Նուկլեինաթթուները որպես բնական պոլիմերների քիմ. Կենսապոլիմերներ

Դասի տեսակը -համակցված

Մեթոդներ:մասնակի որոնում, խնդրի ներկայացում, բացատրական և պատկերավոր:

Թիրախ:

Ուսանողների մոտ կենդանի բնության, դրա համակարգային կազմակերպման և էվոլյուցիայի մասին գիտելիքների ամբողջական համակարգի ձևավորում.

Կենսաբանական հարցերի վերաբերյալ նոր տեղեկատվության հիմնավորված գնահատական ​​տալու ունակություն.

Քաղաքացիական պատասխանատվության, անկախության, նախաձեռնողականության խթանում

Առաջադրանքներ.

Ուսումնականկենսաբանական համակարգերի մասին (բջջ, օրգանիզմ, տեսակներ, էկոհամակարգ); կենդանի բնության մասին ժամանակակից պատկերացումների զարգացման պատմություն. ակնառու հայտնագործություններ կենսաբանական գիտության մեջ; կենսաբանական գիտության դերը աշխարհի ժամանակակից բնագիտական ​​պատկերի ձևավորման գործում. գիտական ​​գիտելիքների մեթոդներ;

Զարգացումստեղծագործական ունակություններ կենսաբանության ակնառու նվաճումների ուսումնասիրման գործընթացում, որոնք մտել են համընդհանուր մարդկային մշակույթ. Ժամանակակից գիտական ​​հայացքների, գաղափարների, տեսությունների, հայեցակարգերի, տարբեր վարկածների (կյանքի էության և ծագման մասին, մարդ) մշակման բարդ և հակասական ուղիներ տեղեկատվության տարբեր աղբյուրների հետ աշխատելու ընթացքում.

Դաստիարակությունհամոզմունք կենդանի բնությունը ճանաչելու հնարավորության, բնական միջավայրի և սեփական առողջության մասին հոգալու անհրաժեշտության մեջ. հարգանք հակառակորդի կարծիքի նկատմամբ կենսաբանական խնդիրները քննարկելիս

Կենսաբանության ուսումնասիրության անհատական ​​արդյունքներ:

1. Ռուսական քաղաքացիական ինքնության կրթություն՝ հայրենասիրություն, սեր և հարգանք հայրենիքի հանդեպ, հպարտության զգացում սեփական հայրենիքի նկատմամբ. իր էթնիկ պատկանելության մասին իրազեկում; բազմազգ ռուսական հասարակության հումանիստական ​​և ավանդական արժեքների յուրացում. Հայրենիքի հանդեպ պատասխանատվության և պարտքի զգացումի ձևավորում.

2. Ուսուցման նկատմամբ պատասխանատու վերաբերմունքի ձևավորում, ուսանողների ինքնազարգացման և ինքնակրթության պատրաստակամություն և կարողություն՝ հիմնված ուսման և գիտելիքի մոտիվացիայի, գիտակցված ընտրության և հետագա անհատական ​​կրթական հետագծի կառուցման վրա՝ հիմնված աշխարհում կողմնորոշվելու վրա. մասնագիտություններ և մասնագիտական ​​նախասիրություններ՝ հաշվի առնելով կայուն ճանաչողական շահերը.

Կենսաբանության դասավանդման մետաառարկայական արդյունքներ.

1. սեփական ուսուցման նպատակները ինքնուրույն որոշելու, սովորելու և ճանաչողական գործունեության մեջ իր համար նոր նպատակներ սահմանելու և ձևակերպելու ունակություն, զարգացնելու իր ճանաչողական գործունեության շարժառիթներն ու հետաքրքրությունները.

2. հետազոտական ​​և նախագծային գործունեության բաղադրիչներին տիրապետելը, ներառյալ խնդիրը տեսնելու, հարցեր դնելու, վարկածներ առաջ քաշելու կարողությունը.

3. կենսաբանական տեղեկատվության տարբեր աղբյուրների հետ աշխատելու ունակություն. տարբեր աղբյուրներում (դասագրքի տեքստ, գիտահանրամատչելի գրականություն, կենսաբանական բառարաններ և տեղեկատուներ) գտնել կենսաբանական տեղեկատվություն, վերլուծել և

գնահատել տեղեկատվությունը;

Ճանաչողականկենսաբանական օբյեկտների և գործընթացների էական հատկանիշների բացահայտում. մարդկանց և կաթնասունների փոխհարաբերությունների ապացույցների (փաստարկների) տրամադրում. մարդկանց և շրջակա միջավայրի փոխհարաբերությունները; մարդու առողջության կախվածությունը շրջակա միջավայրի վիճակից. շրջակա միջավայրի պաշտպանության անհրաժեշտությունը; կենսաբանական գիտության մեթոդների յուրացում՝ կենսաբանական օբյեկտների և գործընթացների դիտարկում և նկարագրություն. կազմակերպել կենսաբանական փորձեր և բացատրել դրանց արդյունքները:

Կարգավորող:նպատակներին հասնելու ուղիներ, ներառյալ այլընտրանքային, ինքնուրույն պլանավորելու ունակություն, գիտակցաբար ընտրելու կրթական և ճանաչողական խնդիրների լուծման ամենաարդյունավետ ուղիները. Ուսուցչի և հասակակիցների հետ կրթական համագործակցություն և համատեղ գործունեություն կազմակերպելու ունակություն. աշխատել անհատապես և խմբով. գտնել ընդհանուր լուծում և լուծել հակամարտությունները՝ հիմնվելով դիրքորոշումների համակարգման և շահերի հաշվին. տեղեկատվական և հեռահաղորդակցական տեխնոլոգիաների օգտագործման ոլորտում իրավասության ձևավորում և զարգացում (այսուհետ՝ ՏՀՏ իրավասություններ):

Հաղորդակցական:հասակակիցների հետ հաղորդակցության և համագործակցության հաղորդակցական իրավասության ձևավորում, պատանեկության գենդերային սոցիալականացման բնութագրերի ընկալում, սոցիալապես օգտակար, կրթական և հետազոտական, ստեղծագործական և այլ տեսակի գործունեության:

Տեխնոլոգիաներ : Առողջության պահպանում, խնդրի վրա հիմնված, զարգացնող կրթություն, խմբային գործունեություն

Տեխնիկա:վերլուծություն, սինթեզ, եզրակացություն, տեղեկատվության թարգմանություն մի տեսակից մյուսը, ընդհանրացում։

Դասերի ժամանակ

Առաջադրանքներ

Ձևակերպել գիտելիքներ կենդանի բնության մեջ նուկլեինաթթուների հատուկ դերի մասին՝ ժառանգական տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում:

Բնութագրել նուկլեինաթթվի մոլեկուլների կառուցվածքային առանձնահատկությունները որպես կենսապոլիմերներ. այս միացությունների տեղայնացումը բջիջում

Բացահայտեք ԴՆԹ-ի կրկնապատկման մեխանիզմը, այս մեխանիզմի դերը ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման գործում։

Զարգացնել ԴՆԹ-ի կրկնօրինակման գործընթացը սխեմատիկորեն պատկերելու կարողություն:

Հիմնական դրույթներ

Նախակենսաբանական էվոլյուցիայի ամենակարևոր իրադարձությունը գենետիկ կոդի առաջացումն է ՌՆԹ-ի կոդոնների հաջորդականության տեսքով, այնուհետև ԴՆԹ-ն, որը պարզվեց, որ ի վիճակի է պահպանել տեղեկատվություն սպիտակուցի մոլեկուլներում ամինաթթուների ամենահաջող համակցությունների մասին:

Բջջային առաջին ձևերի ի հայտ գալը նշանավորեց կենսաբանական էվոլյուցիայի սկիզբը, որի սկզբնական փուլերը բնութագրվում էին էուկարիոտային օրգանիզմների ի հայտ գալով, սեռական գործընթացով և առաջին բազմաբջիջ օրգանիզմների առաջացմամբ։

Նուկլեինաթթուները հիմնականում տեղայնացված են բջջի միջուկում:

Դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու * պոլինուկլեոտիդային շղթաներից բաղկացած բևեռային գծային պոլիմեր:

Ժառանգական տեղեկատվական զաք, ԴՆԹ նուկլեոտիդային հաջորդականություններ

ԴՆԹ-ի կրկնօրինակումը տալիս է ժառանգական տեղեկատվություն մի սերունդից մյուսը:

Քննարկման հարցեր

Ո՞րն է երկշղթա ԴՆԹ մոլեկուլների կենսաբանական դերը, որոնք ծառայում են որպես ժառանգական տեղեկատվության պահապան:

Ի՞նչ գործընթաց է ընկած ժառանգական տեղեկատվության փոխանցման հիմքում սերնդեսերունդ: միջուկից դեպի ցիտոպլազմա մինչև սպիտակուցի սինթեզի վայր:

Կենսապոլիմերներ. Նուկլեինաթթուներ

Նուկլեինաթթուների տեսակները.Բջիջներում կան երկու տեսակի նուկլեինաթթուներ՝ դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթու (ԴՆԹ) և ռիբոնուկլեինաթթու (ՌՆԹ): Այս բիոպոլիմերները կազմված են մոնոմերներից, որոնք կոչվում են նուկլեոտիդներ։ ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի նուկլեոտիդային մոնոմերները կառուցվածքային հիմնական հատկանիշներով նման են: Յուրաքանչյուր նուկլեոտիդ բաղկացած է երեք բաղադրիչներից, որոնք կապված են ամուր քիմիական կապերով։

ՌՆԹ կազմող նուկլեոտիդներից յուրաքանչյուրը պարունակում է հինգ ածխածնային շաքար՝ ռիբոզ; չորս օրգանական միացություններից մեկը, որը կոչվում է ազոտային հիմքեր՝ ադենին, գուանին, ցիտոզին, ուրացիլ (A, G, C, U); ֆոսֆորաթթվի մնացորդ:

ԴՆԹ-ն կազմող նուկլեոտիդները պարունակում են հինգ ածխածնային շաքար՝ դեզօքսիրիբոզ, չորս ազոտային հիմքերից մեկը՝ ադենին, գուանին, ցիտոզին, թիմին (A, G, C, T); ֆոսֆորաթթվի մնացորդ:

Նուկլեոտիդների բաղադրության մեջ մի կողմից ռիբոզի (կամ դեզօքսիրիբոզ) մոլեկուլին կցվում է ազոտային հիմք, մյուս կողմից՝ ֆոսֆորաթթվի մնացորդ։ Նուկլեոտիդները միմյանց հետ կապված են երկար շղթաներով։ Նման շղթայի ողնաշարը ձևավորվում է շաքարի և ֆոսֆորաթթվի մնացորդների կանոնավոր փոփոխությամբ, իսկ այս շղթայի կողային խմբերը՝ չորս տեսակի անկանոն փոփոխվող ազոտային հիմքերով։

Նկ 1. ԴՆԹ-ի կառուցվածքի դիագրամ: Ջրածնային կապերը նշվում են կետերով

ԴՆԹ-ի մոլեկուլը երկու թելերից բաղկացած կառուցվածք է, որոնք իրենց ամբողջ երկարությամբ ջրածնային կապերով միացված են միմյանց (նկ. 7): ԴՆԹ-ի մոլեկուլներին բնորոշ այս կառուցվածքը կոչվում է կրկնակի պարույր: ԴՆԹ-ի կառուցվածքի առանձնահատկությունն այն է, որ մի շղթայում A ազոտային բազայի դիմաց գտնվում է T ազոտային հիմքը մյուս շղթայում, իսկ G ազոտային հիմքի հակառակը միշտ ազոտային հիմքն է C: Սխեմատիկորեն ասվածը կարող է արտահայտվել հետևյալ կերպ. :

A (ադենին) - T (տիմին)
T (տիմին) - A (ադենին)
G (գուանին) - C (ցիտոզին)
C (ցիտոզին) - G (գուանին)

Հիմքերի այս զույգերը կոչվում են փոխլրացնող հիմքեր (իրար լրացնող): ԴՆԹ-ի շղթաները, որոնցում հիմքերը գտնվում են միմյանց փոխլրացնող, կոչվում են կոմպլեմենտար շղթաներ: Նկար 8-ը ցույց է տալիս ԴՆԹ-ի երկու շղթա, որոնք միացված են փոխլրացնող շրջաններով:

ԴՆԹ-ի երկշղթա մոլեկուլի հատված

ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքի մոդելը առաջարկվել է Ջ.

ԴՆԹ-ի մոլեկուլներում նուկլեոտիդների դասավորության կարգը որոշում է ամինաթթուների դասավորության կարգը սպիտակուցի գծային մոլեկուլներում, այսինքն՝ դրանց առաջնային կառուցվածքը: Սպիտակուցների (ֆերմենտներ, հորմոններ և այլն) հավաքածուն որոշում է բջջի և օրգանիզմի հատկությունները։ ԴՆԹ-ի մոլեկուլները պահպանում են տեղեկատվությունը այս հատկությունների մասին և փոխանցում դրանք սերունդների սերունդներին, այսինքն՝ դրանք ժառանգական տեղեկատվության կրողներ են: ԴՆԹ-ի մոլեկուլները հիմնականում հայտնաբերված են բջիջների միջուկներում, իսկ փոքր քանակությամբ՝ միտոքոնդրիումներում և քլորոպլաստներում։

ՌՆԹ-ի հիմնական տեսակները.ԴՆԹ-ի մոլեկուլներում պահպանվող ժառանգական տեղեկատվությունը իրացվում է սպիտակուցի մոլեկուլների միջոցով։ Սպիտակուցի կառուցվածքի մասին տեղեկատվությունը ցիտոպլազմա է փոխանցվում ՌՆԹ-ի հատուկ մոլեկուլների միջոցով, որոնք կոչվում են սուրհանդակ ՌՆԹ (mRNA): Մեսսենջեր ՌՆԹ-ն տեղափոխվում է ցիտոպլազմա, որտեղ հատուկ օրգանելների՝ ռիբոսոմների օգնությամբ տեղի է ունենում սպիտակուցի սինթեզ։ Դա սուրհանդակ ՌՆԹ-ն է, որը կառուցված է որպես ԴՆԹ-ի շղթաներից մեկին լրացնող, որը որոշում է սպիտակուցի մոլեկուլներում ամինաթթուների կարգը: Սպիտակուցների սինթեզին մասնակցում է նաև ՌՆԹ-ի մեկ այլ տեսակ՝ տրանսպորտային ՌՆԹ (tRNA), որը ամինաթթուները բերում է սպիտակուցի մոլեկուլների՝ ռիբոսոմների ձևավորման վայր՝ սպիտակուցների արտադրության մի տեսակ գործարան։

Ռիբոսոմները պարունակում են ՌՆԹ-ի երրորդ տեսակը՝ այսպես կոչված, ռիբոսոմային ՌՆԹ (rRNA), որը որոշում է ռիբոսոմների կառուցվածքն ու գործունեությունը։

ՌՆԹ-ի յուրաքանչյուր մոլեկուլ, ի տարբերություն ԴՆԹ մոլեկուլի, ներկայացված է մեկ շղթայով. Այն պարունակում է ռիբոզ՝ դեզօքսիրիբոզի փոխարեն և ուրացիլ՝ թիմինի փոխարեն։

Այսպիսով, նուկլեինաթթուները բջջում կատարում են ամենակարևոր կենսաբանական գործառույթները։ ԴՆԹ-ն պահպանում է ժառանգական տեղեկատվություն բջջի և ամբողջ օրգանիզմի բոլոր հատկությունների մասին: ՌՆԹ-ի տարբեր տեսակներ մասնակցում են ժառանգական տեղեկատվության ներդրմանը սպիտակուցների սինթեզի միջոցով։

Անկախ աշխատանք

Նայեք նկար 1-ին և ասեք, թե ինչն է առանձնահատուկ ԴՆԹ-ի մոլեկուլի կառուցվածքում: Ո՞ր բաղադրիչներն են կազմում նուկլեոտիդները:

Ինչու՞ է մարմնի տարբեր բջիջներում ԴՆԹ-ի պարունակության հետևողականությունը համարվում ապացույց, որ ԴՆԹ-ն գենետիկ նյութ է:

Օգտագործելով աղյուսակը, տվեք ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի համեմատական ​​նկարագրությունը:

ԴՆԹ-ի մեկ շղթայի հատվածն ունի հետևյալ բաղադրությունը՝ -A-A-A-T-T-C-C-G-G-: Լրացրեք երկրորդ շղթան:

ԴՆԹ-ի մոլեկուլում թիմինները կազմում են ազոտային հիմքերի ընդհանուր թվի 20%-ը։ Որոշեք ազոտային հիմքերի ադենինի, գուանինի և ցիտոզինի քանակը:

Որո՞նք են նմանություններն ու տարբերությունները սպիտակուցների և նուկլեինաթթուների միջև:

Հարցեր և առաջադրանքներ վերանայման համար

Որոնք են նուկլեինաթթուները: Ո՞ր օրգանական միացություններն են ծառայում որպես նուկլեինաթթուների տարրական բաղադրիչ:

Ի՞նչ տեսակի նուկլեինաթթուներ գիտեք:

Ո՞րն է տարբերությունը ԴՆԹ-ի և ՌՆԹ-ի մոլեկուլների կառուցվածքի միջև:

Անվանեք ԴՆԹ-ի գործառույթները:

ՌՆԹ-ի ի՞նչ տեսակներ կան բջջում:

Ընտրեք ճիշտ պատասխանի տարբերակը ձեր կարծիքով։

1. Որտե՞ղ է հայտնաբերված գենետիկական տեղեկությունը:

Քրոմոսոմներում

Գեների մեջ

Բջիջներում

2. ԴՆԹ-ի քանի՞ տոկոս է անհրաժեշտ մարդու օրգանիզմի բոլոր սպիտակուցների կոդավորման համար:

3. Ինչպե՞ս է կոչվում սպիտակուցի սինթեզի վերջին փուլը:

Հեռարձակում

4. Ո՞րն է բջջի ողջ ինֆորմացիայի կրողը:

5. Որտեղ է գտնվում ԴՆԹ-ն:

Բջջի ցիտոպլազմայում

Բջջի միջուկում

Բջջային վակուոլներում

6. Ո՞ր գործընթացի կարևոր մասն է կազմում բջջի սպիտակուցների սինթեզը:

Ձուլում

Կուտակումներ

Խոնարհում

7. Ի՞նչ ծախսեր է պահանջում սպիտակուցի սինթեզը:

Էներգիա

8. Ո՞րն է էներգիայի աղբյուրը:

9. Ի՞նչն է որոշում սպիտակուցի գործառույթը:

Առաջնային կառուցվածքը

Երկրորդական կառուցվածք

Երրորդական կառուցվածք

10. Ինչպե՞ս է կոչվում ԴՆԹ-ի այն հատվածը, որը տեղեկատվություն է պարունակում սպիտակուցի առաջնային կառուցվածքի մասին:

Գենոմ

Կենսաբանության դաս. Նուկլեինաթթուներ (ԴՆԹ և ՌՆԹ):

Նուկլեինթթուներ

ԿառուցվածքԵվգործառույթներընուկլեինթթուներ

Նուկլեինաթթուները և դրանց դերը բջիջների կյանքում. ԿառուցվածքԵվգործառույթներըԴՆԹ

Ռեսուրսներ

V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA «ԿԵՆՍԱԲԱՆՈՒԹՅՈՒՆ» ԴԱՍԳԻՐՔ Հանրակրթական ՀԱՍՏԱՏՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐԻ ՀԱՄԱՐ (10-11 դասարաններ):

Ա.Պ. Պլեխով Կենսաբանություն էկոլոգիայի հիմունքներով. Շարք «Դասագրքեր բուհերի համար. Հատուկ գրականություն».

Գիրք ուսուցիչների համար Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Կոզլովա Տ.Ա. Կենսաբանություն. ընդհանուր օրինաչափություններ.

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

Ներկայացման հոսթինգ

Կենսապոլիմերներ- պոլիմերների դաս, որոնք բնականաբար հանդիպում են բնության մեջ և կենդանի օրգանիզմների մաս են կազմում՝ սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, պոլիսախարիդներ։ Կենսապոլիմերները բաղկացած են միանման (կամ տարբեր) միավորներից՝ մոնոմերներից։ Սպիտակուցների մոնոմերները ամինաթթուներն են, նուկլեինաթթուները՝ նուկլեոտիդներ, իսկ պոլիսախարիդներում՝ մոնոսաքարիդներ։

Կենսապոլիմերների երկու տեսակ կա՝ կանոնավոր (որոշ պոլիսախարիդներ) և անկանոն (սպիտակուցներ, նուկլեինաթթուներ, որոշ պոլիսաքարիդներ)։

Սկյուռիկներ

Սպիտակուցներն ունեն կազմակերպման մի քանի մակարդակ՝ առաջնային, երկրորդային, երրորդային և երբեմն չորրորդական։ Առաջնային կառուցվածքը որոշվում է մոնոմերների հաջորդականությամբ, երկրորդայինը՝ մոնոմերների ներմոլեկուլային փոխազդեցությամբ, սովորաբար ջրածնային կապերի միջոցով։ Երրորդական կառուցվածքը կախված է երկրորդական կառուցվածքների փոխազդեցությունից, չորրորդականը, որպես կանոն, ձևավորվում է մի քանի մոլեկուլներ երրորդական կառուցվածքի հետ համատեղելով։

Սպիտակուցների երկրորդական կառուցվածքը ձևավորվում է ամինաթթուների փոխազդեցությամբ՝ օգտագործելով ջրածնային կապերը և հիդրոֆոբ փոխազդեցությունները։ Երկրորդական կառուցվածքի հիմնական տեսակներն են

α-խխունջ, երբ ջրածնային կապեր են առաջանում նույն շղթայի ամինաթթուների միջև,

β-թերթներ (ծալված շերտեր), երբ ջրածնային կապեր են ձևավորվում տարբեր ուղղություններով ընթացող տարբեր պոլիպեպտիդային շղթաների միջև (հակ զուգահեռ,

խանգարված տարածքներ

Երկրորդական կառուցվածքը կանխատեսելու համար օգտագործվում են համակարգչային ծրագրեր:

Երրորդական կառուցվածքը կամ «ծալքը» ձևավորվում է երկրորդական կառուցվածքների փոխազդեցությամբ և կայունանում է ոչ կովալենտային, իոնային, ջրածնային կապերով և հիդրոֆոբ փոխազդեցությամբ։ Նմանատիպ գործառույթներ կատարող սպիտակուցները սովորաբար ունեն նմանատիպ երրորդական կառուցվածքներ: Ծալքի օրինակ է β-տակառը, որտեղ β-թերթները դասավորված են շրջանագծի մեջ։ Սպիտակուցների երրորդական կառուցվածքը որոշվում է ռենտգենյան դիֆրակցիոն վերլուծության միջոցով:

Պոլիմերային սպիտակուցների կարևոր դասը ֆիբրիլային սպիտակուցներն են, որոնցից ամենահայտնին կոլագենն է։

Կենդանական աշխարհում սպիտակուցները սովորաբար գործում են որպես օժանդակ, կառուցվածք ձևավորող պոլիմերներ։ Այս պոլիմերները կառուցված են 20 α-ամինաթթուներից: Ամինաթթուների մնացորդները կապված են սպիտակուցի մակրոմոլեկուլների մեջ՝ պեպտիդային կապերով, որոնք առաջանում են կարբոքսիլային և ամինային խմբերի ռեակցիայից։

Սպիտակուցների նշանակությունը կենդանի բնության մեջ դժվար է գերագնահատել: Սա կենդանի օրգանիզմների շինանյութն է, կենսակատալիզատորները՝ ֆերմենտները, որոնք ապահովում են ռեակցիաների առաջացումը բջիջներում, և ֆերմենտներ, որոնք խթանում են որոշակի կենսաքիմիական ռեակցիաներ, այսինքն. կենսակատալիզի ընտրողականության ապահովում. Մեր մկանները, մազերը, մաշկը կազմված են մանրաթելային սպիտակուցներից։ Արյան սպիտակուցը, որը հեմոգլոբինի մի մասն է, նպաստում է օդում թթվածնի կլանմանը, մեկ այլ սպիտակուց՝ ինսուլինը, պատասխանատու է օրգանիզմում շաքարի քայքայման և, հետևաբար, այն էներգիայով ապահովելու համար: Սպիտակուցների մոլեկուլային քաշը շատ տարբեր է։ Այսպիսով, ինսուլինը, առաջին սպիտակուցը, որի կառուցվածքը ստեղծվել է Ֆ. Սանգերի կողմից 1953 թվականին, պարունակում է մոտ 60 ամինաթթու միավոր, և դրա մոլեկուլային քաշը կազմում է ընդամենը 12000: Մինչ օրս հայտնաբերվել են մի քանի հազար սպիտակուցի մոլեկուլներ, որոնցից որոշների մոլեկուլային քաշը: դրանք հասնում են 106-ի և ավելի:

Նուկլեինաթթուներ

ԴՆԹ-ի առաջնային կառուցվածքը նուկլեոտիդների գծային հաջորդականությունն է շղթայի մեջ։ Որպես կանոն, հաջորդականությունը գրվում է տառերի տեսքով (օրինակ՝ AGTCATGCCAG), իսկ ձայնագրությունն իրականացվում է շղթայի 5"-ից մինչև 3" ծայրը։

Երկրորդական կառուցվածքը կառուցվածք է, որը ձևավորվում է նուկլեոտիդների (հիմնականում ազոտային հիմքերի) ոչ կովալենտային փոխազդեցությունների, իրար հետ կուտակված և ջրածնային կապերի պատճառով։ ԴՆԹ-ի կրկնակի պարույրը երկրորդական կառուցվածքի դասական օրինակ է: Սա բնության մեջ ԴՆԹ-ի ամենատարածված ձևն է, որը բաղկացած է երկու հակազուգահեռ լրացնող պոլինուկլեոտիդային շղթայից։ Հակազուգահեռացումն իրականացվում է շղթաներից յուրաքանչյուրի բևեռականության շնորհիվ։ Կոմպլեմենտարությունը հասկացվում է որպես ԴՆԹ-ի մի շղթայի յուրաքանչյուր ազոտային բազայի համապատասխանությունը մեկ այլ շղթայի խիստ սահմանված հիմքին (A-ի դիմաց T-ն է, իսկ G-ի հակառակը՝ C-ն): ԴՆԹ-ն պահվում է կրկնակի պարուրակի մեջ՝ լրացուցիչ հիմքերի զուգակցման միջոցով՝ ջրածնային կապերի ձևավորում, երկուսը A-T զույգում և երեքը՝ G-C զույգում:

1868 թվականին շվեյցարացի գիտնական Ֆրիդրիխ Միշերը բջիջների միջուկներից առանձնացրեց ֆոսֆոր պարունակող նյութ, որը նա անվանեց նուկլեին։ Հետագայում այս և նմանատիպ նյութերը կոչվեցին նուկլեինաթթուներ։ Նրանց մոլեկուլային քաշը կարող է հասնել 109-ի, բայց ավելի հաճախ տատանվում է 105-106-ի սահմաններում։ Սկզբնական նյութերը, որոնցից կառուցվում են նուկլեոտիդները՝ նուկլեինաթթվի մակրոմոլեկուլների միավորներն են՝ ածխաջրածին, ֆոսֆորաթթու, պուրինային և պիրիմիդինային հիմքերը։ Թթուների մի խմբում ռիբոզը հանդես է գալիս որպես ածխաջրածին, մյուսում՝ դեզօքսիրիբոզ։

Ըստ իրենց պարունակած ածխաջրերի բնույթի՝ նուկլեինաթթուները կոչվում են ռիբոնուկլեինային և դեզօքսիռիբոնուկլեինաթթուներ։ Ընդհանուր հապավումներն են՝ ՌՆԹ և ԴՆԹ։ Նուկլեինաթթուները ամենակարևոր դերն են խաղում կյանքի գործընթացներում։ Նրանց օգնությամբ լուծվում է երկու կարևոր խնդիր՝ ժառանգական տեղեկատվության պահպանում և փոխանցում և մակրոմոլեկուլների ԴՆԹ, ՌՆԹ և սպիտակուցների մատրիցային սինթեզ։

Պոլիսաքարիդներ

Ցելյուլոզայի եռաչափ կառուցվածքը

Կենդանի օրգանիզմների կողմից սինթեզված պոլիսախարիդները բաղկացած են մեծ քանակությամբ մոնոսաքարիդներից՝ կապված գլիկոզիդային կապերով։ Հաճախ պոլիսախարիդները ջրի մեջ չեն լուծվում: Սրանք սովորաբար շատ մեծ, ճյուղավորված մոլեկուլներ են: Կենդանի օրգանիզմների կողմից սինթեզվող պոլիսախարիդների օրինակներ են պահեստային նյութերը՝ օսլան և գլիկոգենը, ինչպես նաև կառուցվածքային պոլիսախարիդները՝ ցելյուլոզը և քիտինը: Քանի որ կենսաբանական պոլիսախարիդները բաղկացած են տարբեր երկարությունների մոլեկուլներից, երկրորդական և երրորդական կառուցվածք հասկացությունները չեն տարածվում պոլիսաքարիդների վրա:

Պոլիսաքարիդները ձևավորվում են ցածր մոլեկուլային քաշի միացություններից, որոնք կոչվում են շաքարներ կամ ածխաջրեր: Մոնոսախարիդների ցիկլային մոլեկուլները կարող են կապվել միմյանց հետ՝ հիդրօքսիլ խմբերի խտացման միջոցով ձևավորելով այսպես կոչված գլիկոզիդային կապեր։

Ամենատարածվածը պոլիսախարիդներն են, որոնց կրկնվող միավորները α-D-գլյուկոպիրանոզի կամ նրա ածանցյալների մնացորդներն են։ Ամենահայտնին և ամենաշատ օգտագործվողը ցելյուլոզն է։ Այս պոլիսախարիդում թթվածնային կամուրջը կապում է 1-ին և 4-րդ ածխածնի ատոմները հարակից միավորներով, այդպիսի կապը կոչվում է α-1,4-գլիկոզիդային:

Ցելյուլոզին նման քիմիական բաղադրությունը օսլա է, որը բաղկացած է ամիլոզից և ամիլոպեկտինից, գլիկոգենից և դեքստրանից: Առաջինի և ցելյուլոզայի միջև տարբերությունը մակրոմոլեկուլների ճյուղավորումն է, իսկ ամիլոպեկտինը և գլիկոգենը կարող են դասակարգվել որպես հիպերճյուղավորված բնական պոլիմերներ, այսինքն. անկանոն կառուցվածքի դենդրիմերներ. Ճյուղավորման կետը սովորաբար α-D-գլյուկոպիրանոզային օղակի վեցերորդ ածխածինն է, որը գլիկոզիդային կապով կապված է կողային շղթայի հետ։ Դեքստրանի և ցելյուլոզայի միջև տարբերությունը գլիկոզիդային կապերի բնույթն է. α-1,4-ի հետ մեկտեղ դեքստրանը պարունակում է նաև α-1,3- և α-1,6-գլիկոզիդային կապեր, վերջիններս գերակշռող են:

Խիտինը և խիտոզանը ցելյուլոզից տարբեր քիմիական բաղադրություն ունեն, բայց կառուցվածքով մոտ են դրան։ Տարբերությունն այն է, որ α-D-գլյուկոպիրանոզայի միավորների երկրորդ ածխածնի ատոմում, որոնք կապված են α-1,4-գլիկոզիդային կապերով, OH խումբը փոխարինվում է –NHCH3COO խմբերով քիտինում և –NH2 խմբով՝ քիտոզանում:

Ցելյուլոզը հանդիպում է ծառերի և բույսերի ցողունների կեղևի և փայտի մեջ. բամբակը պարունակում է ավելի քան 90% ցելյուլոզա, փշատերևները՝ ավելի քան 60%, տերեւաթափերը՝ մոտ 40%։ Ցելյուլոզային մանրաթելերի ուժը պայմանավորված է նրանով, որ դրանք ձևավորվում են միայնակ բյուրեղներով, որոնցում մակրոմոլեկուլները փաթեթավորված են միմյանց զուգահեռ: Ցելյուլոզը կազմում է ոչ միայն բույսերի աշխարհի, այլ նաև որոշ բակտերիաների ներկայացուցիչների կառուցվածքային հիմքը։

Կենդանական աշխարհում պոլիսախարիդները «օգտագործվում» են միայն միջատների և հոդվածոտանիների կողմից՝ որպես օժանդակ, կառուցվածք ձևավորող պոլիմերներ։ Ամենից հաճախ այդ նպատակների համար օգտագործվում է քիտին, որը ծառայում է այսպես կոչված արտաքին կմախքի կառուցմանը խեցգետնի, խեցգետնի և ծովախեցգետնի մեջ: Խիտինից դեացետիլացումից առաջանում է խիտոզան, որը, ի տարբերություն չլուծվող խիտինի, լուծելի է մածուցիկ, քացախաթթու և աղաթթուների ջրային լուծույթներում։ Այս առումով, ինչպես նաև կենսահամատեղելիության հետ համակցված արժեքավոր հատկությունների համալիրի շնորհիվ, chitosan-ը մեծ հեռանկարներ ունի մոտ ապագայում լայն գործնական օգտագործման համար:

Օսլան այն պոլիսախարիդներից է, որը բույսերում գործում է որպես պահուստային սննդային նյութ: Պալարները, պտուղները և սերմերը պարունակում են մինչև 70% օսլա։ Կենդանիների պահեստավորված պոլիսախարիդը գլիկոգենն է, որը հիմնականում հանդիպում է լյարդում և մկաններում։

Բույսերի կոճղերի և ցողունների ուժը, բացի ցելյուլոզային մանրաթելերի կմախքից, որոշվում է շարակցական բույսերի հյուսվածքով։ Ծառերի մեջ դրա զգալի մասը լիգնինն է՝ մինչև 30%: Նրա կառուցվածքը հստակորեն հաստատված չէ։ Հայտնի է, որ սա համեմատաբար ցածր մոլեկուլային քաշով (M ≈ 104) հիպերճյուղավորված պոլիմեր է, որը ձևավորվում է հիմնականում ֆենոլի մնացորդներից, որոնք փոխարինվում են օրթո դիրքում –OCH3 խմբերով, պարա դիրքում՝ –CH=CH–CH2OH խմբերով: Ներկայումս հսկայական քանակությամբ լիգնիններ են կուտակվել որպես ցելյուլոզային հիդրոլիզի արդյունաբերության թափոններ, սակայն դրանց հեռացման խնդիրը չի լուծվել։ Բուսական հյուսվածքի օժանդակ տարրերը ներառում են պեկտինային նյութեր և, մասնավորապես, պեկտին, որը հիմնականում հանդիպում է բջջային պատերում։ Դրա պարունակությունը խնձորի կեղևներում և ցիտրուսային կեղևների սպիտակ մասում հասնում է մինչև 30%-ի։ Պեկտինը պատկանում է հետերոպոլիսաքարիդներին, այսինքն. համապոլիմերներ. Նրա մակրոմոլեկուլները հիմնականում կառուցված են D-գալակտուրոնաթթվի և նրա մեթիլ էսթերի մնացորդներից՝ կապված α-1,4-գլիկոզիդային կապերով։

Պենտոզներից առավել կարևոր են արաբինոզ և քսիլոզ պոլիմերները, որոնք ձևավորում են պոլիսախարիդներ, որոնք կոչվում են արաբիններ և քսիլներ։ Նրանք, ցելյուլոզայի հետ միասին, որոշում են փայտի բնորոշ հատկությունները:

Սլայդ 1

Սլայդ 2

Սլայդ 3

Սլայդ 4

Սլայդ 5

Սլայդ 6

Սլայդ 7

Սլայդ 8

Սլայդ 9

Սլայդ 10

Սլայդ 11

Սլայդ 12

Սլայդ 13

Սլայդ 14

Սլայդ 15

Սլայդ 16

Սլայդ 17

Սլայդ 18

Սլայդ 19

Սլայդ 20

Սլայդ 21

Սլայդ 22

Սլայդ 23

Սլայդ 24

Սլայդ 25

Պոլիմերները բարձր մոլեկուլային միացություններ են, որոնք բաղկացած են տարբեր կամ միանման կառուցվածքների բազմաթիվ կրկնվող ատոմային խմբերից՝ միավորներից։ Այս օղակները փոխկապակցված են կոորդինացիոն կամ քիմիական կապերով՝ ճյուղավորված կամ երկար գծային շղթաներով և եռաչափ տարածական կառուցվածքներով:

Պոլիմերներն են.

• սինթետիկ,
• արհեստական,
• օրգանական.

Օրգանական պոլիմերները բնության մեջ ձևավորվում են կենդանիների և բույսերի օրգանիզմներում։ Դրանցից ամենակարեւորներն են սպիտակուցները, պոլիսախարիդները, նուկլեինաթթուները, կաուչուկը և այլ բնական միացություններ։

Մարդն իր առօրյա կյանքում երկար և լայնորեն օգտագործում է օրգանական պոլիմերներ: Կաշի, բուրդ, բամբակ, մետաքս, մորթի - այս ամենը օգտագործվում է հագուստի արտադրության համար: Կրաքար, ցեմենտ, կավ, օրգանական ապակի (պլեքսիգլաս)՝ շինարարության մեջ։

Օրգանական պոլիմերները առկա են նաև մարդկանց մոտ: Օրինակ՝ նուկլեինաթթուները (նաև կոչվում են ԴՆԹ), ինչպես նաև ռիբոնուկլեինաթթուներ (ՌՆԹ)։

Օրգանական պոլիմերների հատկությունները

Բոլոր օրգանական պոլիմերներն ունեն հատուկ մեխանիկական հատկություններ.

• բյուրեղային և ապակյա պոլիմերների ցածր փխրունություն (օրգանական ապակի, պլաստմասսա);
• առաձգականություն, այսինքն, բարձր շրջելի դեֆորմացիա փոքր բեռների տակ (ռետինե);
• մակրոմոլեկուլների կողմնորոշում ուղղորդված մեխանիկական դաշտի ազդեցության տակ (թաղանթների և մանրաթելերի արտադրություն);
• ցածր կոնցենտրացիաների դեպքում լուծույթների մածուցիկությունը բարձր է (պոլիմերները սկզբում ուռչում են, այնուհետև լուծվում);
• փոքր քանակությամբ ռեագենտի ազդեցության տակ նրանք կարող են արագ փոխել իրենց ֆիզիկական և մեխանիկական բնութագրերը (օրինակ՝ կաշվի դաբաղում, ռետինե վուլկանացում):

Աղյուսակ 1. Որոշ պոլիմերների այրման բնութագրերը:

Աղյուսակ 2. Պոլիմերային նյութերի լուծելիությունը:

Աղյուսակ 3. Պոլիմերների գունավորումն ըստ Լիբերման-Ստորչ-Մորավսկի ռեակցիայի:

Թեմայի վերաբերյալ հոդվածներ

Նյութերի մեծ մասի մեջ ամենահայտնին և լայնորեն հայտնի են պոլիմերային կոմպոզիտային նյութերը (PCM): Նրանք ակտիվորեն օգտագործվում են մարդկային գործունեության գրեթե բոլոր ոլորտներում: Հենց այս նյութերն են հանդիսանում բոլորովին այլ նպատակներով օգտագործվող տարբեր ապրանքների արտադրության հիմնական բաղադրիչը՝ ձկնորսական ձողերից և նավակների կեղևից մինչև դյուրավառ նյութեր պահելու և տեղափոխելու բալոններ, ինչպես նաև ուղղաթիռի ռոտորի շեղբեր: PCM-ի նման լայն տարածումը կապված է որոշակի հատկություններով կոմպոզիտների արտադրության հետ կապված ցանկացած բարդության տեխնոլոգիական խնդիրներ լուծելու ունակության հետ՝ շնորհիվ պոլիմերային քիմիայի մշակման և պոլիմերային մատրիցների կառուցվածքի և մորֆոլոգիայի ուսումնասիրման մեթոդների, որոնք օգտագործվում են PCM-ի արտադրություն: