Galvenie dabiskie polimēri ir nukleīnskābes. Prezentācija par tēmu: Augstākie dabiskie polimēri - olbaltumvielas un nukleīnskābes. Polimēri: vispārīgās īpašības

Vismodernākie būvmateriāli zāles, audumi, sadzīves priekšmeti, iepakojums un palīgmateriāli ir polimēri. Šī ir vesela savienojumu grupa, kurai ir raksturīgas atšķirības. To ir daudz, taču, neskatoties uz to, polimēru skaits turpina pieaugt. Galu galā sintētiskie ķīmiķi katru gadu atklāj arvien jaunas vielas. Tajā pašā laikā tas bija dabiskais polimērs, kas vienmēr bija īpaši svarīgs. Kas ir šīs pārsteidzošās molekulas? Kādas ir to īpašības un kādas ir tās īpašības? Mēs atbildēsim uz šiem jautājumiem raksta gaitā.

Polimēri: vispārīgās īpašības

No ķīmijas viedokļa polimērs tiek uzskatīts par molekulu ar milzīgu molekulmasu: no vairākiem tūkstošiem līdz miljoniem vienību. Tomēr papildus šai iezīmei ir vēl vairākas vielas, pēc kurām vielas var precīzi klasificēt kā dabiskos un sintētiskos polimērus. Tas:

• pastāvīgi atkārtojas monomēru vienības, kas ir savienotas, izmantojot dažādas mijiedarbības;
• polimerāzes pakāpei (t.i., monomēru skaitam) jābūt ļoti augstai, pretējā gadījumā savienojums tiks uzskatīts par oligomēru;
• noteikta makromolekulas telpiskā orientācija;
• svarīgu fizikāli ķīmisko īpašību kopums, kas raksturīgs tikai šai grupai.

Kopumā polimēru vielu ir diezgan viegli atšķirt no citām. Lai to saprastu, ir tikai jāaplūko viņa formula. Tipisks piemērs ir plaši pazīstamais polietilēns, ko plaši izmanto ikdienā un rūpniecībā. Tas ir produkts, kurā nonāk etēns vai etilēns. Vispārējā reakcija ir uzrakstīta šādi:

nCH 2 \u003d CH 2 → (-CH-CH-) n, kur n ir molekulu polimerizācijas pakāpe, parādot, cik monomēru vienību ir iekļautas tās sastāvā.

Tāpat kā piemēru var minēt dabīgu polimēru, kas visiem ir labi zināms, tā ir ciete. Turklāt pie šīs savienojumu grupas pieder amilopektīns, celuloze, vistas proteīns un daudzas citas vielas.

Reakcijas, kuru rezultātā var veidoties makromolekulas, ir divu veidu:

• polimerizācija;
• polikondensācija.

Atšķirība ir tāda, ka otrajā gadījumā mijiedarbības produkti ir zemas molekulmasas. Polimēra struktūra var būt dažāda, tā ir atkarīga no atomiem, kas to veido. Bieži vien ir lineāras formas, bet ir arī trīsdimensiju sieta, ļoti sarežģīta.

Ja mēs runājam par spēkiem un mijiedarbību, kas satur monomēru vienības, tad mēs varam identificēt vairākus galvenos:

• Van der Vālsa spēki;
• ķīmiskās saites (kovalentās, jonu);
• elektrostatiskā mijiedarbība.

Visus polimērus nevar apvienot vienā kategorijā, jo tiem ir pilnīgi atšķirīgs raksturs, veidošanās metode un dažādas funkcijas. Arī to īpašības atšķiras. Tāpēc pastāv klasifikācija, kas ļauj sadalīt visus šīs vielu grupas pārstāvjus dažādās kategorijās. Tas var būt balstīts uz vairākām funkcijām.

Polimēru klasifikācija

Ja par pamatu ņemam molekulu kvalitatīvo sastāvu, tad visas apskatāmās vielas var iedalīt trīs grupās.

1. Organiskie - tie ir tie, kas ietver oglekļa, ūdeņraža, sēra, skābekļa, fosfora, slāpekļa atomus. Tas ir, tie elementi, kas ir biogēni. Piemēri ir daudz: polietilēns, polivinilhlorīds, polipropilēns, viskoze, neilons, dabīgais polimērs - olbaltumvielas, nukleīnskābes utt.
2. Elementorganic - tie, kas ietver kaut kādu svešu neorganisko un ne Visbiežāk tas ir silīcijs, alumīnijs vai titāns. Šādu makromolekulu piemēri: stikla polimēri, kompozītmateriāli.
3. Neorganiska - ķēdes pamatā ir silīcija atomi, nevis ogleklis. Radikāļi var būt arī sānu zaru daļa. Tie tika atklāti pavisam nesen, 20. gadsimta vidū. Izmanto medicīnā, celtniecībā, mašīnbūvē un citās nozarēs. Piemēri: silikons, cinobra.

Ja mēs sadalām polimērus pēc izcelsmes, mēs varam izdalīt trīs grupas.

1. Dabiskie polimēri, kuru izmantošana ir plaši izplatīta kopš senatnes. Tās ir tādas makromolekulas, kuru radīšanai cilvēks nav pielicis nekādas pūles. Tie ir pašas dabas reakciju produkti. Piemēri: zīds, vilna, olbaltumvielas, nukleīnskābes, ciete, celuloze, āda, kokvilna un citi.
2. Mākslīgais. Tās ir cilvēka radītas makromolekulas, kuru pamatā ir dabiskie analogi. Tas ir, jau esošā dabiskā polimēra īpašības tiek vienkārši uzlabotas un mainītas. Piemēri: mākslīgs
3. Sintētiskie - tie ir polimēri, kuru radīšanā piedalās tikai cilvēks. Viņiem nav dabisku analogu. Zinātnieki izstrādā metodes jaunu materiālu sintēzei, kas būtu uzlabojusies tehniskās specifikācijas. Tā rodas dažādu veidu sintētiskie polimēru savienojumi. Piemēri: polietilēns, polipropilēns, viskoze utt.

Ir vēl viena zīme, kas ir pamatā aplūkojamo vielu sadalīšanai grupās. to reaktivitāte un karstumizturība. Šim parametram ir divas kategorijas:

• termoplastisks;
• termoreaktīvo.

Senākais, svarīgākais un īpaši vērtīgākais joprojām ir dabīgais polimērs. Tās īpašības ir unikālas. Tāpēc mēs turpmāk apsvērsim šo makromolekulu kategoriju.

Kāda viela ir dabiskais polimērs?

Lai atbildētu uz šo jautājumu, vispirms paskatīsimies sev apkārt. Kas mūs ieskauj? Dzīvi organismi ap mums, kas barojas, elpo, vairojas, zied un ražo augļus un sēklas. Un ko viņi pārstāv no molekulārā viedokļa? Tie ir savienojumi, piemēram:

• olbaltumvielas;
• nukleīnskābes;
• polisaharīdi.

Tātad katrs no iepriekš minētajiem savienojumiem ir dabisks polimērs. Tādējādi izrādās, ka dzīvība mums apkārt pastāv tikai pateicoties šo molekulu klātbūtnei. Kopš seniem laikiem cilvēki mājokļa stiprināšanai un veidošanai izmantojuši mālu, celtniecības maisījumus un javas, no vilnas pinuši dziju, apģērbu veidošanā izmanto kokvilnu, zīdu, vilnu un dzīvnieku ādu. Dabiskie organiskie polimēri pavadīja cilvēku visos viņa veidošanās un attīstības posmos un daudzējādā ziņā palīdzēja viņam sasniegt tādus rezultātus, kādi mums ir šodien.

Pati daba atdeva visu, lai cilvēku dzīve būtu pēc iespējas ērtāka. Laika gaitā tika atklāta gumija, tika noskaidrotas tās ievērojamās īpašības. Cilvēks ir iemācījies izmantot cieti pārtikā, bet celulozi - tehniskām vajadzībām. Kampars ir arī dabisks polimērs, kas arī ir pazīstams kopš seniem laikiem. Apsveramo savienojumu piemēri ir sveķi, olbaltumvielas, nukleīnskābes.

Dabisko polimēru struktūra

Ne visi šīs vielu klases pārstāvji ir sakārtoti vienādi. Tādējādi dabiskie un sintētiskie polimēri var būtiski atšķirties. Viņu molekulas ir orientētas tā, lai no enerģētiskā viedokļa būtu visizdevīgāk un ērtāk eksistēt. Tajā pašā laikā daudzas dabiskās sugas spēj uzbriest un procesa gaitā mainās to struktūra. Ir vairākas visizplatītākās ķēdes struktūras iespējas:

• lineārs;
• sazarots;
• zvaigzne;
• plakans;
• siets;
• lente;
• ķemmes formas.

Makromolekulu mākslīgajiem un sintētiskajiem pārstāvjiem ir ļoti liela masa, milzīgs atomu skaits. Tie ir izveidoti ar īpaši norādītām īpašībām. Tāpēc to struktūru sākotnēji plānoja cilvēks. Dabiskajiem polimēriem visbiežāk ir lineāra vai tīklveida struktūra.

Dabisko makromolekulu piemēri

Dabiskie un mākslīgie polimēri ir ļoti tuvu viens otram. Galu galā pirmais kļūst par pamatu otrā izveidei. Ir daudz šādu transformāciju piemēru. Apskatīsim dažus no tiem.

1. Parastā pienbaltā plastmasa ir produkts, ko iegūst, apstrādājot celulozi ar slāpekļskābi, pievienojot dabīgo kamparu. Polimerizācijas reakcija izraisa iegūtā polimēra sacietēšanu un kļūst par vēlamo produktu. Un plastifikators - kampars ļauj tam karsējot mīkstināt un mainīt formu.
2. Acetāta zīds, vara-amonjaka šķiedra, viskoze - tie visi ir to pavedienu, šķiedru piemēri, kas iegūti uz celulozes bāzes. Lins un lina audumi nav tik izturīgi, nespīd, viegli krokojas. Bet šo trūkumu mākslīgie analogi ir liegti, kas padara to izmantošanu ļoti pievilcīgu.
3. Mākslīgie akmeņi, būvmateriāli, maisījumi, ādas aizstājēji ir arī no dabīgām izejvielām iegūto polimēru piemēri.

Vielu, kas ir dabisks polimērs, var izmantot arī tās īstajā formā. Ir arī daudz šādu piemēru:

• kolofonija;
• dzintars;
• ciete;
• amilopektīns;
• celuloze;
• vilna;
• kokvilna;
• zīds;
• cements;
• māls;
• laims;
• olbaltumvielas;
• nukleīnskābes un tā tālāk.

Acīmredzot savienojumu klase, kuru mēs apsveram, ir ļoti daudz, praktiski svarīga un nozīmīga cilvēkiem. Tagad apskatīsim tuvāk vairākus dabisko polimēru pārstāvjus, kas šobrīd ir ļoti pieprasīti.

Zīds un vilna

Dabiskā zīda polimēra formula ir sarežģīta, jo tā ķīmiskais sastāvs izteikts ar šādiem komponentiem:

• fibroīns;
• sericīns;
• vaski;
• tauki.

Pats galvenais proteīns, fibroīns, satur vairāku veidu aminoskābes. Ja iedomājaties tā polipeptīdu ķēdi, tad tā izskatīsies apmēram šādi: (-NH-CH 2 -CO-NH-CH (CH 3) -CO-NH-CH 2 -CO-) n. Un šī ir tikai daļa no tā. Ja iedomājamies, ka šai struktūrai ar van der Vāla spēku palīdzību ir pievienota tikpat sarežģīta sericīna proteīna molekula, kas kopā ar vasku un taukiem tiek sajauktas vienā konformācijā, tad ir skaidrs, kāpēc formulu ir grūti attēlot. no dabīgā zīda.

Mūsdienās lielāko daļu šī produkta piegādā Ķīna, jo tās atklātajās vietās ir dabiska dzīvotne galvenajam ražotājam - zīdtārpiņam. Iepriekš, sākot no vissenākajiem laikiem, dabīgais zīds tika augstu novērtēts. Tikai cēli, bagāti cilvēki varēja atļauties apģērbu no tā. Mūsdienās daudzas šī auduma īpašības atstāj daudz vēlamo. Piemēram, tas ir ļoti magnetizēts un saburzīts, turklāt tas zaudē savu spīdumu un izbalē no saules iedarbības. Tāpēc vairāk tiek izmantoti mākslīgie atvasinājumi uz tā bāzes.

Vilna ir arī dabisks polimērs, jo tā ir dzīvnieku ādas un tauku dziedzeru atkritumu produkts. Pamatojoties uz šo proteīna produktu, top trikotāža, kas, tāpat kā zīds, ir vērtīgs materiāls.

Ciete

Dabiskā polimēru ciete ir augu atkritumu produkts. Viņi to ražo fotosintēzes procesa rezultātā un uzkrājas dažādās ķermeņa daļās. Tās ķīmiskais sastāvs:

• amilopektīns;
• amiloze;
• alfa glikoze.

Cietes telpiskā struktūra ir ļoti sazarota, nesakārtota. Pateicoties sastāvā iekļautajam amilopektīnam, tas spēj uzbriest ūdenī, pārvēršoties par tā saukto pastu. To izmanto inženierzinātnēs un rūpniecībā. Šīs vielas izmantošanas jomas ir arī medicīna, pārtikas rūpniecība, tapešu līmju ražošana.

Starp augiem, kas satur maksimālo cietes daudzumu, var atšķirt:

• kukurūza;
• kartupeļi;
• kvieši
• manioka;
• auzas;
• griķi;
• banāni;
• sorgo.

Uz šī biopolimēra bāzes cep maizi, gatavo makaronus, vāra kisseles, graudaugus un citus pārtikas produktus.

Celuloze

No ķīmijas viedokļa šī viela ir polimērs, kura sastāvu izsaka ar formulu (C 6 H 5 O 5) n. Monomēra saite ķēdē ir beta-glikoze. Galvenās celulozes satura vietas ir augu šūnu sienas. Tāpēc koks ir vērtīgs šī savienojuma avots.

Celuloze ir dabisks polimērs, kam ir lineāra telpiskā struktūra. To izmanto šāda veida produktu ražošanai:

• celulozes un papīra izstrādājumi;
• mākslīgās kažokādas;
• dažāda veida mākslīgās šķiedras;
• kokvilna
• plastmasa;
• bezdūmu pulveris;
• kinolente un tā tālāk.

Acīmredzot tā rūpnieciskā vērtība ir lieliska. Lai noteiktu savienojumu varētu izmantot ražošanā, tas vispirms ir jāizdala no augiem. To veic, ilgstoši vārot koksni īpašās ierīcēs. Turpmākā apstrāde, kā arī gremošanai izmantotie reaģenti atšķiras. Ir vairāki veidi:

• sulfīts;
• nitrāts;
• soda;
• sulfāts.

Pēc šādas apstrādes produkts joprojām satur piemaisījumus. Tā pamatā ir lignīns un hemiceluloze. Lai no tiem atbrīvotos, masu apstrādā ar hloru vai sārmu.

Cilvēka organismā nav tādu bioloģisko katalizatoru, kas spētu sadalīt šo sarežģīto biopolimēru. Tomēr daži dzīvnieki (zālēdāji) ir tam pielāgojušies. Viņu vēderā ir noteiktas baktērijas, kas to dara viņu labā. Savukārt mikroorganismi saņem enerģiju dzīvībai un dzīvotnei. Šis simbiozes veids ir ārkārtīgi izdevīgs abām pusēm.

Gumija

Tas ir dabisks polimērs ar vērtīgu ekonomisku nozīmi. Pirmo reizi to aprakstīja Roberts Kuks, kurš to atklāja vienā no saviem ceļojumiem. Tas notika šādi. Nokļuvis uz salas, kurā dzīvoja viņam nezināmi pamatiedzīvotāji, viņi viņu viesmīlīgi uzņēma. Viņa uzmanību piesaistīja vietējie bērni, kuri spēlējās ar neparastu priekšmetu. Šis sfēriskais ķermenis nogrūda no grīdas un uzlēca augstu, tad atgriezās.

Jautājis vietējiem iedzīvotājiem par to, no kā ir izgatavota šī rotaļlieta, Kuks uzzināja, ka vienā no kokiem, hevea, sula šādā veidā sacietē. Daudz vēlāk tika noskaidrots, ka tas ir gumijas biopolimērs.

Šī savienojuma ķīmiskā būtība ir zināma - tas ir izoprēns, kas ir izgājis dabisko polimerizāciju. Gumijas formula (C 5 H 8) n. Tās īpašības, kuru dēļ tas tiek augstu novērtēts, ir šādas:

• elastība;
• nodilumizturība;
• elektriskā izolācija;
• ūdensdrošs.

Tomēr ir arī trūkumi. Aukstumā tas kļūst trausls un trausls, savukārt karstumā tas kļūst lipīgs un viskozs. Tāpēc radās nepieciešamība sintezēt mākslīgās vai sintētiskās bāzes analogus. Mūsdienās gumijas plaši izmanto tehniskām un rūpnieciskām vajadzībām. Svarīgākie produkti, kuru pamatā ir tie:

• gumija;
• ebonīti.

Dzintars

Tas ir dabisks polimērs, jo savā struktūrā tie ir sveķi, tā fosilā forma. Telpiskā struktūra ir rāmja amorfs polimērs. Tas ir ļoti viegli uzliesmojošs un to var aizdedzināt ar sērkociņa liesmu. Tam ir luminiscences īpašības. Šī ir ļoti svarīga un vērtīga kvalitāte, kas tiek izmantota rotaslietās. Rotaslietas uz dzintara bāzes ir ļoti skaistas un pieprasītas.

Turklāt šo biopolimēru izmanto arī medicīniskiem nolūkiem. No tā tiek izgatavots arī smilšpapīrs, laku pārklājumi dažādām virsmām.

Nukleīnskābes- dabiski organiski lielmolekulāri organiskie savienojumi, kas nodrošina iedzimtas (ģenētiskās) informācijas uzglabāšanu un nodošanu dzīvos organismos.

Nukleīnskābes ir DNS (dezoksiribonukleīnskābe) un RNS (ribonukleīnskābe). Tos 1869. gadā atklāja F. Mišers leikocītu kodolos un nosauca par nukleīniem, jo. kodols - kodols (kodols).

Biopolimērs, kura monomērs ir nukleotīds. DNS ir polinukleotīds ar ļoti lielu molekulmasu. Viena molekula var ietvert 108 vai vairāk nukleotīdu. Nukleotīds sastāv no piecu atomu dezoksiribozes cukura, fosforskābes atlikuma un vienas slāpekļa bāzes. Ir tikai četras slāpekļa bāzes - adenīns (A), guanīns (G), citozīns (C) un timīns (T). Tādējādi ir tikai četri nukleotīdi: adenīns, guanīns, citozīns un timīns (10. att.).

Rīsi. 10. DNS struktūras shēma. 11.DNS molekulas sekcijas uzbūve

Nukleotīdu secība DNS atšķiras atkarībā no organisma.

1953. gadā D. Vatsons un F. Kriks izveidoja DNS telpisko modeli. Divi eksperimentāli sasniegumi veicināja šo atklājumu:

1) Chargaff saņēma tīrus DNS paraugus un analizēja bāzu skaitu katrā paraugā. Izrādījās, ka neatkarīgi no tā, no kura organisma DNS tika izolēta, adenīna daudzums ir vienāds ar timīna daudzumu ( A = T), un guanīna daudzums ir vienāds ar citozīna daudzumu ( G = C);

2) Vilkinss un Franklins ieguva labu DNS attēlu, izmantojot rentgenstaru (12. att.).

DNS molekula sastāv no divām ķēdēm, kas savienotas viena ar otru un izskatās pēc virvju kāpnēm (11. att.). Kāpņu malas ir savītas kā elektrības vadi. Sānos ir pārmaiņus cukurs un fosforskābe. Šo kāpņu pakāpieni ir slāpekļa bāzes, kas savienotas saskaņā ar komplementaritātes principu (A \u003d T; G ​​\u003d C). Starp adenīnu un timīnu ir dubultā ūdeņraža saite, un starp guanīnu un citozīnu ir trīskāršā ūdeņraža saite.

Rīsi. 13 Nukleotīda struktūra

Dubultās spirāles platums ir 1,7 nm, viens pagrieziens ietver 10 bāzu pārus, pagrieziena garums ir 3,4 nm, attālums starp nukleotīdiem ir 0,34 nm. Kombinācijā ar noteiktiem proteīniem - histoniem - palielinās molekulas spiralizācijas pakāpe. Molekula sabiezē un saīsinās. Nākotnē spiralizācija sasniedz maksimumu, spirāle parādās vēl vairāk augsts līmenis- superspole. Šajā gadījumā molekula kļūst redzama gaismas mikroskopā kā iegarens, labi iekrāsots ķermenis - hromosoma.

DNS sintēze

DNS ir daļa no hromosomām (DNS komplekss ar histona proteīnu veido 90% no hromosomas. Rodas jautājums, kāpēc pēc šūnu dalīšanās hromosomu skaits nesamazinās, bet paliek nemainīgs. Jo pirms šūnu dalīšanās dubultojas. rodas (sintēze) DNS un līdz ar to hromosomu dubultošanās. Fermenta ietekmē nukleāzes noteiktā DNS daļā notiek ūdeņraža saišu pārrāvums starp slāpekļa bāzēm un DNS dubultā virkne sāk atritināties, viena ķēde attālinās no otras. No brīviem nukleotīdiem, kas atrodas šūnas kodolā fermenta iedarbībā DNS polimerāze tiek veidoti papildu pavedieni. Katra no atdalītajām pārī savienotajām DNS molekulas virknēm kalpo kā matrica citas komplementāras virknes veidošanai ap to. Tad katrs vecais (mātes) un jaunais (meitas) pavediens tiek atkal savīti spirāles veidā. Rezultātā veidojas divas jaunas pilnīgi identiskas dubultspirāles (14. att.).

Reproducējamība ir ļoti liela svarīga iezīme DNS molekulas.

Rīsi. 14. "Mātes" DNS kalpo kā paraugs komplementāru virkņu sintēzei

DNS funkcija šūnā

Dezoksiribonukleīnskābe veic ārkārtīgi svarīgas funkcijas, kas nepieciešamas gan dzīvības uzturēšanai, gan vairošanai.

Pirmkārt , - tas ir iedzimtas informācijas glabāšana, kas ir ietverts vienas tās ķēdes nukleotīdu secībā. Mazākā ģenētiskās informācijas vienība pēc nukleotīda ir trīs secīgi nukleotīdi. trijnieks. Tripletu secība polinukleotīdu ķēdē nosaka aminoskābju secību proteīna molekulā. Viens pēc otra atrodas trīskārši, kas nosaka vienas polipeptīdu ķēdes struktūru gēns.

Otrā DNS funkcija ir iedzimtas informācijas nodošana no paaudzes paaudzē. Tas tiek veikts, pateicoties redublikācija mātes molekulas (dubultošanās) un sekojošā meitas molekulu sadale starp šūnām - pēcnācējiem. Tieši DNS molekulu divpavedienu struktūra nosaka iespēju reduplikācijas laikā veidoties absolūti identiskām meitas molekulām.

Visbeidzot, DNS ir iesaistīta kā veidne ģenētiskās informācijas pārnešanas procesā no kodola uz citoplazmu uz olbaltumvielu sintēzes vietu. Tajā pašā laikā vienā no tās ķēdēm saskaņā ar komplementaritātes principu no molekulu ieskaujošās vides nukleotīdiem tiek sintezēta ziņotāja RNS molekula.

RNS, tāpat kā DNS, ir biopolimērs (polinukleotīds), kura monomēri ir nukleotīdi (15. att.). Trīs nukleotīdu slāpekļa bāzes ir tādas pašas kā tām, kas veido DNS (adenīns, guanīns, citozīns), ceturtais - uracils- atrodas RNS molekulā timīna vietā. RNS nukleotīdi satur atšķirīgu pentozi - riboze(dezoksiribozes vietā). Pēc struktūras izšķir divpavedienu un vienpavedienu RNS. Divpavedienu RNS ir ģenētiskās informācijas glabātāji vairākos vīrusos, t.i. veic hromosomu funkcijas.

RNS nes informāciju par aminoskābju secību olbaltumvielās, t.i. par olbaltumvielu struktūru, sākot no hromosomām līdz to sintēzes vietai, un piedalīties proteīnu sintēzē.

Ir vairāki vienpavedienu RNS veidi. Viņu nosaukumus nosaka to funkcija un atrašanās vieta šūnā. Visu veidu RNS tiek sintezētas uz DNS, kas kalpo kā veidne.

1. Pārnest RNS(t-RNS) Mazākā, tā sastāv no 76 - 85 nukleotīdiem. Tā izskatās kā āboliņa lapa, kuras garajā galā atrodas nukleotīdu triplets (ACC), kur pievienota aktivēta aminoskābe.Īsajā galā ir slāpekļa bāze – guanīns, tas neļauj iznīcināt t-RNS. . Pretējā galā ir antikodons, kas stingri papildina sūtņa RNS ģenētisko kodu. Galvenā tRNS funkcija ir aminoskābju pārnešana uz olbaltumvielu sintēzes vietu. No vispārējs saturs RNS šūnā veido 10% no tRNS.

2. Ribosomu RNS(r-RNS), kas atrodas ribosomās, sastāv no 3 - 5 tūkstošiem nukleotīdu. No kopējā RNS satura šūnā rRNS veido 90%.

3. Informācija (i-RNS) vai matrica (m-RNS) . Kodolā un citoplazmā esošās RNS kurjermolekulas var sastāvēt no 300 - 30 000 nukleotīdiem. Tās funkcija ir pārsūtīt informāciju par proteīna primāro struktūru uz ribosomām. i-RNS daļa veido 0,5-1% no kopējā RNS satura šūnā.

Ģenētiskais kods

Ģenētiskais kods- šī ir sistēma informācijas ierakstīšanai par aminoskābju secību olbaltumvielās, izmantojot DNS nukleotīdu secību (16. att.).

16. att. Ģenētiskais kods

Ģenētiskā koda īpašības

1. tripleta kods. Tas nozīmē, ka katra no aminoskābēm ir kodēta trīs nukleotīdu secībā, ko sauc triplets vai kodons. Tādējādi aminoskābe cisteīns atbilst ACA tripletam, valīns CAA un lizīns TTT (Zīm.).

2Kods ir deģenerēts. Kopumā ir 64 ģenētiskie kodi, savukārt 20 aminoskābes ir kodētas, tām nonākot mRNS, proteīnu sintēze apstājas. Katru aminoskābi kodē vairāki ģenētiski kodi, izņemot metionīnu un triptofānu. Šis koda dublēšana Tā ir liela nozīme uzlabot ģenētiskās informācijas pārraides uzticamību. Piemēram, aminoskābe arginīns var atbilst tripletiem HCA, HCT, HCC utt. Ir skaidrs, ka nejauša trešā nukleotīda aizstāšana šajos tripletos nekādā veidā neietekmēs sintezētā proteīna struktūru.

3. Kods ir universāls. Ģenētiskais kods ir vienāds visām radībām, kas dzīvo uz Zemes (cilvēkiem, dzīvniekiem, augiem, baktērijām un sēnītēm).

4. Ģenētiskais kods ir nepārtraukts. Nukleotīdi DNS nepārklājas, starp tripletiem (kodoniem) nav atstarpes vai pieturzīmju. Kā darbojas DNS molekulas sadaļa informācijas pārnešana par viena proteīna struktūru, kas norobežota no citām jomām? Ir tripleti, kuru funkcija ir uzsākt polinukleotīdu ķēdes sintēzi, un tripleti ( UAA, UAG, UGA), kas aptur sintēzi.

5. Ģenētiskais kods ir specifisks. Nav gadījumu, kad viens un tas pats triplets atbilstu vairākām aminoskābēm.

Olbaltumvielu biosintēze šūnā

Olbaltumvielu biosintēze šūnā sastāv no diviem posmiem:

1. Transkripcija.

2. Raidījums.

1. Transkripcija - Tā ir informācijas pārrakstīšana par proteīna primāro struktūru no konkrēta DNS reģiona (gēna) uz i-RNS saskaņā ar komplementaritātes principu, izmantojot enzīmu RNS polimerāzi.

Iedzimtas informācijas lasīšana sākas ar noteiktu DNS sadaļu, ko sauc veicinātājs. Tas atrodas pirms gēna un ietver apmēram 80 nukleotīdus. RNS enzīms - polimerāze atpazīst promotoru, cieši saistās ar to un izkausē, atdalot komplementāro DNS ķēžu nukleotīdus, tad sākas šis enzīms.

pārvietojas pa gēnu un, DNS virknēm atvienojoties, uz vienas no tām tiek sintezēta mRNS, ko sauc par sajūtu virkni. Gatavā mRNS caur kodola membrānas porām nonāk citoplazmā un iekļūst mazajā ribosomas apakšvienībā, un tās gēna daļas, uz kurām polimerāze veidoja mRNS, atkal tiek savītas spirālē, mRNS var iekļūt vairākās ribosomās vienlaikus. , un šo kompleksu sauc polisoma. Citoplazmā aminoskābes aktivizē enzīms aminoacil-t-sintetāze un pievienojas t-RNS garajam galam (17. att.). 2. Tulkošana ir iedzimtas informācijas tulkošana no nukleotīdu valodas aminoskābju valodā.

Tulkošana sākas ar sākuma kodonu AUG, kuram ir pievienota ar metionīnu ielādētā t-RNS ar tā UAC antikodonu. Ribosomas lielā apakšvienība satur aminoacils un peptidils centriem. Pirmkārt, aminoskābe I (metionīns) nonāk aminoacilcentrā, un pēc tam kopā ar savu t-RNS pārvietojas uz peptidila centru. Aminoacilcentrs tiek atbrīvots un var pieņemt nākamo tRNS ar savu aminoskābi. Otrā tRNS, kas piepildīta ar 2. aminoskābi, iekļūst ribosomas lielajā apakšvienībā un savienojas ar tās komplementāro mRNS kodonu ar savu antikodonu. Tūlīt ar peptidiltransferāzes enzīma palīdzību iepriekšējā aminoskābe ar tās karboksilgrupu (COOH) tiek savienota ar tikko ienākušās aminoskābes aminogrupu (NH 2). Starp tiem veidojas peptīdu saite (-CO-NH-). Rezultātā tiek atbrīvota t-RNS, kas atnesa metionīnu, un divas aminoskābes (dipeptīds) tiek pievienotas t-RNS aminoacilcentrā. Turpmākajam polipeptīdu ķēdes augšanas procesam ir nepieciešams atbrīvot aminoacilcentru. Ribosomas lielā un mazā apakšvienība ritinās viena pret otru (kā tinumu pulkstenis), nukleotīdu triplets uz mRNS virzās uz priekšu, un tā vietu ieņem nākamais nukleotīdu triplets. Atbilstoši i-RNS kodonam nākamā t-RNS ienes aminoskābi atbrīvotajā aminoacilcentrā, kas ar peptīdu saiti ir savienota ar iepriekšējo, bet otrā t-RNS atstāj ribosomu. Tad ribosoma atkal virzās uz priekšu par vienu kodonu, un process atkārtojas. Notiek secīga aminoskābju piesaiste polipeptīdu ķēdei, stingri ievērojot mRNS kolonnu secību.

Polimēri ir augstas molekulmasas savienojumi, kas sastāv no daudzām atkārtojošām atšķirīgām vai pēc struktūras identiskām atomu grupām – saitēm. Šīs saites ir savstarpēji savienotas ar koordinācijas vai ķīmiskām saitēm sazarotās vai garās lineārās ķēdēs un telpiskās trīsdimensiju struktūrās.

Polimēri ir:

• sintētisks,
• mākslīgs,
• organisks.

Organiskie polimēri dabiski veidojas dzīvnieku un augu organismos. Vissvarīgākie no tiem ir olbaltumvielas, polisaharīdi, nukleīnskābes, kaučuks un citi dabiskie savienojumi.

Cilvēks jau sen un plaši izmanto organiskos polimērus savā ikdienā. Āda, vilna, kokvilna, zīds, kažokādas - tas viss tiek izmantots apģērbu ražošanai. Kaļķis, cements, māls, organiskais stikls (plexiglass) - būvniecībā.

Organiskie polimēri ir arī pašā cilvēkā. Piemēram, nukleīnskābes (tās sauc arī par DNS), kā arī ribonukleīnskābes (RNS).

Organisko polimēru īpašības

Visiem organiskajiem polimēriem ir īpašas mehāniskās īpašības:

• kristālisko un stiklveida polimēru (organiskais stikls, plastmasa) zems trauslums;
• elastība, tas ir, liela atgriezeniska deformācija mazās slodzēs (gumija);
• makromolekulu orientācija mehāniski virzīta lauka iedarbībā (plēvju un šķiedru ražošana);
• zemās koncentrācijās augsta šķīdumu viskozitāte (polimēri vispirms uzbriest un pēc tam izšķīst);
• iedarbojoties ar nelielu daudzumu reaģenta, tie spēj ātri mainīt savas fizikālās un mehāniskās īpašības (piemēram, ādas miecēšana, gumijas vulkanizācija).

1. tabula. Dažu polimēru sadegšanas raksturlielumi.

Polimēri	Materiāla uzvedība, nonākot liesmā, un uzliesmojamība	Liesmas raksturs	Smarža
Polietilēns (PE)	Kūst plūst pa pilienam, labi deg, turpina degt, noņemot no liesmas.	Gaismas, sākumā zilganas, tad dzeltenas	degošs parafīns
Polipropilēns (PP)	Tas pats	Tas pats	Tas pats
Polikarbonāts (PC)	Tas pats	dūmakains
Poliamīds (PA)	Deg, plūst	Apakšā zilgana, ar dzeltenām malām	Apdeguši mati vai apdeguši augi
Poliuretāns (PU)	Deg, pil	Dzelteni, apakšā zilgani, gaiši, pelēki dūmi	Skarbi, nepatīkami
Polistirols (PS)	Pašaizdegšanās, kūstoša	Spilgti dzeltena, gaiša, dūmakaina	Salds ziedu aromāts ar stirola smaržu
Polietilēntereftalāts (PET)	Deg, pil	Dzelteni oranžs, dūmakains	Salds, smaržīgs
Epoksīda sveķi (ED)	Labi deg, turpina degt, noņemot no liesmas	Dzeltens dūmakains	Īpaši svaigi (pašā sildīšanas sākumā)
Poliestera sveķi (PN)	Degšana, pārogļošanās	Kvēlojošs, dūmakains, dzeltens	Salds
Cietais polivinilhlorīds (PVC)	Ar grūtībām un izkliedēm deg, noņemot no liesmas nodziest, mīkstina	spilgti zaļš	Ass, ūdeņraža hlorīds
PVC plastificēts	Deg ar grūtībām un, noņemot no liesmas, ar izkliedi	spilgti zaļš	Ass, ūdeņraža hlorīds
Fenola-formaldehīda sveķi (PFR)	Iedegas ar grūtībām, slikti deg, saglabā formu	dzeltens	Fenols, formaldehīds

2. tabula. Polimēru materiālu šķīdība.

3. tabula. Polimēru iekrāsošanās pēc Lībermaņa-Storča-Moravska reakcijas.

Saistītie raksti

Starp lielāko daļu materiālu populārākie un plaši pazīstamākie ir polimēru kompozītmateriāli (PCM). Tos aktīvi izmanto gandrīz visās cilvēka darbības jomās. Tieši šie materiāli ir galvenā sastāvdaļa dažādu produktu ražošanā, ko izmanto pilnīgi dažādiem mērķiem, sākot no makšķerēm un laivu korpusiem līdz cilindriem degošu vielu uzglabāšanai un transportēšanai, kā arī helikopteru dzenskrūves lāpstiņām. Tik plaša PCM popularitāte ir saistīta ar iespēju atrisināt jebkuras sarežģītības tehnoloģiskās problēmas, kas saistītas ar kompozītmateriālu iegūšanu ar noteiktām īpašībām, pateicoties polimēru ķīmijas un polimēru ražošanā izmantoto polimēru matricu struktūras un morfoloģijas izpētes metodēm. PCM.

DABĪGIE POLĪMĒRI: polisaharīdi, olbaltumvielas, nukleīnskābes Polimēru molekulas tiek veidotas no atkārtoti atkārtotām struktūrvienībām - elementārvienībām (monomēriem)

Polisaharīdi Polisaharīdi ir monosaharīdu polikondensācijas produkti, kas ir savstarpēji saistīti ar glikozīdu saitēm. Tādējādi pēc ķīmiskās būtības tie ir poliglikozīdi (poliacetāli). polisaharīdos augu izcelsme galvenokārt ir (1 → 4)- un (1 → 6)-glikozīdiskās saites, un dzīvnieku un baktēriju izcelsmes polisaharīdos papildus ir (1 → 3)- un (1 → 2)-glikozīdiskās saites.

Polisaharīdu glikozīdiskā daba nosaka to spēju hidrolizēties skābā vidē. Pilnīga hidrolīze izraisa monosaharīdu un to atvasinājumu veidošanos, un nepilnīga hidrolīze izraisa oligosaharīdu, tostarp disaharīdu, veidošanos. Sārmainā vidē polisaharīdi ir ļoti stabili un nesadalās.

Ciete (augu rezerves homopolisaharīds) ir balta amorfa viela, kas nešķīst auksts ūdens. Strauji karsējot cieti, tajā esošā mitruma dēļ polimēra ķēde hidrolītiski sadalās mazākos fragmentos, ko sauc par dekstrīniem. Dekstrīni ūdenī šķīst labāk nekā ciete. Ciete ir divu polimēru maisījums, kas veidots no D-glikopiranozes atliekām - amilozes (1020%) un amilopektīna (80-90%).

Amilozē D-glikopiranozes atlikumi ir saistīti ar α-(1 → 4)-glikozīdu saitēm, t.i., maltoze ir amilozes disaharīda fragments. Amilozes ķēde ir nesazarota. Tas satur 2001000 glikozīdu atlieku. Amilozes makromolekula ir satīta. Tajā pašā laikā katram spirāles pagriezienam ir sešas monosaharīdu vienības.

Amilopektīns atšķiras no amilozes ar ļoti sazarotu struktūru. Šī polisaharīda lineārajos reģionos D-glikopiranozes atlikumi ir saistīti ar α-(1→4)-glikozīdiskām saitēm, un atzarojuma punktos ir papildu α-(1→6)glikozīdiskās saites. Starp zaru punktiem ir 20-25 glikozes atlikumi.

Glikogēns (dzīvnieku organismu homopolisaharīds) ir cietes strukturāls un funkcionāls analogs. Pēc struktūras tas ir līdzīgs amilopektīnam, bet atšķiras no tā ar lielāku sazarojumu un stingrāku molekulas iepakojumu. Spēcīgs sazarojums veicina glikogēna enerģētisko funkciju, jo liela skaita gala atlieku klātbūtne nodrošina ātru vajadzīgā glikozes daudzuma šķelšanos.

Celuloze vai šķiedra ir visizplatītākais strukturālais homopolisaharīds augos. Tas sastāv no D-glikopiranozes atlikumiem, kas saistīti ar β-(1→4)-glikozīdu saitēm. Tas. , celulozes disaharīda fragments ir celobioze. Celulozes polimēru ķēdei nav zaru. Tas satur 250012000 glikozes atlikumu, kas atbilst molekulmasai no 400 000 līdz 1-2 miljoniem.

Celulozes makromolekulai ir stingri lineāra struktūra. Sakarā ar to ķēdes iekšienē, kā arī starp blakus esošajām ķēdēm veidojas ūdeņraža saites. Šāds molekulas iepakojums nodrošina augstu mehānisko izturību, nešķīstību ūdenī un ķīmisko inerci. Celuloze nesadalās kuņģa-zarnu trakta, jo organismā trūkst enzīma, kas spēj hidrolizēt β-(1 → 4) glikozīdu saites. Neskatoties uz to, tā ir nepieciešama balasta viela normālai uzturam.

Hitīns ir strukturāls posmkāju un dažu citu bezmugurkaulnieku eksoskeleta homopolisaharīds, kā arī sēnīšu šūnu membrānas. hitīns Hitīns ir veidots no N-acetil-D-glikozamīna atlikumiem, kas saistīti ar α-(1→4)-glikozīdu saitēm. Hitīna makromolekulai nav zaru, un tās telpiskais iepakojums ir līdzīgs celulozes iepakojumam.

Aminoskābes ir heterofunkcionāli savienojumi, kuru molekulas satur gan aminogrupas, gan karboksilgrupas. Piemērs:

Cietā stāvoklī α-aminoskābes pastāv kā dipolāri joni; ūdens šķīdumā - dipolārā jona, katjonu un anjonu formu līdzsvara maisījuma veidā (parasti izmantotais α-aminoskābes struktūras ieraksts nejonizētā formā ir tikai ērtībai). anjonu dipolāro jonu katjonu

Līdzsvara stāvoklis ir atkarīgs no p. H trešdiena. Visām -aminoskābēm kopīgs ir katjonu formu pārsvars stipri skābā (r. H 1-2) un anjonu formās stipri sārmainā (r. H 13 -14) vidē. Līdzsvara stāvoklis, t.i., attiecība dažādas formas aminoskābes, ūdens šķīdumā pie noteiktām vērtībām р. H būtībā ir atkarīgs no radikāļa struktūras, galvenokārt no jonogēno grupu klātbūtnes tajā, kas spēlē skābo un bāzes centru lomu.

R vērtība H, pie kura dipolāro jonu koncentrācija ir maksimālā, bet -aminoskābju katjonu un anjonu formu minimālā koncentrācija ir vienāda, sauc par izoelektrisko punktu (p. I).

Aminoskābju specifiskās īpašības Peptīdu veidošanās. Vienlaicīga aminogrupu un karboksilgrupu klātbūtne α-aminoskābju molekulās nosaka to spēju iesaistīties polikondensācijas reakcijās, kas izraisa peptīdu (amīdu) saišu veidošanos starp monomēra vienībām. Šīs reakcijas rezultātā veidojas peptīdi, polipeptīdi un proteīni. peptīdu saites

Peptīdu nomenklatūra N-gala aminoskābes atlikums (ar brīvu aminogrupu) ir uzrakstīts formulas kreisajā pusē, bet C-gala aminoskābes atlikums (ar brīvu karboksilgrupu) ir uzrakstīts labajā pusē: tripeptīds glicilalanilfenilalanīns.

Aminoskābju atlikumu secība vienā vai vairākās polipeptīdu ķēdēs, kas veido proteīna molekulu, ir proteīna primārā struktūra.

Papildus primārajai, sekundārajai, terciārajai un ceturtdaļai struktūras izšķir olbaltumvielu molekulās. Ar proteīna sekundāro struktūru saprot polipeptīdu ķēdes konformāciju, t.i., veidu, kā tā ir savīta vai salocīta spirālē vai β-struktūrā saskaņā ar primārajā struktūrā noteikto programmu.

Galvenā loma šīs struktūras stabilizēšanā ir ūdeņraža saitēm, kas veidojas α-spirālē starp katras pirmās aminoskābes karbonilskābekļa atomu un katras piektās aminoskābes atlikuma NH grupas ūdeņraža atomu.

Atšķirībā no -spirāles, β-struktūra veidojas starpķēžu ūdeņraža saišu dēļ starp blakus esošajām polipeptīdu ķēdes sekcijām

Ar proteīna (apakšvienības) terciāro struktūru tiek domāta telpiskā orientācija vai polipeptīdu ķēdes ieklāšanas veids noteiktā tilpumā, kas ietver sekundārās struktūras elementus. Tas tiek stabilizēts dažādu mijiedarbību dēļ, iesaistot sānu radikāļus - aminoskābju atlikumus, kas atrodas lineārajā polipeptīdu ķēdē ievērojamā attālumā viens no otra, bet tiek savesti kopā telpā ķēdes līkumu dēļ.

a - elektrostatiskā mijiedarbība b - ūdeņraža saite c - nepolāru grupu hidrofobā mijiedarbība d - dipola-dipola mijiedarbība e - disulfīda (kovalentā) saite.

Ar proteīna ceturtdaļstruktūru saprot divas vai vairākas viena ar otru saistītas apakšvienības, kas orientētas telpā. Kvartāro struktūru uztur ūdeņraža saites un hidrofobās mijiedarbības. Tas ir raksturīgs dažiem proteīniem (hemoglobīnam).

Proteīna molekulas telpiskā struktūra var tikt traucēta p izmaiņu ietekmē. H-vide, paaugstināta temperatūra, UV gaismas iedarbība utt. Dabiskās (native) proteīna makrostruktūras iznīcināšanu sauc par denaturāciju. Denaturācijas rezultātā izzūd bioloģiskā aktivitāte un samazinās olbaltumvielu šķīdība. Denaturācijas laikā tiek saglabāta proteīna primārā struktūra.

Olbaltumvielu bioloģiskās funkcijas 1. Konstrukcija (strukturālā). Olbaltumvielas ir jebkuras šūnas protoplazmas pamatā, visu šūnu membrānu galvenais strukturālais materiāls. 2. Katalītiskais. Visi fermenti ir olbaltumvielas. 3. Motors. Visus kustības veidus dzīvajā dabā veic šūnu proteīnu struktūras.

4. Transports. Asins olbaltumvielas transportē skābekli taukskābju lipīdi, hormoni. Speciālie proteīni caur biomembrānu pārnes dažādas vielas. 5. Hormonāls. Daži hormoni ir olbaltumvielas. 6. Rezerves. Olbaltumvielas spēj veidot rezerves nogulsnes.

7. Atbalsts. Olbaltumvielas ir daļa no skeleta kauliem, cīpslām, locītavām utt. 8. Receptors. Receptoru proteīniem ir svarīga loma nervu vai hormonālā signāla pārraidē uz mērķa šūnu.

Olbaltumvielu klasifikācija 1. Pēc molekulu formas izšķir fibrilāras (šķiedras) un lodveida (korpuskulāras) olbaltumvielas. Fibrilārie proteīni nešķīst ūdenī. Globulārie proteīni šķīst ūdenī vai ūdens šķīdumi skābes, bāzes vai sāļi. Tā kā molekulas ir lielas, iegūtie šķīdumi ir koloidāli.

Fibrilāro proteīnu molekulas ir iegarenas, pavedienveida un mēdz grupēties viena blakus otrai, veidojot šķiedras. Dažos gadījumos tos satur daudzi ūdeņraža tilti. Lodveida proteīnu molekulas tiek salocītas kompaktās bumbiņās. Ūdeņraža saites šajā gadījumā ir intramolekulāras, un saskares laukums starp atsevišķām molekulām ir mazs. Šajā gadījumā starpmolekulārie spēki ir salīdzinoši vāji.

Fibrilārie proteīni ir galvenie celtniecības materiāls. Tie ietver šādus proteīnus: keratīns - ādā, matos, nagos, ragos un spalvās; kolagēns - cīpslās; miozīns - muskuļos; fibroīns - zīdā.

Globulārie proteīni pilda vairākas funkcijas, kas saistītas ar dzīvības procesu uzturēšanu un regulēšanu – funkcijas, kurām nepieciešama mobilitāte un līdz ar to arī šķīdība. Tie ietver šādas olbaltumvielas: visi fermenti, daudzi hormoni, piemēram, insulīns (no aizkuņģa dziedzera), tiroglobulīns (no vairogdziedzera), adrenokortikotropais hormons (AKTH) (no hipofīzes); antivielas, kas ir atbildīgas par alerģiskām reakcijām un nodrošina aizsardzību pret svešķermeņiem; olu albumīns; hemoglobīns, kas ir skābekļa nesējs no plaušām uz audiem; fibrinogēns, kas tiek pārveidots par nešķīstošu fibrilāro proteīnu fibrīnu, kas izraisa asins recēšanu.

2. Pēc sarežģītības pakāpes olbaltumvielas iedala vienkāršajos un kompleksajos. Hidrolizējot vienkāršus proteīnus, tiek iegūtas tikai aminoskābes. Kompleksie proteīni (proteīdi), papildus faktiskajai proteīna daļai, satur ne-olbaltumvielas atliekas, ko sauc par koenzīmiem un protēžu grupām.

Pie vienkāršiem proteīniem pieder: - albumīni - ūdenī šķīstošie proteīni, kas veido 50% no visiem cilvēka asins plazmas proteīniem, ir atrodami olu baltumos, pienā un augos; - globulīni - ūdenī nešķīstoši proteīni, kas veido lielāko daļu proteīnu augu sēklās, īpaši pākšaugos un eļļas augu sēklās; - prolamīni - raksturīgi tikai labības sēklām. Viņi spēlē uzglabāšanas olbaltumvielu lomu. Tie satur daudz prolīna un glutamīnskābes;

- glutelīni - atrodami graudaugu un pākšaugu sēklās; - histoni - atrodas dzīvnieku un augu šūnu kodolos, dominē hromosomu olbaltumvielās; - protamīni - atrodas cilvēku, dzīvnieku un augu dzimumšūnās; - proteinoīdi - grūti šķīstošas ​​olbaltumvielas ar augstu sēra saturu - fibrilārie proteīni (fibroīns - zīda proteīns, matu, ragu, nagu keratīna proteīni, kolagēni - saistaudu proteīni).

Kompleksajos proteīnos ietilpst: - lipoproteīni = proteīns + lipīds. Veidojas ūdeņraža saitēm un hidrofobām mijiedarbībām. Obligātie šūnu membrānu komponenti, asinis, smadzenes; - fosfoproteīni \u003d proteīns + PO 43 (fosforskābes atlikums ir saistīts ar serīnu un treonīnu). Tiem ir svarīga loma jauno organismu uzturā (piena kazeīns, olas dzeltenuma vitelīns un fosvitīns, zivju ikru ihtiulīns);

- metaloproteīni = proteīns + metāls (Cu, Ca, Fe, Mn, Zn, Ni, Mo, Se); - glikoproteīni = olbaltumvielas + ogļhidrāti. Tajos ietilpst fibrinogēns, protrombīns (asins recēšanas faktori), heparīns (antikoagulants), hormoni, interferons (dzīvnieku vīrusa reprodukcijas inhibitors).

Nukleīnskābju polimēru ķēdes tiek veidotas no monomēru vienībām - nukleotīdiem, un tāpēc nukleīnskābes sauc par polinukleotīdiem.

Monomēra vienība ir trīskomponentu veidojums, kas ietver: - heterociklisku bāzi, - ogļhidrātu atlikumu, - fosfātu grupu.

Pirimidīna un purīna sērijas heterocikliskās bāzes, kas ir daļa no nukleīnskābēm, sauc par nukleīnbāzēm.

Aizvietotāji nukleīna bāzu heterocikliskajā kodolā: oksogrupa aminogrupa vienlaicīgi abas šīs grupas

Slāpekļa bāze un ogļhidrāti ir saistīti ar N-glikozīdu saiti. Šajā gadījumā N-glikozīdiskā saite tiek veikta starp ribozes (dezoksiribozes) oglekļa atomu C-1 un pirimidīna un N-9 purīna bāzes slāpekļa atomu N-1.

Nukleīnbāzu N-glikozīdi ar ribozi vai dezoksiribozi ir nukleozīdi. Atkarībā no ogļhidrātu atlikuma rakstura izšķir ribonukleozīdus un dezoksiribonukleozīdus. Nukleīnskābju sastāvā ir tikai β-nukleozīdi.

RNS nukleīna bāze uracils citozīns adenīns guanīns ogļhidrātu riboze DNS timīns citozīns adenīns guanīns dezoksiriboze

Nukleozīdu nomenklatūra Citozīns + riboze citidīns Citozīns + dezoksiriboze deoksicitidīns Adenīns + riboze adenozīns Adenīns + dezoksiriboze deoksiadenozīns - idīns pirimidīnam, -ozīns purīna nukleozīdiem

Nukleozīdi ir pietiekami izturīgi pret hidrolīzi vāji sārmainā vidē. Skābā vidē tie tiek hidrolizēti. Tajā pašā laikā purīna nukleozīdi ir vieglāk hidrolizēti nekā pirimidīna nukleozīdi.

Nukleotīdi – nukleozīdu fosfāti Esterifikācijas reakcija starp fosforskābi un nukleozīdu parasti notiek pie C-5 vai C-3 atoma ribozes (ribonukleotīda) vai dezoksiribozes (dezoksiribonukleotīda) atlikumā.

Nukleotīdu nomenklatūra Slāpekļa bāzes Nukleozīdi (bāze + ogļhidrāti) Mononukleotīdi (nukleozīdi + H 3 PO 4) Saīsinājums Purīns Adenīns Adenozīns AMP Guanīns Guanozīns Adenozīna monofosfāts (adenilskābe) Guanozīna monofosfāts TMF monociklīnskābe (guanozīna monofīlīnskābe) (timidilskābe)

Adenozīna-5"-monofosfāts (AMP) Adenozīna-5"-difosfāts (ADP) Adenozīna-5"-trifosfāts (ATP)

cikliskais 3", 5"-AMP (c.AMP) ir dabā sastopams ribonukleotīds (tas veidojas no ATP reakcijas laikā, ko katalizē enzīms adenilāta ciklāze). c. AMP ir apveltīts ar vairākām unikālām funkcijām un augstu bioloģisko aktivitāti vielmaiņas procesu regulēšanā, darbojoties kā starpšūnu signālu starpnieks dzīvnieku šūnās.

DNS galvenokārt atrodas šūnu kodolos, savukārt RNS ir atrodama ribosomās un šūnu protoplazmā. 3 šūnu RNS veidi (atšķiras pēc atrašanās vietas šūnā, sastāva un izmēra, kā arī pēc funkcijām): - transports (t. RNS) - matrica (m. RNS) - ribosomāla (r. RNS)

J. Watson, F. Crick 1953 DNS sekundārā struktūra dubultās spirāles formā DNS molekula sastāv no divām polinukleotīdu ķēdēm, kas atrodas ar labo pusi ap kopēju asi, veidojot dubultspirāli ar diametru 1,8 - 2,0 nm. Divas nukleotīdu ķēdes ir pretparalēlas viena otrai (pretēji fosfodiestera saišu veidošanās virzieni 5'-3' un 3'-5'). Purīna un pirimidīna bāzes tiek virzītas spirāles iekšpusē. Ūdeņraža saites veidojas starp vienas ķēdes purīna bāzi un otras ķēdes pirimidīna bāzi. Šīs bāzes veido komplementārus pārus.

Spirāles iekšpusē esošās pamatnes ir cieši iepakotas un nesaskaras ar ūdeni. Ūdens saskaras tikai ar OH - ogļhidrātu grupām un fosfātu grupām. Ūdeņraža saites starp komplementārām bāzēm ir viens no mijiedarbības veidiem, kas stabilizē dubulto spirāli. Divi DNS pavedieni, kas veido dubultspirāli, nav identiski, bet papildina viens otru.

Tas ir, vienas ķēdes primārā struktūra (nukleotīdu secība) nosaka otrās ķēdes primāro struktūru.

Šargafa noteikumi Purīna bāzu daudzums ir vienāds ar pirimidīna bāzu daudzumu Adenīna daudzums ir vienāds ar timīna daudzumu; guanīna daudzums ir vienāds ar citozīna daudzumu Adenīna un citozīna summa ir vienāda ar guanīna un timīna summu

Papildu mijiedarbības loma DNS bioloģiskās funkcijas īstenošanā Ķēžu komplementaritāte veido ķīmisko pamatu vissvarīgākajai DNS funkcijai - iedzimto īpašību uzglabāšanai un pārnešanai. Nukleotīdu secības saglabāšana ir atslēga uz ģenētiskās informācijas pārraidi bez kļūdām.

Taču DNS nukleotīdu secība dažādu faktoru ietekmē var piedzīvot izmaiņas – mutācijas. Mutācija ir iedzimtības izmaiņas. Visizplatītākais mutācijas veids ir bāzes pāra aizstāšana ar citu. Viens no iemesliem var būt tautomēra līdzsvara maiņa. Citi iemesli ir ķīmisko faktoru vai starojuma iedarbība.

Mutagēni ir vielas, kas izraisa mutācijas: - tiešas darbības mutagēni, - promutagēni, kas paši par sevi ir neaktīvi, bet organismā enzīmu ietekmē pārvēršas mutagēnos produktos. Tipiski mutagēni ir nitrīti un slāpekļskābe, kas organismā var veidoties no nitrātiem.

DNS terciārā struktūra Visos dzīvos organismos divpavedienu DNS molekulas ir blīvi iepakotas, veidojot sarežģītas trīsdimensiju struktūras. Prokariotu un eikariotu divpavedienu DNS ir superspirēta. Superspolēšana ir nepieciešama molekulas kompaktai iesaiņošanai nelielā telpas tilpumā, kā arī svarīga replikācijas procesu (“kopēšanas”) uzsākšanai, kā arī proteīnu biosintēzes (transkripcijas) procesam. Eikariotu terciārā DNS struktūra atšķirībā no prokariotiem funkcionē tikai kombinācijā ar hromosomu proteīniem.

Prezentācija par tēmu: Augstākie dabiskie polimēri - olbaltumvielas un nukleīnskābes

1 no 25

Prezentācija par tēmu:

1. slaids

Slaida apraksts:

2. slaids

Slaida apraksts:

Nodarbības mērķis: Nostiprināt un padziļināt skolēnu izpratni par dabiskajiem polimēriem, izmantojot proteīnu un nukleīnskābju piemēru. Sistematizēt zināšanas par olbaltumvielu sastāvu, uzbūvi, īpašībām un funkcijām. Ir priekšstats par olbaltumvielu ķīmisko un bioloģisko sintēzi, mākslīgās un sintētiskās pārtikas radīšanu. Paplašināt izpratni par nukleīnskābju sastāvu un struktūru. Prast izskaidrot DNS dubultspirāles uzbūvi pēc komplementaritātes principa. Zināt nukleīnskābju lomu organismu dzīvē. Turpināt attīstīt pašizglītības prasmes, spēju noklausīties lekciju, izcelt galveno. Veiciet piezīmes par plāna vai tēžu sagatavošanu. Attīstīt skolēnu izziņas interesi, veidot starpdisciplināras saiknes (ar bioloģiju).

3. slaids

Slaida apraksts:

4. slaids

Slaida apraksts:

5. slaids

Slaida apraksts:

Olbaltumvielu vērtības Mūsdienās uz Zemes dzīvojošo organismu sastāvs satur apmēram tūkstoti miljardu tonnu olbaltumvielu. Atšķiroties ar neizsīkstošu struktūras daudzveidību, kas vienlaikus ir stingri katrai no tām specifiska, olbaltumvielas kopā ar nukleīnskābēm rada materiālo pamatu visas apkārtējās pasaules organismu bagātības pastāvēšanai. Olbaltumvielām ir raksturīga spēja intramolekulārai mijiedarbībai, tāpēc olbaltumvielu molekulu struktūra un forma ir tik dinamiska. Olbaltumvielas mijiedarbojas ar dažādām vielām. Savienojoties savā starpā vai ar nukleīnskābēm, polisaharīdiem un lipīdiem, tie veido ribosomas, mitohondrijus, lizosomas, endoplazmatiskā retikuluma membrānas un citas subcelulāras struktūras, kurās notiek dažādi vielmaiņas procesi. Tāpēc tieši proteīniem ir izcila loma dzīvības parādībās.

6. slaids

Slaida apraksts:

Olbaltumvielu molekulas organizācijas līmeņi Primārā Sekundārā Terciārā kvartāra Viens no sarežģītajiem proteīnu ķīmijas uzdevumiem bija atšifrēt aminoskābju atlikumu secību polipeptīdu ķēdē, tas ir, proteīna molekulas primāro struktūru. Pirmo reizi to atrisināja angļu zinātnieks F.Sangers un viņa līdzstrādnieki 1945.-1956.gadā. Viņi izveidoja hormona insulīna primāro struktūru, proteīnu, ko ražo aizkuņģa dziedzeris. Par to F.Sangeram 1958.gadā tika piešķirta Nobela prēmija.

7. slaids

Slaida apraksts:

8. slaids

Slaida apraksts:

9. slaids

Slaida apraksts:

10. slaids

Slaida apraksts:

Olbaltumvielu ķīmiskās īpašības (video filma) Olbaltumvielu raksturīgā reakcija - denaturācija: Olbaltumvielu koagulācija karsējot Olbaltumvielu izgulsnēšana ar koncentrētu spirtu Olbaltumvielu izgulsnēšana ar smago metālu sāļiem.2. Olbaltumvielu krāsu reakcijas: Ksantoproteīna reakcija Biureta reakcija Sēra satura noteikšana proteīna molekulā.

11. slaids

Slaida apraksts:

Olbaltumvielu loma dzīvības procesos Lielu interesi rada ne tikai olbaltumvielu struktūras, bet arī lomas dzīvības procesos izpēte. Daudziem no tiem piemīt aizsargājošas (imūnglobulīni) un toksiskas (čūsku indes, holēras, difterijas un stingumkrampju toksīni, enterotoksīns. B no stafilokoka, butulisma toksīns) īpašības, kas ir svarīgas medicīniskiem nolūkiem. Bet galvenais ir tas, ka olbaltumvielas ir vissvarīgākā un neaizvietojamākā cilvēka uztura sastāvdaļa. Mūsu laikā 10-15% pasaules iedzīvotāju cieš no bada, un 40% saņem nevēlamu pārtiku ar nepietiekamu olbaltumvielu daudzumu. Tāpēc cilvēce ir spiesta ražot proteīnu ar rūpnieciskiem līdzekļiem – vistrūcīgāko produktu uz Zemes. Šo problēmu intensīvi risina trīs veidos: lopbarības rauga ražošanā, proteīnu-vitamīnu koncentrātu gatavošanā uz naftas ogļūdeņražu bāzes rūpnīcās un proteīnu izolēšanā no augu izcelsmes nepārtikas izejvielām. Mūsu valstī proteīnu-vitamīnu koncentrātu ražo no ogļūdeņražu izejvielām. Daudzsološs arī kā proteīna aizstājējs rūpnieciskā ražošana neaizstājamās aminoskābes. Zināšanas par olbaltumvielu uzbūvi un funkcijām tuvina cilvēci paša dzīvības fenomena visdziļākā noslēpuma apgūšanai.

12. slaids

Slaida apraksts:

NULEĪNSKĀBES Nukleīnskābes - dabiski lielmolekulārie organiskie savienojumi, polinukleotīdi, nodrošina iedzimtas (ģenētiskās) informācijas uzglabāšanu un pārraidi dzīvos organismos. Nukleīnskābes 1869. gadā atklāja Šveices zinātnieks F. Mišers as sastāvdaļašūnu kodoli, tāpēc savu nosaukumu tie ieguvuši no latīņu vārda nucleus — kodols. Nycleus "- kodols. Pirmo reizi DNS un RNS tika iegūti no šūnas kodola. Tāpēc tās sauc par nukleīnskābēm. Nukleīnskābju uzbūvi un funkcijas pētīja amerikāņu biologs J. Vatsons un angļu fiziķis F. Kriks.

13. slaids

Slaida apraksts:

1953. gadā amerikāņu bioķīmiķis Dž. Vatsons un angļu fiziķis F. Kriks izveidoja DNS telpiskās struktūras modeli; kas izskatās kā dubultspirāle. Tas atbilda angļu zinātnieku R. Franklina un M. Vilkinsa datiem, kuri, izmantojot DNS rentgena difrakcijas analīzi, spēja noteikt spirāles vispārējos parametrus, diametru un attālumu starp pagriezieniem. 1962. gadā Vatsons, Kriks un Vilkinss saņēma Nobela prēmiju par šo svarīgo atklājumu.

14. slaids

Slaida apraksts:

15. slaids

Slaida apraksts:

Nukleīnskābju struktūra Ir trīs veidu nukleīnskābes: DNS (dezoksiribonukleīnskābes), RNS (ribonukleīnskābes) un ATP (adenozīntrifosfāts). Tāpat kā ogļhidrāti un olbaltumvielas, tie ir polimēri. Tāpat kā olbaltumvielas, nukleīnskābes ir lineāri polimēri. Tomēr to monomēri - nukleotīdi - ir sarežģītas vielas, atšķirībā no diezgan vienkāršiem cukuriem un aminoskābēm.

16. slaids

Slaida apraksts:

Salīdzinošās īpašības DNS un RNS DNS Bioloģiskais polimērs Monomērs - nukleotīds 4 veidu slāpekļa bāzes: adenīns, timīns, guanīns, citozīns Komplementārie pāri: adenīns-timīns, guanīns-citozīns Atrašanās vieta - kodols Funkcijas - iedzimtas informācijas glabāšana Cukurs - dezoksiriboze RNS Bioloģiskais polimērs Monomērs - nukleotīdu 4 veidu slāpekļa bāzes: adenīns, guanīns, citozīns , uracils Komplementārie pāri: adenīns-uracils, guanīns-citozīns Atrašanās vieta - kodols, citoplazma Funkcijas - pārnešana, iedzimtas informācijas pārraide Cukurs - riboze Slaida apraksts:

23. slaids

Slaida apraksts:

NC lietošana Visas dzīves laikā cilvēks saslimst, nokļūst nelabvēlīgos ražošanas vai klimatiskajos apstākļos. Tā rezultātā palielinās labi funkcionējošā ģenētiskā aparāta “neveiksmes”. Līdz noteiktam laikam "neveiksmes" ārēji neizpaužas, un mēs tās nepamanām. Diemžēl! Laika gaitā izmaiņas kļūst acīmredzamas. Pirmkārt, tie parādās uz ādas.Šobrīd no laboratoriju sienām iznāk biomakromolekulu pētījumu rezultāti, kas aktīvāk sāk palīdzēt ārstiem un kosmetologiem ikdienas darbā. Vēl pagājušā gadsimta sešdesmitajos gados. kļuva zināms, ka izolēti DNS pavedieni izraisa šūnu atjaunošanos. Bet tikai lielākajā daļā pēdējie gadi 20. gadsimtā radās iespēja izmantot šo īpašību novecojošo ādas šūnu atjaunošanai.

24. slaids

Slaida apraksts:

NC zinātnes pielietojums joprojām ir tālu no tā, lai varētu izmantot eksogēnu DNS pavedienus (izņemot vīrusu DNS) kā veidni "jaunai" DNS sintēzei tieši cilvēka, dzīvnieku vai augu šūnās. Fakts ir tāds, ka saimniekšūnu no svešas DNS ievadīšanas droši aizsargā tajā esošie specifiskie fermenti - nukleāzes. Svešā DNS neizbēgami tiks iznīcināta vai ierobežota nukleāžu ietekmē. DNS tiks atpazīta par "svešzemju", jo tajā nav katram organismam specifiska saimniekšūnas DNS metilēto bāzu izplatīšanas modeļa. Tajā pašā laikā, jo ciešākas būs šūnu attiecības, jo vairāk to DNS veidos hibrīdus.Šī pētījuma rezultāts ir dažādi kosmētiskie krēmi, kas ietver “burvju pavedienus” ādas atjaunošanai.

25. slaids

Slaida apraksts:

Nodarbības konsolidācija (testa kontrole) Variants 11. Dubultā polinukleotīdu ķēde ir raksturīga molekulām: a) DNS b) RNAv) abas iepriekšējās atbildes ir pareizas.2. Kura veida nukleīnskābēm ir lielāka molekulmasa? a) DNS b) RNS c) ir atkarīga no dzīvās šūnas veida3. Kādas vielas nav nukleotīda sastāvdaļa? a) pirimidīna vai purīna bāze b) riboze un dezoksiriboze c) α-aminoskābes d) fosforskābe4. DNS nukleotīdi nesatur šādus atlikumus kā bāzes: a) citozīns c) guaninabs) uracils d) adenīns e) timīns5. Nukleotīdu secība atspoguļo nukleīnskābju struktūru: a) primārā c) terciārā b) sekundārā d) ceturkšņa 2. iespēja1. Nukleīnskābes ieguvušas savu nosaukumu no latīņu vārda: a) kodols c) dzīvība b) šūna d) pirmais2. Polimēru ķēde, kura no nukleīnskābēm ir nukleotīdu secība?a) DNS b) RNS c) abi nukleīnskābju veidi3. Sekundārā struktūra dubultās spirāles formā ir raksturīga molekulām: a) DNS c) RNSb) proteīniem d) visām nukleīnskābēm4. Purīna bāze nav: a) adenīns c) guanīns b) timīns d) visi ir5. Nukleotīda molekula nesatur: a) monosaharīda atlikumu c) slāpekļa bāzes atlikumu b) aminoskābes atlikumu d) fosforskābes atlikumu.