Тема 31. Нуклеїнові кислоти.

Нуклеїнові кислоти – це природні полімери( біополімери), що складаються з великої кількості залишків нуклеотидів. Нуклеотиди в свою чергу складаються з трьох компонентів:

1. вуглеводний компонент (рибоза, дезоксирибоза);

2. нітрогеновмісна основа (азотиста): Урацил, Тимін, Цитозин, Гуанін, Аденін);

3. Фосфатна кислота (Н₃РО₄).

Нуклеїнові кислоти поділяються на:

1. ДНК;

2. РНК.

 

До складу ДНК входять нуклеотиди, що містять:

- дезоксирибоза;

- Тимін, Цитозин, Аденін, Гуанін;

- Н₃РО₄

 

До складу РНК входять нуклеотиди, що містять:

- рибоза;

- Урацил, Цитозин, Аденін, Гуанін;

- Н₃РО₄

Нуклеїнові кислоти більш складні за своєю природою від білків і для них характерні такі структури:

1. первинна структура – це послідовність розміщення залишків нуклеотидів у молекулі нуклеїнових кислот. Вона існує за рахунок фосфорскладноефірного (фосфорестерного)зв’язку.

С₃

│

О

│

НО─Р─О─С₅

║

О

2. вторинна структура. Для ДНК вона існує у вигляді подвійної спіралі, що складається з двох молекул ДНК, які розміщені азотистими основами до середини і завжди комплементарно: А – Т і Г – Ц (А н Т он Ц и Г ан), а заишками фосфатної кислоти і дезоксирибозою на зовню. Вона існує за рахунок водневих зв’язків, які утворюються між азотистими основами двох паралельних витків.

 

Для РНК вона існує у вигляді однієї спіралі і не цілком спіралізована. Вона існує за рахунок водневих зв’язків, які утворюється між азотистими основами двох паралельних витків цієї спіралі і завжди комплементарно: А – У і Г - Ц.

3.третинна структура – це певне розміщення молекули ДНК у просторі (намотування подійної спіралі на білок – нуклеомер). Вона існує у вигляді клубка, закрученої нитки. (ДНК має довжину 1,8 см хоча знаходиться в клітині).

4.четвертинна структура – це намотування третинної структури на негістоновий білок – нуклеосома).

Функції нуклеїнових кислот:

ДНК -передає спадкову інформацію.

РНК - бере участь в біосинтезі білка.

 

Тема 32. Високомолекулярні сполуки і полімерні матеріали на основі них.

 

ВМС

 

До високомолекулярних сполук відносяться складні речовини, що мають відносну молекулярну масу 5000 і більше.

Загальна формула ВМС: (-А-)_n

Основні поняття хімії ВМС

nA → (-A-)_n

nСН₂ = СН₂ → (-СН₂-СН₂-)_n

етилен поліетилен

Мономер – це вихідні речовини в реакціх одержання ВМС. Наприклад: СН₂ = СН₂ - етилен.

Полімер – це продукти реакції одержання ВМС. Наприклад: (-СН₂-СН₂-)_n - поліетилен.

Структурна(елементарна) ланка полімеру - це група атомів, яка багато разів повторюється у молекулі полімеру. Наприклад: -СН₂-СН₂-.

Ступінь полімеризації полімеру - це число, яке показує скільки разів елементарна ланка повторюється в молекулі полімеру. Наприклад: n

Молекули полімерів ще називають макромолекулами.

Реакції синтезу ВМС

1. реакція полімеризації – це реакція сполучення великої кількості однакових молекул мономерів з утворенням однієї макромолекули полімеру. Ці реакції характерні тільки для алкенів і алкадієнів (містять 2 подвійні зв′язки).

nСН₂ = СН₂ → (-СН₂-СН₂-)_n

етилен поліетилен

nСН₂ = СН – СН₃ → (-СН₂ - СН -)_n

пропілен |

CН₃ поліпропілен

2. реакція спів(ко)полімеризації -це реакція сполучення великої кількості різних мономерів з утворенням однієї макромолекули співполімеру. Ці реакції характерні тільки для алкенів і алкадієнів (містять 2 подвійні зв′язки).

nСН₂ = СН₂ + nСН₂ = СН – СН₃ → (-СН₂-СН₂-СН₂ - СН -)_n

│

СН₃

3. реакція поліконденсації – це реакція сполучення великої кількості однакових або різних мономерів, з утворенням крім макромолекули полімеру і ще низькомолекулярні речовини (Н₂О, N₂, HCl).

n NH₂ – CH –COOH → (- NH – CH –COO)_n + (n-1)H₂O

│ │

R R

α-амінокислоти білок

 

 

ВМС поділяються на такі групи:

1. пластмаси;

2. каучуки;

3. синтетичні волокна.

 

 

Пластмаси

 

Пластмаси поділяються на:

1. термопластичні пластмаси;

2. термореактивні пластмаси.

Термопластичні пластмаси – це пластмаси, які піддаються багаторазовій переробці. Наприклад:

1. поліетилен; (тефлон -(-СF₂-СF₂-)_n )

2. поліпропілен;

3. поліхлорвініл(полівінілхлорид);

Полістирол

Всі термопластичні пластмаси одержують реакціями полімеризації відповідних мономерів:

nСН₂ = СН₂ → (-СН₂-СН₂-)_n

етилен поліетилен

(Застосування: пакувальний матеріал для харчових продуктів і виробів; покриття теплиць, оранжерей; водопровідні(холодної води) та каналізаційні труби)

nСН₂ = СН – СН₃ → (-СН₂ - СН -)_n

пропілен |

CН₃ поліпропілен

(Застосування:труби гарячої води; пакувальний матеріал для технічних цілей)

 

nСН₂ = СН → (-СН₂ - СН -)_n

│ |

Cl Cl

хлорвініл поліхлорвініл

(Застосування: лінолеум; замінники шкіри – дермантин; ізолента)

 

nСН₂ = СН → (-СН₂-СН-)_n

| │

С₆Н₅ С₆Н₅

стирен полістирен (полістирол)

(Застосування: пінопласт; пакувальний матеріал для харчових продуктів і фармацевтичних виробів)

 

Термореактивні пластмаси – це пластмаси, які не піддаються багаторазовій переробці. Наприклад:

- фенол формальдегідна смола.

Термореактивні пластмаси одержують реакцією поліконденсації.

ОН

│

nС₆Н₅ –ОН + n Н - C= О → (-С₆Н₃СН₂ –)_n + nH₂O

фенол │ фенолформальдегідна смола

Н

Формальдегід

Фенолформальдегідна смола

(Застосування: дерев´яностружкові і дерев´яноволокнисті плити – ДСП і ДВП;

пластики; лаки для меблів)

 

 

Каучуки

 

Каучуки – це полімери, які одержують із дієнових вуглеводнів (алкадієнів) реакціями полімеризації їх.

Дієнові вуглеводні (алкадієни) – це ненасичені вуглеводні, які містять два подвійні зв’язки.

СН₂ = СН – СН = СН₂ СН₂ = С – СН = СН₂

Бута-1,3-дієн │

Дивініл СН₃

2-метилбута-1,3-дієн

Ізопрен

 

 

nСН₂ = СН – СН = СН₂ → (- СН₂ - СН = СН - СН₂-)_n

Бута-1,3-дієн бутадієновий каучук

Дивініл дивініловий каучук

 

 

СН₂ = С – СН = СН₂ → (- СН₂ - С = СН - СН₂-)_n

│ │

СН₃ СН₃

2-метилбута-1,3-дієн ізопреновий каучук

Ізопрен

Для каучуків, як і для алкенів характерна цис-, транс-ізомерія:

Наприклад: (- СН₂ - СН = СН – СН₂ -)_n Бутадієновий (дивініловий) каучук

 

 

-СН₂ Н

(---- С = С ------)_n

Н СН₂-

Транс- бутадієновий

каучук

 

Н Н

(------ С = С --------)_n

-СН₂ СН₂-

 

Цис- бутадієновий

каучук

 

Цис- ізопреновий каучук

Каучуки – це ненасичені полімери(знебарвлюють бромну воду і розчин KMnO₄ на відміну від пластмас, які є насиченими полімерами).

Каучуки використовуються для одержання гуми реакцією вулканізації – це взаємодія каучука з сіркою.

Волокна

 

Волокна поділяються:

1. природні;

2. штучні;

3. синтетичні.

 

 

До природних волокон відносяться:

- лляні;

- вовняні;

- бавовняні;

- шовкові.

 

До штучних волокон відносяться:

- віскозні;

- мідно аміачні;

- ацетатні (ацетатний шовк).

До синтетичних волокон відносяться:

- капрон;

- лавсан

Синтетичні волокна одержують реакцією поліконденсації відповідних мономерів.

 

nNH₂-(CH₂)₅-COOH → (-NH-(CH₂)₅-CO-)_n + (n-1)H₂O

ε -амінокапронова кислота капрон

(капролактам)