Биополимерлер

Биополимерлер

 

Орындаған:

Тобы: 103 «А» ҚДС

Қабылдаған: Шитыбаев С.

Жоспар:

 

І. Кіріспе

1.1. Биополимерлер

ІІ. Негізгі бөлім

2.1. Биополимерлердің  маңызы

2.2. Биополимердің  түрлері

 2.2.1. Ақсылдар

2.2.2. Нуклеин  қышқылдары

2.2.3. Көмірсулар

ІІІ. Қорытынды

ІҮ. Пайдаланылған  әдебиеттер

І. Кіріспе 
1.1. Биополимерлер

 

 БИОПОЛИМЕРЛЕР - ерітінділері тірі ағзалардың негізгі құрылымы болып саналатын жоғары молекулалы қосылыс.

• Биологиялық полимерлер, немесе макромолекулалар, молекулалары көп мәрте қайталанып отыратын буындардан — мономерлерден -құралған жоғары молекулалы (молекулалық массасы 103-109 дальтон) органикалық қосылыстар болып табылады. Биополимерлер молекулалары дифилді. Олар поляр және бейполяр топтардан тұрады. Бейполяр радикалдарда, мысалы, көмірсутек тізбектерінде полярлы еріткіш-суға ынтықтылық жоқ ал поляр топтарда ол өте үлкен.
• Полисахаридтер бір жағынан бейполяр С-С, С-Н байланыстардан, екінші жағынан, С-О, О-Н полярлы байланыстардан тұрады.

 

Биополимерлер:  
1. Ақуыздар 
2. Нуклеин қышқылдары 
3. Көмірсулар және олардың туындылары  

 

Аралас биополимерлер:

• 1. липопротеидтер
• 2. гликопротеидтер
• 3. липополисахаридтер

ІІ. Негізгі бөлім 
2.1. Биополимерлердің маңызы

 

Биополимерлер пішіні жағынан сызықты (ақсылдар, нуклеин қышқылдары, целлюлоза) немесе тармақты (гликоген) тізбек болып табылады. Осымен байланысты олар тамаша қасиеттерге ие болады. Біріншіден, олардың өзара әсері барлық функционалдық топтарының бір-бірімен тығыз байланысуымен — кооперативтігімен, ерекшеленеді. Осынан полимердің бір тобының өзара әсерінен оның басқа топтарының өзара әсерлесу сипаты өзгереді. Оған мысал ретіңде гемоглобин ақузының оттегі молекуласын байланыстыруын келтіруге болады. Екіншіден, биополимерлер ішкі полимерлік кешендер құрай алады. Олар молекуланың әр түрлі бөліктері немесе әр түрлі молекулалар арасында пайда болуы мүмкін. Осындай кешендердің пайда болуының және биополимерлердің басқа да қасиеттерінің арқасында ақуыздар мен нуклеин қышқылдары биосинтезі, зат алмасу процесінің реттелуі, иммундық реакциялар және басқа да маңызды биологиялық процестер атқарылады.

2.2. Биополимердің түрлері 
2.2.1. Ақсылдар

 

Ақсылдар — көміртегі, сутегі, оттегі және азот, кейде күкірт элементтерінен құралған күрделі органикалық қосылыстар — биополимерлер. Олар әрбір жасуша мен оның цитоплазмасының негізін құрайды, сол себепті өмір текіті болып саналады, ақуызсыз тіршілік тоқтайды. Ақуыз ағза үшін ең маңызды органикалық заттар тобына жатады. Әр ақсылдың өзіне ғана тән құрылымдық ерекшеліктері болады, сондықтан да олар нуклеин қышқылдарымен бірлесе отырып, тірі табиғаттың, түрлік әртектілігінің материалдық негізін құрайды.

 

• Ақсыл молекуласы табиғатына байланысты бір-бірімен берік ковалентті азот-көміртегі байланысы — пептидтік байланыс (-СО-N₁₁-), арқылы біріккен 50-1500 амин қышқылдарынан түзілген ұзын тізбектен құралады. Осының нәтижесінде полипептидтік тізбек -ақуыздың бастапқы құрылымы  пайда болады. Сонымен, ақуыз молекуласы молекулалық массасы 5-150 мың дальтон не одан да көп полипептид болып табылады.

 

• Құрылысына қарай ақсылдар қарапайым және күрделі болып бөлінеді. Қарапайым ақсылдар тек амин қышқылдарынан құралады, ал күрделі ақсылдар құрамында амин қышқылдарымен қатар нуклеин қышқылдары (нуклепротеиндер), липидтер (липопротеиндер), көмірсулар (гликопротеидтер), болады.

 

2.2.2. Нуклеин қышқылдары

 

Нуклеин қышқылдары (лат. nucleus — ядро) — құрамында фосфоры бар биополемерлер. Табиғатта өте көп тараған. Молекулалары нуклеотидтерден тұрады, бір нуклеотидтіқ 5'-фосфор арасындағы эфирлік байланысы мен келесі нуклеотидтің углевод қалдығының 3'-гидроксилі арасы эфир байланысымен нуклеин қышқылдары углеводты-фосфатты қаққасын калайды. Нуклеин қышқылдары жоғарғы полимерлі тізбектері ондаған немесе жүздеген нуклеотидтің қалдықтарынан тұрады. Нуклеин қышқылдары құрамына кіретін мономерлерінің түріне қарай ДНҚ жәңе РНҚ деп бөлінеді.

Тірі организмнің құрамына нуклеин қышқылдарының екі түрі де кіреді. Нуклеин қышқылдары жоғары молекулалы гетерополимерлі қосылыстар.

 

Нуклеин қышқылдарының құрамы мен құрылысы  

 

Нуклеин қышқылдарының толық емес гидролизі нәтижесінде нуклеотидтер түзіледі. Олар нуклеин қышқылдары полимер тізбегінде қайталанып отыратын күрделі құрылым буындары (мономерлері). Ал нуклеотидтерді одан әрі гидролиздесе, ортофосфор қышқылын және пентоза мен азотты негізге айырылатын нуклеозидтерді түзеді.

Яғни, нуклеин қышқылдарының құрамына азотты негіздер (пиримидинді, пуринді), фосфор қышқылы және моносахаридтер (рибоза мен дезоксирибоза) кіреді. Нуклеин қышқылдары құрамындағы моносахаридтердің қалдығына байланысты рибонуклеин қышқылы және дезоксирибонуклеин қышқылы болып екіге бөлінеді. ДНҚ молекулалық массалары бірнеше мыңнан ондаған миллионға жетеді.

 

• ДНҚ мен РНҚ құрамының айырмашылығы — нуклеин қышқылын толық гидролиздеу арқылы анықталды. Оларды гидролиздегенде, әр түрлі заттардың қоспасы түзіледі.
•                   Нуклеин қышқылдары құрамында көмірсудың
• гидроксил тобы мен фосфор қышқылының арасында
• күрделі эфирлік байланыс түзіледі, ал азотты негіз
• көмірсудың жанынан жалғасады. Полинуклеотидтің құрылысын сызбанұсқамен былай өрнектеуге болады:

 

Нуклеин қышқылдарының  маңызы  

 

Нуклеин қышқылдары биологиялық тұрғыдан маңызды рөл атқарады. Олар тірі организмдердегі генетикалық ақпаратты сақтайтын және тасымалдайтын клетканың (жасушаның) маңызды кұрам бөліктері болып табылады. Нуклеин қышқылдары белок биосинтезіне қатысады және тірі организмдерде тұқым қуалаушылықты сақтап, оның бір ұрпақтан екінші ұрпаққа берілуін қамтамасыз етеді. ДНҚ жасуша ядросының хромосомасында (99%), рибосомаларда және хлоропластарда, ал РНҚ ядрошықтарда, рибосомаларда, митохондрияда, пластидтер мен дитоплазмада кездеседі.

Олар клетканың қай бөлігінде шоғырланса, соған байланысты қызмет атқарады. Жоғарыда айтылғандай, ДНҚ организмдегі тұқым қуалаушылық ақпаратты сақтайтын гендердің құрылыс материалы болып табылады. Ал РНҚ үш түрлі болғандықтан: рибосомдық (р-РНҚ); тасымалдаушы (т-РНҚ) және ақпараттық (а-РНҚ) әр түрлі қызметтер атқарады. ДНҚ мен РНҚ қызметтері 1940 жылдардан бастап анықталып, түрлі биологиялық тәжірибелер арқылы дәлелденген. Осы зерттеулер нәтижесінде молекулалық генетика ғылымы жедел дами бастады.

 

2.2.3. Полисахаридтер  

 

 Полисахаридтер, гликандар — молекуласында гликозидті байланысқан 10-нан артық моносахарид қалдықтары бар көмірсулар. Полисахаридтердің молекулалық массасы бірнеше мыңнан (ламинарин, инулин) бірнеше млн-ға дейін (гиалурон қышқылы, гликоген) жетеді. Полисахаридтерге моносахаридтердің бір ғана түрінен немесе әр түрінен құралатын целлюлоза, крахмал, хитин, пектиндік заттар, гликопротеиндер, гепарин, т.б. жатады. Полисахаридтер сілтіге төзімді, қышқылда диполимерленеді, суда жақсы ериді. Полисахаридтердің биологиялық маңызы әр алуан.

 

 Полисахаридтер табиғи жоғары молекулалы қосылыстар. Полисахаридтердің жалпы формуласы (С₆Н₁₀О₅)_n, көптеген моносахарид молекуласының қалдықтарынан тұрады. Макромолекуладағы моносахаридтер қалдықтары полисахаридтерде де оттек "көпіршесі" арқылы жалғасқан:

...R —  О — R — О — R...

Өсімдіктер  мен жануарлар организмінде ферменттердің әсерінен фотосинтез нәтижесінде түзілген моносахарид молекулалары поликонденсацияланып, полисахаридтер түзіледі:

6СО₂ + 6Н₂О → С₆Н₁₂О₆ + 6О₂

nС₆Н₁₂О₆ → (С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O

Полисахаридтердің маңызды өкілі — крахмал мен  целлюлоза.

 

Крахмал  

 

• Крахмал (С₆Н₁₀О₅)_n табиғатта кең тараған полисахарид. Күріште 80%-ке дейін, бидай мен жүгеріде 70—75%, картоп түйіндерінде 20% крахмал болады.

Крахмалдың құрылысы

• Крахмал — табиғи полимер. Ол екі полисахаридтен: амилоза мен аминопектиннен тұрады (45-сурет).
• Полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдың әр түрлі молекуласында шамамен 200-ден 2000-ға дейін болады. Крахмалдың молекулалық массасы бірнеше жүз мыңнан (амилоза) миллионға дейін (амилопектин) жетеді.

 

Крахмалдың макромолекуласы циклді α-глюкозаның қалдықтарынан тұрады. Крахмал түзілу процесінің сызбанұсқасы:  
Яғни, крахмалдың қарапайым буыны, - C₆H₁₀O₅ -  

 

Крахмалды алу

• Өндірісте крахмалды картоптан немесе жүгеріден алады. Картоптан крахмал алу үшін оны ұнтақтап турап, сүзгіге салып, сумен шаяды. Сумен шайылған крахмалды ыдыстарда тұнғаннан кейін бөліп алып кептіреді.

Крахмалдың қасиеттері

• Крахмал салқын суда ерімейтін ақ түсті ұнтақ зат. Ыстық суда ісініп, коллоид ерітінді — клейстер түзеді.
• Крахмалдың маңызды химиялық қасиеттерінің бірі — йодпен әрекеттескенде көк түстің пайда болуы. Оны картоптың немесе ақ нанның кесіндісіне, крахмал клейстріне йод ерітіндісін тамызып көруге болады. Бұл реакцияны тағам өнімдерінде крахмалдың бар-жоғын анықтау үшін қолданады.
• Крахмал минерал қышқылдың (H₂SО₄) немесе ферменттердің әсерінен гидролизденіп, глюкоза түзеді:

(С₆Н₁₀О₅)_n + nH₂O → C₆H₁₂O₆

• Реакция жағдайына байланысты әр түрлі аралық өнімдер түзіліп, гидролиз сатылап жүруі мүмкін:

(С₆Н₁₀О₅)_n → (C₆Н₁₀О₅)m → xС₁₂Н₂₂O₁₁ → nС₆Н₁₂O₆

• Макромолекуланың ыдырауы біртіндеп іске асады, әуелі ірі молекулалы қосылыс декстрин, содан кейін дисахарид мальтоза және гидролиздің соңғы өнімі глюкоза түзіледі.

 

Целлюлоза  

 

• Целлюлоза да крахмал сияқты табиғи полимер — полисахарид. Оның молекулалық формуласы да крахмалдікі сияқты (С₆Н₁₀О₆)_n.
• Целлюлозаны клетчатка деп те айтады. Ол — өсімдіктер клеткасы кабықшасының негізгі кұрам бөлігі. Едәуір көп таралған биополимер. Мақта талшығында 98%-ке дейін, ағаш сүрегінде 50%-ке жуық, жасыл жапырақтарда, шөпте (10—25%) болады.
• Целлюлозаның макромолекуласы циклді (3- глюкозаның қалдықтарынан тұрады, түзу құрылымды . Целлюлозаның макромолекулалары бір бағытта орналасқандықтан, талшық түзеді (зығыр, мақта, кендір, т.б.).

 

• Целлюлозаның қарапайым буыны крахмалдікі сияқты — С₆Н₁₀О₅ — бірақ в-глюкозаның қалдығынан құралған:

 

 

Крахмал мен целлюлозаның құрамына әр түрлі формалы глюкозаның кіруі олардың қасиеттеріне әсер етеді. Целлюлозаны тек қана күйіс қайыратын жануарлар қорыта алады. Адам және басқа жануарлар ферменттері целлюлозаны қорыта алмайды, сондықтан оны азық ретінде пайдаланбайды.

• Целлюлозаның полимерлену дәрежесі — n-нің мәні крахмалдан көп, молекулалық массасы да крахмалдан үлкен (шамамен мақтада ~ 1,7 млн., зығырда ~ 6 млн-ға дейін) болады. Целлюлоза құрылымы тек түзу сызықты болады:
• — С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ — С₆Н₁₀О₅ —
• Мақта, зығыр, кендір, т.б. талшықты материалдардың целлюлозадан түзілетіндігі осыған байланысты.

 

• Целлюлозаның қасиеттері
• Целлюлоза ақ немесе сүр түсті талшықты қатты зат. Целлюлоза суда, спиртте, эфирде, ацетонда және т.б. органикалық еріткіштерде ерімейді.
• Целлюлозаның гидроксил топтары арқылы әр түрлі эфирлерін алуға болады. Целлюлозаның құрамындағы глюкозаның әр қалдығында үш гидроксил тобынан болады: