Что такое нерегулярный полимер
Биология. 10 класс
Конспект урока
Урок 2. «Неорганические соединения клетки. Углеводы и липиды. Регулярные и нерегулярные биополимеры»
3. Перечень вопросов, рассматриваемых в теме;
Урок позволит выявить особенности химического состава организмов, роль неорганических (воды, солей) и органических (углеводов, липидов) веществ в жизни клетки и организма.
Обучающиеся узнают, какие химические элементы входят в состав живых организмов, рассмотрят самое важное минеральное вещество на Земле, структуру молекулы воды и её биологическую роль, выяснят физические и химические свойства воды, благодаря которым возможно существование жизни на Земле.
Также обучающиеся увидят особенности строения органических веществ, узнают, на какие классы делятся углеводы и липиды, их значение для жизнедеятельности клетки и организма в целом.
4. Глоссарий по теме (перечень терминов и понятий, введенных на данном уроке);
Биологически значимые элементы, органогены, неорганические вещества, вода, водородная связь, гидрофильные вещества, гидрофобные вещества; органические вещества, регулярные и нерегулярные биополимеры; углеводы, липиды
Биологически значимые элементы – химические элементы, необходимые живым организмам для обеспечения нормальной жизнедеятельности.
Органогены — химические элементы, входящие в состав всех органических соединений, составляют около 98% массы клетки (углерод, водород, кислород, азот).
Неорганические вещества (неорганические соединения) клетки — простые вещества и соединения, не являющиеся органическими, не имеют характерного для органических веществ углеродного скелета.
Органические вещества – это сложные соединения, основой строения которых являются атомы углерода, составляют отличительный признак живого. Органические соединения многообразны, но четыре группы из них имеют всеобщее биологическое значение: белки, нуклеиновые кислоты, углеводы и липиды.
Водородная связь – вид взаимодействия между молекулами вещества. Молекулы воды удерживаются за счет водородных связей, которые возникли между частично положительным атомом водорода одной молекулы и частично отрицательным атомом кислорода другой молекулы. Водородные связи заметно слабее по сравнению с ковалентными. Однако они намного крепче, чем стандартное молекулярное притяжение частиц, свойственное твёрдым и жидким телам.
Гидрофильные вещества – хорошо растворимые в воде вещества, молекулы которых полярны и легко соединяются с молекулами воды. К ним относятся ионные соединения (содержат заряженные частицы): соли, кислоты, основания и полярные соединения (в молекулах присутствуют заряженные группы): сахара, простые спирты, аминокислоты.
Гидрофобные вещества– нерастворимые в воде вещества, энергия притяжения молекул которых к молекулам воды меньше энергии водородных связей молекул воды. К числу гидрофобных веществ относятся жиры, полисахариды, нуклеиновые кислоты, большинство белков.
Буферность – способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего содержимого на постоянном уровне.
Полимер (от греч. «поли» — много) — многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество — мономер.
Регулярные полимеры – полимеры, в молекуле которых группа мономеров периодически повторяется (полисахариды).
Нерегулярные полимеры – полимеры, в которых нет определенной закономерности в последовательности мономеров (белки, нуклеиновые кислоты, некоторые полисахариды).
Углеводы – органические соединения, состоящие из атомов углерода, кислорода и водорода. В большинстве углеводов водород и кислород находятся, как правило, в тех же соотношениях, что и в воде (отсюда их название — углеводы).
Полисахариды – высокомолекулярные углеводы, молекулы которых представляют собой длинные линейные или разветвлённые цепочки моносахаридных остатков, соединённых гликозидной связью. При гидролизе образуют моносахариды или олигосахариды.
Липиды — обширная группа органических соединений, включающая жиры и жироподобные вещества. Молекулы простых липидов состоят из спирта и жирных кислот, сложных — из спирта, высокомолекулярных жирных кислот и других компонентов
5. Основная и дополнительная литература по теме урока (точные библиографические данные с указанием страниц);
6. Открытые электронные ресурсы по теме урока (при наличии);
1.Российский общеобразовательный Портал www.school.edu.ru
2 Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов www.school-collection.edu.ru
3.Каталог образовательных ресурсов по биологии http://www.mec.tgl.ru/index.php?module=subjects&func=viewpage&pageid=133
7. Теоретический материал для самостоятельного изучения;
В состав живой клетки входят те же химические элементы, которые входят в состав неживой природы. Из 104 элементов периодической системы Д. И. Менделеева в клетках обнаружено 60.
Их делят на три группы:
Молекулярный состав клетки сложный и разнородный. Отдельные соединения — вода и минеральные соли — встречаются также в неживой природе; другие — органические соединения: углеводы, жиры, белки, нуклеиновые кислоты и др.— характерны только для живых организмов.
Вода составляет около 80 % массы клетки; в молодых быстрорастущих клетках — до 95 %, в старых — 60 %.
Роль воды в клетке велика.
Она является основной средой и растворителем, участвует в большинстве химических реакций, перемещении веществ, терморегуляции, образовании клеточных структур, определяет объем и упругость клетки. Большинство веществ поступает в организм и выводится из него в водном растворе. Биологическая роль воды определяется специфичностью строения: полярностью ее молекул и способностью образовывать водородные связи, за счет которых возникают комплексы из нескольких молекул воды. Если энергия притяжения между молекулами воды меньше, чем между молекулами воды и вещества, оно растворяется в воде. Такие вещества называют гидрофильными (от греч. «гидро» — вода, «филее» — люблю). Это многие минеральные соли, белки, углеводы и др. Если энергия притяжения между молекулами воды больше, чем энергия притяжения между молекулами воды и вещества, такие вещества нерастворимы (или слаборастворимы), их называют гидрофобными (от греч. «фобос» — страх) — жиры, липиды и др.
Органические вещества в комплексе образуют около 20—30% состава клетки.
Углеводы — органические соединения, состоящие из углерода, водорода и кислорода. Их делят на простые — моносахариды (от греч. «монос» — один) и сложные — полисахариды (от греч. «поли» — много).
Моносахариды (их общая формула СnН2nОn) — бесцветные вещества с приятным сладким вкусом, хорошо растворимы в воде. Они различаются по количеству атомов углерода. Из моносахаридов наиболее распространены гексозы (с 6 атомами С): глюкоза, фруктоза (содержащиеся в фруктах, меде, крови) и галактоза (содержащаяся в молоке). Из пентоз (с 5 атомами С) наиболее распространены рибоза и дезоксирибоза, входящие в состав нуклеиновых кислот и АТФ.
Полисахариды относятся к полимерам — соединениям, у которых многократно повторяется один и тот же мономер. Мономерами полисахаридов являются моносахариды. Полисахариды растворимы в воде, многие обладают сладким вкусом. Из них наиболее просты дисахариды, состоящие из двух моносахаридов. Например, сахароза состоит из глюкозы и фруктозы; молочный сахар — из глюкозы и галактозы. С увеличением числа мономеров растворимость полисахаридов падает. Из высокомолекулярных полисахаридов наиболее распространены у животных гликоген, у растений — крахмал и клетчатка (целлюлоза). Последняя состоит из 150—200 молекул глюкозы.
Углеводы — основной источник энергии для всех форм клеточной активности (движение, биосинтез, секреция и т. д.). Расщепляясь до простейших продуктов СO2 и Н2O, 1 г углевода освобождает 17,6 кДж энергии. Углеводы выполняют строительную функцию у растений (их оболочки состоят из целлюлозы) и роль запасных веществ (у растений — крахмал, у животных — гликоген).
Липиды — это нерастворимые в воде жироподобные вещества и жиры, состоящие из глицерина и высокомолекулярных жирных кислот. Животные жиры содержатся в молоке, мясе, подкожной клетчатке. При комнатной температуре это твердые вещества. У растений жиры находятся в семенах, плодах и других органах. При комнатной температуре это жидкости. С жирами по химической структуре сходны жироподобные вещества. Их много в желтке яиц, клетках мозга и других тканях.
Роль липидов определяется их структурной функцией. Из них состоят клеточные мембраны, которые вследствие своей гидрофобности препятствуют смешению содержимого клетки с окружающей средой. Липиды выполняют энергетическую функцию. Расщепляясь до СO2 и Н2O, 1 г жира выделяет 38,9 кДж энергии. Они плохо проводят тепло, накапливаясь в подкожной клетчатке (и других органах и тканях), выполняют защитную функцию и роль запасных веществ.
8. примеры и разбор решения заданий тренировочного модуля (не менее 2 заданий).
Найдите и выделите цветом по вертикали и горизонтали названия химических элементов:
Тип вариантов ответов: Текстовые,Графические, Комбинированные.
Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):
Подсказка:при необходимости обратитесь к дополнительным материалам
Заполните пропуски в тексте, выбрав вариант ответа из выпадающего списка.
Выпадающий список 1.
Выпадающий список 2.
Тип вариантов ответов: Текстовые, Графические, Комбинированные.
Правильный вариант/варианты (или правильные комбинации вариантов):выделены жирным шрифтом
Выпадающий список 1.
Выпадающий список 2.
Подсказка:В большинстве клеток организма рН составляет 7,0 – 7,4.
Пластмассы. Биополимеры. Эластомеры. Волокна
Урок 13. Химия 11 класс ФГОС
В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам
Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.
Получите невероятные возможности
Конспект урока «Пластмассы. Биополимеры. Эластомеры. Волокна»
Пластмассами называют материалы на основе природных и синтетических высокомолекулярных соединений, способные под воздействием высокой температуры и давления принимать любую заданную форму и сохранять её после охлаждения. Пластмассы используются в качестве заменителей металлов, дерева и других веществ.
Пластмассы бывают тэрмопластичными и тэрмореактивными. Тэрмопластичные пластмассы представляют собой линейные полимеры, у них отсутствуют прочные связи между отдельными цепями, поэтому они легко плавятся и используются для переправки. К таким пластмассам относятся полиэтилен, плексиглас.
Тэрмореактивные пластмассы представляют собой сетчатые полимеры, у них прочные связи между отдельными цепями, поэтому они с трудом плавятся и не подвергаются переплавке. К таким пластмассам относятся фенолформальдэгидные смолы, эбонит.
Полиэтилен высокого давления получают реакцией полимеризации из этилена. Полиэтилен представляет собой бесцветный полупрозрачный в тонких и белый в толстых слоях, воскообразный, но твердый материал. Он обладает высокой химической стойкостью и водонепроницаемостью, малой газопроницаемостью. Его применяют в качестве электроизоляционного материала, а также для изготовления пленок, используемых в качестве упаковочного материала, так как он обладает высокой механической прочностью, полиэтилен используют для изготовления легкой небьющейся посуды, шлангов и трубопроводов для химической промышленности, та как он устойчив к действию концентрированных кислот и щелочей.
Сырьём для получения полипропилена является пропилен.
По внешнему виду это каучукоподобная масса, более или менее твердая и упругая. Отличается от полиэтилена высокой температурой плавления. Используют полипропилен для электроизоляции, для изготовления защитных пленок, труб, шлангов, шестерён, деталей приборов, а также высокопрочного и химически стойкого волокна, которое необходимо в производстве канатов, рыболовных сетей.
Пленки из полипропилена значительно прозрачнее и прочнее полиэтиленовых, пищевые продукты в упаковке из полипропилена можно подвергать стерилизации, варке и разогреванию.
Из полипропилена изготавливают листы для облицовки вагонов, его используют в качестве материала для отделочных работ.
Полистирол — образуется при полимеризации стирола.
Он может быть получен в виде прозрачной стеклообразной массы. Применяется как органическое стекло, для изготовления промышленных товаров (пуговиц, гребней), в качестве электроизолятора.
Поливинилхлорид получается полимеризацией винилхлорида.
Это эластичная масса, очень стойкая к действию кислот и щелочей. Широко используется для футеровки труб и сосудов в химической промышленности.
Применяется для изоляции электрических проводов, изготовления искусственной кожи, линолеума, непромокаемых плащей. Хлорированием поливинилхлорида получают перхлорвиниловую смолу, из которой готовят химически стойкое синтетическое волокно хлорин.
Политэтрафторэтилен — полимер тэтрафторэтилена.
Он выпускается в виде пластмассы, называемой тефлоном или фторопластом.
Весьма стоек по отношению к щелочам, концентрированным кислотам и другим реагентам. По химической стойкости превосходит золото и платину. Негорюч, обладает высокими диэлектрическими свойствами. Применяется в химическом машиностроении, электротехнике.
Смола – основа фенолформальдэгидных пластмасс. Её получают реакцией поликондэнсации фенола и формальдегида.
Фенолоформальдэгидные смолы обладают замечательным свойством: при нагревании они вначале размягчаются, а при дальнейшем нагревании (особенно в присутствии соответствующих катализаторов) затвердевают.
Из этих смол готовят ценные пластические массы — фенопласты: смолы смешивают с различными наполнителями (древесной мукой, измельченной бумагой, асбестом, графитом), с пластификаторами, красителями, и из полученной массы изготовляют методом горячего прессования различные изделия. В последние годы фенолоформальдэгидные смолы нашли новые области применения, например производство строительных деталей из отходов древесины.
Биополимерами являются нуклеиновые кислоты, макромолекулы которых состоят из мононуклеотидов. Таким образом, нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами.
Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в 1868 г. швейцарским химиком Мишером в клеточном ядре, поэтому нуклеус – это ядро.
Продуктами полного гидролиза нуклеиновых кислот являются гетэроциклические азотистые основания, углеводы (рибоза или дэзоксирибоза) и фосфорная кислота. Нуклеиновые кислоты, как и белки, обладают первичной структурой и трёхмерной (пространственной структурой).
В 1953 г. английские учёные Уотсон и Крик предложили пространственную модель молекулы ДНК.
Согласно этой модели, макромолекула ДНК представляет собой спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль.
Азотистые основания внутри спирали. Сами цепи располагаются в противоположных направлениях и удерживаются водородными связями, образующими между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями.
Макромолекула РНК представляет собой одну полинуклеотидную цепь, принимающую различные пространственные формы.
Молекула АТФ также является нуклеотидом, но здесь содержится три остатка фосфорной кислоты. АТФ играет центральную роль в энергетическом обмене клетки.
К биополимерам относятся также и полисахариды. Мономерами полисахаридов являются моносахариды. Кора деревьев и кустов состоят из такого полисахарида, как целлюлоза, перья, ногти, волосы состоят из полисахарида кератина. Наружный скелет членистоногих состоит из хитина.
Мономерами белков являются аминокислоты. У белков различают первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуру.
Первичная структура белка − последовательность аминокислотных остатков в полипептидной цепи.
Один из первых белков, первичная структура которого была установлена в 1954 году – гормон инсулин. Его молекула состоит из двух полипептидных цепей, которые связаны друг с другом. Другой белок – фермент рибонуклеаза – состоит из 124 аминокислотных остатков.
Вторичная структура – это альфа-спираль, которая образуется в результате скручивания полипептидной цепи за счёт водородных связей. Вторичная структура белка была установлена Полингом в 1951 году.
Третичная структура белка – пространственная конфигурация спирали. У большинства белков полипептидные цепи свёрнуты в клубок – «глобулу». Эта структура поддерживается за счёт гидрофобных взаимодействий, водородных, дисульфидных и других связей.
Четвертичная структура – способ совместной укладки нескольких полипептидных цепей. Таким белком является гемоглобин.
Различают следующие типы биополимеров: регулярные, то есть это полимеры, которые построены из одинаковых мономеров. Нерегулярный полимер – это полимер, который построен из различных мономеров.
Эластомеры представляют собой природные или синтетические ВМС с высокоэластичными свойствами.
Макромолекулы эластомеров – это скрученные в клубки цепи. Цепи могут вытягиваться под действием внешней силы, после ее снятия снова скручиваются.
Макромолекулы каучуков имеют стереорегулярное строение, то есть структурные звенья и функциональные группы расположены в пространстве в определённом порядке.
Другой природный продукт — гуттаперча — также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.
Сырой каучук липок, непрочен, а при небольшом, понижении температуры становится хрупким.
Исходным материалом для производства синтетического каучука служит непредельный углеводород бутадиен-один-три, или дивинил, который полимеризуется подобно изопрэну.
При взаимодействии каучуков с серой происходит образование дисульфидных связей, то есть «сшивание» линейных макромолекул. В результате этого процесса – вулканизации образуются мягкие или твёрдые резины.
Каучуки в основном используют в изготовлении шин, обуви, тканей, строительных материалов, для изготовления лент, ремней и трубок, а также в электротехнике. В технике из каучуков изготовляют шины для автотранспорта, самолетов, велосипедов; каучуки применяют для электроизоляции, а также производства промышленных товаров и медицинских приборов.
Волокна – это высокомолекулярные соединения природного и синтетического происхождения, перерабатываемые в нити, они характеризуются высокой упорядоченностью молекул, то есть представляют собой линейные полимеры.
К природным волокнам относят волокна животного происхождения (белковые), например, шерсть, шёлк.
К волокнам растительного происхождения (целлюлозные) относят хлопок, лён, джут, пеньку.
Химические волокна делят на искусственные, которые являются продуктами переработки природных полимеров, например, вискозное волокно, ацэтатное волокно. Так, ацэтатное волокно получают обрабатывая целлюлозу уксусным ангидридом.
Диацэтил- или триацэтилцеллюлозу растворяют в ацетоне, пропускают через фильеры, удаляют растворитель теплым воздухом и в результате образуются тонкие нити.
Синтетические волокна представляют собой полимеры, образуемые из низкомолекулярных веществ. Например, капрон, лавсан, нитрон, найлон.
Так, полиэфирное волокно лавсан получают реакцией поликонденсации из этиленгликоля и терефталевой кислоты.
Расплав лавсана пропускают через фильеры и при этом формируются нити, которые затвердевают при охлаждении. Волокно лавсан обладает износостойкостью, свето- и тэрмостойкостью, прочностью, оно устойчиво к растворам кислот и щелочей. На основании волокна лавсан изготавливают разнообразные ткани для пошива одежды, трикотажные изделия, тюль, технические ткани, из которых изготавливают пожарные рукава, транспортные ленты, канаты, паруса.
Но волокно лавсан не гигроскопично и не способно накапливать статическое электричество при трении.
Полиамидное волокно капрон получают из шесть-аминокапроновой кислоты.
Капрон — бело-прозрачное, очень прочное вещество. Эластичность капрона намного выше шёлка.
Наряду с высокой прочностью капроновые волокна характеризуются устойчивостью к истиранию. Эти волокна не впитывают влагу, поэтому не теряют прочности во влажном состоянии. Но у капронового волокна есть и недостатки. Оно малоустойчиво к действию кислот, сравнительно невелика и теплостойкость капрона.
Из капрона изготавливают канаты, рыболовные сети, леску, гитарные струны, фильтровальные материалы, а ткани, чулки и другие бытовые товары.
Искусственные и синтетические волокна заменяют природные при изготовлении тканей, канатов.
Таким образом, по свойствам и применению различают такие виды высокомолекулярных соединений, как пластмассы, биополимеры, эластомеры и волокна.