Что такое низкомолекулярные соединения

Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.

1.1.1. Основные понятия и определения.

Химиявысокомолекулярных соединений (ВМС) является одной из наиболее быстро развивающихся и перспективных отраслей науки, которая отделилась в самостоятельный раздел химии в 30-х годах 19 века.

Термин «полимер» в 1833 году ввел Берцелиус.

К ВМС относятся вещества с молекулярной массой от 5 тыс. до нескольких миллионов. ВМС получили свое название из-за большой величины их молекулярных масс, отличающих их от НМС. Соединения с молекулярной массой от 5тыс. до 6 тыс. называют олигомерами.

Молекулу ВМС из-за больших размеров называют макромолекулой.

Полимерами называются ВМС, макромолекулы, которых построены из одинаковых многократно повторяющихся групп атомов, которые называются элементарными звеньями. Элементарные звенья соединены между собой ковалентными химическими связями.

мономер полимерная цепь

Существует три метода синтеза полимеров:

Первым двум методам соответствуют два типа мономера:

1. полимеризационные мономеры, содержащие в своем составе кратные связи или две двойные связи. Например, этилен CH₂=CH₂, ацетилен CH≡CH, бутадиен CH₂=CH–CH=CH₂. Либо циклические группировки, например, капролактам, оксид олефина, оксид этилена.

2. поликонденсационные – содержащие в своем составе не менее двух функциональных групп, например, дикарбоновые кислоты: HOOC–R–COOH, диамины: H₂N–R–NH₂, аминокислоты: HOOC–R– NH₂, гликоли: HO–R–OH.

Число повторяющихся звеньев линейной макромолекулы называется степенью полимеризации.

Мm элемент. звена Мm полимера = n·Мm элемент. звена

Мm – молекулярная масса

n – степень полимеризации

Молекулярная масса полимера равна произведению степени полимеризации на молекулярную массу элементарного звена.

Название полимера складывается из приставки «поли» и названия соответствующего полимера. Например, полиэтилен, полипропилен, полистирол.

Основные отличия высокомолекулярных соединений от низкомолекулярных соединений.

При синтезе мономера образуются макромолекулы с разной молекулярной массой, т.е. они характеризуются различной степенью полимеризации. Таким образом, ВМС представляют собой смесь полимергомологов общего химического состава, но с разной молекулярной массой. Такое явление называется полидисперсностью.

1. Для НМС значение молекулярной массы – константа, а для полимеров вводится понятие средней молекулярной массы, представляющей собой среднюю арифметическую из суммы молекулярных масс всех входящих в полимер макромолекул.

2. Из-за полидисперсности полимеры, в отличие от НМС, не имеют определенной температуры плавления. Они плавятся или размягчаются в некотором интервале температур.

3. ВМС, в отличие от НМС, могут существовать только в двух фазовых состояниях: в твердом и в жидком. Газообразного состояния у полимера нет из-за высокой молекулярной массы полимера. Полимеры не летучи и не могут быть переведены в газообразное состояние. При нагревании выше температуры плавления происходит термическое разложение полимеров.

4. Отличительной способностью ВМС является гибкость полимеров, т.е. способность макромолекулы занимать в пространстве различные положения, отличающиеся друг от друга. Понятие гибкости макромолекулы относится только к ВМС, т.к молекулы НМС малы и не могут принимать различные формы.

5. Наименьшей частицей ВМС участвующей в реакции является не молекула, а элементарное звено.

6. В отличие от НМС свойства полимеров зависят от геометрической формы макромолекулы (палочка, спираль, клубок).

7. Полимеры способны к большим обратимым деформациям в высоко эластическом состоянии.

8. В отличие от НМС полимеры способны образовывать пленки и волокна.

9. В отличие от НМС растворение полимера протекает через стадию набухания.

10. Растворы полимера характеризуются высокой вязкостью.

Классификация полимеров. Понятие конфигурации, конформации и гибкости полимеров.

Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Источник

низкомолекулярные соединения

Смотреть что такое «низкомолекулярные соединения» в других словарях:

низкомолекулярные соединения поли-ε-капроамида — низкомолекулярные соединения поли ε капроамида Соединения, включающие не вступивший в реакцию капролактам и олигомеры поли ε капроамида. [ГОСТ 27244 93] Тематики волокна химические Обобщающие термины технология получения… … Справочник технического переводчика

водорастворимые низкомолекулярные соединения поли-ε-капроамида — водорастворимые низкомолекулярные соединения поли ε капроамида Низкомолекулярные соединения поли ε капроамида, включающие капролактам и низкомолекулярную олигомерную водорастворимую фракцию. [ГОСТ 27244 93] Тематики волокна… … Справочник технического переводчика

Соединения природные — вещества, являющиеся промежуточными или конечными продуктами жизнедеятельности организмов. Термин условен, т.к. к С. п. обычно не относят ряд простых продуктов метаболизма (метан, уксусная кислота, этиловый спирт и др.), компоненты,… … Большая советская энциклопедия

КРЕМНИЙОРГАНИЧЕСКИЕ СОЕДИНЕНИЯ — низкомолекулярные соединения класс соединений, содержащих в молекуле связь Si С. Большинство кремнийорганических соединений термостойкие жидкости, растворимы в орга нических растворителях, не смешиваются с водой, легко гидролизуются. В литейном… … Металлургический словарь

ОРГАНИЧЕСКИЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ — твердые органические вещества, которые имеют (или приобретают под влиянием внешних воздействий) электронную или дырочную проводимость и положительный температурный коэффициент электропроводности. Для твердых органических полупроводников характер … Энциклопедический словарь

ФЕРМЕНТЫ — органические вещества белковой природы, которые синтезируются в клетках и во много раз ускоряют протекающие в них реакции, не подвергаясь при этом химическим превращениям. Вещества, оказывающие подобное действие, существуют и в неживой природе и… … Энциклопедия Кольера

ферменты — ов; мн. (ед. фермент, а; м.). [от лат. fermentum закваска] Биол., хим. Специфические белковые катализаторы, присутствующие во всех живых клетках, регулирующие обмен веществ и поэтому играющие важную роль во всех процессах жизнедеятельности;… … Энциклопедический словарь

Аморфное состояние — (от греч. а отрицательная частица и morphē форма) твёрдое состояние вещества, обладающее двумя особенностями: его свойства (механические, тепловые, электрические и т. д.) в естественных условиях не зависят от направления в веществе… … Большая советская энциклопедия

Фосфорилирование — замещение атома водорода в молекулах химических соединений остатком кислот фосфора, чаще всего фосфорной кислоты. Наиболее легко фосфорилируются первичные и вторичные амины, спирты, меркаптаны и др. нуклеофильные соединения. Ф. могут быть … Большая советская энциклопедия

Источник

Биология в лицее

Site biology teachers lyceum № 2 Voronezh city, Russian Federation

Органические вещества. Общая характеристика. Липиды

Органические вещества — это сложные углеродсодержащие соединения. К ним относятся присутствующие в живых организмах белки, жиры, углеводы, ферменты, гормоны, витамины и продукты их превращений.

Название «органические соединения» появилось на ранней стадии развития химии и говорит само за себя: учёные той эпохи считали, что живые существа состоят из особых органических соединений.

Среди всех химических элементов углерод наиболее тесно связан с живыми организмами. Известно более миллиона различных молекул, построенных на его основе. Интересна уникальная способность атомов углерода вступать в ковалентную связь друг с другом, образуя длинные цепи, сложные кольца и другие структуры.

Большинство органических соединений в природе образуется в результате процесса фотосинтеза — из углекислого газа и воды с участием энергии солнечного излучения в хлорофиллсодержащих организмах.

Низкомолекулярные органические соединения получили свое название из-за небольшого молекулярного веса. К ним относятся аминокислоты, липиды, органические кислоты, витамины, коферменты (производные витаминов, обусловливающие активность ферментов) и другие.

Низкомолекулярные органические соединения составляют 0,1 — 0,5 % от массы клетки.

Высокомолекулярные органические соединения (биополимеры)

Макромолекула, состоящая из мономеров, называется полимером (от греческого poly — «много»). Следовательно, полимер — это многозвеньевая цепь, в которой звеном является какое-либо относительно простое вещество.

Полимеры — это молекулы, состоящие из повторяющихся структурных единиц — мономеров.

Свойства биополимеров зависят от числа и разнообразия мономерных звеньев, образующих полимер. Если соединить вместе 2 типа мономеров А и Б, то можно получить разнообразные полимеры, строение и свойства которых будут зависеть от числа, соотношения и порядка чередования мономеров в цепях.

Допустим, в парафине 16 звеньев. Не станете же вы 16 раз повторять метилен — метилен — метилен… Для такого длинного слова существует упрощение — «гексадекан». А если в молекуле тысяча звеньев? Говорим упрощённо поли — «много». Например, берём тысячу звеньев этилена, соединяем, получаем всем знакомый полиэтилен.

Гетерополимеры (или нерегулярные) построены из различающихся мономеров (например, белки, состоящие из 20 аминокислот, и нуклеиновые кислоты, построенные из 8 нуклеотидов).

Каждый из мономеров определяет какое-то свойство полимера. Например, А — высокую прочность, Б — электропроводность. Чередуя их по-разному, можно получить огромное число полимеров с разными свойствами. Этот принцип лежит в основе многообразия жизни на нашей планете.

Липиды, их строение, свойства и функции

Липиды — это сложные эфиры трёхатомного спирта глицерина и высших жирных кислот. В каждом из них есть кислотный остаток СООН, он, теряя атом водорода, соединяется с глицерином, а с остатком соединяется углеродная цепочка. Липиды — низкомолекулярные гидрофобные органические соединения.

«Жирными» кислоты называют потому, что некоторые высокомолекулярные члены этой группы входят в состав жиров. Общая формула жирных кислот: СН₃ — (СН₂)_п — СООН. Большая часть жирных кислот содержит чётное число атомов углерода (от 14 до 22).

Синтезируются жирные кислоты из холестерина в печени, затем с желчью поступают в двенадцатиперстную кишку, где способствуют перевариванию жиров, эмульгируя их, тем самым стимулируя их всасывание.

Содержание жирных кислот в крови составляет в среднем 0,8 мг%, в желчи печени — 0,9—1,8%, в пузырной желчи — 5,7—10,8%.

К липидам относятся жиры, воски, стероиды, фосфолипиды, терпены, гликолипиды, липопротеиды.

Липиды принято делить на жиры и масла в зависимости от того, остаются ли они твёрдыми при 20°С (жиры) или имеют при этой температуре жидкую консистенцию (масла).

Чистый жир всегда бывает белого цвета, а чистое масло всегда бесцветное. Жёлтая, оранжевая и бурая окраска масла объясняется присутствием каротина или подобных ему соединений. Оливковое же масло иногда имеет зеленоватый оттенок: в нём содержится немного хлорофилла.

У жиров высокая температура кипения. Благодаря этому на жирах удобно жарить пищу. Они не испаряются с горячей сковороды, начинают пригорать лишь при температуре 200 — 300 0 С.

Общее содержание липидов в клетке колеблется в пределах 5 — 15% от массы сухого вещества. В клетках подкожной жировой клетчатки их количество возрастает до 90%.

Нейтральные жиры (триглицериды) представляют собой соединения высокомолекулярных жирных кислот и трехатомного спирта глицерина. В цитоплазме клеток триглицериды откладываются в виде жировых капель.

Избыток жира может вызывать жировую дистрофию. Главный признак появления жировой дистрофии — увеличение и уплотнение печени за счет накопления жира в гепатоцитах (клетках печени).

Воски — пластичные вещества, обладающие водоотталкивающими свойствами. У насекомых они служат материалом для постройки сот. Восковой налет на поверхности листьев, стеблей, плодов защищает растения от механических повреждений, ультрафиолетового излучения и играет важную роль в регуляции водного баланса.

Фосфолипиды — представители класса жироподобных веществ, являющиеся сложными эфирами глицерина и жирных кислот, содержащие остаток фосфорной кислоты.

Они формируют основу всех биологических мембран. По своей структуре фосфолипиды сходны с жирами, но в их молекуле один или два остатка жирных кислот замещены остатком фосфорной кислоты.

Гликолипиды — вещества, образующиеся в результате соединения углеводов и липидов. Углеводные компоненты гликолипидных молекул полярны, и это определяет их роль: подобно фосфолипидам гликолипиды входят в состав клеточных мембран.

К жироподобным веществам (липоидам) относятся предшественники и производные простых и сложных липидов: холестерин, желчные кислоты, жирорастворимые витамины, стероидные гормоны, глицерин и другие.

Общие свойства липидов:

1) обладают высокой энергоёмкостью;
2) имеют плотность ниже, чем у воды;
3) имеют выгодную температуру кипения;
4) высококалорийные вещества.

Разновидность липидов

Роль в организмах растений и животных

1. Служат энергетическим депо.
2. Запасающая (в растениях обычно накапливаются масла).
3. У позвоночных животных жиры откладываются под кожей, служат для теплоизоляции, у китов ещё способствуют плавучести.
4. Источник метаболической воды у животных, обитающих в пустыне.

Используется главным образом в качестве водоотталкивающего покрытия:

1) образует дополнительный защитный слой на кутикуле эпидермиса некоторых органов растений, например листьев, плодов и семян (в основном у ксерофитов);
2) покрывает кожу, шерсть и перья;
3) входит в состав наружного скелета насекомых.

Из воска пчёлы строят соты.

Из липопротеинов состоят мембраны.

Компоненты клеточных мембран, особенно в миелиновой оболочке нервных волокон и на поверхности нервных клеток, а также компоненты мембран хлоропластов.

Общие функции липидов

Источник

Малые молекулы

Из Википедии — свободной энциклопедии

В молекулярной биологии, биохимии и фармакологии термин «малые молекулы» обозначает химические соединения со сравнительно малой молекулярной массой, то есть низкомолекулярные вещества (молекулярная масса не более 900 дальтон), [1] обладающие той или иной биологической активностью, то есть способностью регулировать или воздействовать на те или иные биологические процессы. Характерный размер «малых молекул» не более 10 −9 м. Большинство лекарств являются малыми молекулами (то есть низкомолекулярными веществами).

Верхний предел молекулярной массы «малой молекулы» — приблизительно 900 дальтон, что позволяет многим из этих «малых молекул» (при условии, конечно, также их достаточной липофильности, то есть достаточно хорошей растворимости в липидах) достаточно быстро проникать сквозь липидный бислой клеточной мембраны и достигать своих внутриклеточных мишеней. [1] [2] Кроме того, достаточно малая молекулярная масса (менее 900 дальтон) является также необходимым, но не достаточным условием для обеспечения адекватной биодоступности того или иного потенциального кандидата в лекарственные препараты при пероральном приёме. Для потенциальных кандидатов в лекарственные препараты так называемым «правилом пяти» рекомендуется даже несколько меньший максимальный размер молекулы (не более 500 дальтон). Эта рекомендация основывается на статистическом наблюдении, что частота жалоб на побочные эффекты или неэффективность терапии и частота отказов от продолжения терапии в предварительных клинических испытаниях была в среднем значительно меньше в случае потенциальных лекарств-кандидатов с молекулярной массой меньшей 500 дальтон, чем при молекулярной массе между 500 и 900 дальтон. [3] [4]

В фармакологии значение термина «малые молекулы» обычно ещё больше сужают, ограничивая его только теми из «малых молекул» (то есть низкомолекулярных веществ), которые способны связываться с определёнными, чётко установленными, биологическими молекулярными мишенями — теми или иными специфическими биополимерами, такими, как тот или иной рецепторный, ферментный или регуляторный белок или нуклеиновая кислота, и действовать как эффектор, изменяя химическую структуру, пространственную конформацию, активность или функцию данного биополимера. Малые молекулы могут выполнять различные биологические функции, в частности служить передатчиками сигнала, лекарствами в медицинской практике, удобрениями, пестицидами, инсектицидами и гербицидами в сельском хозяйстве и др. Эти низкомолекулярные соединения («малые молекулы») могут быть природного происхождения (как, например, вторичные метаболиты) или искусственными, синтетическими (как, например, противовирусные лекарства). Они могут оказывать положительное действие при каких-то заболеваниях (как, например, лекарства) или могут быть вредными и токсичными (как, например, низкомолекулярные яды, канцерогены, мутагены, тератогены). Биополимеры, такие, как нуклеиновые кислоты, белки, полисахариды (такие, как крахмал, гликоген, целлюлоза) не являются «малыми молекулами», однако составляющие их мономеры — такие, как рибо- или дезоксирибонуклеотиды, аминокислоты, моносахариды, соответственно — часто причисляют к «малым молекулам». Очень малые олигомеры, состоящие из этих мономеров, такие, как, например, динуклеотиды, тринуклеотиды и другие олигонуклеотиды, короткоцепочечные пептиды (олигопептиды), такие, как глютатион или окситоцин, дисахариды, такие, как сахароза, часто также причисляют к малым молекулам.

Источник

Биология. 11 класс

§ 3. Органические вещества. Аминокислоты. Олигопептиды

Низкомолекулярные и высокомолекулярные органические вещества. Неотъемлемой составляющей всего живого являются органические вещества, название которых происходит от слова «организм». Эти соединения обеспечивают протекание важнейших процессов жизнедеятельности, и жизнь на Земле без их участия невозможна. Органические вещества составляют в среднем 20—30 % массы живых организмов. Их молекулы состоят, главным образом, из атомов углерода, водорода и кислорода. В состав многих биологически важных органических соединений входят и другие элементы. Например, молекулы белков также содержат азот и серу, нуклеиновые кислоты — азот и фосфор.

Низкомолекулярные органические вещества характеризуются сравнительно небольшой молекулярной массой и относительно простым строением. Это аминокислоты, моносахариды, нуклеотиды, карбоновые кислоты, спирты и т. п. Сложные по структуре соединения, молекулярная масса которых составляет от нескольких тысяч до миллионов, называют высокомолекулярными. К ним относятся белки, полисахариды и нуклеиновые кислоты. Молекулы этих веществ состоят из множества повторяющихся звеньев — мономеров, которые могут быть одинаковыми или различаться по составу. Из курса химии вы знаете, что такие соединения называются полимерами. Мономерами белков являются аминокислоты, мономерами полисахаридов — моносахариды, молекулы нуклеиновых кислот построены из нуклеотидов (рис. 3.1).

Кроме полимеров существуют также олигомеры. Их молекулы образованы сравнительно небольшим числом мономеров — как правило, до 10. К этой группе относятся олигопептиды, олигосахариды и олигонуклеотиды (см. рис. 3.1).*

Из всех групп органических веществ в клетках растений преобладают полисахариды, а в клетках животных — белки. Но несмотря на некоторые различия в количественном соотношении тех или иных органических соединений, вещества, принадлежащие к определенной группе, у всех живых организмов выполняют сходные функции. При этом наибольшее разнообразие биологических функций характерно для белков.

Источник