Рівні структурної організації органічних речовин
Як класифікують органічні сполуки за рівнями структурної організації?
Опрацювавши цей параграф, ви зможете пригадати молекулярний рівень організації живого, схарактеризувати значення рівнів організації органічних речовин у живій природі, класифікувати органічні сполуки за рівнями структурної'організації.
Рівні структурної організації органічних речовин тісно пов’язані з рівнями структурної організації хімічної форми руху матерії (мал. 6.1). Зверніть увагу: молекулярний рівень є продовженням атомного і водночас - попередником полімерного рівня. Це свідчить про єдність матеріального світу, зв’язок хімічної форми руху матерії з фізичною (на рівні елементарних частинок) і біологічною (на клітинному рівні).
Мал. 6.1. Рівні структурної організації хімічної форми руху матерії та їхні носії: 1 - атоми, немолекулярні структурні сполуки, приклад - атом Карбону; 2 - молекули, міжмолекулярні структурні сполуки, приклад - молекула амінооцтової (аміноетанової) кислоти; 3 - макромолекули, сітчасті полімери, надмолекулярні структури, приклад - білок гемоглобін
Пригадавши вже вивчені вами органічні речовини (метан і його гомологи, етилен, ацетилен, поліетилен, метанол, етанол і гліцерин, оцтова, аміно- оцтова, вищі жирні, нуклеїнові кислоти, глюкоза, сахароза, крохмаль, целюлоза, триолеїн, тристеарин, білки), ви легко дійдете висновку, що рівні структурної організації органічних речовин - молекулярний і полімерний. Розгляньмо їх докладніше.
Молекулярний рівень організації матерії має низку особливостей. Це ковалентний тип зв’язку між атомами в молекулах, сталий склад молекул і, як наслідок, стала молекулярна маса. Важливою є наявність певної конфігурації, що характеризує особливості стійкого взаємного розташування атомів або груп атомів у просторі молекули.
Чому це потрібно знати, з’ясуймо на прикладі з повсякденного життя. Під час технологічної обробки олій, як-от: нагрівання, знебарвлення, дезодорування і гідрування - змінюються конфігурації молекул вищих ненаси - чених карбонових кислот (мал. 6.2) та їхніх залишків у жирах. Тому з
Промисловою переробкою олій пов’язана проблема потрапляння до раціону значної кількості транс-жирів, що містять залишки елаїдинової кислоти.
Зміна просторової конфігурації молекул біологічно активних речовин зазвичай має фатальні наслідки: ферменти втрачають активність, змінюється склад клітинних мембран, порушуються їхні функції. Тому завсідникам закладів швидкого харчування, любителям чіпсів, майонезу, маргарину тощо варто пам’ятати: якщо замість нормального будівельного матеріалу ви пропонуєте своєму організмові «брак», утворюватимуться дефектні біологічні структури, що даватимуть збій у найрізноманітніших ситуаціях. Навчитися розпізнавати продукти, під час виготовлення яких використовують гідрогенізоваяі жири, та вилучати їх з раціону має кожна людина, яка дбає про своє здоров'я і здоров’я своїх нащадків.
З огляду на це не зайвим буде пригадати з торішнього курсу біології, що таке пріони, чому дослідження їх як інфекційно небезпечних білків має не лише медичне, а й загальнобіо - логічне значення (зробіть це).
Конфігурації молекул одного й того самого складу можуть також відрізнятися одна від одної як оригінал і його дзеркальне зображення або як права й ліва руки, які дуже схожі між собою, однак не можуть бути суміщені в просторі (мал. 6.3). Навіть якщо хімічні властивості таких речовин однакові, їхня біологічна активність і фізіологічна дія можуть істотно відрізнятися.
Дізнайтеся більше... У 60-ті роки минулого століття в країнах Європи трапилася так звана тапідомідова трагедія. Унаслідок вживання вагітними жінками талідоміду як снодійного і заспокійливого лікарського засобу на світ з'явилося багато немовлят з уродженими каліцтвами. Згодом було виявлено, що препарат містив дві речовини з однаковим складом і хімічними властивостями, але з різною конфігурацією молекул (мал. 6.3). Одна з речовин дійсно справляла очікуваний терапевтичний ефект, а інша спричинила страхітливі вади розвитку.
Однак знання самої лише конфігурації недостатньо для розуміння просторової будови молекул органічних речовин. Часто необхідно знати також їхні конформації. Молекули перебувають у безперервному хаотичному русі як єдине ціле, водночас їхні окремі частини одна відносно одної здійснюють обертальні й коливальні рухи. Саме внутрішньомолекулярний рух зумовлює безперервне утворення нових форм - конформацій. Зверніть увагу: хімічні зв’язки в молекулах внаслідок цього не руйнуються, тобто конфігурація не змінюється. Виконуючи лабораторні досліди з моделювання молекул парафінів, ви пересвідчилися, що починаючи з етану стає можливим обертання фрагментів молекули навколо одинарного зв’язку C-C. З подовженням карбонового ланцюга (і, відповідно, збільшенням кількості зв'язків, навколо яких можливе обертання) число імовірних і практично існуючих конформацій стрімко зростає. Більше того - у довгих полімерних ланцюгах унаслідок внутрішньомолекулярного обертання навколо величезної кількості простих зв’язків відбувається перехід кількості в нову якість - появу гнучкості. Однак цим унікальні властивості високомолекулярних органік них сполук не вичерпуються і потребують докладнішого розгляду.
Полімерний рівень організації" матерії, як ви вже пересвідчилися на уроках хімії і біології, - царина речовин з особливими властивостями. Багато із цих особливостей подекуди неможливо було б пояснити без введення нових понять. У 9-му класі ви довідалися, що молекули поліетилену істотно різняться своєю масою, яка залежить від ступеня полімеризації. Пригадайте: це кількість елементарних структурних ланок у полімерному ланцюзі. Наприклад, надвисокомолекуляриий поліетилен з відносною молекулярною масою понад 1 000 000 має підвищені експлуатаційні властивості. Температурний інтервал його використання від -260 до +120 0C. Він має низький коефіцієнт тертя, високу зносостійкість, стійкість до розтріскування, хімічно стійкий у найагресивніших середовищах. Зауважимо: відносні молекулярні маси білків і нуклеїнових кислот - сталі величини.
Розгалуженість молекул цього найпоширенішого полімеру і, як наслідок, властивості залежать від умов синтезу. У поліетилені високого тиску розгалуженість ланцюгів становить 16-26 відгалужень на 1000 атомів Карбону в ланцюзі, а в поліетилені низького тиску - лише 3-6 відгалужень (мал. 6.4). Тому густина, температури розм’якшення й плавлення, ступінь кристалічності поліетилену з розгалуженим ланцюгом менші, ніж поліетилену низького тиску, спосіб полімеризації якого зумовлює малу розгалуженість.
Відмінностями в будові, ступені полімеризації, розгалуженості й регулярності полімерних ланцюгів крохмалю й це - Л10 ЛОЗИ (мал. 6.5) зумовлені й відмінності в їхніх властивостях і застосуванні.
Так само, як і в низькомолекулярних органічних сполук, характерною ознакою полімерів є ковалентні зв'язки. Водночас особливого значення набувають міжмолекулярні зв'язки, зокрема водневі. Пригадайте, завдяки їм підтримується і вторинна структура білка а-опіраль (мал. 6.6), і подвійна спіраль молекули ДНК.
Ці та інші складні конформаційні форми є характерною ознакою полімерного рівня організації органічних речовин.
Речовини полімерної будови - білки й нуклеїнові кислоти - місток для переходу від неживої природи до живої. Саме особливості їхньої просторової будови зумовлюють біологічні функції, властиві живим організмам.
Про головне
Ріпні структурної організації органічних речовин — молекулярний і полімерний.
Молекулярний рівень е продовженням атомного і переходить у полі* мерний рівень структурної організації матерії.
Полімерний рівень структурної організації хімічної форми руху матерії є предтечею клітинного рівня біологічної форми руху.
Зв’язок хімічної форми руху матерії з фізичною здійснюється на рівні елементарних частинок; з біологічною формою руху — на клітинному рівні.
Творча майстерня
He поодинокими с випадки, коли видатні досягнення в галузі медицини, науки і техніки були передбачені фантастами. Неймовірні речі і технології, описані в науково - фантастичних романах, згодом ставали реальністю буденного життя. Напишіть коротке науково-фантастичне оповідання, сюжет якого пов'язаний зі здатністю молекули ДНК до самоорганізації.
Автор: admin от 8-05-2013, 17:38, Переглядів: 34942