Asid nukleik sebagai kimia polimer semula jadi. Biopolimer
Jenis pelajaran - digabungkan
Kaedah: sebahagian carian, pembentangan masalah, penerangan dan ilustrasi.
Sasaran:
Pembentukan pelajar sistem pengetahuan holistik tentang alam semula jadi, organisasi sistemik dan evolusinya;
Keupayaan untuk memberikan penilaian yang munasabah tentang maklumat baharu tentang isu biologi;
Memupuk tanggungjawab sivik, berdikari, inisiatif
Tugasan:
Pendidikan: tentang sistem biologi (sel, organisma, spesies, ekosistem); sejarah perkembangan idea moden tentang alam semula jadi; penemuan cemerlang dalam sains biologi; peranan sains biologi dalam pembentukan gambaran sains semula jadi moden dunia; kaedah pengetahuan saintifik;
Pembangunan kebolehan kreatif dalam proses mengkaji pencapaian cemerlang biologi yang telah memasuki budaya manusia sejagat; cara yang kompleks dan bercanggah untuk membangunkan pandangan saintifik moden, idea, teori, konsep, pelbagai hipotesis (tentang intipati dan asal usul kehidupan, manusia) semasa bekerja dengan pelbagai sumber maklumat;
Asuhan keyakinan tentang kemungkinan mengetahui alam semula jadi, keperluan untuk menjaga persekitaran semula jadi, dan kesihatan diri sendiri; menghormati pendapat pihak lawan apabila membincangkan masalah biologi
Keputusan peribadi belajar biologi:
1. pendidikan identiti sivik Rusia: patriotisme, cinta dan rasa hormat terhadap Tanah Air, rasa bangga dengan Tanah Air seseorang; kesedaran tentang etnik seseorang; asimilasi nilai kemanusiaan dan tradisional masyarakat Rusia multinasional; memupuk rasa tanggungjawab dan kewajipan terhadap Tanah Air;
2. pembentukan sikap bertanggungjawab terhadap pembelajaran, kesediaan dan keupayaan pelajar untuk pembangunan diri dan pendidikan kendiri berdasarkan motivasi pembelajaran dan pengetahuan, pilihan sedar dan pembinaan trajektori pendidikan individu selanjutnya berdasarkan orientasi dalam dunia pendidikan. profesion dan keutamaan profesional, dengan mengambil kira kepentingan kognitif yang mampan;
Keputusan meta-subjek pengajaran biologi:
1. keupayaan untuk secara bebas menentukan matlamat pembelajaran seseorang, menetapkan dan merumuskan matlamat baru untuk diri sendiri dalam pembelajaran dan aktiviti kognitif, mengembangkan motif dan minat aktiviti kognitif seseorang;
2. penguasaan komponen aktiviti penyelidikan dan projek, termasuk kebolehan melihat sesuatu masalah, mengemukakan soalan, mengemukakan hipotesis;
3. keupayaan untuk bekerja dengan sumber maklumat biologi yang berbeza: mencari maklumat biologi dalam pelbagai sumber (teks buku teks, kesusasteraan saintifik popular, kamus biologi dan buku rujukan), menganalisis dan
menilai maklumat;
Kognitif: pengenalpastian ciri penting objek dan proses biologi; menyediakan bukti (argumentasi) hubungan antara manusia dan mamalia; hubungan antara manusia dan alam sekitar; pergantungan kesihatan manusia pada keadaan persekitaran; keperluan untuk melindungi alam sekitar; menguasai kaedah sains biologi: pemerhatian dan penerangan objek dan proses biologi; menyediakan eksperimen biologi dan menerangkan keputusannya.
kawal selia: keupayaan untuk merancang secara bebas cara untuk mencapai matlamat, termasuk yang alternatif, untuk secara sedar memilih cara yang paling berkesan untuk menyelesaikan masalah pendidikan dan kognitif; keupayaan untuk menganjurkan kerjasama pendidikan dan aktiviti bersama dengan guru dan rakan sebaya; bekerja secara individu dan dalam kumpulan: mencari penyelesaian bersama dan menyelesaikan konflik berdasarkan kedudukan penyelarasan dan mengambil kira kepentingan; pembentukan dan pembangunan kompetensi dalam bidang penggunaan teknologi maklumat dan komunikasi (selepas ini dirujuk sebagai kompetensi ICT).
Komunikatif: pembentukan kecekapan komunikatif dalam komunikasi dan kerjasama dengan rakan sebaya, memahami ciri-ciri sosialisasi jantina pada masa remaja, berguna secara sosial, pendidikan dan penyelidikan, kreatif dan lain-lain jenis aktiviti.
Teknologi : Pemuliharaan kesihatan, berasaskan masalah, pendidikan perkembangan, aktiviti kumpulan
Teknik: analisis, sintesis, inferens, penterjemahan maklumat daripada satu jenis kepada jenis yang lain, generalisasi.
Semasa kelas
Tugasan
Untuk merumuskan pengetahuan tentang peranan khas asid nukleik dalam alam hidup - penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan.
Mencirikan ciri struktur molekul asid nukleik sebagai biopolimer; penyetempatan sebatian ini dalam sel
Mendedahkan mekanisme penggandaan DNA, peranan mekanisme ini dalam penghantaran maklumat keturunan.
Membangunkan keupayaan untuk menggambarkan secara skematik proses penduaan DNA.
Peruntukan asas
Peristiwa paling penting dalam evolusi prabiologi ialah kemunculan kod genetik dalam bentuk urutan kodon RNA, dan kemudian DNA, yang ternyata mampu menyimpan maklumat tentang gabungan asid amino yang paling berjaya dalam molekul protein.
Kemunculan bentuk selular pertama menandakan permulaan evolusi biologi, peringkat awal yang dicirikan oleh penampilan organisma eukariotik, proses seksual dan kemunculan organisma multiselular pertama.
Asid nukleik kebanyakannya disetempat dalam nukleus sel.
Asid deoksiribonukleik * polimer linear kutub yang terdiri daripada rantai polinukleotida.
Maklumat keturunan zak, urutan nukleotida DNA
Penggandaan DNA menyediakan maklumat keturunan dari satu generasi ke generasi seterusnya.
Isu untuk perbincangan
Apakah peranan biologi molekul DNA rantai dua yang berfungsi sebagai penjaga maklumat keturunan?
Apakah proses yang mendasari penghantaran maklumat turun-temurun dari generasi ke generasi? dari nukleus ke dalam sitoplasma ke tapak sintesis protein?
Biopolimer. Asid nukleik
Jenis asid nukleik. Terdapat dua jenis asid nukleik dalam sel: asid deoksiribonukleik (DNA) dan asid ribonukleik (RNA). Biopolimer ini terdiri daripada monomer yang dipanggil nukleotida. Monomer nukleotida DNA dan RNA adalah serupa dalam ciri struktur asas. Setiap nukleotida terdiri daripada tiga komponen yang disambungkan oleh ikatan kimia yang kuat.
Setiap nukleotida yang membentuk RNA mengandungi gula lima karbon - ribosa; salah satu daripada empat sebatian organik yang dipanggil bes nitrogen - adenine, guanina, sitosin, urasil (A, G, C, U); sisa asid fosforik.
Nukleotida yang membentuk DNA mengandungi gula lima karbon - deoksiribosa, salah satu daripada empat bes nitrogen: adenine, guanina, sitosin, timin (A, G, C, T); sisa asid fosforik.
Dalam komposisi nukleotida, bes bernitrogen dilekatkan pada molekul ribosa (atau deoksiribosa) pada satu sisi, dan residu asid fosforik di sisi yang lain. Nukleotida disambungkan antara satu sama lain dalam rantai panjang. Tulang belakang rantai sedemikian dibentuk oleh gula berselang-seli secara kerap dan sisa-sisa asid fosforik, dan kumpulan sampingan rantai ini dibentuk oleh empat jenis bes nitrogen berselang-seli secara tidak teratur.
Rajah 1. Gambar rajah struktur DNA. Ikatan hidrogen ditunjukkan dengan titik
Molekul DNA ialah struktur yang terdiri daripada dua helai, yang disambungkan antara satu sama lain sepanjang keseluruhan panjangnya oleh ikatan hidrogen (Rajah 7). Struktur ini, unik kepada molekul DNA, dipanggil heliks berganda. Satu ciri struktur DNA ialah bertentangan dengan bes nitrogen A dalam satu rantai terletak bes nitrogen T dalam rantai lain, dan bertentangan dengan bes nitrogen G sentiasa bes nitrogen C. Secara skema, apa yang telah diperkatakan boleh dinyatakan seperti berikut. :
A (adenine) - T (timin)
T (timin) - A (adenine)
G (guanine) - C (sitosin)
C (sitosin) - G (guanine)
Pasangan tapak ini dipanggil asas pelengkap (melengkapi antara satu sama lain). Helai DNA di mana pangkalan terletak saling melengkapi antara satu sama lain dipanggil helai pelengkap. Rajah 8 menunjukkan dua helai DNA yang disambungkan oleh kawasan pelengkap.
Bahagian molekul DNA beruntai dua
Model struktur molekul DNA telah dicadangkan oleh J. Watson dan F. Crick pada tahun 1953. Ia telah disahkan sepenuhnya secara eksperimen dan memainkan peranan yang amat penting dalam pembangunan biologi molekul dan genetik.
Susunan susunan nukleotida dalam molekul DNA menentukan susunan susunan asid amino dalam molekul protein linear, iaitu, struktur utamanya. Satu set protein (enzim, hormon, dll.) menentukan sifat sel dan organisma. Molekul DNA menyimpan maklumat tentang sifat-sifat ini dan menyampaikannya kepada generasi keturunan, iaitu mereka adalah pembawa maklumat keturunan. Molekul DNA terutamanya terdapat dalam nukleus sel dan dalam kuantiti yang kecil dalam mitokondria dan kloroplas.
Jenis utama RNA. Maklumat keturunan yang disimpan dalam molekul DNA direalisasikan melalui molekul protein. Maklumat tentang struktur protein dihantar ke sitoplasma oleh molekul RNA khas, yang dipanggil messenger RNA (mRNA). RNA Messenger dipindahkan ke sitoplasma, di mana sintesis protein berlaku dengan bantuan organel khas - ribosom. Ia adalah RNA messenger, yang dibina sebagai pelengkap kepada salah satu helai DNA, yang menentukan susunan asid amino dalam molekul protein. Satu lagi jenis RNA juga mengambil bahagian dalam sintesis protein - pengangkutan RNA (tRNA), yang membawa asid amino ke tempat pembentukan molekul protein - ribosom, sejenis kilang untuk pengeluaran protein.
Ribosom mengandungi jenis RNA ketiga, yang dipanggil RNA ribosom (rRNA), yang menentukan struktur dan fungsi ribosom.
Setiap molekul RNA, tidak seperti molekul DNA, diwakili oleh satu helai; Ia mengandungi ribosa bukannya deoksiribosa dan urasil bukannya timin.
Jadi, asid nukleik melaksanakan fungsi biologi yang paling penting dalam sel. DNA menyimpan maklumat keturunan tentang semua sifat sel dan organisma secara keseluruhan. Pelbagai jenis RNA mengambil bahagian dalam pelaksanaan maklumat keturunan melalui sintesis protein.
Kerja bebas
Lihat Rajah 1 dan nyatakan apa yang istimewa tentang struktur molekul DNA. Apakah komponen yang membentuk nukleotida?
Mengapakah ketekalan kandungan DNA dalam sel-sel badan yang berbeza dianggap sebagai bukti bahawa DNA adalah bahan genetik?
Dengan menggunakan jadual, berikan huraian perbandingan DNA dan RNA.
Serpihan satu untai DNA mempunyai komposisi berikut: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. Lengkapkan rantai kedua.
Dalam molekul DNA, timin menyumbang 20% daripada jumlah asas nitrogen. Tentukan jumlah bes nitrogen adenine, guanina dan sitosin.
Apakah persamaan dan perbezaan antara protein dan asid nukleik?
Soalan dan tugasan untuk semakan
Apakah asid nukleik? Apakah sebatian organik yang berfungsi sebagai komponen asas asid nukleik?
Apakah jenis asid nukleik yang anda tahu?
Apakah perbezaan antara struktur molekul DNA dan RNA?
Namakan fungsi DNA.
Apakah jenis RNA yang terdapat dalam sel?
Pilih pilihan jawapan yang betul pada pendapat anda.
1. Di manakah maklumat genetik ditemui?
Dalam kromosom
Dalam gen
Dalam sel
2. Berapakah peratusan DNA yang diperlukan untuk mengekod semua protein dalam badan manusia?
3. Apakah nama peringkat terakhir sintesis protein?
Siarkan
4. Apakah pembawa semua maklumat dalam sel?
5. Di manakah terletaknya DNA?
Dalam sitoplasma sel
Dalam nukleus sel
Dalam vakuol sel
6. Bahagian penting dalam proses manakah ialah sintesis protein sel?
Asimilasi
Pengumpulan
Sujud
7. Apakah kos yang diperlukan oleh sintesis protein?
Tenaga
8. Apakah sumber tenaga?
9. Apakah yang menentukan fungsi protein?
Struktur utama
Struktur sekunder
Struktur tertier
10. Apakah nama bahagian DNA yang mengandungi maklumat tentang struktur utama protein?
Genom
pelajaran biologi. Asid nukleik (DNA dan RNA).
nukleikasid
StrukturDanfungsinukleikasid
Asid nukleik dan peranannya dalam kehidupan sel. StrukturDanfungsiDNA
Sumber
V. B. ZAKHAROV, S. G. MAMONTOV, N. I. SONIN, E. T. ZAKHAROVA BUKU TEKS "BIOLOGI" UNTUK INSTITUSI PENDIDIKAN AM (gred 10-11).
A. P. Plekhov Biologi dengan asas-asas ekologi. Siri “Buku teks untuk universiti. Sastera khas".
Buku untuk guru Sivoglazov V.I., Sukhova T.S. Kozlova T. A. Biologi: pola umum.
http://tepka.ru/biologia10-11/6.html
Pengacaraan pembentangan
Biopolimer- kelas polimer yang berlaku secara semula jadi dan merupakan sebahagian daripada organisma hidup: protein, asid nukleik, polisakarida. Biopolimer terdiri daripada unit yang sama (atau berbeza) - monomer. Monomer protein ialah asid amino, asid nukleik adalah nukleotida, dan dalam polisakarida ia adalah monosakarida.
Terdapat dua jenis biopolimer - biasa (beberapa polisakarida) dan tidak teratur (protein, asid nukleik, beberapa polisakarida).
tupai
Protein mempunyai beberapa peringkat organisasi - primer, sekunder, tertier, dan kadang-kadang kuaterner. Struktur primer ditentukan oleh urutan monomer, struktur sekunder ditentukan oleh interaksi intra dan antara molekul antara monomer, biasanya melalui ikatan hidrogen. Struktur tertier bergantung kepada interaksi struktur sekunder, kuaternari, sebagai peraturan, dibentuk dengan menggabungkan beberapa molekul dengan struktur tertier.
Struktur sekunder protein dibentuk oleh interaksi asid amino menggunakan ikatan hidrogen dan interaksi hidrofobik. Jenis utama struktur sekunder ialah
α-helix, apabila ikatan hidrogen berlaku antara asid amino dalam rantai yang sama,
β-lembaran (lapisan terlipat), apabila ikatan hidrogen terbentuk antara rantai polipeptida yang berbeza berjalan dalam arah yang berbeza (antiparallel,
kawasan bercelaru
Program komputer digunakan untuk meramalkan struktur sekunder.
Struktur tertier atau "lipatan" dibentuk oleh interaksi struktur sekunder dan distabilkan oleh ikatan bukan kovalen, ionik, hidrogen dan interaksi hidrofobik. Protein yang menjalankan fungsi yang serupa biasanya mempunyai struktur tertier yang serupa. Contoh lipatan ialah laras β, di mana helaian β disusun dalam bulatan. Struktur tertier protein ditentukan menggunakan analisis pembelauan sinar-X.
Kelas penting bagi protein polimer ialah protein fibrillar, yang paling terkenal ialah kolagen.
Dalam dunia haiwan, protein biasanya bertindak sebagai menyokong, polimer pembentuk struktur. Polimer ini dibina daripada 20 asid α-amino. Sisa asid amino dihubungkan ke dalam makromolekul protein oleh ikatan peptida yang terhasil daripada tindak balas kumpulan karboksil dan amino.
Kepentingan protein dalam alam semula jadi sukar untuk dipandang tinggi. Ini adalah bahan binaan organisma hidup, biomangkin - enzim yang memastikan tindak balas berlaku dalam sel, dan enzim yang merangsang tindak balas biokimia tertentu, i.e. memastikan selektiviti biopemangkinan. Otot, rambut, kulit kita diperbuat daripada protein berserabut. Protein darah yang merupakan sebahagian daripada hemoglobin menggalakkan penyerapan oksigen di udara; protein lain, insulin, bertanggungjawab untuk pecahan gula dalam badan dan, oleh itu, untuk membekalkannya dengan tenaga. Berat molekul protein berbeza-beza secara meluas. Oleh itu, insulin, protein pertama yang strukturnya ditubuhkan oleh F. Sanger pada tahun 1953, mengandungi kira-kira 60 unit asid amino, dan berat molekulnya hanya 12,000. Sehingga kini, beberapa ribu molekul protein telah dikenal pasti, berat molekul beberapa mereka mencapai 106 atau lebih.
Asid nukleik
Struktur utama DNA ialah urutan linear nukleotida dalam rantai. Sebagai peraturan, urutan ditulis dalam bentuk huruf (contohnya, AGTCATGCCAG), dan rakaman dijalankan dari hujung 5" hingga 3" rantai.
Struktur sekunder ialah struktur yang terbentuk akibat interaksi bukan kovalen nukleotida (kebanyakan bes nitrogen) antara satu sama lain, susunan dan ikatan hidrogen. Heliks berganda DNA adalah contoh klasik struktur sekunder. Ini adalah bentuk DNA yang paling biasa dalam alam semula jadi, yang terdiri daripada dua rantai polinukleotida pelengkap anti-selari. Antiparalelisme direalisasikan kerana kekutuban setiap litar. Pelengkap difahamkan sebagai korespondensi setiap bes nitrogen satu rantai DNA dengan asas yang ditentukan dengan ketat bagi rantai lain (bertentangan A ialah T, dan bertentangan G ialah C). DNA dipegang dalam heliks berganda oleh pasangan asas pelengkap - pembentukan ikatan hidrogen, dua dalam pasangan A-T dan tiga dalam pasangan G-C.
Pada tahun 1868, saintis Switzerland Friedrich Miescher mengasingkan bahan yang mengandungi fosforus daripada nukleus sel, yang dipanggil nuklein. Kemudian, bahan ini dan sejenisnya dipanggil asid nukleik. Berat molekul mereka boleh mencapai 109, tetapi lebih kerap berkisar antara 105-106. Bahan permulaan dari mana nukleotida dibina - unit makromolekul asid nukleik ialah: karbohidrat, asid fosforik, purin dan asas pirimidin. Dalam satu kumpulan asid, ribosa bertindak sebagai karbohidrat, yang lain, deoksiribosa.
Sesuai dengan sifat karbohidrat yang terkandung di dalamnya, asid nukleik dipanggil asid ribonukleik dan deoksiribonukleik. Singkatan biasa ialah RNA dan DNA. Asid nukleik memainkan peranan paling penting dalam proses kehidupan. Dengan bantuan mereka, dua tugas penting diselesaikan: penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan dan sintesis matriks makromolekul DNA, RNA dan protein.
Polisakarida
Struktur 3 dimensi selulosa
Polisakarida yang disintesis oleh organisma hidup terdiri daripada sejumlah besar monosakarida yang disambungkan oleh ikatan glikosidik. Selalunya polisakarida tidak larut dalam air. Ini biasanya sangat besar, molekul bercabang. Contoh polisakarida yang disintesis oleh organisma hidup ialah bahan simpanan kanji dan glikogen, serta polisakarida struktur - selulosa dan kitin. Oleh kerana polisakarida biologi terdiri daripada molekul dengan panjang yang berbeza, konsep struktur sekunder dan tertier tidak digunakan untuk polisakarida.
Polisakarida terbentuk daripada sebatian berat molekul rendah yang dipanggil gula atau karbohidrat. Molekul kitaran monosakarida boleh terikat antara satu sama lain untuk membentuk ikatan glikosidik yang dipanggil melalui pemeluwapan kumpulan hidroksil.
Yang paling biasa ialah polisakarida yang unit berulangnya adalah residu α-D-glucopyranose atau derivatifnya. Yang paling terkenal dan paling banyak digunakan ialah selulosa. Dalam polisakarida ini, jambatan oksigen menghubungkan atom karbon ke-1 dan ke-4 dalam unit bersebelahan, ikatan sedemikian dipanggil α-1,4-glikosidik.
Komposisi kimia yang serupa dengan selulosa ialah kanji, terdiri daripada amilosa dan amilopektin, glikogen dan dekstran. Perbezaan antara bekas dan selulosa ialah percabangan makromolekul, dan amilopektin dan glikogen boleh dikelaskan sebagai polimer semula jadi bercabang, i.e. dendrimer struktur tidak teratur. Titik cawangan biasanya karbon keenam cincin α-D-glucopyranose, yang dikaitkan dengan ikatan glikosidik ke rantai sisi. Perbezaan antara dekstran dan selulosa ialah sifat ikatan glikosidik - bersama-sama dengan α-1,4-, dekstran juga mengandungi ikatan α-1,3- dan α-1,6-glikosidik, yang terakhir adalah dominan.
Kitin dan kitosan mempunyai komposisi kimia yang berbeza daripada selulosa, tetapi strukturnya hampir dengannya. Perbezaannya ialah pada atom karbon kedua unit α-D-glucopyranose yang dihubungkan oleh ikatan α-1,4-glikosidik, kumpulan OH digantikan oleh kumpulan –NHCH3COO dalam kitin dan kumpulan –NH2 dalam kitosan.
Selulosa terdapat dalam kulit kayu dan kayu pokok dan batang tumbuhan: kapas mengandungi lebih daripada 90% selulosa, pokok konifer - lebih 60%, pokok daun luruh - kira-kira 40%. Kekuatan gentian selulosa adalah disebabkan oleh fakta bahawa ia dibentuk oleh kristal tunggal di mana makromolekul dibungkus selari antara satu sama lain. Selulosa membentuk asas struktur wakil bukan sahaja dunia tumbuhan, tetapi juga beberapa bakteria.
Dalam dunia haiwan, polisakarida "digunakan" hanya oleh serangga dan artropod sebagai polimer yang menyokong dan membentuk struktur. Selalunya, kitin digunakan untuk tujuan ini, yang berfungsi untuk membina rangka luar yang dipanggil dalam ketam, udang karang, dan udang. Daripada kitin, nyahetilasi menghasilkan kitosan, yang, tidak seperti kitin tidak larut, larut dalam larutan akueus asid formik, asetik dan hidroklorik. Dalam hal ini, dan juga disebabkan oleh kompleks sifat berharga yang digabungkan dengan biokompatibiliti, kitosan mempunyai prospek yang besar untuk kegunaan praktikal yang luas dalam masa terdekat.
Pati merupakan salah satu polisakarida yang bertindak sebagai bahan makanan simpanan dalam tumbuhan. Ubi, buah, dan biji mengandungi sehingga 70% kanji. Polisakarida yang disimpan haiwan adalah glikogen, yang terdapat terutamanya dalam hati dan otot.
Kekuatan batang dan batang tumbuhan, sebagai tambahan kepada rangka gentian selulosa, ditentukan oleh tisu tumbuhan penghubung. Sebahagian besar daripadanya dalam pokok adalah lignin - sehingga 30%. Strukturnya belum ditubuhkan dengan tepat. Adalah diketahui bahawa ini adalah polimer hiperbranched berat molekul yang agak rendah (M ≈ 104), terbentuk terutamanya daripada residu fenol yang digantikan dalam kedudukan orto oleh kumpulan –OCH3, dalam kedudukan para oleh kumpulan –CH=CH–CH2OH. Pada masa ini, sejumlah besar lignin telah terkumpul sebagai sisa daripada industri hidrolisis selulosa, tetapi masalah pelupusan mereka masih belum diselesaikan. Unsur sokongan tisu tumbuhan termasuk bahan pektin dan, khususnya, pektin, yang terdapat terutamanya dalam dinding sel. Kandungannya dalam kulit epal dan bahagian putih kulit sitrus mencapai sehingga 30%. Pektin tergolong dalam heteropolisakarida, i.e. kopolimer. Makromolekulnya kebanyakannya dibina daripada sisa-sisa asid D-galakturonik dan metil esternya, dihubungkan oleh ikatan α-1,4-glikosidik.
Antara pentosa, yang paling penting ialah polimer arabinosa dan xilosa, yang membentuk polisakarida yang dipanggil arabin dan xilan. Mereka, bersama-sama dengan selulosa, menentukan sifat tipikal kayu.
Slaid 1
Slaid 2
Tujuan pelajaran: Untuk menyatukan dan mendalami pemahaman pelajar tentang polimer semula jadi menggunakan contoh protein dan asid nukleik. Sistematisasi pengetahuan tentang komposisi, struktur, sifat dan fungsi protein. Mempunyai idea tentang sintesis kimia dan biologi protein, penciptaan makanan tiruan dan sintetik. Kembangkan pemahaman anda tentang komposisi dan struktur asid nukleik. Dapat menerangkan pembinaan heliks berganda DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Mengetahui peranan asid nukleik dalam kehidupan organisma. Teruskan membangunkan kemahiran pendidikan diri, keupayaan untuk mendengar syarahan, dan menyerlahkan perkara utama. Ambil nota mengenai penyediaan rancangan atau tesis. Untuk membangunkan minat kognitif pelajar, untuk mewujudkan hubungan antara disiplin (dengan biologi).
Slaid 3
Slaid 4
Slaid 5
Nilai protein Organisma yang hidup di Bumi hari ini mengandungi kira-kira seribu bilion tan protein. Dibezakan oleh kepelbagaian struktur yang tidak habis-habis, yang pada masa yang sama khusus untuk setiap daripada mereka, protein, bersama-sama dengan asid nukleik, mencipta asas material untuk kewujudan keseluruhan kekayaan organisma di dunia di sekeliling kita. Protein dicirikan oleh keupayaan untuk interaksi intramolekul, itulah sebabnya struktur molekul protein sangat dinamik dan boleh berubah. Protein berinteraksi dengan pelbagai jenis bahan. Dengan menggabungkan antara satu sama lain atau dengan asid nukleik, polisakarida dan lipid, mereka membentuk ribosom, mitokondria, lisosom, membran retikulum endoplasma dan struktur subselular lain di mana pelbagai proses metabolik dijalankan. Oleh itu, ia adalah protein yang memainkan peranan yang luar biasa dalam fenomena kehidupan.
Slaid 6
Tahap organisasi molekul protein Primer Secondary Tertiary Quaternary Salah satu masalah sukar kimia protein ialah mentafsir urutan sisa asid amino dalam rantai polipeptida, iaitu, struktur utama molekul protein. Ia pertama kali diselesaikan oleh saintis Inggeris F. Sanger dan rakan-rakannya pada 1945-1956. Mereka menubuhkan struktur utama hormon insulin, protein yang dihasilkan oleh pankreas. Untuk ini, F. Sanger telah dianugerahkan Hadiah Nobel pada tahun 1958.
Slaid 7
urutan tertentu sisa asid a-amino dalam rantai polipeptida Struktur utama -
Slaid 8
Slaid 9
Struktur kuaternari - agregat beberapa makromolekul protein (kompleks protein), terbentuk melalui interaksi rantai polipeptida yang berbeza
Slaid 10
Sifat kimia protein (filem video) Tindak balas ciri protein ialah denaturasi: Pembekuan protein apabila dipanaskan. Pemendakan protein dengan alkohol pekat. Pemendakan protein oleh garam logam berat. 2. Tindak balas warna protein: Tindak balas xanthoprotein Tindak balas biuret Penentuan kandungan sulfur dalam komposisi molekul protein.
Slaid 11
Peranan protein dalam proses kehidupan Adalah sangat menarik untuk mengkaji bukan sahaja struktur, tetapi juga peranan protein dalam proses kehidupan. Kebanyakannya mempunyai sifat pelindung (imunoglobulin) dan toksik (bisa ular, taun, difteria dan tetanus, enterotoksin. B daripada staphylococcus, toksin butulisme) yang penting untuk tujuan perubatan. Tetapi perkara utama ialah protein merupakan bahagian makanan manusia yang paling penting dan tidak boleh diganti. Pada masa kini, 10-15% penduduk dunia kelaparan, dan 40% menerima makanan ringan dengan kandungan protein yang tidak mencukupi. Oleh itu, manusia terpaksa menghasilkan protein secara industri - produk yang paling terhad di Bumi. Masalah ini diselesaikan secara intensif dalam tiga cara: pengeluaran yis makanan, penyediaan pekat protein-vitamin berdasarkan hidrokarbon petroleum di kilang, dan pengasingan protein daripada bahan mentah bukan makanan yang berasal dari tumbuhan. Di negara kita, pekat protein-vitamin dihasilkan daripada bahan mentah hidrokarbon. Pengeluaran industri asid amino penting juga menjanjikan sebagai pengganti protein. Pengetahuan tentang struktur dan fungsi protein membawa manusia lebih dekat untuk menguasai rahsia paling dalam tentang fenomena kehidupan itu sendiri.
Slaid 12
ASID NUKLEIK Asid nukleik ialah sebatian organik molekul tinggi semula jadi, polinukleotida, yang menyediakan penyimpanan dan penghantaran maklumat keturunan (genetik) dalam organisma hidup. Asid nukleik ditemui pada tahun 1869 oleh saintis Switzerland F. Miescher sebagai sebahagian daripada nukleus sel, jadi mereka mendapat nama mereka daripada perkataan Latin nukleus - nukleus. Nycleus" - teras. Buat pertama kalinya, DNA dan RNA diekstrak daripada nukleus sel. Itulah sebabnya ia dipanggil asid nukleik. Struktur dan fungsi asid nukleik telah dikaji oleh ahli biologi Amerika J. Watson dan ahli fizik Inggeris F. Crick.
Slaid 13
STRUKTUR DNA DAN RNA Pada tahun 1953, ahli biokimia Amerika J. Watson dan ahli fizik Inggeris F. Crick membina model struktur spatial DNA; yang kelihatan seperti heliks berganda. Ia sepadan dengan data saintis Inggeris R. Franklin dan M. Wilkins, yang, menggunakan analisis difraksi sinar-X DNA, dapat menentukan parameter umum heliks, diameternya dan jarak antara lilitan. Pada tahun 1962, Watson, Crick dan Wilkins telah dianugerahkan Hadiah Nobel untuk penemuan penting ini.
Slaid 14
MONOMER ASID NUKLEIK - NUKLEOTIDA DNA - asid deoksiribonukleik RNA asid ribonukleik Komposisi nukleotida dalam DNA Komposisi nukleotida dalam RNA Bes nitrogen: Adenine (A) Guanin (G) Sitosin (C) Urasil (U): Ribose Asid fosforik Ribosa : Adenina (A ) Guanin (G) Sitosin (C) Timina (T) Deoksiribosa Sisa asid fosforik RNA Pengutus (i-RNA) Pemindahan RNA (t-RNA) Ribosom RNA (r-RNA)
Slaid 15
Terdapat tiga jenis asid nukleik: DNA (asid deoksiribonukleik), RNA (asid ribonukleik) dan ATP (adenosin trifosfat). Seperti karbohidrat dan protein, ia adalah polimer. Seperti protein, asid nukleik adalah polimer linear. Walau bagaimanapun, monomer mereka - nukleotida - adalah bahan kompleks, berbeza dengan gula dan asid amino yang agak ringkas. Struktur asid nukleik
Slaid 16
Ciri-ciri perbandingan DNA dan RNA DNA Polimer biologi Monomer - nukleotida 4 jenis bes nitrogen: adenine, timin, guanina, sitosin. Pasangan pelengkap: adenine-thymine, guanine-cytosine Lokasi - nukleus Fungsi - penyimpanan maklumat keturunan Gula - deoksiribosa RNA Polimer biologi Monomer - nukleotida 4 jenis bes nitrogen: adenine, guanine, cytosine, uracil Pasangan pelengkap: adenine-uracil, guanine sitosin Lokasi – nukleus, sitoplasma Fungsi – pemindahan, penghantaran maklumat keturunan. Gula - ribosa
Slaid 17
Triplet Triplet ialah tiga nukleotida berturut-turut. Urutan kembar tiga menentukan urutan asid amino dalam protein! Triplet terletak satu di belakang yang lain, menentukan struktur satu molekul protein, mewakili GENE.
Slaid 18
Replikasi ialah proses penduaan diri bagi molekul DNA berdasarkan prinsip saling melengkapi. Maksud replikasi: disebabkan pertindihan diri DNA, proses pembahagian sel berlaku.
Slaid 19
Di antara asas nitrogen pasangan A dan T, 2 ikatan hidrogen terbentuk, dan antara G dan C - 3, oleh itu kekuatan ikatan G-C lebih tinggi daripada A-T: Pasangan pelengkap
Slaid 20
Slaid 21
Slaid 22
Maksud asid nukleik Penyimpanan, pemindahan dan pewarisan maklumat tentang struktur molekul protein. Kestabilan NK adalah keadaan paling penting untuk fungsi normal sel dan keseluruhan organisma. Perubahan dalam struktur NK ialah perubahan dalam struktur sel atau proses fisiologi - perubahan dalam aktiviti kehidupan.
Slaid 23
Penggunaan NK Sepanjang hayat, seseorang jatuh sakit, mendapati dirinya dalam pengeluaran yang tidak menggalakkan atau keadaan iklim. Akibat daripada ini adalah peningkatan kekerapan "kegagalan" dalam alat genetik yang berfungsi dengan baik. Sehingga masa tertentu, "kegagalan" tidak menunjukkan diri mereka secara luaran, dan kami tidak menyedarinya. Malangnya! Dari masa ke masa, perubahan menjadi jelas. Pertama sekali, mereka muncul pada kulit. Pada masa ini, hasil penyelidikan tentang biomakromolekul muncul dari dinding makmal, mula semakin membantu doktor dan pakar kosmetik dalam kerja harian mereka. Kembali pada tahun 1960-an. Telah diketahui bahawa helai DNA terpencil menyebabkan penjanaan semula sel. Tetapi hanya pada tahun-tahun terakhir abad ke-20 ia menjadi mungkin untuk menggunakan harta ini untuk memulihkan sel-sel kulit yang menua.
Slaid 24
Aplikasi Sains NC masih jauh daripada kemungkinan menggunakan helai DNA eksogen (dengan pengecualian DNA virus) sebagai templat untuk sintesis DNA "baru" secara langsung dalam sel manusia, haiwan atau tumbuhan. Hakikatnya ialah sel perumah dilindungi dengan pasti daripada pengenalan DNA asing oleh enzim khusus yang terdapat di dalamnya - nuklease. DNA asing pasti akan mengalami kemusnahan, atau sekatan, di bawah tindakan nuklease. DNA akan diiktiraf sebagai "asing" dengan ketiadaan corak pengedaran bes metilasi yang wujud dalam DNA sel perumah yang khusus untuk setiap organisma. Pada masa yang sama, semakin rapat hubungan sel, semakin banyak DNA mereka akan membentuk hibrid. Hasil penyelidikan ini adalah pelbagai krim kosmetik yang mengandungi "benang ajaib" untuk peremajaan kulit.
Slaid 25
Pengukuhan pelajaran (kawalan ujian) Pilihan 1 1. Rantai polinukleotida berganda ialah ciri molekul: a) DNA b) RNA c) kedua-dua jawapan sebelumnya adalah betul. 2. Purata berat molekul, jenis asid nukleik yang manakah lebih besar? a) DNA b) RNA c) bergantung kepada jenis sel hidup 3. Apakah bahan yang bukan sebahagian daripada nukleotida? a) asas pirimidin atau purin. b) ribosa dan deoksiribosa c) α - asid amino d) asid fosforik 4. Nukleotida DNA tidak mengandungi sisa sebagai bes: a) sitosin c) guanina b) urasil d) adenina e) timin 5. Urutan nukleotida ialah struktur asid nukleik: a) primer c) tertier b) sekunder d) kuaternari Pilihan 2 1. Asid nukleik mendapat namanya daripada perkataan Latin: a) nukleus c) kehidupan b) sel d) pertama 2. Rantai polimer, yang mana asid nukleik ialah urutan nukleotida? a) DNA b) RNA c) kedua-dua jenis asid nukleik 3. Struktur sekunder dalam bentuk heliks berganda adalah ciri-ciri molekul: a) DNA c) RNA b) protein d) semua asid nukleik 4. A bes purin bukan: a) adenina c) guanina b) timin d) semuanya adalah 5. Molekul nukleotida tidak mengandungi: a) residu monosakarida c) residu bes nitrogen b) residu asid amino d) residu asid fosforik
Polimer ialah sebatian molekul tinggi yang terdiri daripada banyak kumpulan atom berulang bagi struktur - unit yang berbeza atau serupa. Pautan ini saling berkaitan melalui koordinasi atau ikatan kimia ke dalam rantai linear bercabang atau panjang dan ke dalam struktur ruang tiga dimensi.
Polimer ialah:
- sintetik,
- tiruan,
- organik.
Polimer organik terbentuk secara semula jadi dalam organisma haiwan dan tumbuhan. Yang paling penting ialah protein, polisakarida, asid nukleik, getah dan sebatian semula jadi yang lain.
Manusia telah lama dan meluas menggunakan polimer organik dalam kehidupan sehariannya. Kulit, bulu, kapas, sutera, bulu - semua ini digunakan untuk menghasilkan pakaian. Kapur, simen, tanah liat, kaca organik (plexiglass) - dalam pembinaan.
Polimer organik juga terdapat pada manusia. Contohnya, asid nukleik (juga dipanggil DNA), serta asid ribonukleik (RNA).
Sifat polimer organik
Semua polimer organik mempunyai sifat mekanikal khas:
- kerapuhan rendah polimer kristal dan kaca (kaca organik, plastik);
- keanjalan, iaitu, ubah bentuk boleh balik yang tinggi di bawah beban kecil (getah);
- orientasi makromolekul di bawah tindakan medan mekanikal yang diarahkan (pengeluaran filem dan gentian);
- pada kepekatan rendah, kelikatan larutan adalah tinggi (polimer mula-mula membengkak dan kemudian larut);
- di bawah pengaruh sejumlah kecil reagen mereka boleh dengan cepat mengubah ciri fizikal dan mekanikal mereka (contohnya, penyamakan kulit, pemvulkanan getah).
Jadual 1. Ciri-ciri pembakaran beberapa polimer.
| Polimer | Kelakuan bahan apabila dimasukkan ke dalam nyalaan dan mudah terbakar | Perwatakan nyalaan | Bau |
|---|---|---|---|
| Polietilena (PE) | Ia cair setitik demi setitik, terbakar dengan baik, dan terus terbakar apabila dikeluarkan dari api. | Bercahaya, pada mulanya kebiruan, kemudian kuning | Parafin terbakar |
| Polipropilena (PP) | Sama | Sama | Sama |
| Polikarbonat (PC) | Sama | Merokok | |
| Poliamida (PA) | Terbakar, mengalir seperti benang | Kebiruan di bawah, dengan tepi kuning | Rambut hangus atau tumbuhan terbakar |
| Poliuretana (PU) | Terbakar, mengalir setitik demi setitik | Kuning, kebiruan di bawah, bercahaya, asap kelabu | Kejam, tidak menyenangkan |
| Polistirena (PS) | Diri menyala, cair | Kuning terang, bercahaya, berasap | Bunga yang manis, dengan sedikit bau stirena |
| Polietilena tereftalat (PET) | Membakar, menitis | Kuning-oren, berasap | Manis, wangi |
| Resin epoksi (ED) | Terbakar dengan baik, terus terbakar apabila dikeluarkan dari api | Kuning berasap | Segar khusus (pada permulaan pemanasan) |
| resin poliester (PN) | Terbakar, hangus | Bercahaya, berasap, kuning | manis |
| Polivinil klorida tegar (PVC) | Membakar dengan susah payah dan berselerak, apabila dikeluarkan dari api ia padam dan lembut | Hijau terang | Akut, hidrogen klorida |
| PVC diplastiskan | Terbakar dengan susah payah dan apabila dikeluarkan dari api, dengan berselerak | Hijau terang | Akut, hidrogen klorida |
| Resin fenol-formaldehid (FFR) | Sukar untuk menyala, terbakar dengan teruk, mengekalkan bentuknya | Kuning | Fenol, formaldehid |
Jadual 2. Keterlarutan bahan polimer.
Jadual 3. Mewarna polimer mengikut tindak balas Lieberman-Storch-Moravsky.
Artikel mengenai topik
Di antara kebanyakan bahan, yang paling popular dan terkenal adalah bahan komposit polimer (PCM). Mereka digunakan secara aktif dalam hampir setiap bidang aktiviti manusia. Bahan-bahan inilah yang menjadi komponen utama untuk pembuatan pelbagai produk yang digunakan untuk tujuan yang sama sekali berbeza, daripada pancing dan badan bot, kepada silinder untuk menyimpan dan mengangkut bahan mudah terbakar, serta bilah pemutar helikopter. Populariti PCM yang begitu luas dikaitkan dengan keupayaan untuk menyelesaikan masalah teknologi apa-apa kerumitan yang berkaitan dengan pengeluaran komposit dengan sifat tertentu, terima kasih kepada pembangunan kimia polimer dan kaedah untuk mengkaji struktur dan morfologi matriks polimer yang digunakan dalam pengeluaran PCM.
