Bessonov Ilya (270) _biopolimery

Biopolimerek - osztálya polimerek a természetben található természetes formájában, egy részét az élő szervezetek, fehérjék, nukleinsavak, poliszacharidok, lignin. Biopolimerek állnak azonos (vagy hasonló) egységek - monomerek. Monomerek fehérjék - aminosavak, nukleinsavak - a nukleotidok poliszacharidok - monoszacharidok.

Kétféle biopolimerek - szabályos (néhány poliszacharidok) és a szabálytalan (fehérjék, nukleinsavak, néhány poliszacharidok).

A történelem céltudatos tanulmányozása fehérjék kezdődött a XVIII században, amikor a munka eredményeként a francia kémikus Antoine Fransua De Fourcroy és más tudósok tanulmányozni anyagok, mint például albumin, fibrin és sikérfehérjék izolálták egy külön osztályt molekulák.

1836-ban megjelent az első modell a kémiai szerkezete a fehérjék. Ez a modell által javasolt Mulder alapján az elmélet a csoportok, és amíg a végén a 1850-es évek-ben ismerték. És miután már csak 2 év 1838-fehérjék is kapta a mai nevét - a fehérjéket. Ő javasolta munkavállaló Mulder Jens Jakob Berzelius. Végére a XIX azt vizsgálták legtöbb aminosav alkotó fehérjék, melyek valószínűleg szolgált a lendület a tény, hogy 1894-ben a német tudós Albrecht Kossel előadott elmélet, hogy az aminosavak alapvető építőkövei a fehérjék.

Az elején a XX század Kossel hipotézist kísérletileg bizonyította a német vegyész Emilem Fisherom.

1926-ban, az American kémikus Dzheyms Samner azt mutatták, hogy az enzim ureáz, a szervezetben termelődő kapcsolódó fehérjék. A felfedezés, ő nyitotta meg az utat a megvalósításához fontos a szerepre, amelyet a fehérjék az emberi szervezetben.

1949-ben, Fred Sanger kapott aminosav-szekvenciáját az inzulin hormon, és így bebizonyította, hogy a fehérjék - lineáris polimerek aminosavak.

Az 1960-as, az első háromdimenziós szerkezetek a fehérjék, alapuló röntgendiffrakciós atomi szinten kaptunk.

A fehérjék több szinten a szervezet - elsődleges, másodlagos, harmadlagos és kvaterner néha. Az elsődleges szerkezet meghatározott szekvenciát a monomerek, a másodlagos Meghatározza belüli és intermolekuláris kölcsönhatások a monomerek közötti, jellemzően hidrogénkötés. A harmadlagos szerkezet függ a kölcsönhatás a másodlagos szerkezet, kvaterner általában kombinálásával kialakított számos molekulák harmadlagos szerkezet.

A másodlagos szerkezet fehérjék kölcsönhatásából képződik aminosavak által hidrogénkötések és hidrofób kölcsönhatások. A főbb típusai a szekunder struktúra

α-hélix ha a hidrogénkötések között előforduló aminosavak egy egyláncú,

a p-lemez (hajtogatott rétegek) ha a hidrogénkötések között kialakult különböző poiipeptid-láncból húzódó különböző irányokban (antiparallel rendezetlen régiók

A másodlagos szerkezet előrejelzése számítógépes programok segítségével.

Tercier szerkezet vagy „összecsukható” úgy állítjuk elő, a másodlagos struktúrák és stabiliruetsya nem kovalens, ionos, hidrogénkötések és hidrofób kölcsönhatások. A fehérjéket hasonló funkciót ellátó jellemzően hasonló harmadlagos szerkezetet. Erre példa a β-szeres Barrell (hordó), amikor β-lap elrendezve a kerület mentén. A harmadlagos szerkezete fehérjék határozzák meg röntgen-analízissel.

Egy fontos osztályát polimer fibrilláris proteinek proteineket is tartalmaznak, a legismertebb, amely a kollagén.

Az állatvilágban, mint referencia polimer szerkezetalkotó rendszerint kinyúlnak fehérjék.

Ezek a polimerek épülnek 20 α-aminosav. aminosavak a fehérje makromolekulát peptidkötésekkel kapcsolt, amelyek eredményeként a reakció a karboxil- és aminocsoportok.

Az érték a fehérje természetű nem lehet túlbecsülni. Ez az épület anyaga az élő szervezetek, biokatalizátorok - enzimek, biztosítva a reakciók során a sejtek és enzimek, amelyek serkentik a biokémiai reakciók, azaz biztosít szelektív biocatalysis. Izmaink, a haj, a bőr, tagjai rostos fehérje. Blood fehérje, egy része a hemoglobin, elősegíti a felszívódását a levegőben lévő oxigén, egy másik fehérje - inzulin - felelősek a hasadási cukor a szervezetben, és ennek következtében, annak energiaellátás. Molekulatömeg a fehérjék széles körben változik. Így az inzulin - az első a fehérjék, amelyek szerkezete megállapítható volt 1953-ban F. Sanger g. Tartalmaz körülbelül 60 aminosav-egységet, és a molekulatömege csak 12 000. A mai napig, amely több ezer fehérjemolekulák, a molekulatömege néhány közülük eléri 106 és így tovább.

A primer DNS szerkezete - egy lineáris nukleotidszekvenciát a láncban. Jellemzően a szekvenciát írt levelek formájában (például AGTCATGCCAG), sőt rögzítés hajtjuk végre 5'- a 3'-vége a lánc.

Másodlagos szerkezet - olyan szerkezet alakult miatt a nem-kovalens kölcsönhatások nukleotidok (több nitrogén bázisok) egymással, egymásra rakható és hidrogénkötés. A kettős spirál DNS egy klasszikus példája a másodlagos szerkezet. Ez leggyakrabban a természetben, a DNS forma, amely két antiparalelnyh komplementer polinukleotid láncok. Antiparallel kiaknázni, mert a polaritása az egyes láncok. Under komplementaritás észre illő mindegyik nitrogéntartalmú bázis DNS láncok más szigorúan meghatározott lánc bázis (szemben egy T, és a szemközti G jelentése C). DNS megmarad kettős hélix miatt komplementer bázispárosodás - a hidrogén kötések kialakulását, két egy pár A-T és a három páros G-C.

1868-ban, a svájci tudós Friedrich Miescher izolált sejtmagokat foszfor-tartalmú anyagot, amit az úgynevezett nukleina.

Később, ilyen és hasonló anyagok az úgynevezett nukleinsav kislot.Ih molekulatömegű lehet akár 109, de általában a tartomány 105-106.

A kiindulási anyagok, amelyek nem állnak a nukleotidok - egységek makromolekulák nukleinsavak: szénhidrát, foszforsav, purin és pirimidin bázisok. Az egyik csoport a savak a szénhidrát jár ribóz a másik - dezoxiribóz

Összhangban a természetét szénhidrát szerepelnek azok összetétele, nukleinsav úgynevezett ribonukleinsav és dezoxiribonukleinsavak. Leggyakrabban használt rövidítések az RNS és DNS-t. A nukleinsavak játsszanak felelősségteljesebb szerepet életfolyamatokat. Segítségükkel megoldására két fő probléma: a tárolására és továbbítására szolgáló genetikai információt, és a mátrix szintézisét makromolekulák a DNS, RNS és fehérje.

Poliszacharidok által szintetizált élőlények, áll a nagyszámú monoszacharidok összekötött glikozidos kötésekkel. Gyakran poliszacharidok vízben oldhatatlanok. Általában ez egy nagyon nagy, elágazó molekula. Példák a poliszacharidok, amelyek által szintetizált élő organizmusok helyettesítő anyag a keményítő és a glikogén, valamint a strukturális poliszacharidok - cellulóz, és a kitin. Mivel poliszacharidok állnak biológiai molekulák különböző hosszúságú, a koncepció a másodlagos és harmadlagos szerkezet nem alkalmazható a poliszacharidok.

Poliszacharidok kialakított kis molekulatömegű vegyületek úgynevezett cukor vagy szénhidrátok. Ciklikus monoszacharid molekulák képezve egymáshoz egy úgynevezett glikozidos kötéseket kondenzációjával hidroxilcsoportok.

A leggyakoribb poliszacharidok ismétlődő egységeket, amelyek maradékai α-D-glükopiranóz vagy származékai. A legismertebb és széles körben alkalmazhatóságát cellulóz. Ez a poliszacharid oxigén híd köti össze a 1. és 4. szénatom a szomszédos linkeket, egy ilyen kapcsolat az úgynevezett α-1,4-glikozidos.

A fehérjék (vagy fehérjék) utal egy makromolekuláris szerves anyagok. Strukturális fehérje molekula áll több száz vagy több, csatlakozik a láncban egy peptidkötés, aminosavak. A létezése számos különböző aminosavak és különböző kombinációkban való csatlakozási kitesz egy hatalmas mennyiségű fehérje variánsok.

Köztudott, hogy minden élő szervezet aminosav-összetétele fehérjék határozzák meg saját genetikai kódját. Például, az emberi szervezetben fordul elő több mint 5 millió különböző fehérjék, egyikük sem nem azonos más fehérjék a szervezet. A konstrukció ezt a különféle fehérjék, ott kell lennie összesen 22 aminosav, amelyek az emberi genetikai kód. Első pillantásra úgy tűnik, nem valószínű, hogy a kombinációja mind a húsz aminosav az emberi szervezetben, így 5 millió különböző faj a fehérje, de ez csak azt jelzi, hogy nagyon bonyolult szerkezet a molekulák.

A 22 felépítő aminosavak a genetikai kód, 9 nélkülözhetetlennek kell tekinteni, mert azok nem szintetizált az emberi szervezetben, és kell lépnie, hogy az élelmiszer. Ezek közé tartoznak: hisztidin, izoleucin, leucin, lizin, metionin, fenil-alanin, treonin, triptofán és valin. És az aminosav alanin, arginin, aszparagin, karnitin, cisztein, cisztin, glutaminsav, glutamin, glicin, hidroxi-prolin, prolin, szerin, tirozin nem lényeges, és lehet szintetizálni a szervezetben transzaminálás reakciók (szintézise más aminosavak).

Amellett, hogy ezek a 22 aminosavat az emberi szervezet több mint 150 mások. Míg a különböző sejtek és szövetek, szabad vagy kötött formában, ezek különböznek a fenti 22, amely soha nem része a test fehérjék.

A konstrukció a test a fehérjemolekula, fontos, hogy az összes aminosavat és a mennyiségi aránya közöttük. Csökkenő mennyiségű bármely aminosav arányosan csökkentett hatékonyságot minden más aminosavak során fehérjeszintézis. És ennek hiányában legalább az egyik alapvető, a szintézis nem lehetséges.

Fiziko-kémiai tulajdonságai biopolimerek

Tulajdonságok biopolimer lánc szerkezete például fehérjéket, nukleinsavakat és poliszacharidokat. Homo- és heteropolimer. Az az elképzelés a biopolimerek, mint lineáris, szabadon csuklós, lánc szerkezetében. Típusú kötéseket a molekulák a biopolimerek - kovalens (peptid, foszfodiészter, glikozid, diszulfid) és a nem-kovalens (hidrogénkötés, az ionos kötés, a Van der Waals kölcsönhatások síkok). Hidrofób kölcsönhatások. Termodinamikája előfordulása hidrofób kölcsönhatások. Force közeli és távoli interakció.

Fiziko-kémiai tulajdonságok a fehérjék: molekulatömeg, sav-bázis tulajdonságai fehérjék. A felelős a fehérje molekulák izoelektromos pont. Pufferoló tulajdonságai fehérjék. Oldékonyság, kolloid tulajdonságai, optikai tulajdonságai a fehérjék.

A biológiai szerepe és alkalmazása biopolimerek

A biológiai szerepe biopolimerek:

1. A nukleinsavak a sejt működését genetikai funkciókat. A szekvenciát a monomer egységek (nukleotid) a dezoxiribonukleinsav - DNS (néha ribonukleinsav - RNS) határozza meg (a formájában a genetikai kód (lásd genetikai kód).) A szekvencia a monomer egységek (aminosavmaradék) mind a szintetizált fehérje és egy m .. a szerkezet a test és a hely biokémiai folyamatokban is.

2. Fehérjék elvégzésére számos fontos sejt funkciókat. Fehérjék enzimek végre minden kémiai reakciókat a sejtek anyagcseréjét lefolytatásával azokat a kívánt szekvenciát és a megfelelő sebességgel. Fehérjék izom, ostoros mikrobák és más sejt-bolyhok. Működtesse kontraktilis funkciót, konvertáló kémiai energiát mechanikai munkává és biztosítja a mobilitása az egész test vagy annak részei. A fehérjék - az alapanyag a legtöbb sejt struktúrák (beleértve a különleges típusú szövet ..) az élő organizmusok, membránok vírusok és fágok.

Biopolymers (teljes név - biológiailag lebontható polimerek) különböznek a többi műanyag bomlási képessége a mikroorganizmusok kémiai vagy fizikai hatások. Ez az a tulajdonság, az új anyagok lehetővé teszi számunkra, hogy megoldja a problémát a hulladékot. Jelenleg a biopolimerek fejlesztés folyik három fő területen: a termelés biológiai úton lebomló poliészter alapú gidroksikarbinovyh savak adó biológiai lebonthatóság ipari polimerek gyártása műanyag alapú természetes, megújuló összetevőket.

Biológiailag lebontható poliészterek (alapú gidroksikarbinovyh-polimerek):

Az egyik legígéretesebb bioműanyag a csomagolási alkalmazásokhoz tekinthető polilaktid - tejsav kondenzációs termék. Előállítása mind szintetikusan és enzimes fermentáció dextróz, maltóz cukor vagy cefre gabona és a burgonya, amelyek megújuló nyersanyagokat biológiai eredetű. Polilaktid - egy tiszta, színtelen, hőre lágyuló polimer. Legfőbb előnye - a lehetőséget az újrahasznosítás összes használt módszerek A termikus réteg feldolgozásra. A lapokat lehet öntött polilaktid tányérok, tálcák, hogy kapjunk film, rost, csomagolás élelmiszer-ipari termékek, implantátumok gyógyszert. Azonban, széles körben alkalmazott korlátozza az alacsony termelékenység gyártósorok és a magas költségek a kapott terméket.

Listája használt irodalom

1. N.E.Kuzmenko, V.V.Eremin, V.A.Popkov // indítása kémia.

2. N.V.Korovin // Általános kémia.

3. N.A.Abakumova, N.N.Bykova. 9. A szénhidrátok // Szerves kémia és biokémia bázis.