Mga protina ng biopolymer, ang kanilang istraktura at pag-andar. Ang mga protina bilang biopolymer

"Ang buhay ay isang paraan ng pagkakaroon ng mga katawan ng protina"

F. Engels.

Wala sa mga nabubuhay na organismo na kilala natin ang magagawa nang walang mga protina. Ang mga protina ay nagsisilbing mga sustansya, kinokontrol nila ang metabolismo, kumikilos bilang mga enzyme - mga catalyst para sa metabolismo, nagtataguyod ng paglipat ng oxygen sa buong katawan at ang pagsipsip nito, naglalaro mahalagang papel sa paggana ng sistema ng nerbiyos, ay ang mekanikal na batayan ng pag-urong ng kalamnan, ay kasangkot sa paglipat ng genetic na impormasyon, atbp.

Mga protina (polypeptides) - mga biopolymer na binuo mula sa mga residue ng α-amino acid na konektado peptide(amide) mga bono. Ang mga biopolymer na ito ay naglalaman ng 20 uri ng mga monomer. Ang mga monomer na ito ay mga amino acid. Ang bawat protina sa istrukturang kemikal nito ay isang polypeptide. Ang ilang mga protina ay binubuo ng ilang polypeptide chain. Karamihan sa mga protina ay naglalaman ng isang average ng 300-500 amino acid residues. Ilang napakaikling natural na protina, 3-8 amino acid ang haba, at napakahabang biopolymer, higit sa 1500 amino acid ang haba, ay kilala. Ang pagbuo ng isang protina macromolecule ay maaaring kinakatawan bilang isang polycondensation reaksyon ng α-amino acids:

Ang mga amino acid ay konektado sa isa't isa dahil sa pagbuo ng isang bagong bono sa pagitan ng carbon at nitrogen atoms - peptide (amide):

Mula sa dalawang amino acids (AA) maaari kang makakuha ng isang dipeptide, mula sa tatlo - isang tripeptide, mula sa isang mas malaking bilang ng AAs maaari kang makakuha ng polypeptides (protina).

Mga pag-andar ng mga protina

Ang mga pag-andar ng mga protina sa kalikasan ay unibersal. Ang mga protina ay bahagi ng utak lamang loob, buto, balat, linya ng buhok, atbp. pangunahing pinagkukunanα - Ang mga amino acid para sa isang buhay na organismo ay mga protina ng pagkain, na, bilang isang resulta ng enzymatic hydrolysis sa gastrointestinal tract, ay nagbibigayα - mga amino acid. maramiα - Ang mga amino acid ay na-synthesize sa katawan, at ang ilan ay kinakailangan para sa synthesis ng mga protina α Ang mga amino acid ay hindi synthesize sa katawan at dapat ibigay mula sa labas. Ang ganitong mga amino acid ay tinatawag na mahalaga. Kabilang dito ang valine, leucine, threonine, methionine, tryptophan, at iba pa (tingnan ang talahanayan). Sa ilang mga sakit ng tao, ang listahan ng mga mahahalagang amino acid ay lumalawak.

· catalytic function - natupad sa tulong ng mga tiyak na protina - catalysts (enzymes). Sa kanilang pakikilahok, ang bilis ng iba't ibang metabolic at mga reaksyon ng enerhiya sa katawan ay tumataas.

Pinapagana ng mga enzyme ang mga reaksyon ng paghahati ng mga kumplikadong molekula (catabolism) at ang kanilang synthesis (anabolism), pati na rin ang pagtitiklop ng DNA at synthesis ng template ng RNA. Ilang libong enzyme ang kilala. Kabilang sa mga ito, tulad ng, halimbawa, pepsin, sinisira ang mga protina sa panahon ng panunaw.

· function ng transportasyon - pagbubuklod at paghahatid (transportasyon) ng iba't ibang mga sangkap mula sa isang organ patungo sa isa pa.

Kaya, ang protina ng mga pulang selula ng dugo, hemoglobin, ay pinagsama sa oxygen sa mga baga, nagiging oxyhemoglobin. Pag-abot sa mga organo at tisyu na may daloy ng dugo, ang oxyhemoglobin ay nasira at nagbibigay ng oxygen na kinakailangan upang matiyak ang mga proseso ng oxidative sa mga tisyu.

· Pag-andar ng proteksyon - pagbubuklod at neutralisasyon ng mga sangkap na pumapasok sa katawan o nagreresulta mula sa mahahalagang aktibidad ng bakterya at mga virus.

Ang proteksiyon na function ay ginagampanan ng mga tiyak na protina (antibodies - immunoglobulins) na nabuo sa katawan (pisikal, kemikal at immune defense). Halimbawa, ang fibrinogen, isang protina ng plasma ng dugo, ay gumaganap ng isang proteksiyon na function sa pamamagitan ng pakikilahok sa coagulation ng dugo at sa gayon ay binabawasan ang pagkawala ng dugo.

· Contractile function (actin, myosin) - bilang isang resulta ng pakikipag-ugnayan ng mga protina, mayroong paggalaw sa espasyo, pag-urong at pagpapahinga ng puso, at paggalaw ng iba pang mga panloob na organo.

· structural function Ang mga protina ay bumubuo ng batayan ng istraktura ng cell. Ang ilan sa kanila (collagen ng connective tissue, buhok, kuko at balat keratin, vascular wall elastin, wool keratin, silk fibroin, atbp.) ay gumaganap ng halos eksklusibong structural function.

Sa kumbinasyon ng mga lipid, ang mga protina ay kasangkot sa pagtatayo ng mga lamad ng cell at intracellular formations.

· Hormonal (regulatoryo) function - ang kakayahang magpadala ng mga signal sa pagitan ng mga tisyu, mga selula o mga organismo.

Magsagawa ng mga protina-regulator ng metabolismo. Ang mga ito ay tumutukoy sa mga hormone na nabuo sa mga glandula ng endocrine, ilang mga organo at tisyu ng katawan.

· pagpapaandar ng nutrisyon - isinasagawa ng mga reserbang protina, na nakaimbak bilang isang mapagkukunan ng enerhiya at bagay.

Halimbawa: tinitiyak ng casein, egg albumin, mga protina ng itlog ang paglaki at pag-unlad ng fetus, at ang mga protina ng gatas ay nagsisilbing mapagkukunan ng nutrisyon para sa bagong panganak.

Ang iba't ibang mga pag-andar ng mga protina ay tinutukoy ng komposisyon ng α-amino acid at istraktura ng kanilang lubos na organisadong mga macromolecule.

Mga pisikal na katangian ng mga protina

Ang mga protina ay napakahabang molekula na binubuo ng mga unit ng amino acid na pinag-uugnay ng mga peptide bond. Ito ay mga natural na polimer, ang molekular na timbang ng mga protina ay mula sa ilang libo hanggang ilang sampu-sampung milyon. Halimbawa, ang milk albumin ay may molekular na timbang na 17400, fibrinogen ng dugo - 400,000, mga protina ng virus - 50,000,000. Ang bawat peptide at protina ay may mahigpit na tinukoy na komposisyon at pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa chain, na tumutukoy sa kanilang natatanging biological specificity. Ang bilang ng mga protina ay nagpapakilala sa antas ng pagiging kumplikado ng organismo (E. coli - 3000, at sa katawan ng tao mayroong higit sa 5 milyong mga protina).

Ang unang protina na makikilala natin sa ating buhay ay ang protina ng itlog ng manok, albumin - ito ay lubos na natutunaw sa tubig, ito ay namumuo kapag pinainit (kapag pinirito natin ang isang itlog), at kapag nakaimbak ng mahabang panahon sa init, ito gumuho, nabubulok ang itlog. Ngunit ang protina ay nakatago hindi lamang sa ilalim ng kabibi. Buhok, kuko, claws, lana, balahibo, hooves, ang panlabas na layer ng balat - lahat sila ay halos ganap na binubuo ng isa pang protina, keratin. Ang keratin ay hindi natutunaw sa tubig, hindi namumuo, hindi nasisira sa lupa: ang mga sungay ng mga sinaunang hayop ay napanatili sa loob nito pati na rin ang mga buto. At ang protina na pepsin na nakapaloob sa gastric juice ay kayang sirain ang iba pang mga protina, ito ang proseso ng panunaw. Ang protina inreferon ay ginagamit sa paggamot ng rhinitis at trangkaso, dahil. pinapatay ang mga virus na nagdudulot ng mga sakit na ito. At ang protina ng kamandag ng ahas ay may kakayahang pumatay ng tao.

Pag-uuri ng protina

Mula sa punto ng view ng nutritional value ng mga protina, na tinutukoy ng kanilang komposisyon ng amino acid at ang nilalaman ng tinatawag na mahahalagang amino acid, ang mga protina ay nahahati sa ganap na at may sira . Ang mga kumpletong protina ay pangunahing mga protina na pinagmulan ng hayop, maliban sa gelatin, na inuri bilang mga hindi kumpletong protina. Ang mga hindi kumpletong protina ay nakararami sa pinagmulang gulay. Gayunpaman, ang ilang mga halaman (patatas, munggo, atbp.) ay naglalaman ng kumpletong protina. Sa mga protina ng hayop, ang mga protina ng karne, itlog, gatas, atbp. ay lalong mahalaga para sa katawan.

Bilang karagdagan sa mga peptide chain, maraming mga protina ay naglalaman din ng mga non-amino acid fragment; ayon sa pamantayang ito, ang mga protina ay nahahati sa dalawang malalaking grupo - simple at kumplikado protina (protina). Ang mga simpleng protina ay naglalaman lamang ng mga chain ng amino acid, ang mga kumplikadong protina ay naglalaman din ng mga non-amino acid fragment ( Halimbawa, ang hemoglobin ay naglalaman ng bakal).

Ayon sa pangkalahatang uri ng istraktura, ang mga protina ay maaaring nahahati sa tatlong grupo:

1. mga protina ng fibrillar - ay hindi matutunaw sa tubig, bumubuo ng mga polimer, ang kanilang istraktura ay karaniwang napaka-regular at pinapanatili pangunahin sa pamamagitan ng mga pakikipag-ugnayan sa pagitan ng iba't ibang mga kadena. Mga protina na may pinahabang filamentous na istraktura. Ang mga polypeptide chain ng maraming fibrillar proteins ay parallel sa isa't isa sa isang axis at bumubuo ng mahabang fibers (fibrils) o layers.

Karamihan sa mga fibrillar na protina ay hindi matutunaw sa tubig. Ang mga protina ng fibrillar ay kinabibilangan, halimbawa, α-keratin (sinasaalang-alang nila ang halos buong tuyong timbang ng buhok, mga protina ng lana, sungay, hooves, kuko, kaliskis, balahibo), collagen - tendon at cartilage protein, fibroin - silk protein).

2. Mga globular na protina - natutunaw ng tubig pangkalahatang anyo ang mga molekula ay higit pa o hindi gaanong spherical. Kabilang sa mga globular at fibrillar na protina, ang mga subgroup ay nakikilala. Kasama sa mga globular na protina ang mga enzyme, immunoglobulin, ilang mga hormone na may likas na protina (halimbawa, insulin), pati na rin ang iba pang mga protina na gumaganap ng transport, regulatory at auxiliary function.

3. Mga protina ng lamad - may mga domain na tumatawid sa cell lamad, ngunit ang mga bahagi ng mga ito ay nakausli mula sa lamad patungo sa intercellular na kapaligiran at ang cytoplasm ng cell. Ang mga protina ng lamad ay gumaganap ng pag-andar ng mga receptor, iyon ay, nagsasagawa sila ng paghahatid ng signal, at nagbibigay din ng transmembrane na transportasyon ng iba't ibang mga sangkap. Ang mga protina ng transporter ay tiyak, bawat isa sa kanila ay nagpapahintulot lamang sa ilang mga molekula o isang tiyak na uri ng signal na dumaan sa lamad.

Ang mga protina ay isang mahalagang bahagi ng pagkain ng mga hayop at tao. Ang isang buhay na organismo ay naiiba sa isang hindi nabubuhay na organismo pangunahin sa pagkakaroon ng mga protina. Ang mga nabubuhay na organismo ay nailalarawan sa pamamagitan ng isang malaking pagkakaiba-iba ng mga molekula ng protina at ang kanilang mataas na kaayusan, na tumutukoy sa mataas na organisasyon ng isang buhay na organismo, pati na rin ang kakayahang lumipat, magkontrata, magparami, ang kakayahang mag-metabolize at sa maraming mga proseso ng physiological.

Ang istraktura ng mga protina

Fischer Emil German, German organic chemist at biochemist. Noong 1899 nagsimula siyang magtrabaho sa kimika ng mga protina. Gamit ang ethereal na paraan para sa pagsusuri ng mga amino acid, na nilikha niya noong 1901, si F. ang unang nagsagawa ng qualitative at quantitative determinations ng mga produkto ng cleavage ng protina, natuklasan ang valine, proline (1901) at hydroxyproline (1902), at napatunayan sa eksperimentong amino. ang mga residue ng acid ay pinagsama-sama ng isang peptide bond; noong 1907 nag-synthesize siya ng 18-membered polypeptide. Ipinakita ng F. ang pagkakatulad ng synthetic polypeptides at peptides na nakuha bilang resulta ng hydrolysis ng protina. F. nag-aral din ng tannins. F. lumikha ng paaralan ng mga organic chemist. Foreign Corresponding Member ng St. Petersburg Academy of Sciences (1899). Nobel Prize (1902).

Paksa - 50: Mga protina bilang biopolymer ng mga amino acid. Ang istraktura ng pangkat ng peptide. Biological function ng mga protina.

Ang mag-aaral ay dapat:

alamin:

· Ang pangalan ng istraktura ng mga protina, ang mga katangian ng mga protina na may iba't ibang mga istraktura at ang kanilang aplikasyon.

Ang pangangasiwa ng protina.

Magagawang:

Ipaliwanag ang pagkakaroon ng mga compound ng protina sa pamamagitan ng mga qualitative reactions.

mga protina , o mga sangkap ng protina, ay tinatawag na high-molecular (molecular weight ay nag-iiba mula 5-10 thousand hanggang 1 milyon o higit pa) natural polymers, ang mga molekula nito ay binuo mula sa mga residue ng amino acid na konektado ng isang amide (peptide) bond.

Tinatawag din ang mga protina mga protina(mula sa Griyegong "protos" - ang una, mahalaga). Ang bilang ng mga residue ng amino acid sa isang molekula ng protina ay lubhang nag-iiba at kung minsan ay umaabot ng ilang libo. Ang bawat protina ay may sariling likas na pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid.

Ang mga protina ay gumaganap ng iba't ibang mga biological function:

Catalytic (mga enzyme)

Regulatoryo (mga hormone)

Structural (collagen, fibroin), motor (myosin), transportasyon (hemoglobin, myoglobin),

proteksiyon (immunoglobulins, interferon),

Sa mga molekula ng protina, ang mga α-amino acid ay magkakaugnay ng peptide (-CO-NH) na mga bono:

Ang mga polypeptide chain na itinayo sa ganitong paraan o ang mga indibidwal na seksyon sa loob ng polypeptide chain ay maaaring, sa ilang mga kaso, ay karagdagang magkakaugnay sa pamamagitan ng disulfide (-S-S-) bond, gaya ng madalas na tawag sa kanila, disulfide bridges.

Ang isang mahalagang papel sa paglikha ng istraktura ng mga protina ay nilalaro ng ionic (asin) at hydrogen bond, pati na rin ang hydrophobic interaction - espesyal na uri mga contact sa pagitan ng mga hydrophobic na bahagi ng mga molekula ng protina sa isang may tubig na daluyan. Ang lahat ng mga bono na ito ay may iba't ibang lakas at nagbibigay ng pagbuo ng isang kumplikado, malaking molekula ng protina.

Sa kabila ng pagkakaiba sa istraktura at pag-andar ng mga sangkap ng protina, ang kanilang elementong komposisyon ay bahagyang nagbabago (sa % ng dry mass): carbon - 51-53; oxygen - 21.5-23.5; nitrogen - 16.8-18.4; hydrogen - 6.5-7.3; asupre - 0.3-2.5. Ang ilang mga protina ay naglalaman ng maliit na halaga ng posporus, selenium at iba pang mga elemento.

Ang pagkakasunud-sunod ng mga residue ng amino acid sa isang polypeptide chain ay tinatawag pangunahing istraktura ng isang protina.

Ang isang molekula ng protina ay maaaring binubuo ng isa o higit pang polypeptide chain, bawat isa ay naglalaman ng ibang bilang ng mga residue ng amino acid. Dahil sa bilang ng kanilang posibleng mga kumbinasyon, masasabi na ang iba't ibang mga protina ay halos walang limitasyon, ngunit hindi lahat ng mga ito ay umiiral sa kalikasan.

Kabuuang bilang iba't ibang uri ang mga protina sa lahat ng uri ng buhay na organismo ay 1010-1012. Para sa mga protina na ang istraktura ay pambihirang hindi totoo, bilang karagdagan sa pangunahin, ang mas mataas na antas ay nakikilala din istrukturang organisasyon: pangalawang, tersiyaryo, at minsan quaternary na mga istruktura. pangalawang istraktura nagtataglay ng karamihan sa mga protina, bagaman hindi palaging sa buong polypeptide chain (Larawan 38). Ang mga polypeptide chain na may isang tiyak na pangalawang istraktura ay maaaring maiayos nang iba sa espasyo.

Ang spatial arrangement na ito ay tinatawag istrukturang tersiyaryo.

Sa pagbuo ng tertiary na istraktura, bilang karagdagan sa mga bono ng hydrogen, ang mga pakikipag-ugnayan ng ionic at hydrophobic ay may mahalagang papel. Ayon sa likas na katangian ng "packaging" ng molekula ng protina, globular, o spherical, at fibrillar, o filamentous, mga protina.

Para sa mga globular na protina, ang isang α - helical na istraktura ay mas katangian, ang mga helice ay hubog, "nakatiklop". Ang macromolecule ay may spherical na hugis. Natutunaw ang mga ito sa mga solusyon sa tubig at asin upang bumuo ng mga koloidal na sistema. Karamihan sa mga protina ng hayop, halaman, at mikroorganismo ay mga globular na protina.

Para sa mga fibrillar na protina, ang isang filamentous na istraktura ay mas katangian. Karaniwang hindi natutunaw ang mga ito sa tubig. Ang mga fibrillar na protina ay karaniwang gumaganap ng mga function sa pagbuo ng istraktura. Ang kanilang mga katangian (lakas, kakayahang mag-inat) ay nakasalalay sa paraan ng pag-pack ng mga polypeptide chain. Ang isang halimbawa ng mga protina ng fibrillar ay ang mga protina ng tisyu ng kalamnan (myosin), keratin (masuhong tissue). Sa ilang mga kaso, ang mga indibidwal na subunit ng protina ay bumubuo ng mga kumplikado sa tulong ng mga bono ng hydrogen, electrostatic at iba pang mga pakikipag-ugnayan.

Sa kasong ito, ito ay bumubuo quaternary na istraktura ng mga protina.

Dapat pansinin muli na ang pangunahing istraktura ay gumaganap ng isang pambihirang papel sa organisasyon ng mas mataas na mga istruktura ng protina.

50.2. Pag-uuri

Mayroong ilang mga klasipikasyon ng mga protina. Ang mga ito ay batay sa iba't ibang mga katangian:

Antas ng kahirapan (simple at kumplikado);

Ang hugis ng mga molekula (globular at fibrillar na protina);

Solubility sa mga indibidwal na solvents (natutunaw sa tubig, natutunaw sa dilute na mga solusyon sa asin - albumin, natutunaw sa alkohol - prolamins, natutunaw sa dilute alkalis at acids - glutelins);

Ginawa ang function (halimbawa, mga protina sa pag-imbak, kalansay, atbp.).

50.3. Ari-arian

Ang mga protina ay amphoteric electrolytes. Sa isang tiyak na halaga ng pH ng medium (ito ay tinatawag na isoelectric point), ang bilang ng mga positibo at negatibong singil sa molekula ng protina ay pareho. Ito ay isa sa mga pangunahing katangian ng protina. Ang mga protina sa puntong ito ay neutral sa kuryente, at ang kanilang solubility sa tubig ay ang pinakamababa. Ang kakayahan ng mga protina na bawasan ang solubility kapag ang kanilang mga molekula ay naging neutral sa kuryente ay ginagamit upang ihiwalay ang mga ito sa mga solusyon, halimbawa, sa teknolohiya ng pagkuha ng mga produktong protina.

50.3.1. Hydration

Ang proseso ng hydration ay nangangahulugan ng pagbubuklod ng tubig sa pamamagitan ng mga protina, habang nagpapakita sila ng mga katangian ng hydrophilic: sila ay namamaga, ang kanilang masa at pagtaas ng volume. Ang pamamaga ng protina ay sinamahan ng bahagyang pagkatunaw nito. Ang hydrophilicity ng mga indibidwal na protina ay nakasalalay sa kanilang istraktura. Ang hydrophilic amide (-CO-NH-, peptide bond), amine (NH2) at carboxyl (COOH) na mga grupo na naroroon sa komposisyon at matatagpuan sa ibabaw ng protina macromolecule ay umaakit sa mga molekula ng tubig, na mahigpit na naka-orient sa kanila sa ibabaw ng molekula. . Ang hydration (tubig) shell na nakapalibot sa mga globules ng protina ay pumipigil sa pagsasama-sama at sedimentation at, dahil dito, nag-aambag sa katatagan ng mga solusyon sa protina. Sa isoelectric point, ang mga protina ay may pinakamaliit na kakayahang magbigkis ng tubig, ang hydration shell sa paligid ng mga molecule ng protina ay nawasak, kaya't sila ay pinagsama upang bumuo ng malalaking aggregates. Ang pagsasama-sama ng mga molekula ng protina ay nangyayari rin sa panahon ng kanilang pag-aalis ng tubig sa tulong ng ilang mga organikong solvent, halimbawa. ethyl alcohol. Ito ay humahantong sa pag-ulan ng mga protina. Kapag nagbago ang pH ng medium, sinisingil ang macromolecule ng protina, at nagbabago ang kapasidad ng hydration nito.

Sa limitadong pamamaga, ang mga puro protina na solusyon ay bumubuo ng mga kumplikadong sistema na tinatawag jellies. Ang mga jellies ay hindi tuluy-tuloy, nababanat, may plasticity, isang tiyak na mekanikal na lakas, at maaaring mapanatili ang kanilang hugis. Ang mga globular na protina ay maaaring ganap na ma-hydrated sa pamamagitan ng pagtunaw sa tubig (halimbawa, mga protina ng gatas), na bumubuo ng mga solusyon na may mababang konsentrasyon. Ang mga hydrophilic na katangian ng mga protina, i.e., ang kanilang kakayahang bumukol, bumuo ng mga jellies, nagpapatatag ng mga suspensyon, emulsyon at foam, ay may pinakamahalaga sa biology at industriya ng pagkain. Ang isang napaka-mobile na halaya, na pangunahing binuo mula sa mga molekula ng protina, ay ang cytoplasm - ang semi-likido na nilalaman ng cell. Highly hydrated jelly - raw gluten na nakahiwalay sa wheat dough, naglalaman ito ng hanggang 65% na tubig. Ang iba't ibang hydrophilicity ng gluten proteins ay isa sa mga tampok na nagpapakilala sa kalidad ng butil ng trigo at ang harina na nakuha mula dito (ang tinatawag na malakas at mahinang trigo). Ang hydrophilicity ng mga protina ng butil at harina ay may mahalagang papel sa pag-iimbak at pagproseso ng butil, sa pagluluto. Ang kuwarta, na nakuha sa industriya ng pagluluto sa hurno, ay isang protina na namamaga sa tubig, isang puro halaya na naglalaman ng mga butil ng almirol.

50.3.2. Denaturation ng protina

Sa panahon ng denaturation, sa ilalim ng impluwensya ng mga panlabas na kadahilanan (temperatura, mekanikal na pagkilos, pagkilos ng mga ahente ng kemikal, at maraming iba pang mga kadahilanan), ang isang pagbabago ay nangyayari sa pangalawang, tersiyaryo, at quaternary na mga istruktura ng macromolecule ng protina, ibig sabihin, ang katutubong nito. spatial na istraktura. Ang pangunahing istraktura, at samakatuwid komposisyong kemikal hindi nagbabago ang mga protina. Ang mga pisikal na katangian ay nagbabago: ang solubility ay bumababa, ang kakayahang mag-hydrate, ang biological na aktibidad ay nawala. Ang hugis ng protina macromolecule ay nagbabago, ang pagsasama-sama ay nangyayari. Kasabay nito, ang aktibidad ng ilang mga grupo ng kemikal ay tumataas, ang epekto ng proteolytic enzymes sa mga protina ay pinadali, at, dahil dito, ito ay mas madaling hydrolyzed.

Sa teknolohiya ng pagkain, ang thermal denaturation ng mga protina ay partikular na praktikal na kahalagahan, ang antas nito ay nakasalalay sa temperatura, tagal ng pag-init at halumigmig. Dapat itong tandaan kapag bumubuo ng mga paraan ng paggamot sa init ng mga hilaw na materyales ng pagkain, mga semi-tapos na produkto, at kung minsan ay natapos na mga produkto. Ang mga proseso ng thermal denaturation ay gumaganap ng isang espesyal na papel sa pagpapaputi ng mga hilaw na materyales ng gulay, pagpapatuyo ng butil, pagluluto ng tinapay, at pagkuha ng pasta. Ang denaturation ng protina ay maaari ding sanhi ng mekanikal na pagkilos (pressure, rubbing, shaking, ultrasound). Sa wakas, ang pagkilos ng mga kemikal na reagents ay humahantong sa denaturation ng mga protina.

(mga acid, alkalis, alkohol, acetone). Ang lahat ng mga pamamaraan na ito ay malawakang ginagamit sa pagkain at biotechnology.

50.3.3. Bumubula

Ang proseso ng foaming ay nauunawaan bilang ang kakayahan ng mga protina na bumuo ng mataas na puro liquid-gas system, na tinatawag na foams. Ang katatagan ng foam, kung saan ang protina ay isang ahente ng pamumulaklak, ay nakasalalay hindi lamang sa kalikasan at konsentrasyon nito, kundi pati na rin sa temperatura. Ang mga protina bilang foaming agent ay malawakang ginagamit sa industriya ng confectionery (marshmallow, marshmallow, soufflé). Ang istraktura ng foam ay may tinapay, at nakakaapekto ito sa mga katangian ng panlasa nito.

Ang mga molekula ng protina sa ilalim ng impluwensya ng isang bilang ng mga kadahilanan ay maaaring sirain o makipag-ugnayan sa iba pang mga sangkap upang bumuo ng mga bagong produkto. Para sa industriya ng pagkain, dalawang napakahalagang proseso ang maaaring makilala:

1) hydrolysis ng mga protina sa ilalim ng pagkilos ng mga enzyme at

2) pakikipag-ugnayan ng mga amino group ng mga protina o amino acid na may mga carbonyl group ng mga nagpapababang asukal.

Sa ilalim ng impluwensya ng mga protease - mga enzyme na nag-catalyze sa hydrolytic cleavage ng mga protina, ang huli ay nasira sa mas simpleng mga produkto (polypeptides) at sa huli sa mga amino acid. Ang rate ng hydrolysis ng protina ay nakasalalay sa komposisyon nito, istraktura ng molekular, aktibidad ng enzyme, at mga kondisyon.

50.3.4. Hydrolysis ng protina

Ang reaksyon ng hydrolysis sa pagbuo ng mga amino acid sa pangkalahatang pananaw maaaring isulat ng ganito:

50.3.5. Pagkasunog

Ang mga protina ay nasusunog sa pagbuo ng nitrogen, carbon dioxide at tubig, pati na rin ang ilang iba pang mga sangkap. Ang pagkasunog ay sinamahan ng katangian ng amoy ng nasunog na mga balahibo.

50.3.6. Mga reaksyon ng kulay

Ang mga sumusunod na reaksyon ay ginagamit:

xantoprotein , kung saan ang pakikipag-ugnayan ng mga aromatic at heteroatomic cycle sa molekula ng protina na may puro nitric acid ay nangyayari, na sinamahan ng hitsura ng isang dilaw na kulay;

biuret, kung saan ang mahinang alkaline na solusyon ng mga protina ay nakikipag-ugnayan sa isang solusyon ng tansong sulpate (II) sa pagbuo ng mga kumplikadong compound sa pagitan ng mga Cu2+ ions at polypeptides. Ang reaksyon ay sinamahan ng hitsura ng isang kulay-lila-asul na kulay.

Russian State Technological University na pinangalanang K. E. Tsiolkovsky

Departamento: Disenyo ng Sasakyang Panghimpapawid at Teknolohiya ng Operasyon

biological polymers

Nakumpleto:

1st year student,

pangkat 2AVS-1DB-270

Bessonov I.I.

Sinuri:

Evdokimov Sergey Vasilievich

Moscow 2013

Kasaysayan ng pagtuklas................................................ .................. ................................ ...............3

Pag-uuri ng mga biopolymer .............................................. ............... .......................4-6

Nomenclature................................................. ................................................... . ..7

Physico-chemical na katangian ng mga biopolymer ............................................ .................. .....walo

Biyolohikal na papel at aplikasyon ng mga biopolymer ...................................... .................. 8-9

Bibliograpiya................................................. .. ..................10

Kasaysayan ng pagtuklas

Biopolymers - isang klase ng mga polimer na natural na nangyayari sa kalikasan, na bahagi ng mga buhay na organismo: mga protina, nucleic acid, polysaccharides, lignin. Ang mga biopolymer ay binubuo ng magkapareho (o magkatulad) na mga yunit - monomer. Monomer ng mga protina - amino acid, nucleic acid - nucleotides, sa polysaccharides - monosaccharides.

Mayroong dalawang uri ng biopolymers - regular (ilang polysaccharides) at irregular (protina, nucleic acid, ilang polysaccharides).

Ang kasaysayan ng naka-target na pag-aaral ng mga protina ay nagsimula noong ika-18 siglo, nang, bilang resulta ng gawain ng Pranses na chemist na si Antoine Francois de Fourcroix at iba pang mga siyentipiko sa pag-aaral ng mga sangkap tulad ng albumin, fibrin at gluten, ang mga protina ay nahiwalay sa isang hiwalay na klase ng mga molekula.

Noong 1836, lumitaw ang unang modelo ng kemikal na istraktura ng mga protina. Ang modelong ito ay iminungkahi ni Mulder batay sa teorya ng mga radikal, at hanggang sa huling bahagi ng 1850s ay nanatili itong tinatanggap sa pangkalahatan. At pagkalipas lamang ng 2 taon, noong 1838, ang mga protina ay binigyan ng kanilang modernong pangalan - mga protina. Iminungkahi ito ng manggagawang Mulder na si Jacob Jens Berzelius. SA huli XIX siglo, karamihan sa mga amino acid na bumubuo sa mga protina ay pinag-aralan, na tila nagsilbing impetus para sa katotohanan na noong 1894 ang Aleman na siyentipiko na si Albrecht Kossel ay naglagay ng isang teorya ayon sa kung saan ang mga amino acid ang pangunahing elemento ng istruktura ng mga protina.

Sa simula ng ika-20 siglo, ang palagay ni Kossel ay eksperimento na napatunayan ng German chemist na si Emil Fischer.

Noong 1926, pinatunayan ng American chemist na si James Sumner na ang urease enzyme na ginawa sa katawan ay kabilang sa mga protina. Sa kanyang pagtuklas, binuksan niya ang daan upang maunawaan ang kahalagahan ng papel na ginagampanan ng mga protina sa katawan ng tao.

Noong 1949, nakuha ni Fred Sanger ang pagkakasunud-sunod ng amino acid ng hormone insulin at sa gayon ay napatunayan na ang mga protina ay mga linear polymers ng amino acids.

Noong 1960s, nakuha ang unang spatial na istruktura ng mga protina batay sa X-ray diffraction sa atomic level.

Pag-uuri ng mga biopolymer:

Mga ardilya

Ang mga protina ay may ilang antas ng organisasyon - pangunahin, pangalawa, tersiyaryo, at kung minsan ay quaternary. Ang pangunahing istraktura ay tinutukoy ng pagkakasunud-sunod ng mga monomer, habang ang pangalawang istraktura ay tinutukoy ng intra- at intermolecular na pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga monomer, kadalasan sa pamamagitan ng mga hydrogen bond. Ang istrukturang tersiyaryo ay nakasalalay sa pakikipag-ugnayan ng mga pangalawang istruktura, ang quaternary, bilang panuntunan, ay nabuo sa pamamagitan ng pagsasama-sama ng ilang mga molekula na may isang tersiyaryong istraktura.

Ang pangalawang istraktura ng mga protina ay nabuo sa pamamagitan ng pakikipag-ugnayan ng mga amino acid sa pamamagitan ng mga bono ng hydrogen at mga pakikipag-ugnayan ng hydrophobic. Ang mga pangunahing uri ng pangalawang istraktura ay

α-helix, kapag nagaganap ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga amino acid sa parehong kadena,

β-sheets (folded layers), kapag ang hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng iba't ibang polypeptide chain na papunta sa iba't ibang direksyon (antiparallel, disordered sections

Ginagamit ang mga computer program upang mahulaan ang pangalawang istraktura.

Ang tertiary structure o "fold" ay nabuo sa pamamagitan ng interaksyon ng mga pangalawang istruktura at pinatatag ng non-covalent, ionic, hydrogen bond at hydrophobic na interaksyon. Ang mga protina na gumaganap ng magkatulad na mga pag-andar ay karaniwang may katulad na istrukturang tersiyaryo. Ang isang halimbawa ng isang fold ay isang β-barrel (barrel), kapag ang mga β-sheet ay nakaayos sa isang bilog. Ang tertiary na istraktura ng mga protina ay tinutukoy gamit ang X-ray diffraction analysis.

Ang isang mahalagang klase ng polymeric proteins ay fibrillar proteins, ang pinakakilala kung saan ay collagen.

Sa mundo ng hayop, ang mga protina ay karaniwang kumikilos bilang isang suporta, polimer na bumubuo ng istruktura.

Ang mga polimer na ito ay binuo mula sa 20 α-amino acid. Ang mga residue ng amino acid ay naka-link sa mga macromolecule ng protina sa pamamagitan ng mga peptide bond na nagreresulta mula sa reaksyon ng carboxyl at amino group.

Ang kahalagahan ng mga protina sa wildlife ay hindi maaaring overestimated. Ito materyales sa pagtatayo mga buhay na organismo, biocatalyst - mga enzyme na nagsisiguro sa daloy ng mga reaksyon sa mga selula, at mga enzyme na nagpapasigla sa ilang mga biochemical na reaksyon, i.e. pagbibigay ng selectivity ng biocatalysis. Ang ating mga kalamnan, buhok, balat ay binubuo ng mga fibrous na protina. Ang protina ng dugo, na bahagi ng hemoglobin, ay nagtataguyod ng pagsipsip ng atmospheric oxygen, isa pang protina - insulin - ay responsable para sa pagkasira ng asukal sa katawan at, samakatuwid, para sa pagbibigay nito ng enerhiya. Ang molekular na timbang ng mga protina ay malawak na nag-iiba. Kaya, ang insulin, ang una sa mga protina, na ang istraktura ay itinatag ni F. Sanger noong 1953, ay naglalaman ng mga 60 amino acid unit, at ang molekular na timbang nito ay 12,000 lamang. Sa ngayon, ilang libong mga molekula ng protina ang natukoy, ang ang molekular na timbang ng ilan sa kanila ay umabot sa 106 o higit pa.

Mga nucleic acid

Ang pangunahing istraktura ng DNA ay ang linear sequence ng mga nucleotides sa isang chain. Bilang isang patakaran, ang pagkakasunud-sunod ay nakasulat sa anyo ng mga titik (halimbawa, AGTCATGCCAG), at ang pag-record ay ginawa mula sa 5" hanggang 3" na dulo ng chain.

Ang pangalawang istraktura ay isang istraktura na nabuo dahil sa mga non-covalent na interaksyon ng mga nucleotide (karamihan sa mga nitrogenous na base) sa isa't isa, stacking at hydrogen bond. Ang DNA double helix ay isang klasikong halimbawa ng pangalawang istraktura. Ito ang pinakakaraniwang anyo ng DNA sa kalikasan, na binubuo ng dalawang antiparallel na komplementaryong polynucleotide chain. Ang anti-parallelism ay ipinatupad dahil sa polarity ng bawat isa sa mga circuit. Ang complementarity ay nauunawaan bilang ang pagsusulatan sa bawat nitrogenous base ng isang DNA strand ng isang mahigpit na tinukoy na base ng isa pang strand (sa tapat ng A ay T, at sa tapat ng G ay C). Ang DNA ay gaganapin sa isang double helix dahil sa complementary base pairing - ang pagbuo ng hydrogen bonds, two in mag-asawang A-T at tatlo sa isang pares ng G-C.

Noong 1868, ang Swiss scientist na si Friedrich Miescher ay naghiwalay ng isang sangkap na naglalaman ng posporus mula sa nuclei ng mga selula, na tinawag niyang nuclein.

Nang maglaon, ito at ang mga katulad na sangkap ay tinawag na mga nucleic acid. Ang kanilang molekular na timbang ay maaaring umabot sa 109, ngunit mas madalas ay umaabot sa 105-106.

Ang mga paunang sangkap kung saan binuo ang mga nucleotide - ang mga link ng macromolecules ng mga nucleic acid ay: carbohydrate, phosphoric acid, purine at pyrimidine base. Sa isang pangkat ng mga acid, ang ribose ay kumikilos bilang isang karbohidrat, sa iba pa - deoxyribose.

Alinsunod sa likas na katangian ng carbohydrate na bahagi ng kanilang komposisyon, ang mga nucleic acid ay tinatawag na ribonucleic at deoxyribonucleic acid. Ang mga karaniwang pagdadaglat ay RNA at DNA. Ang mga nucleic acid ay gumaganap ng pinakamahalagang papel sa mga proseso ng buhay. Sa kanilang tulong, ang dalawang pinakamahalagang gawain ay nalutas: ang pag-iimbak at paghahatid ng namamana na impormasyon at ang matrix synthesis ng DNA, RNA, at mga macromolecule ng protina.

Mga polysaccharides

Ang mga polysaccharides na na-synthesize ng mga buhay na organismo ay binubuo ng isang malaking bilang monosaccharides na nauugnay sa pamamagitan ng mga glycosidic bond. Kadalasan ang polysaccharides ay hindi matutunaw sa tubig. Ang mga ito ay kadalasang napakalaki, may sanga na mga molekula. Ang mga halimbawa ng polysaccharides na na-synthesize ng mga nabubuhay na organismo ay ang mga imbakan na sangkap na starch at glycogen, pati na rin ang structural polysaccharides - cellulose at chitin. Dahil ang biological polysaccharides ay binubuo ng mga molekula na may iba't ibang haba, ang mga konsepto ng pangalawang at tertiary na istraktura ay hindi nalalapat sa polysaccharides.

Ang polysaccharides ay nabuo mula sa mababang molekular na timbang na mga compound na tinatawag na sugars o carbohydrates. Ang mga cyclic molecule ng monosaccharides ay maaaring magbigkis sa isa't isa sa pagbuo ng tinatawag na glycosidic bond sa pamamagitan ng condensation ng hydroxyl groups.

Ang pinakakaraniwang polysaccharides, ang mga paulit-ulit na unit nito ay ang mga nalalabi ng α-D-glucopyranose o mga derivatives nito. Ang pinakamahusay na kilala at malawakang ginagamit na selulusa. Sa polysaccharide na ito, isang oxygen bridge ang nag-uugnay sa 1st at 4th carbon atoms sa mga kalapit na unit, ang naturang bond ay tinatawag na α-1,4-glycosidic.

Ang istraktura ng mga biopolymer

Ang mga protina (o mga protina) ay inuri bilang mataas na molekular na timbang na mga organikong sangkap. Sa istruktura, ang isang molekula ng protina ay binubuo ng daan-daang o higit pang mga amino acid na konektado sa isang chain sa pamamagitan ng isang peptide bond. Ang pagkakaroon ng isang malaking bilang ng iba't ibang mga amino acid at ang maraming kumbinasyon ng kanilang koneksyon ay nagdaragdag sa isang malaking bilang ng mga variant ng protina.

Ito ay kilala na sa bawat buhay na organismo ang amino acid na komposisyon ng mga protina ay tinutukoy ng sarili nitong genetic code. Halimbawa, mayroong higit sa 5 milyong iba't ibang mga protina na matatagpuan sa katawan ng tao, at wala sa mga ito ang magkapareho sa mga protina ng anumang iba pang nabubuhay na organismo. Upang mabuo ang lahat ng iba't ibang mga protina na ito, kailangan mo lamang ng 22 amino acid, na siyang genetic code ng tao. Sa unang tingin, tila hindi kapani-paniwala na ang mga kumbinasyon ng dalawang dosenang amino acid lamang ay bumubuo ng 5 milyong iba't ibang uri ng protina sa katawan ng tao, ngunit ito ay nagpapahiwatig lamang ng hindi pangkaraniwang kumplikadong istraktura ng kanilang mga molekula.

Sa 22 amino acid na bumubuo sa genetic code ng tao, 9 ang itinuturing na mahalaga, dahil hindi sila na-synthesize sa katawan ng tao at dapat ibigay sa pagkain. Kabilang dito ang: histidine, isoleucine, leucine, lysine, methionine, phenylalanine, threonine, tryptophan, at valine. At ang mga amino acid na alanine, arginine, asparagine, carnitine, cysteine, cystine, glutamic acid, glutamine, glycine, hydroxyproline, proline, serine, tyrosine ay hindi mahalaga, at maaaring ma-synthesize sa katawan sa mga reaksyon ng transamination (synthesis mula sa iba pang mga amino acid ).

Bilang karagdagan sa nakalistang 22 amino acids, higit sa 150 iba pa ang matatagpuan sa katawan ng tao. Ang pagiging nasa iba't ibang mga selula at tisyu, na nasa isang libre o nakagapos na anyo, sila ay naiiba sa 22 sa itaas dahil hindi sila bahagi ng mga protina ng katawan.

Upang bumuo ng isang molekula ng protina sa katawan, ang pagkakaroon ng lahat ng mga amino acid at ang dami ng mga proporsyon sa pagitan ng mga ito ay mahalaga. Sa isang pagbawas sa dami ng alinman sa mga amino acid, ang pagiging epektibo ng lahat ng iba pang mga amino acid sa proseso ng synthesis ng protina ay bumababa nang proporsyonal. At sa kawalan ng hindi bababa sa isa sa mga kailangang-kailangan, ang synthesis ay hindi magiging posible.

Physico-chemical na katangian ng mga biopolymer

Mga tampok ng istraktura ng chain ng mga biopolymer sa halimbawa ng mga protina, nucleic acid at polysaccharides. Homo- at heteropolymer. Ang ideya ng mga biopolymer bilang linear, free-jointed, chain structures. Ang mga uri ng bond sa biopolymer molecules ay covalent (peptide, phosphodiester, glycosidic, disulfide) at non-covalent (hydrogen bonds, ionic bonds, van der Waals forces, interplanar interactions). hydrophobic na pakikipag-ugnayan. Thermodynamics ng paglitaw ng hydrophobic na pakikipag-ugnayan. Mga puwersa ng malapit at malayong pakikipag-ugnayan.

Physico-chemical properties ng mga protina: molekular na timbang, acid-base na mga katangian ng mga protina. Pagsingil ng isang molekula ng protina, isoelectric point. Mga katangian ng buffer ng mga protina. Solubility, colloid properties, optical properties ng mga protina.

Biological na papel at aplikasyon ng mga biopolymer

Ang biological na papel ng mga biopolymer:

1. Ang mga nucleic acid ay gumaganap ng mga genetic function sa cell. Ang pagkakasunud-sunod ng mga monomer unit (nucleotides) sa deoxyribonucleic acid - DNA (minsan sa ribonucleic acid - RNA) ay tumutukoy (sa anyo ng isang genetic code (Tingnan ang Genetic Code)) ang pagkakasunud-sunod ng mga monomer unit (amino acid residues) sa lahat ng synthesized na protina at, sa gayon, ang istraktura ng katawan at ang mga prosesong biochemical na nagaganap dito.

2. Ang mga protina ay gumaganap ng ilang mahahalagang tungkulin sa selula. Isinasagawa ng mga protina ng enzyme ang lahat ng mga kemikal na reaksyon ng metabolismo sa cell, dinadala ang mga ito sa kinakailangang pagkakasunud-sunod at sa nais na bilis. Ang mga protina ng mga kalamnan, flagella ng mga mikrobyo, cell villi, atbp. ay gumaganap ng isang contractile function, na nagko-convert ng kemikal na enerhiya sa mekanikal na gawain at tinitiyak ang mobility ng katawan sa kabuuan o mga bahagi nito. Ang mga protina ay ang pangunahing materyal ng karamihan sa mga istruktura ng cellular (kabilang ang mga espesyal na uri ng mga tisyu) ng lahat ng nabubuhay na organismo, ang mga shell ng mga virus at phage.

Mga aplikasyon ng biopolymer:

Ang mga biopolymer (buong pangalan - biodegradable polymers) ay naiiba sa ibang mga plastik sa posibilidad na mabulok sa mga microorganism sa pamamagitan ng kemikal o pisikal na pagkilos. Ito ang pag-aari ng mga bagong materyales na nagbibigay-daan sa paglutas ng problema sa basura. Sa kasalukuyan, ang pagbuo ng mga biopolymer ay isinasagawa sa tatlong pangunahing lugar: ang paggawa ng mga biodegradable polyesters batay sa hydroxycarboxylic acids, paggawa ng mga pang-industriyang polymer na biodegradable, at ang paggawa ng mga plastik batay sa mga reproducible na natural na bahagi.

Mga nabubulok na polyester (mga polymer batay sa mga hydroxycarboxylic acid):

Ang isa sa mga pinaka-promising bioplastics para sa packaging application ay polylactide, isang condensation produkto ng lactic acid. Ito ay nakuha sa parehong synthetically at sa pamamagitan ng enzymatic fermentation ng sugar dextrose o maltose mula sa butil at patatas dapat, na mga renewable raw materyales ng biological pinagmulan. Ang polylactide ay isang transparent, walang kulay na thermoplastic polymer. Ang pangunahing bentahe nito ay ang posibilidad ng pagproseso ng lahat ng mga pamamaraan na ginagamit para sa pagproseso ng thermoplastics. Maaaring gamitin ang mga polylactide sheet upang bumuo ng mga plato, tray, pelikula, hibla, packaging ng pagkain, at mga medikal na implant. Ngunit ang malawakang paggamit nito ay napipigilan ng mababang produktibidad ng mga linya ng produksyon at ang mataas na halaga ng resultang produkto.

Bibliograpiya

1. N.E. Kuzmenko, V.V. Eremin, V.A. Popkov // Mga Simula ng Chemistry.

2. N.V. Korovin//General Chemistry.

3. N.A. Abakumova, N.N. Bykova. 9. Carbohydrates // Organic chemistry at mga batayan ng biochemistry.

Ang mga protina ay mga biopolymer na binubuo ng mga residue ng amino acid na pinagsama-sama ng mga peptide bond (-CO-NH-). Mga ardilya ay kasama sa mga selula at tisyu ng lahat ng nabubuhay na organismo. sa mga molekula ng protina kasama ang 20 nalalabi ng iba't ibang amino acid. Istraktura ng protina-

Mayroon silang hindi mauubos na iba't ibang mga istraktura.

Pangunahing Istruktura ay ang pagkakasunud-sunod ng mga unit ng amino acid sa isang linear polypeptide chain.

pangalawang istraktura- ito ay isang pagsasaayos ng isang molekula ng protina, na kahawig ng isang helix, na nabuo bilang isang resulta ng pag-twist polypeptide chain dahil sa hydrogen bond sa pagitan ng mga grupo: CO at NH .

Tertiary na istraktura- ito ay isang spatial na pagsasaayos, tumatagal ng baluktot sa pilipit polypeptide tanikala.

Quaternary na istraktura ay polymeric formations ng ilan macromolecules ardilya. Mga katangiang pisikal-

Ilang squirrels matunaw sa tubig, nabubuo koloidal mga solusyon (halimbawa, puti ng itlog); iba pa matunaw sa dilute na mga solusyon sa asin; pangatlo hindi matutunaw (halimbawa, mga protina ng mga tisyu ng integumentaryo). Mga katangian ng kemikal

1. Denaturasyon - pagkasira ng pangalawang, tertiary na istraktura ng protina sa ilalim ng impluwensya ng iba't ibang mga kadahilanan: temperatura, ang pagkilos ng mga acid, mga asing-gamot ng mabibigat na metal, alkohol, atbp. 2. Mga husay na reaksyon sa mga protina :

a) Kapag nasunog ang protina - amoy sunog na balahibo.

b) Protein + HNO3 → dilaw na kulay

c) Protein solution +NaOH + CuSO4 → kulay ng violet

3. Hydrolysis Protein + H2O → pinaghalong mga amino acid

Mga pag-andar ng mga protina sa kalikasan:

catalytic ( mga enzyme);

Regulatoryo ( mga hormone);

istruktura ( keratin lana, sutla fibroin, collagen);

polymers ay tinatawag mga sangkap na may malaking molekular na timbang, na binubuo ng marami paulit-ulit na istruktura mga link. May mga natural polimer (almirol, protina, selulusa, goma) at sintetikong polimer ( polyethylene, phenolics). Ang mga substansyang mababa ang bigat ng molekular kung saan ang mga polymer ay na-synthesize ay tinatawag na monomer.

CH2=CH2 polyethylene monomer - ethylene

(-CH2-CH2-)n - molekula ng polimer

CH2-CH2- - isang yunit ng istruktura - isang paulit-ulit na paulit-ulit na pangkat ng mga atomo. Mga katangiang pisikal-

Mga polimer magkaroon ng mataas lakas ng makina. Persistent, Walang tinukoy na temperatura natutunaw ay hindi matutunaw sa tubig at sa karamihan ng mga organikong solvent. Polyethylene - translucent na materyal, air at moisture resistant, fusible, chemically resistant. Ginagamit ito para sa mga pelikula, tubo, mga produktong sambahayan (mga pinggan, laruan), pagkakabukod ng kuryente, mga patong sa ibabaw.

8. Mutual na impluwensya ng mga atomo sa mga molekula ng mga organikong sangkap. Ang ethanol ay isang tipikal na kinatawan ng klase ng mga saturated monohydric alcohol, kung saan ang OH functional group ay naka-link sa isang hydrocarbon radical. Dahil ang oxygen ay mas electronegative kaysa sa hydrogen at carbon, O-N koneksyon sa molekula ng ethanol ito ay malakas na polar, na may labis na negatibong singil sa atomo ng oxygen at may positibong singil sa atom ng hydrogen. Bilang resulta, ang hydrogen atom ng hydroxo group ay mas reaktibo kaysa sa hydrogen atoms sa hydrocarbon radical. Ang mga alak ay amphoteric compound, iyon ay, nagpapakita sila ng mga katangian ng mga acid at base.

Ang Phenol ay isang benzene derivative kung saan ang isa sa mga hydrogen atoms

pinalitan ng isang hydroxyl group.

Ang hydroxyl group at ang benzene ring ay nakakaimpluwensya sa isa't isa. Sa ilalim ng pagkilos ng n-electron cloud, ang nag-iisang pares ng oxygen ay lumilipat patungo sa benzene nucleus (mayroong conjugation effect). Bilang isang resulta, ang polariseysyon ng O ~ H bond ay tumataas at ang kadaliang kumilos ng mga atomo ng hydrogen sa pangkat ng hydroxo ay tumataas. Ang impluwensya ng pangkat ng hydroxo sa mga katangian ng singsing ng benzene ay ipinakita sa isang pagtaas sa kadaliang mapakilos ng mga atomo ng hydrogen sa mga posisyon 2, 4, 6. Ang Phenol ay may mas malinaw na mga katangian ng acid kumpara sa mga alkohol, sa partikular na ethanol. Ang phenol solution na ginagamit para sa pagdidisimpekta ay tinatawag na carbolic acid.

Ang ethanol at phenol ay tumutugon sa mga alkali metal (mga katangian ng acid

at (pangunahing katangian), para sa ethanol ay nakikipag-ugnayan sa hydrogen halides

phenol, imposible ang gayong reaksyon H25O4 C2H50H + HC] -) C2H5C] + H20

Ang phenol ay tumutugon sa mga solusyon sa alkali (acid property), para sa ethanol ang gayong reaksyon ay imposible

anol at phenol - mga sangkap na may isa

Kaya, ang paghahambing ng mga katangian ng mga ito ngunit magkaibang mga katangian, ang konklusyon ay tungkol sa magkaparehong impluwensya ng mga atomo.

9. Mga uri ng chemical bond: ionic, covalent (polar, non-polar), metallic. Ang isang covalent bond ay nabuo sa pamamagitan ng magkakapatong na mga ulap ng elektron ng dalawang atomo. Ang bawat atom ay nagbibigay ng isang hindi pares na elektron para sa pagbuo ng isang kemikal na bono, habang pagbuo ng isang karaniwang pares ng elektron. Kapag ang isang covalent bond ay nabuo sa pagitan ng dalawang magkaparehong atomo, ito ay tinatawag hindi polar.

Kung ang isang covalent bond ay nabuo sa pagitan ng dalawa iba-iba atoms, ang karaniwang pares ng elektron ay inililipat sa atom na may mas malaki electronegativity(electronegativity tinawag ang kakayahan ng isang atom na makaakit ng mga electron). Sa kasong ito, nangyayari ang isang polar covalent bond. espesyal na kaso covalent Ang koneksyon ay isang donor-acceptor bond. Para sa pagbuo nito, ang isang atom ay dapat magkaroon ng isang libreng orbital sa panlabas na antas ng elektroniko, at ang isa ay dapat magkaroon ng isang pares ng mga electron. Ang isang atom (donor) ay nagbibigay ng isa pa (acceptor) kasama ang pares ng elektron nito, bilang isang resulta, ito ay nagiging karaniwan, na bumubuo kemikal na dumidikit. Halimbawa - CO molecule:

Ionic na bono nabuo sa pagitan ng mga atomo na may ibang kakaibang electronegativity. Sa kasong ito, ang isang atom ay nag-donate ng mga electron at nagiging isang positibong sisingilin na ion, at ang atom na nakatanggap ng mga electron ay nagiging negatibong sisingilin. mga ion gaganapin magkasama dahil sa mga puwersa ng electrostatic attraction.

hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng mga polar molecule (tubig, alkohol, ammonia) dahil sa pagkahumaling ng magkasalungat na singil.

Ang lakas ng isang hydrogen bond ay makabuluhang (~20 beses) na mas mababa kaysa sa isang ionic o covalent bond.

10. Hydrogen compounds ng mga non-metal. Mga pattern sa mga pagbabago sa kanilang mga katangian dahil sa posisyon mga elemento ng kemikal sa periodic system hydride, Sa mga compound na may non-metal, ang hydrogen ay nagpapakita ng estado ng oksihenasyon na +1. Dahil ang enerhiya hydrogen ionization napakalaki, ang kemikal na bono nito sa mga di-metal ay hindi ionic, ngunit polar-covalent. Ang pinaka-electronegative na p-element sa kanang bahagi ng mga panahon, tulad ng sulfur at chlorine, ay tumutugon sa hydrogen upang bumuo ng covalent hydride, na may acidic Ang mga katangian at ang lakas ng mga acid na ito ay tumataas habang ang laki ng atom ng non-metal na nakakabit sa hydrogen ay tumataas. Ang mga eksepsiyon ay methane CH4, na isang neutral na tambalan, pati na rin ammonia NH3, na may mga pangunahing katangian. Hydrogen compounds ng mga di-metal ay lubos na natutunaw sa tubig at bumubuo ng mga acid na may parehong mga formula. Mas electronegative p-elemento, tulad ng aluminyo, silikon at posporus, kapag pinainit huwag mag-react may hydrogen. labing-isa. Mga simula ng thermodynamics. Mga ideya tungkol sa entropy. Pinag-aaralan ng Thermodynamics ang mga pisikal na bagay ng materyal na mundo lamang sa isang estado ng thermodynamic equilibrium. Ang pagiging nasa ilalim ng ilang pare-parehong panlabas na kondisyon at pare-parehong temperatura kapaligiran. Isinasaalang-alang ng thermodynamics ang mga kondisyon para sa pagkakaroon ng mga hindi maibabalik na proseso. Halimbawa, ang pamamahagi ng mga molekula ng gas (ang batas ng pagsasabog). Ang gawain ng thermodynamics ng mga hindi maibabalik na proseso ay sa una ay ang pag-aaral ng mga di-equilibrium na proseso para sa mga estadong hindi masyadong naiiba sa equilibrium. Ang pangalawang batas ng thermodynamics. Entropy. Pangalawang batas ng thermodynamics nagpapakilala ng bagong function ng estado - entropy. Ang termino " entropy nangangahulugang "pagbabago". Sa pormulasyon: “Ang bawat thermodynamic system ay mayroong state function na tinatawag na entropy. Ang entropy ay kinakalkula sa sumusunod na paraan. Ang sistema ay inililipat mula sa isang arbitraryong piniling paunang estado patungo sa katumbas na huling estado sa pamamagitan ng pagkakasunod-sunod ng mga estado ng ekwilibriyo; lahat ng mga bahagi ng init dQ na isinasagawa sa system ay kinakalkula, ang bawat isa ay hinati sa ganap na temperatura T na naaayon dito, at ang lahat ng mga halaga na nakuha sa ganitong paraan ay summed (ang unang bahagi ng ikalawang batas ng thermodynamics). Sa ilalim ng tunay (hindi-ideal) na mga proseso, ang entropy ng isang nakahiwalay na sistema ay tumataas." Accounting at pagpapanatili ng dami hindi pa rin sapat ang enerhiya upang hatulan ang posibilidad ng isang partikular na proseso. enerhiya katangian hindi lamang sa dami, kundi sa kalidad. Kasabay nito, mahalaga na ang enerhiya ng isang tiyak na kalidad ay maaaring kusang magbago lamang sa enerhiya mababang kalidad. Ang dami na tumutukoy sa kalidad ng enerhiya ay entropy. Mga proseso sa buhay at walang buhay Gaano karaming bagay ang dumadaloy sa isang paraan na ang entropy sa mga closed isolated system ay tumataas, at ang kalidad ng enerhiya pababa. Ito ang kahulugan ng pangalawang batas ng thermodynamics. Act 3! W - numero iba't ibang estado system, magagamit dito sa ilalim ng mga ibinigay na kundisyon, o ang thermodynamic na posibilidad ng macrostate ng system.

ang entropy ng isang wastong nabuong kristal ng isang purong substance sa absolute zero ay zero. Ang postulate na ito maaaring ipaliwanag ng statistical thermodynamics, ayon sa kung saan ang entropy ay isang sukatan ng randomness ng isang system sa micro level: S = kblnW

12. Genetic na koneksyon ng hydrocarbons. Kabilang sa maraming uri ng mga koneksyon, maaari isa-isa ang mga nagpapahiwatig kung ano ang pangunahin at kung ano ang pangalawa, kung paano ang ilang mga bagay o phenomena ay nagbubunga ng iba. Ang mga ganitong uri ng relasyon ay tinatawag na genetic.
Mayroong genetic link sa pagitan ng homologous series ng hydrocarbons, na matatagpuan sa proseso ng mutual transformation ng mga substance na ito. Halimbawa,
C2H6 - C2H4 - C2H2 - C6H6 - C6H6Cl6;

13. Hydrolysis ng mga asin hydrolysis tinawag pakikipag-ugnayan ng mga ion ng asin sa H2O, na humahantong sa pagbuo mahina electrolyte.

Ang anumang asin ay maaaring isipin bilang produkto ng reaksyon ng isang acid at isang base.

Depende sa mga uri ng mga paunang sangkap na ito, 4 na uri ng mga asing-gamot ang nakikilala.

Ang mga asin ay nabuo mula sa isang malakas na acid at isang malakas na base:

NaOH+HCl=NaCl+H2O

Ang ganitong mga hydrolysis salts ay hindi napapailalim sa at ang kanilang mga may tubig na solusyon ay may neutral na kapaligiran.

Nabuo ang mga asin mahinang acid ngunit malakas na base:

H2CO3 + 2 NaOH = Na2CO3 + 2 H2O

Sa may tubig na mga solusyon ng naturang mga asing-gamot, ang H2O ay makikipag-ugnayan anion mahina acid, na nabuo noong paghihiwalay asin:

Na2CO3®2Na++CO32−

Ang mga anion na ito ay magkakabit sa kanilang mga sarili ng mga H+ ions na nahiwalay mula sa mga molekula ng H2O, bilang isang resulta kung saan ang isang mahinang electrolyte HCO3--hydrocarbonate anion ay nabuo, at ang mga OH- ion ay maipon sa solusyon, na magbibigay ng isang alkalina. reaksyon sa solusyon ng naturang asin.

14. Glycerol polyhydric alcohol komposisyon molekula pisikal na kemikal. Pisikal Mga katangian ng polyhydric alcohol:

1) ang pinakamahalagang kinatawan ng polyhydric alcohols ay ethylene glycol at glycerin;

2) ang mga ito ay walang kulay na syrupy na likido na may matamis na lasa;

3) ang mga ito ay lubos na natutunaw sa tubig;

4) ang mga katangiang ito ay likas din sa iba pang mga polyhydric na alkohol, halimbawa, ang ethylene glycol ay lason.

Mga kemikal na katangian ng polyhydric alcohol.

1. Bilang mga sangkap na naglalaman ng mga hydroxyl group, ang mga polyhydric na alkohol ay may katulad na mga katangian sa mga monohydric na alkohol.

2. Sa ilalim ng pagkilos ng mga hydrohalic acid sa mga alkohol, ang pangkat ng hydroxyl ay pinalitan:

CH2OH-CH2OH + H CI -> CH2OH-CH2CI + H2O.

Glycerin - walang kulay, malapot, mataas na hygroscopic na likido, nahahalo sa tubig sa anumang proporsyon. Matamis sa lasa, kaya naman nakuha ang pangalan nito. Sa kumbinasyon ng propylene glycol, nagiging mas kaunting likido ito kapag bumaba ang temperatura sa malapit sa zero degrees Celsius.

Ang saklaw ng gliserin ay magkakaiba: industriya ng pagkain, industriya ng tabako, mga elektronikong sigarilyo, industriyang medikal, detergent at mga pampaganda, agrikultura, tela, papel at katad na industriya, plastik, pintura at barnis na industriya, electrical at radio engineering (bilang flux para sa paghihinang).

Mga pamamaraan para sa pagkuha at paggamit polyhydric alcohols: 1) tulad ng monohydric alcohols, polyhydric alcohols ay maaaring makuha mula sa kaukulang hydrocarbons sa pamamagitan ng kanilang halogen derivatives; 2) ang pinakakaraniwang polyhydric na alkohol ay gliserin, nakukuha ito sa pamamagitan ng paghahati ng mga taba, at ngayon ay parami nang parami gawa ng tao proseso mula sa propylene, na nabuo sa panahon pagbibitak mga produktong langis.

15. Mga kinatawan ng glucose monosaccharides kemikal . Glucose (C6H12O6), o ubas Ang asukal, o dextrose, ay matatagpuan sa katas ng maraming prutas at berry, kabilang ang mga ubas, kaya ang pangalan ng ganitong uri ng asukal.

Isang walang kulay na mala-kristal na substansiya na may matamis na lasa, natutunaw sa tubig at mga organikong solvent, natutunaw sa Schweitzer's reagent: ammonia solution ng copper hydroxide - Cu (NH3) 4 (OH) 2, sa isang concentrated solution ng zinc chloride at isang concentrated solution ng sulfuric acid.

Ang glucose ay isang walang kulay na mala-kristal na substansiya, lubos na natutunaw sa tubig, matamis sa lasa (Latin "glucos" - matamis):

1) ito ay matatagpuan sa halos lahat ng mga organo ng halaman: sa mga prutas, ugat, dahon, bulaklak;

2) lalo na ang maraming glucose sa katas ng ubas at hinog na prutas, berry;

3) ang glucose ay matatagpuan sa mga organismo ng hayop;

4) naglalaman ito ng humigit-kumulang 0.1% sa dugo ng tao.

Mga tampok ng istraktura ng glucose

1. Ang komposisyon ng glucose ay ipinahayag ng formula: C6H12O6, ito ay kabilang sa polyhydric alcohols.

2. Kung ang isang solusyon ng sangkap na ito ay idinagdag sa bagong precipitated na tanso (II) hydroxide, isang maliwanag na asul na solusyon ay nabuo, tulad ng sa kaso ng gliserin.

Kinukumpirma ng karanasan na ang glucose ay kabilang sa mga polyhydric alcohol.

3. Mayroong isang ester ng glucose, sa molekula kung saan mayroong limang nalalabi ng acetic acid. Mula dito sumusunod na mayroong limang pangkat ng hydroxyl sa molekula ng carbohydrate. Ipinapaliwanag ng katotohanang ito kung bakit natutunaw nang maayos ang glucose sa tubig at matamis ang lasa.

Kung ang isang solusyon ng glucose ay pinainit ng isang ammonia solution ng silver oxide (I), pagkatapos ay isang katangian na "silver mirror" ang makukuha.

Ang ikaanim na atom ng oxygen sa molekula ng sangkap ay bahagi ng pangkat ng aldehyde.

4. Upang makakuha ng kumpletong larawan ng istraktura ng glucose, kailangan mong malaman kung paano binuo ang balangkas ng molekula. Dahil ang lahat ng anim na atomo ng oxygen ay bahagi ng mga functional na grupo, samakatuwid, ang mga carbon atom na bumubuo sa balangkas ay direktang konektado sa isa't isa.

5. Ang chain ng carbon atoms ay tuwid, hindi branched.

6. Ang isang aldehyde group ay maaari lamang nasa dulo ng isang walang sanga na carbon chain, at ang hydroxyl group ay maaari lamang maging stable sa iba't ibang carbon atoms.

7. Ang glucose ay parehong aldehyde at polyhydric alcohol: ito ay isang aldehyde alcohol.

16. Diene hydrocarbons, ang kanilang kemikal na istraktura, mga katangian, pagkuha ng isang sistema Ang mga diene ay mga organikong compound na naglalaman ng dalawang carbon-carbon double bond. Depende sa mutual arrangement ng double bonds, ang dienes ay nahahati sa tatlong grupo: conjugated dienes, kung saan ang double bonds ay pinaghihiwalay ng single (1,3-dienes), allenes na may

pinagsama-samang dobleng bono (1,2-dienes) at diene na may nakahiwalay na dobleng bono, kung saan ang mga dobleng bono ay pinaghihiwalay ng ilang solong bono. Ang mga mababang diene ay walang kulay, mababang kumukulo na likido (mga kumukulo na punto ng isoprene - 34 ° C, 2,2-dimethyl-1,3-butadiene - 68.78 ° C, 1,3-cyclopentadiene - 41.5 ° C).

Ang mga diene hydrocarbon ay naiiba sa pag-aayos ng mga dobleng bono; ang pagsasaayos na ito, dahil sa mga epekto ng conjugation ng bono, ay nakakaapekto sa kanilang reaktibidad. May tatlong klase ng dienes: Allenes - dienes na may pinagsama-samang bonds, substituted derivatives ng propadiene-1,2 H2C=C=CH2 Conjugated dienes o 1,3-dienes - substituted derivatives ng butadiene-1,3 CH2=CH–CH= CH2 Isolated dienes, kung saan ang mga double bond ay matatagpuan sa pamamagitan ng dalawa o higit pang solong C–CD bonds. Ang diene hydrocarbons ay madaling ma-polymerize. Ang reaksyon ng polymerization ng diene hydrocarbons ay sumasailalim sa synthesis ng goma. Pumapasok sila sa mga reaksyon ng karagdagan (hydrogenation, halogenation, hydrohalogenation. Ang natural na goma ay isang isoprene polymer, na kadalasang matatagpuan sa milky sap ng hevea at marami pang ibang halaman. Ang pangunahing pisikal at kemikal na katangian ng elastomer na ito ay ang solubility nito sa hydrocarbons at ang kanilang derivatives, insolubility sa tubig at alkohol.Sa temperatura ng kuwarto, bilang isang panuntunan, ang natural na goma ay nakakabit ng oxygen, bilang isang resulta kung saan ang "pagtanda" ng materyal ay nangyayari, at samakatuwid, ang pagkalastiko at lakas nito ay bumababa. , na isinasagawa sa pamamagitan ng synthesis ayon sa sa paraan ng SV Lebedev (anionic polymerization ng liquid butadiene sa pagkakaroon ng sodium), gayunpaman, dahil sa mababang mekanikal na katangian nito, ito ay nakahanap ng limitadong paggamit Ang mga pangunahing uri ng synthetic rubbers: Isoprene Butadiene rubber Butadiene-methylstyrene rubber Butyl rubber (at zobutylene-isoprene copolymer) Ethylene-propylene (ethylene-propylene copolymer) Butadiene-nitrile (butadiene-acrylonitrile copolymer) Chloroprene,

17. dispersed system. Colloidal-dispersed system

Sa kalikasan at teknolohiya, ang mga dispersed system ay madalas na nakatagpo kung saan ang isang substance ay pantay na ipinamamahagi sa anyo ng mga particle sa loob ng isa pang substance.

Sa mga dispersed system, ang isang dispersed phase ay nakikilala - isang pinong hinati na sangkap at isang dispersion medium - isang homogenous substance kung saan ang dispersed phase ay ipinamamahagi. Halimbawa, sa maputik na tubig na naglalaman ng luad, ang dispersed phase ay solid particle ng clay, at ang dispersion medium ay tubig; sa fog, ang dispersed phase ay mga likidong particle, ang dispersion medium ay hangin; sa usok, ang dispersed phase ay solid particle ng karbon, ang dispersion medium ay hangin; sa gatas - ang dispersed phase - mga particle ng taba, ang dispersion medium - likido, atbp.

Kasama sa mga dispersed system ang mga ordinaryong (totoo) na solusyon, mga colloidal na solusyon, pati na rin ang mga suspensyon at emulsion. Sila ay naiiba sa bawat isa lalo na sa laki ng mga particle, ibig sabihin, ang antas ng pagpapakalat (fragmentation).

Ang mga system na may sukat na maliit na butil na mas mababa sa 10-9 m ay mga tunay na solusyon, na binubuo ng mga molekula o ion ng isang natunaw na sangkap. Dapat silang ituring bilang isang single-phase system. Ang mga sistema na may sukat ng butil na higit sa 10-7 m ay mga magaspang na sistema - mga suspensyon at emulsyon.

Ang mga suspensyon ay mga dispersed system kung saan ang dispersed phase ay solid at ang dispersion medium ay likido, at ang solid ay halos hindi matutunaw sa likido. Upang maghanda ng isang suspensyon, kinakailangan na gilingin ang sangkap sa isang pinong pulbos, ibuhos ito sa isang likido kung saan ang sangkap ay hindi natutunaw, at iling mabuti (halimbawa, nanginginig ang luad sa tubig). Sa paglipas ng panahon, mahuhulog ang mga particle sa ilalim ng sisidlan. Malinaw, mas maliit ang mga particle, mas matagal ang suspensyon.

Ang mga emulsion ay mga dispersed system kung saan ang dispersed phase at ang dispersion medium ay mga likido na hindi mapaghalo. Mula sa tubig at langis, maaari kang maghanda ng isang emulsyon sa pamamagitan ng pag-alog ng pinaghalong nang mahabang panahon. Ang isang halimbawa ng isang emulsion ay gatas, kung saan ang maliliit na globule ng taba ay lumulutang sa likido. Ang mga suspensyon at emulsyon ay dalawang-phase na sistema.

mga sistema ng koloid

Ang mga colloidal solution ay mataas ang dispersed two-phase system na binubuo ng dispersion medium at dispersed phase, na may mga linear na laki ng particle ng huli mula 10-9 m hanggang 10-7 m. Gaya ng makikita, ang mga colloidal solution ay intermediate sa particle laki sa pagitan ng mga tunay na solusyon at mga suspensyon at emulsyon. Ang mga koloidal na particle ay karaniwang binubuo ng isang malaking bilang ng mga molekula o ion.

Suspensyon - isang halo ng mga sangkap kung saan ang isang solidong sangkap ay ipinamamahagi sa anyo ng mga maliliit na particle sa isang likidong sangkap sa suspensyon. Ang suspensyon ay isang coarsely dispersed system na may solid dispersed phase at liquid dispersion medium. Karaniwan, ang mga particle ng dispersed phase ay napakalaki (higit sa 10 microns) na sila ay tumira sa ilalim ng pagkilos ng gravity (sediment). Ang mga suspensyon kung saan ang sedimentation ay nagpapatuloy nang napakabagal dahil sa maliit na pagkakaiba sa density ng dispersed phase at ang dispersion medium ay tinatawag minsan na mga suspension. Ang mga dispersed na istruktura ay madaling lumitaw sa puro suspension. Ang mga karaniwang slurries ay slurries, drilling fluids, cement slurries, enamel paints. Malawakang ginagamit sa paggawa ng mga keramika. 18. Iron, posisyon sa periodic system, atomic structure Ang mga karaniwang estado ng oksihenasyon ng bakal ay +2 at +3. Ang +2 na estado ng oksihenasyon ay ipinakita sa pamamagitan ng pagkawala ng dalawang 4s electron. Ang +3 oxidation state ay tumutugma din sa pagkawala ng isa pang 3d electron, habang ang 3d level ay kalahating puno; ang mga naturang electronic configuration ay medyo matatag.

Pisikal ari-arian. Ang bakal ay isang tipikal na metal na bumubuo ng isang metal na kristal na sala-sala. Ang bakal ay nagsasagawa ng kuryente, medyo matigas ang ulo, natutunaw na punto 1539C. Ang bakal ay naiiba sa karamihan ng iba pang mga metal sa kakayahan nitong maging magnet.

Mga katangian ng kemikal. Ang bakal ay tumutugon sa maraming di-metal:

Nabuo ang sukat ng bakal na may halong oksido ng bakal. Ang formula nito ay nakasulat din bilang mga sumusunod: FeОFe2О3.

Tumutugon sa mga acid upang maglabas ng hydrogen:

Pumapasok ito sa mga reaksyon ng pagpapalit na may mga metal na asing-gamot na matatagpuan sa kanan ng bakal sa isang serye ng mga boltahe:

mga compound ng bakal. Ang FeO basic oxide, ay tumutugon sa mga solusyon sa acid upang bumuo ng mga iron (II) na asin. Ang Fe2O3 ay isang amphoteric oxide na tumutugon din sa mga solusyon sa alkali.

hydroxides:

Mga haluang metal na bakal. Ang modernong industriya ng metalurhiko ay gumagawa ng mga haluang bakal ng iba't ibang komposisyon.

Ang lahat ng bakal na haluang metal ay nahahati sa komposisyon at mga katangian sa dalawang grupo. Kasama sa unang grupo ang iba't ibang grado ng cast iron, ang pangalawang grupo ay kinabibilangan ng iba't ibang grado ng bakal.

Cast iron na inilaan para sa pagproseso sa bakal, ay tinatawag na pig iron. Naglalaman ito ng mula 3.9 hanggang 4.3% C, 0.31.5% Si, 1.53.5% Mn, hindi hihigit sa 0.3% P at hindi hihigit sa 0.07% S. , ay tinatawag na foundry iron. Ang mga ferroalloy ay tinutunaw din sa mga blast furnace, na ay pangunahing ginagamit sa paggawa ng mga bakal bilang mga additives. Ang mga ferroalloy ay mayroong, kumpara sa pig iron, ng mas mataas na nilalaman ng silicon (ferrosilicon), manganese (ferromanganese), chromium (ferrochromium) at iba pang mga elemento.

Pangkalahatang pamamaraan para sa pagkuha ng mga metal.

Ang mga metal ay matatagpuan sa kalikasan pangunahin sa anyo ng mga compound. Ang mga metal lamang na may mababang aktibidad ng kemikal (mga marangal na metal) ang matatagpuan sa kalikasan sa isang libreng estado (mga metal na platinum, ginto, tanso, pilak, mercury). Sa mga istrukturang metal, ang bakal, aluminyo, at magnesiyo lamang ang matatagpuan sa kalikasan sa anyo ng mga compound sa sapat na dami. Bumubuo sila ng malalakas na deposito ng mga deposito ng medyo mayaman na mga ores. Ginagawa nitong mas madaling anihin ang mga ito sa isang malaking sukat.

Dahil ang mga metal sa mga compound ay nasa isang oxidized na estado (may positibong estado ng oksihenasyon), ang pagkuha ng mga ito sa isang libreng estado ay nabawasan sa isang proseso ng pagbawas:

Ang prosesong ito ay maaaring isagawa sa kemikal o electrochemically.

Sa pagbabawas ng kemikal, kadalasang ginagamit ang karbon o carbon monoxide (II), gayundin ang hydrogen, mga aktibong metal, at silikon bilang pampababa. Sa tulong ng carbon monoxide (II), ang iron ay nakuha (sa proseso ng blast furnace), maraming non-ferrous na metal (lata, lead, zinc, atbp.):

Ang pagbabawas ng hydrogen ay ginagamit, halimbawa, upang makagawa ng tungsten mula sa tungsten(VI) oxide:

19. Ang konsepto ng katigasan ng tubig. Lumaban . Ang katigasan ng tubig ay isang kumbinasyon ng mga katangian dahil sa nilalaman ng calcium at magnesium cations sa tubig. Ang mga anion ng mga natutunaw na asing-gamot ng calcium at magnesium ay maaaring bikarbonate ions, sulfate ions at chloride ions. Mayroong pansamantalang (carbonate) at permanenteng tigas.

Ang pansamantalang katigasan ay dahil sa nilalaman ng calcium at magnesium bicarbonates sa tubig. Ang pansamantalang katigasan ay madaling maalis sa pamamagitan ng pagkulo:

Ang permanenteng tigas ay dahil sa pagkakaroon ng mga sulfate, chlorides at iba pang mga asing-gamot ng calcium at magnesium sa tubig. Maaaring alisin ang permanenteng paninigas gamit ang mga sumusunod na pamamaraan.

a) Lime-soda method - isang pinaghalong slaked lime at soda ay idinagdag sa tubig. Kasabay nito, ang pansamantalang katigasan ng tubig ay tinanggal na may slaked lime, at permanenteng katigasan - na may soda:

b) Cationic method - ang tubig ay ipinapasa sa isang column na puno ng cation exchanger (cation exchangers ay solid substance na naglalaman ng mga mobile cations sa kanilang komposisyon na maaaring ipagpalit para sa mga ions ng panlabas na kapaligiran) Calcium at magnesium ions ay nananatili sa cation exchanger, at Ang mga sodium ions ay pumasa sa solusyon, bilang isang resulta kung saan bumababa ang katigasan ng tubig:

Ang kabuuang nilalaman ng calcium sa katawan ng tao ay may average na 1.9% ng kabuuang timbang ng katawan, habang 99% ng kabuuang halaga ay nahuhulog sa skeleton at 1% lamang ang matatagpuan sa iba pang mga tisyu at likido sa katawan. Ang pang-araw-araw na pangangailangan para sa calcium para sa isang may sapat na gulang ay 0.45-1.2 g. Ang calcium ay kasangkot sa lahat ng mahahalagang proseso ng katawan. Ang normal na pamumuo ng dugo ay nangyayari lamang sa pagkakaroon ng mga calcium salt. Ang kaltsyum ay may mahalagang papel sa neuromuscular excitability ng katawan.

20. Mga taba bilang mga ester ng gliserol at carboxylic acid, ang kanilang komposisyon at mga katangian. Mga taba, o triglycerides (kung saan ang acyl ay isang carboxylic acid na nalalabi -C (O) R) - ang mga natural na organikong compound ay kumpletong kumplikado,

ester ng gliserol at monobasic fatty acid; kabilang sa klase ng mga lipid. Sa mga buhay na organismo, nagsasagawa sila ng istruktura, enerhiya, at iba pang mga function.

Ang komposisyon ng natural na triglyceride ay kinabibilangan ng mga nalalabi ng puspos

(saturated) acids (palmitic C15H31COOH, stearic C17H35COOH, atbp.) at unsaturated unsaturated acids () (oleic C17H33COOH, linoleic C17H31COOH, linolenic

C15H29COOH, atbp.).

Ang mga likidong taba ay nagiging solid sa pamamagitan ng isang reaksyon ng hydrogenation (catalytic hydrogenation). Sa kasong ito, ang hydrogen ay idinagdag sa dobleng bono na nakapaloob sa hydrocarbon radical ng mga molekula ng langis.

21.isomerismo ng mga organikong compound, ang mga uri nito. Mayroong dalawang uri ng isomerism: structural at spatial (stereoisomerism). Ang mga istrukturang isomer ay naiiba sa bawat isa sa pagkakasunud-sunod ng mga bono ng mga atomo sa isang molekula, mga stereo-isomer - sa pag-aayos ng mga atomo sa espasyo na may parehong pagkakasunud-sunod ng mga bono sa pagitan nila.

Structural isomerism
isomerismo Ang carbon skeleton ay dahil sa magkaibang pagkakasunud-sunod ng bono sa pagitan ng mga carbon atom na bumubuo sa balangkas ng molekula. Tulad ng ipinakita na, ang molecular formula C4H10 ay tumutugma sa dalawang hydrocarbon: n-butane at isobutane. Tatlong isomer ang posible para sa C5H12 hydrocarbon: pentane, iso-pentane, at neopentane.

Karamihan sa mga natural na compound ay mga indibidwal na enantiomer, at ang kanilang biological action (mula sa lasa at amoy hanggang sa nakapagpapagaling na aksyon) ay naiiba nang husto mula sa mga katangian ng kanilang optical antipodes na nakuha sa laboratoryo. Ang ganitong pagkakaiba sa biological na aktibidad ay may malaking kahalagahan, dahil pinagbabatayan nito ang pinakamahalagang pag-aari ng lahat ng nabubuhay na organismo - metabolismo.

22. artificial fibers sa halimbawa ng cellophane at viscose. ay mga kemikal na hibla na nakuha mula sa mga natural na polimer, pangunahin ang selulusa na nakuha mula sa kahoy at dayami. Ang mga tela na ginawa mula sa mga artipisyal na hibla, pati na rin mula sa mga natural, ay may mataas na kalinisan at iba pang mga katangian.

Ang mga tela ng viscose ay ginawa ayon sa kanilang layunin. Maaari silang bigyan ng hitsura ng koton, lino, lana o sutla. Bilang karagdagan, ang viscose ay ginagamit para sa pag-ikot ng viscose na hindi fibrous na mga produkto (cellulose film, cellophane), pati na rin para sa paggawa ng artipisyal na katad (tarpaulin). Ang viscose ay may ilang mga pakinabang sa tradisyonal na natural na tela. Kaya, ang viscose ay sumisipsip ng kahalumigmigan nang mas mahusay kaysa sa koton. Ang mga produktong gawa sa viscose ay may kaaya-ayang malasutla na ningning, habang ang mga ito ay madaling tinina at may mataas na liwanag na fastness (hindi tulad ng sutla). Kabilang sa mga pagkukulang, kinakailangang pangalanan ang isang malakas na tupi, isang mataas na antas ng pag-urong at mababang lakas (lalo na kapag basa). Samakatuwid, kinakailangang hugasan ang viscose sa banayad na mode. Ito ay mas mahusay na pigain sa pamamagitan ng kamay at hindi gaanong, o hindi pigain sa lahat, ngunit agad na mag-hang upang matuyo. Inirerekomenda na plantsahin ito sa parehong mode tulad ng sutla.

Nangunguna ang viscose fiber sa mga chemical fibers sa mga tuntunin ng produksyon. Ang viscose ay ginawa mula sa mga likidong solusyon ng natural na selulusa: mula sa spruce, pine wood, stems ng ilang mga halaman, mula sa cotton fiber processing waste. Ang mga labi ng spruce chips at cotton fluff ay ginagamot ng isang alkali solution (caustic soda), ang alkaline cellulose ay nakuha, na pagkatapos ay ginagamot ng carbon disulfide at ang resultang raster ay pinindot sa pamamagitan ng spinnerets - mga plato na may maliliit na butas - ang mga materyal na stream ay nakuha na tumigas at bumubuo ng elementarya na mga filament. Nakita ng mga siyentipikong Ruso ang magandang kinabukasan ng viscose fiber.

Ari-arian

Ang hibla ng viscose ay ang pinaka maraming nalalaman sa mga hibla ng kemikal, ito ay malapit sa koton. Ang tela ng viscose ay malambot at kaaya-aya sa pagpindot. Ito ay bumubuo ng magagandang fold. Ang hibla ay may maluwag na istraktura, nakapagpapaalaala sa sutla sa loob hitsura. Ang viscose ay nakikilala rin sa sobrang mataas na hygroscopicity nito. Ang viscose ay sumisipsip ng dalawang beses na mas maraming kahalumigmigan kaysa, halimbawa, koton. Ang tela ng viscose ay napakadaling makulayan sa pinakamaliwanag na kulay. Kapag nabasa, ang dalisay na viscose ay nagiging hindi gaanong matibay, gayunpaman, ang problemang ito ay ganap na nalutas sa pamamagitan ng paghabi ng mga espesyal na reinforcing fibers. Ang density ng non-woven fabric na gawa sa viscose ay maaaring mag-iba mula 1.53 g/cm3 hanggang 4.5 g/cm3. Ang pagkalastiko ng viscose ay hindi hihigit sa 2-3%. Ang viscose non-woven ay hindi nawawala ang mga katangian nito kapag pinainit hanggang 150 °C. Ang viscose fiber ay napakahusay na pinagsama sa iba pang mga hibla, na nagbibigay-daan sa iyo upang mapabuti ang iba't ibang mga katangian ng bagay: lakas, lambot, hygroscopicity. Ang viscose ay hindi nakuryente. "Berde" na mga katangian

23 Mga katangian ng komposisyon ng .ketones para sa pagkuha at paggamit: Mga paraan upang makakuha ng ketones

Ang mga ketone ay maaaring makuha sa pamamagitan ng oksihenasyon ng mga alkenes (na may oxygen sa pagkakaroon ng mga palladium salt at ozone), mga alkohol, at hydration ng mga alkynes. Ang paraan ng hydroformylation ng mga alkenes (oxosynthesis) ay may kahalagahan sa industriya.

1. Mula sa mga alak. Maraming mga aldehydes at ketone ang nakukuha sa pamamagitan ng dehydrogenation ng mga alkohol, ngunit sa kasalukuyan ang proseso ay napanatili ang kahalagahan nito para lamang sa paggawa ng formaldehyde (Cu catalyst). Ang isang pang-industriya na paraan ng pagkuha ay ang oksihenasyon ng mga alkohol. Bilang mga ahente ng oxidizing, ginagamit ang K2Cr2O7 / dilute. H2SO4, Cr2O3/dil. H2SO4. Ang mga pangunahing alkohol ay na-oxidized upang makagawa ng mga aldehydes, at ang mga pangalawang alkohol sa mga ketone.

Mga biopolymer- isang klase ng mga polimer na natural na nangyayari sa kalikasan, na bahagi ng mga buhay na organismo: mga protina, nucleic acid, polysaccharides. Ang mga biopolymer ay binubuo ng magkapareho (o magkaibang) mga yunit - monomer. Monomer ng mga protina - amino acid, nucleic acid - nucleotides, sa polysaccharides - monosaccharides.

Mayroong dalawang uri ng biopolymers - regular (ilang polysaccharides) at irregular (protina, nucleic acid, ilang polysaccharides).

Mga ardilya

α-helix, kapag nagaganap ang mga bono ng hydrogen sa pagitan ng mga amino acid sa parehong kadena,

β-sheet (nakatiklop na mga layer), kapag ang hydrogen bond ay nabuo sa pagitan ng iba't ibang polypeptide chain na papunta sa iba't ibang direksyon (anti-parallel,

hindi maayos na mga lugar

Ginagamit ang mga computer program upang mahulaan ang pangalawang istraktura.

Ang isang mahalagang klase ng polymeric proteins ay fibrillar proteins, ang pinakakilala kung saan ay collagen.

Sa mundo ng hayop, ang mga protina ay karaniwang kumikilos bilang isang suporta, polimer na bumubuo ng istruktura. Ang mga polimer na ito ay binuo mula sa 20 α-amino acid. Ang mga residue ng amino acid ay naka-link sa mga macromolecule ng protina sa pamamagitan ng mga peptide bond na nagreresulta mula sa reaksyon ng carboxyl at amino group.

Ang kahalagahan ng mga protina sa wildlife ay hindi maaaring overestimated. Ito ang materyal na gusali ng mga nabubuhay na organismo, mga biocatalyst - mga enzyme na tinitiyak ang daloy ng mga reaksyon sa mga selula, at mga enzyme na nagpapasigla sa ilang mga biochemical na reaksyon, i.e. pagbibigay ng selectivity ng biocatalysis. Ang ating mga kalamnan, buhok, balat ay binubuo ng mga fibrous na protina. Ang protina ng dugo, na bahagi ng hemoglobin, ay nagtataguyod ng pagsipsip ng atmospheric oxygen, isa pang protina - insulin - ay responsable para sa pagkasira ng asukal sa katawan at, samakatuwid, para sa pagbibigay nito ng enerhiya. Ang molekular na timbang ng mga protina ay malawak na nag-iiba. Kaya, ang insulin, ang una sa mga protina, na ang istraktura ay itinatag ni F. Sanger noong 1953, ay naglalaman ng mga 60 amino acid unit, at ang molekular na timbang nito ay 12,000 lamang. Sa ngayon, ilang libong mga molekula ng protina ang natukoy, ang ang molekular na timbang ng ilan sa kanila ay umabot sa 106 o higit pa.

Mga nucleic acid

Ang pangalawang istraktura ay isang istraktura na nabuo dahil sa mga non-covalent na interaksyon ng mga nucleotide (karamihan sa mga nitrogenous na base) sa isa't isa, stacking at hydrogen bond. Ang DNA double helix ay isang klasikong halimbawa ng pangalawang istraktura. Ito ang pinakakaraniwang anyo ng DNA sa kalikasan, na binubuo ng dalawang antiparallel na komplementaryong polynucleotide chain. Ang anti-parallelism ay ipinatupad dahil sa polarity ng bawat isa sa mga circuit. Ang complementarity ay nauunawaan bilang ang pagsusulatan sa bawat nitrogenous base ng isang DNA strand ng isang mahigpit na tinukoy na base ng isa pang strand (sa tapat ng A ay T, at sa tapat ng G ay C). Ang DNA ay hawak sa double helix sa pamamagitan ng complementary base pairing - ang pagbuo ng hydrogen bonds, dalawa sa A-T pair at tatlo sa G-C pair.

Noong 1868, ang Swiss scientist na si Friedrich Miescher ay naghiwalay ng isang sangkap na naglalaman ng posporus mula sa nuclei ng mga selula, na tinawag niyang nuclein. Nang maglaon, ito at ang mga katulad na sangkap ay tinawag na mga nucleic acid. Ang kanilang molekular na timbang ay maaaring umabot sa 109, ngunit mas madalas ay mula 105-106. Ang mga paunang sangkap kung saan binuo ang mga nucleotide - ang mga link ng macromolecules ng mga nucleic acid ay: carbohydrate, phosphoric acid, purine at pyrimidine base. Sa isang pangkat ng mga acid, ang ribose ay kumikilos bilang isang karbohidrat, sa iba pa - deoxyribose.

Mga polysaccharides

3D na istraktura ng cellulose

Ang mga polysaccharides na na-synthesize ng mga buhay na organismo ay binubuo ng isang malaking bilang ng mga monosaccharides na konektado ng mga glycosidic bond. Kadalasan ang polysaccharides ay hindi matutunaw sa tubig. Ang mga ito ay kadalasang napakalaki, may sanga na mga molekula. Ang mga halimbawa ng polysaccharides na na-synthesize ng mga nabubuhay na organismo ay ang mga imbakan na sangkap na starch at glycogen, pati na rin ang structural polysaccharides - cellulose at chitin. Dahil ang biological polysaccharides ay binubuo ng mga molekula na may iba't ibang haba, ang mga konsepto ng pangalawang at tertiary na istraktura ay hindi nalalapat sa polysaccharides.

Ang kemikal na komposisyon ay katulad ng selulusa, almirol, na binubuo ng amylose at amylopectin, glycogen at dextran. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dating at selulusa ay nakasalalay sa pagsasanga ng mga macromolecule, at ang amylopectin at glycogen ay maaaring mauri bilang hyperbranched natural polymers, i.e. dendrimer ng hindi regular na istraktura. Ang branch point ay karaniwang ang ikaanim na carbon atom ng α-D-glucopyranose ring, na naka-link ng isang glycosidic bond sa side chain. Ang pagkakaiba sa pagitan ng dextran at cellulose ay nakasalalay sa likas na katangian ng mga glycosidic bond - kasama ang α-1,4-, naglalaman din ang dextran ng α-1,3- at α-1,6-glycosidic bond, ang huli ay nangingibabaw.

Ang chitin at chitosan ay may kemikal na komposisyon na iba sa selulusa, ngunit malapit sila dito sa istraktura. Ang pagkakaiba ay nakasalalay sa katotohanan na sa pangalawang carbon atom ng α-D-glucopyranose unit na naka-link ng α-1,4-glycosidic bond, ang OH group ay pinalitan ng –NHCH3COO group sa chitin at ang –NH2 group sa chitosan.

Ang selulusa ay matatagpuan sa balat at kahoy ng mga puno, mga tangkay ng halaman: ang koton ay naglalaman ng higit sa 90% na selulusa, mga puno ng koniperus - higit sa 60%, nangungulag - mga 40%. Ang lakas ng mga hibla ng selulusa ay dahil sa ang katunayan na sila ay nabuo sa pamamagitan ng mga solong kristal kung saan ang mga macromolecule ay naka-pack na parallel sa isa't isa. Ang selulusa ay ang istrukturang batayan ng mga kinatawan ng hindi lamang sa mundo ng halaman, kundi pati na rin ng ilang bakterya.

Sa kaharian ng mga hayop, ang polysaccharides ay "ginagamit" lamang ng mga insekto at arthropod bilang sumusuporta, mga polimer na bumubuo ng istruktura. Kadalasan, ginagamit ang chitin para sa mga layuning ito, na nagsisilbing pagbuo ng tinatawag na panlabas na balangkas sa mga alimango, ulang, at hipon. Mula sa chitin sa pamamagitan ng deacetylation, ang chitosan ay nakuha, na, hindi katulad ng hindi matutunaw na chitin, ay natutunaw sa may tubig na mga solusyon ng formic, acetic at hydrochloric acid. Sa pagsasaalang-alang na ito, at dahil din sa isang kumplikadong mga mahahalagang katangian na sinamahan ng biocompatibility, ang chitosan ay may mahusay na mga prospect para sa isang malawak na hanay ng mga aplikasyon. praktikal na aplikasyon malapit na.

Ang starch ay isa sa mga polysaccharides na nagsisilbing reserbang sustansya sa mga halaman. Ang mga tuber, prutas, buto ay naglalaman ng hanggang 70% na almirol. Ang nakaimbak na polysaccharide ng mga hayop ay glycogen, na higit sa lahat ay matatagpuan sa atay at kalamnan.

Ang lakas ng mga putot at tangkay ng mga halaman, bilang karagdagan sa balangkas ng mga hibla ng selulusa, ay tinutukoy ng nag-uugnay na tisyu ng halaman. Ang isang makabuluhang bahagi nito sa mga puno ay lignin - hanggang sa 30%. Ang istraktura nito ay hindi pa tiyak na naitatag. Ito ay kilala na ito ay isang medyo mababang molekular na timbang (M ≈ 104) hyperbranched polymer na nabuo pangunahin mula sa phenol residues na pinalitan ng –OCH3 group sa ortho position at –CH=CH–CH2OH group sa para position. Sa kasalukuyan, isang malaking halaga ng mga lignin ang naipon bilang basura mula sa industriya ng selulusa hydrolysis, ngunit ang problema ng kanilang pagtatapon ay hindi nalutas. Ang mga sumusuportang elemento ng tissue ng halaman ay kinabibilangan ng mga pectin substance at, sa partikular, pectin, na matatagpuan pangunahin sa mga cell wall. Ang nilalaman nito sa alisan ng balat ng mga mansanas at ang puting bahagi ng balat ng mga bunga ng sitrus ay umabot sa 30%. Ang pectin ay kabilang sa heteropolysaccharides, i.e. mga copolymer. Ang mga macromolecule nito ay pangunahing binuo mula sa mga nalalabi ng D-galacturonic acid at ang methyl ester nito na naka-link ng α-1,4-glycosidic bond.

Sa mga pentose, ang mga polimer ng arabinose at xylose ay mahalaga, na bumubuo ng polysaccharides na tinatawag na arabins at xylans. Sila, kasama ng selulusa, ay tumutukoy sa mga tipikal na katangian ng kahoy.