार हैं

α-हेलिक्स, जब एक ही श्रृंखला में अमीनो एसिड के बीच हाइड्रोजन बंधन होते हैं,

β-शीट (मुड़ी हुई परतें), जब अलग-अलग दिशाओं में चलने वाली विभिन्न पॉलीपेप्टाइड श्रृंखलाओं के बीच हाइड्रोजन बांड बनते हैं (एंटीपैरेलल,

अव्यवस्थित क्षेत्र

माध्यमिक संरचना की भविष्यवाणी करने के लिए कंप्यूटर प्रोग्राम का उपयोग किया जाता है।

तृतीयक संरचना या "फोल्ड" द्वितीयक संरचनाओं की परस्पर क्रिया से बनती है और गैर-सहसंयोजक, आयनिक, हाइड्रोजन बांड और हाइड्रोफोबिक इंटरैक्शन द्वारा स्थिर होती है। समान कार्य करने वाले प्रोटीन में आमतौर पर समान तृतीयक संरचनाएं होती हैं। तह का एक उदाहरण β-बैरल है, जहां β-शीट एक सर्कल में व्यवस्थित होती हैं। प्रोटीन की तृतीयक संरचना एक्स-रे विवर्तन विश्लेषण का उपयोग करके निर्धारित की जाती है।

पॉलिमरिक प्रोटीन का एक महत्वपूर्ण वर्ग फाइब्रिलर प्रोटीन है, जिनमें से सबसे प्रसिद्ध कोलेजन है।

पशु जगत में, प्रोटीन आमतौर पर सहायक, संरचना बनाने वाले पॉलिमर के रूप में कार्य करते हैं। ये पॉलिमर 20 α-अमीनो एसिड से निर्मित होते हैं। अमीनो एसिड अवशेष कार्बोक्सिल और अमीनो समूहों की प्रतिक्रिया के परिणामस्वरूप पेप्टाइड बॉन्ड द्वारा प्रोटीन मैक्रोमोलेक्यूल्स में जुड़े होते हैं।

जीवित प्रकृति में प्रोटीन के महत्व को कम करके आंकना कठिन है। यह जीवित जीवों की निर्माण सामग्री है, जैव उत्प्रेरक - एंजाइम जो कोशिकाओं में होने वाली प्रतिक्रियाओं को सुनिश्चित करते हैं, और एंजाइम जो कुछ जैव रासायनिक प्रतिक्रियाओं को उत्तेजित करते हैं, अर्थात। बायोकैटलिसिस की चयनात्मकता सुनिश्चित करना। हमारी मांसपेशियां, बाल, त्वचा रेशेदार प्रोटीन से बने होते हैं। एक रक्त प्रोटीन जो हीमोग्लोबिन का हिस्सा है, हवा में ऑक्सीजन के अवशोषण को बढ़ावा देता है; एक अन्य प्रोटीन, इंसुलिन, शरीर में शर्करा के टूटने के लिए जिम्मेदार है और इसलिए, इसे ऊर्जा प्रदान करता है। प्रोटीन का आणविक भार व्यापक रूप से भिन्न होता है। इस प्रकार, इंसुलिन, पहला प्रोटीन, जिसकी संरचना 1953 में एफ. सेंगर द्वारा स्थापित की गई थी, में लगभग 60 अमीनो एसिड इकाइयाँ होती हैं, और इसका आणविक भार केवल 12,000 है। आज तक, कई हज़ार प्रोटीन अणुओं की पहचान की गई है, जिनमें से कुछ का आणविक भार वे 106 या उससे अधिक तक पहुँच जाते हैं।

न्यूक्लिक एसिड

डीएनए की प्राथमिक संरचना एक श्रृंखला में न्यूक्लियोटाइड का एक रैखिक अनुक्रम है। एक नियम के रूप में, अनुक्रम अक्षरों के रूप में लिखा जाता है (उदाहरण के लिए, AGTCATGCCAG), और रिकॉर्डिंग श्रृंखला के 5" से 3" अंत तक की जाती है।

द्वितीयक संरचना एक संरचना है जो न्यूक्लियोटाइड्स (ज्यादातर नाइट्रोजनस बेस) के एक दूसरे के साथ स्टैकिंग और हाइड्रोजन बांड की गैर-सहसंयोजक बातचीत के कारण बनती है। डीएनए डबल हेलिक्स द्वितीयक संरचना का एक उत्कृष्ट उदाहरण है। यह प्रकृति में डीएनए का सबसे सामान्य रूप है, जिसमें दो समानांतर-विरोधी पूरक पॉलीन्यूक्लियोटाइड श्रृंखलाएं होती हैं। प्रत्येक सर्किट की ध्रुवीयता के कारण प्रतिसमानांतरता का एहसास होता है। संपूरकता को एक डीएनए श्रृंखला के प्रत्येक नाइट्रोजनस आधार के दूसरे श्रृंखला के कड़ाई से परिभाषित आधार के पत्राचार के रूप में समझा जाता है (ए के विपरीत टी है, और जी के विपरीत सी है)। पूरक आधार युग्मन द्वारा डीएनए को दोहरे हेलिक्स में रखा जाता है - हाइड्रोजन बांड का निर्माण, ए-टी जोड़ी में दो और जी-सी जोड़ी में तीन।

1868 में, स्विस वैज्ञानिक फ्रेडरिक मिशर ने कोशिका नाभिक से फॉस्फोरस युक्त पदार्थ को अलग किया, जिसे उन्होंने न्यूक्लिन कहा। बाद में, इसे और इसके जैसे पदार्थों को न्यूक्लिक एसिड कहा जाने लगा। उनका आणविक भार 109 तक पहुंच सकता है, लेकिन अधिक बार 105-106 के बीच होता है। प्रारंभिक सामग्री जिससे न्यूक्लियोटाइड का निर्माण होता है - न्यूक्लिक एसिड मैक्रोमोलेक्यूल्स की इकाइयाँ हैं: कार्बोहाइड्रेट, फॉस्फोरिक एसिड, प्यूरीन और पाइरीमिडीन बेस। एसिड के एक समूह में, राइबोज़ कार्बोहाइड्रेट के रूप में कार्य करता है, दूसरे में, डीऑक्सीराइबोज़।

उनमें मौजूद कार्बोहाइड्रेट की प्रकृति के अनुसार, न्यूक्लिक एसिड को राइबोन्यूक्लिक और डीऑक्सीराइबोन्यूक्लिक एसिड कहा जाता है। सामान्य संक्षिप्त रूप आरएनए और डीएनए हैं। न्यूक्लिक एसिड जीवन प्रक्रियाओं में सबसे महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। उनकी मदद से, दो महत्वपूर्ण कार्य हल किए जाते हैं: वंशानुगत जानकारी का भंडारण और संचरण और मैक्रोमोलेक्यूल्स डीएनए, आरएनए और प्रोटीन का मैट्रिक्स संश्लेषण।

पॉलिसैक्राइड

सेलूलोज़ की त्रि-आयामी संरचना

जीवित जीवों द्वारा संश्लेषित पॉलीसेकेराइड में ग्लाइकोसिडिक बंधों से जुड़े मोनोसेकेराइड की एक बड़ी संख्या होती है। अक्सर पॉलीसेकेराइड पानी में अघुलनशील होते हैं। ये आमतौर पर बहुत बड़े, शाखित अणु होते हैं। जीवित जीवों द्वारा संश्लेषित पॉलीसेकेराइड के उदाहरण भंडारण पदार्थ स्टार्च और ग्लाइकोजन, साथ ही संरचनात्मक पॉलीसेकेराइड - सेलूलोज़ और चिटिन हैं। चूंकि जैविक पॉलीसेकेराइड में विभिन्न लंबाई के अणु होते हैं, इसलिए माध्यमिक और तृतीयक संरचना की अवधारणाएं पॉलीसेकेराइड पर लागू नहीं होती हैं।

पॉलीसेकेराइड कम आणविक भार वाले यौगिकों से बनते हैं जिन्हें शर्करा या कार्बोहाइड्रेट कहा जाता है। मोनोसेकेराइड के चक्रीय अणु हाइड्रॉक्सिल समूहों के संघनन के माध्यम से तथाकथित ग्लाइकोसिडिक बंधन बनाने के लिए एक दूसरे के साथ बंध सकते हैं।

सबसे आम पॉलीसेकेराइड हैं जिनकी दोहराई जाने वाली इकाइयाँ α-D-ग्लूकोपाइरानोज़ या इसके डेरिवेटिव के अवशेष हैं। सबसे प्रसिद्ध और सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाने वाला सेलूलोज़ है। इस पॉलीसेकेराइड में, एक ऑक्सीजन ब्रिज आसन्न इकाइयों में पहले और चौथे कार्बन परमाणुओं को जोड़ता है, ऐसे बंधन को α-1,4-ग्लाइकोसिडिक कहा जाता है।

सेल्युलोज के समान रासायनिक संरचना में स्टार्च होता है, जिसमें एमाइलोज और एमाइलोपेक्टिन, ग्लाइकोजन और डेक्सट्रान होते हैं। पूर्व और सेल्युलोज के बीच का अंतर मैक्रोमोलेक्यूल्स की शाखा है, और एमाइलोपेक्टिन और ग्लाइकोजन को हाइपरब्रांच्ड प्राकृतिक पॉलिमर के रूप में वर्गीकृत किया जा सकता है, यानी। अनियमित संरचना के डेंड्रिमर। शाखा बिंदु आमतौर पर α-D-ग्लूकोपाइरानोज़ रिंग का छठा कार्बन होता है, जो ग्लाइकोसिडिक बंधन द्वारा साइड चेन से जुड़ा होता है। डेक्सट्रान और सेलूलोज़ के बीच अंतर ग्लाइकोसिडिक बांड की प्रकृति है - α-1,4- के साथ, डेक्सट्रान में α-1,3- और α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बांड भी होते हैं, जो बाद वाले प्रमुख होते हैं।

काइटिन और चिटोसन की रासायनिक संरचना सेलूलोज़ से भिन्न होती है, लेकिन वे संरचना में इसके करीब होते हैं। अंतर यह है कि α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड से जुड़े α-D-ग्लूकोपाइरानोज़ इकाइयों के दूसरे कार्बन परमाणु में, OH समूह को चिटिन में -NHCH3COO समूहों और चिटोसन में -NH2 समूह द्वारा प्रतिस्थापित किया जाता है।

सेल्यूलोज पेड़ों और पौधों के तनों की छाल और लकड़ी में पाया जाता है: कपास में 90% से अधिक सेल्यूलोज, शंकुधारी पेड़ - 60% से अधिक, पर्णपाती पेड़ - लगभग 40% होता है। सेलूलोज़ फाइबर की ताकत इस तथ्य के कारण है कि वे एकल क्रिस्टल द्वारा बनते हैं जिसमें मैक्रोमोलेक्यूल्स एक दूसरे के समानांतर पैक होते हैं। सेलूलोज़ न केवल पौधे जगत के प्रतिनिधियों का, बल्कि कुछ जीवाणुओं का भी संरचनात्मक आधार बनाता है।

जानवरों की दुनिया में, पॉलीसेकेराइड का उपयोग केवल कीड़ों और आर्थ्रोपोड्स द्वारा सहायक, संरचना बनाने वाले पॉलिमर के रूप में किया जाता है। इन उद्देश्यों के लिए अक्सर चिटिन का उपयोग किया जाता है, जो केकड़ों, क्रेफ़िश और झींगा में तथाकथित बाहरी कंकाल बनाने का काम करता है। चिटिन से, डीएसिटाइलेशन चिटोसन का उत्पादन करता है, जो अघुलनशील चिटिन के विपरीत, फॉर्मिक, एसिटिक और हाइड्रोक्लोरिक एसिड के जलीय घोल में घुलनशील होता है। इस संबंध में, और जैव अनुकूलता के साथ संयुक्त मूल्यवान गुणों के परिसर के कारण, निकट भविष्य में चिटोसन के व्यापक व्यावहारिक उपयोग की काफी संभावनाएं हैं।

स्टार्च पॉलीसेकेराइड में से एक है जो पौधों में आरक्षित खाद्य पदार्थ के रूप में कार्य करता है। कंद, फल और बीज में 70% तक स्टार्च होता है। जानवरों का संग्रहित पॉलीसेकेराइड ग्लाइकोजन है, जो मुख्य रूप से यकृत और मांसपेशियों में पाया जाता है।

पौधे के तनों और तनों की ताकत, सेलूलोज़ फाइबर के कंकाल के अलावा, संयोजी पौधे के ऊतक द्वारा निर्धारित की जाती है। पेड़ों में इसका एक महत्वपूर्ण हिस्सा लिग्निन है - 30% तक। इसकी संरचना ठीक से स्थापित नहीं की गई है। यह ज्ञात है कि यह अपेक्षाकृत कम आणविक भार (एम ≈ 104) हाइपरब्रांच्ड पॉलिमर है, जो मुख्य रूप से ऑर्थो स्थिति में -OCH3 समूहों द्वारा, पैरा स्थिति में -CH=CH-CH2OH समूहों द्वारा प्रतिस्थापित फिनोल अवशेषों से बनता है। वर्तमान में, सेल्युलोज हाइड्रोलिसिस उद्योग से अपशिष्ट के रूप में भारी मात्रा में लिग्निन जमा हो गया है, लेकिन उनके निपटान की समस्या का समाधान नहीं हुआ है। पौधों के ऊतकों के सहायक तत्वों में पेक्टिन पदार्थ और विशेष रूप से पेक्टिन शामिल हैं, जो मुख्य रूप से कोशिका दीवारों में पाए जाते हैं। सेब के छिलकों और खट्टे फलों के छिलकों के सफेद भाग में इसकी मात्रा 30% तक पहुँच जाती है। पेक्टिन हेटरोपॉलीसेकेराइड से संबंधित है, अर्थात। सहबहुलक। इसके मैक्रोमोलेक्यूल्स का निर्माण मुख्य रूप से डी-गैलेक्टुरोनिक एसिड और इसके मिथाइल एस्टर के अवशेषों से होता है, जो α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बॉन्ड से जुड़े होते हैं।

पेंटोज़ में, सबसे महत्वपूर्ण पॉलिमर अरेबिनोज़ और ज़ाइलोज़ हैं, जो अरेबिन्स और ज़ाइलैन्स नामक पॉलीसेकेराइड बनाते हैं। वे, सेलूलोज़ के साथ, लकड़ी के विशिष्ट गुणों का निर्धारण करते हैं।

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पॉलिमर उच्च-आण्विक यौगिक होते हैं जिनमें विभिन्न या समान संरचनाओं के कई दोहराए जाने वाले परमाणु समूह होते हैं - इकाइयाँ। ये लिंक समन्वय या रासायनिक बंधनों द्वारा शाखित या लंबी रैखिक श्रृंखलाओं और त्रि-आयामी स्थानिक संरचनाओं में परस्पर जुड़े हुए हैं।

पॉलिमर हैं:

• सिंथेटिक,
• कृत्रिम,
• जैविक।

कार्बनिक पॉलिमर प्रकृति में जानवरों और पौधों के जीवों में बनते हैं। उनमें से सबसे महत्वपूर्ण प्रोटीन, पॉलीसेकेराइड, न्यूक्लिक एसिड, रबर और अन्य प्राकृतिक यौगिक हैं।

मनुष्य ने अपने दैनिक जीवन में लंबे समय से और व्यापक रूप से कार्बनिक पॉलिमर का उपयोग किया है। चमड़ा, ऊन, कपास, रेशम, फर - इन सभी का उपयोग कपड़े बनाने के लिए किया जाता है। चूना, सीमेंट, मिट्टी, कार्बनिक ग्लास (प्लेक्सीग्लास) - निर्माण में।

कार्बनिक पॉलिमर मनुष्यों में भी मौजूद होते हैं। उदाहरण के लिए, न्यूक्लिक एसिड (जिसे डीएनए भी कहा जाता है), साथ ही राइबोन्यूक्लिक एसिड (आरएनए)।

कार्बनिक पॉलिमर के गुण

सभी कार्बनिक पॉलिमर में विशेष यांत्रिक गुण होते हैं:

• क्रिस्टलीय और ग्लासी पॉलिमर (कार्बनिक ग्लास, प्लास्टिक) की कम नाजुकता;
• लोच, यानी छोटे भार (रबड़) के तहत उच्च प्रतिवर्ती विरूपण;
• एक निर्देशित यांत्रिक क्षेत्र (फिल्मों और फाइबर का उत्पादन) की कार्रवाई के तहत मैक्रोमोलेक्यूल्स का अभिविन्यास;
• कम सांद्रता पर, समाधानों की चिपचिपाहट अधिक होती है (पॉलिमर पहले सूज जाते हैं और फिर घुल जाते हैं);
• अभिकर्मक की थोड़ी मात्रा के प्रभाव में वे अपनी भौतिक और यांत्रिक विशेषताओं (उदाहरण के लिए, चमड़ा टैनिंग, रबर वल्कनीकरण) को जल्दी से बदल सकते हैं।

तालिका 1. कुछ पॉलिमर की दहन विशेषताएँ।

तालिका 2. बहुलक सामग्री की घुलनशीलता।

तालिका 3. लिबरमैन-स्टॉर्च-मोरावस्की प्रतिक्रिया के अनुसार पॉलिमर का रंग।

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अधिकांश सामग्रियों में, सबसे लोकप्रिय और व्यापक रूप से ज्ञात पॉलिमर मिश्रित सामग्री (पीसीएम) हैं। वे मानव गतिविधि के लगभग हर क्षेत्र में सक्रिय रूप से उपयोग किए जाते हैं। यह ऐसी सामग्रियां हैं जो पूरी तरह से अलग-अलग उद्देश्यों के लिए उपयोग किए जाने वाले विभिन्न उत्पादों के निर्माण के लिए मुख्य घटक हैं, मछली पकड़ने की छड़ें और नाव के पतवार से लेकर ज्वलनशील पदार्थों के भंडारण और परिवहन के लिए सिलेंडर, साथ ही हेलीकॉप्टर रोटर ब्लेड तक। पीसीएम की इतनी व्यापक लोकप्रियता कुछ गुणों के साथ कंपोजिट के उत्पादन से जुड़ी किसी भी जटिलता की तकनीकी समस्याओं को हल करने की क्षमता से जुड़ी है, पॉलिमर रसायन विज्ञान के विकास और पॉलिमर मैट्रिक्स की संरचना और आकारिकी का अध्ययन करने के तरीकों के लिए धन्यवाद, जिनका उपयोग किया जाता है। पीसीएम का उत्पादन