СРЕДА, 29.09.21 г. 406, 208 , 408, 206

ГРУППА 406 ХИМИЯ 17,18

ТЕМА: Ковалентная химическая связь. Механизм образования ковалентной связи (обменный и донорно-акцепторный). Электроотрицательность. Ковалентные полярная и неполярная связи. 

Кратность ковалентной связи. Молекулярные и атомные кристаллические решетки. Свойства веществ с молекулярными и атомными кристаллическими решетками.

Химическая связь

Все взаимодействия, приводящие к объединению химических частиц (атомов, молекул, ионов и т. п.) в вещества делятся на химические связи и межмолекулярные связи (межмолекулярные взаимодействия).

Химические связи - связи непосредственно между атомами. Различают ионную, ковалентную и металлическую связь.

Межмолекулярные связи - связи между молекулами. Это водородная связь, ион-дипольная связь (за счет образования этой связи происходит, например, образование гидратной оболочки ионов), диполь-дипольная (за счет образования этой связи объединяются молекулы полярных веществ, например, в жидком ацетоне) и др.

Ионная связь - химическая связь, образованная за счет электростатического притяжения разноименно заряженных ионов. В бинарных соединениях (соединениях двух элементов) она образуется в случае, когда размеры связываемых атомов сильно отличаются друг от друга: одни атомы большие, другие маленькие - то есть одни атомы легко отдают электроны, а другие склонны их принимать (обычно это атомы элементов, образующих типичные металлы и атомы элементов, образующих типичные неметаллы); электроотрицательность таких атомов также сильно отличается.
Ионная связь ненаправленная и не насыщаемая.

Ковалентная связь - химическая связь, возникающая за счет образования общей пары электронов. Ковалентная связь образуется между маленькими атомами с одинаковыми или близкими радиусами. Необходимое условие - наличие неспаренных электронов у обоих связываемых атомов (обменный механизм) или неподеленной пары у одного атома и свободной орбитали у другого (донорно-акцепторный механизм):

а)	H· + ·H  H:H	H-H	H2	(одна общая пара электронов; H одновалентен);
б)		NN	N2	(три общие пары электронов; N трехвалентен);
в)		H-F	HF	(одна общая пара электронов; H и F одновалентны);
г)			NH4+	(четыре общих пары электронов; N четырехвалентен)

По числу общих электронных пар ковалентные связи делятся на
• простые (одинарные) - одна пара электронов,
• двойные - две пары электронов,
• тройные - три пары электронов.

Двойные и тройные связи называются кратными связями.

По распределению электронной плотности между связываемыми атомами ковалентная связь делится на неполярную и полярную. Неполярная связь образуется между одинаковыми атомами, полярная - между разными.

Электроотрицательность - мера способности атома в веществе притягивать к себе общие электронные пары.
Электронные пары полярных связей смещены в сторону более электроотрицательных элементов. Само смещение электронных пар называется поляризацией связи. Образующиеся при поляризации частичные (избыточные) заряды обозначаются + и -, например: .

По характеру перекрывания электронных облаков ("орбиталей") ковалентная связь делится на -связь и -связь.
-Связь образуется за счет прямого перекрывания электронных облаков (вдоль прямой, соединяющей ядра атомов), -связь - за счет бокового перекрывания (по обе стороны от плоскости, в которой лежат ядра атомов).

Ковалентная связь обладает направленностью и насыщаемостью, а также поляризуемостью.
Для объяснения и прогнозирования взаимного направления ковалентных связей используют модель гибридизации.

Гибридизация атомных орбиталей и электронных облаков - предполагаемое выравнивание атомных орбиталей по энергии, а электронных облаков по форме при образовании атомом ковалентных связей.
Чаще всего встречается три типа гибридизации: sp-, sp2 и sp3-гибридизация. Например:
sp-гибридизация - в молекулах C2H2, BeH2, CO2 (линейное строение);
sp2-гибридизация - в молекулах C2H4, C6H6, BF3 (плоская треугольная форма);
sp3-гибридизация - в молекулах CCl4, SiH4, CH4 (тетраэдрическая форма); NH3 (пирамидальная форма); H2O (уголковая форма).

ГРУППА 403 БИОЛОГИЯ 15,16

ТЕМА:Биологическое окисление.

Биологическое окисление. Анаэробный этап клеточного дыхания.

И гетеротрофные, и автотрофные организмы способны получать энергию для обеспечения клеточных нужд (биосинтез различных веществ, транспорт и движение) путём окисления органических веществ. Для гетеротрофов окисление органических веществ является единственным способом получения энергии. Фотоавтотрофы используют энергию света для того, чтобы синтезировать сахара, а полученные сахара используются либо для синтеза других веществ и построения тела в ходе процессов анаболизма, либо как источник энергии в катаболизме. Фотосинтезирующие организмы расходуют свои запасы органических веществ случае отсутствия света, например, в темное время суток, а также в клетках, которые находятся в тех частях организма, куда не проникает свет. 

суть биологического окисления

Окисление — это процесс отдачи веществом электронов окислителю. Окисление может происходить в ходе различных процессов:

1. Отдача веществом только электронов. Такое окисление имеет место, например, при превращении
   

   
   в составе цитохромов или же как реакция свободного железа при хемосинтезе.

2. Окислительно-восстановительные реакции органических веществ в клетках часто сопровождаются передачей не только электронов, но и атомов О или Н. 
   а) Поскольку атом О обладает большей электроотрицательностью, чем атом С, увеличение количества атомов кислорода в соединении считается окислением.
   При этом степень окисления углерода в соединении увеличивается (электроны от него смещаются к кислороду, -заряд на атоме С увеличивается).
   Пример — окисление альдегида до карбоновой кислоты.

   б) Поскольку связь С–Н гораздо менее полярная, чем С–О, степень окисления углерода в соединениях с большим количеством атомов Н меньше (менее положительная), чем в соединениях с меньшим количеством атомов Н (при наличии других электроотрицательных атомов — О, N…).

   Поэтому окислением может называться отдача органическим веществом атомов водорода.
   Пример — окисление спирта в альдегид.

переносчики водорода

Итак, биологическое окисление органических веществ часто происходит путем отдачи атомов водорода [H], то есть протонов  и электронов . Принимают эти атомы водорода, как правило, специальные молекулы — переносчики водорода. Основным переносчиком водорода является НАД (никотинамидадениндинуклеотид). Также в процессах биологического окисления участвует ФАД (флавинадениндинуклеотид). Реакции принятия ими водорода таковы:

НАДНАДНН

ФАДФАДН

Таким образом, НАД переносит 2 электрона и 1 протон, второй протон выделяется в раствор. ФАД переносит 2 электрона и 2 протона.
Принимая на себя атомы водорода,  и ФАД в реакциях биологического окисления играют роль окислителей. Восстановленные переносчики —  и  — наоборот, играют роль восстановителей, в частности в реакциях анаболизма (синтеза сложных органических веществ). Таким образом, переносчики водорода осуществляют связь катаболизма и анаболизма и передачу атомов водорода между ними. 

этапы окисления энергетических субстратов

Процесс катаболизма энергетических субстратов (органических веществ) протекает с выделением энергии. Он состоит из следующих этапов:

1. Подготовительный этап идет в полости пищеварительной системы или — при внутриклеточном пищеварении — во вторичных лизосомах. При этом полимеры расщепляются на мономеры, которые можно перенести через мембрану в цитоплазму клеток (или сначала в кровь, а затем в тканевую жидкость и в цитоплазму). Расщепление катализируют литические ферменты. Например, амилазы и мальтазы расщепляют в тонком кишечнике крахмал до глюкозы.
   Энергия на этом этапе выделяется в виде тепла, АТФ не образуется.
   

    

Основным источником энергии для многих клеток служит окисление глюкозы или других сахаров, поэтому рассматривается в первую очередь механизм окисления глюкозы, хотя и другие вещества могут окисляться с целью получения энергии (аминокислоты, жирные кислоты…).
Внутриклеточное окисление глюкозы включает два этапа:
а) анаэробный этап в цитоплазме — гликолиз. У анаэробов на этом окисление глюкозы заканчивается, так как нет молекулярного кислорода для дальнейшего окисления;
б) аэробный этап в митохондриях при участии молекулярного кислорода.

гликолиз

Первый этап внутриклеточного окисления углеводов осуществляется без участия кислорода и называется гликолиз (от «гликис» — сладкий, «лизис» — распад). Он происходит в цитоплазме.

На первых этапах гликолиза тратится две молекулы АТФ на фосфорилирование 1 молекулы сахара. Образующаяся гексоза (С6), несущая два остатка фосфорной кислоты, распадается на две фосфорилированные триозы (2*С3). Затем происходит окисление фосфотриозы (фосфорилированного C3-сахара — «половинки» глюкозы) до фосфоглицериновой кислоты (ФГК). Это окисление осуществляется путем отнятия двух атомов водорода и переноса их на  с образованием . Выделяющаяся при этом энергия используется для присоединения фосфатного остатка к АДФ с образованием АТФ. Так как окислению подвергаются две триозы («половинки» глюкозы), образовавшиеся в результате расщепления 1 глюкозы, то образуется 2 молекулы АТФ на 1 молекулу глюкозы, т. е. восполняются затраты на активацию глюкозы.

Образовавшаяся ФГК превращается далее в пировиноградную кислоту (ПВК), или пируват, при этом синтезируется еще две молекулы АТФ в расчете на 1 молекулу глюкозы. Таким образом, расщепление в гликолизе одной молекулы глюкозы дают в результате выигрыш в 2 молекулы АТФ. Пируват — это конечный продукт гликолиза.
В результате этого процесса в клетке будет накапливаться НАД∙Н, который необходимо снова превратить в . У аэробов водород, который несет НАДН, передается на молекулярный кислород в дыхательной цепи митохондрий с образованием воды и большого количества АТФ.
В условиях же бескислородной среды окисление НАДН до  происходит путем передачи водородов на образовавшийся в гликолизе пируват. В отсутствие кислорода пируват все равно не может быть окислен далее. Этот процесс восстановления пирувата и его дальнейших превращений называется брожением, его цель — получение  для дальнейшего использования вновь в гликолизе. Без  гликолиз остановится, и клетка погибнет от недостатка энергии (АТФ).

 

Различают разные типы брожения:
а) Молочнокислое брожение. ПВК (пируват) превращается в молочную кислоту (лактат). Так происходит, например, при частых сокращениях мышц, когда поступление кислорода недостаточно, и основная часть АТФ получается за счет гликолиза. Накопление молочной кислоты является основным фактором усталости мышц. Аналогичный процесс происходит при росте ряда микроорганизмов в анаэробных условиях. Накапливающаяся при этом молочная кислота подавляет рост гнилостных бактерий и служит консервантом продуктов при приготовлении простокваши, йогурта, квашеной капусты, силоса на корм скоту.

 

б) Спиртовое брожение. Дрожжи на завершающем этапе гликолиза отщепляют от пировиноградной кислоты карбоксильную группу в форме углекислого газа, в результате чего образуется уксусный альдегид. Он восстанавливается путем переноса водородов с НАД∙Н до этилового спирта. На этом процессе основано пивоварение, виноделие, а также поднятие дрожжевого теста (за счет пузырьков образующегося углекислого газа).

ТЕМА:  Генетическая информация. Удвоение ДНК. 

1. ДНК — матрица для синтеза белков. Каким же образом в эритроцитах здорового человека образуются миллионы идентичных молекул гемоглобина, как правило, без единой ошибки в расположении аминокислот? Почему в эритроцитах больных серповидноклеточной анемией все молекулы гемоглобина имеют од­ну и ту же ошибку в одном и том же месте?

Для ответа на эти вопросы обратимся к примеру, с книго­печатанием. Учебник, который вы держите в руках, издан ти­ражом п экземпляров. Все п книг отпечатаны с одного шаб­лона — типографской матрицы, поэтому они совершенно оди­наковы. Если бы в матрицу вкралась ошибка, то она была бы воспроизведена во всех экземплярах. Роль матрицы в клетках живых организмов выполняют молекулы ДНК. ДНК каждой клетки несет информацию не только о структурных белках, определяющих форму клетки (вспомните эритроцит), но и обо всех белках-ферментах, белках-гормонах и других белках.

Углеводы и липиды образуются в клетке в результате сложных химических реакций, каждая из которых катализируется своим белком-ферментом. Владея информацией о ферментах, ДНК программирует структуру и других органических соединений, а также управляет процессами их синтеза и расщепления.

Поскольку молекулы ДНК являются матрицами для синтеза всех белков, в ДНК заключена информация о структуре и деятельности клеток, о всех признаках каждой клетки и организма в целом.

Каждый белок представлен одной или несколькими полимерными цепями. Уча­сток молекулы ДНК, служащий матрицей для синтеза одной полипептидной цепи, т. е. в большинстве случаев одного белка, называют геном. Каждая молекула ДНК содержит множество разных генов. Всю информацию, заключенную в молекулах ДНК, называют генетической. Идея о том, что генетическая информация записана на молекулярном уровне и что синтез белков идет по матричному принципу, впервые была сформулирована еще в 20-х годах выдающимся отечественным биологом Н. К. Кольцовым.

2. Удвоение ДНК. Молекулы ДНК обладают поразительным свойством, не присущим ни одной другой из известных молекул, — способностью к удвоению. Что представляет собой процесс удвоения? Вы помните, что двойная спираль ДНК построена по принципу комплементарности. Этот же принцип лежит в основе удвоения молекул ДНК. С помощью специальных ферментов водородные связи, скрепляющие нити ДНК, разрываются, нити расходятся, и к каждому нуклеотиду каждой из этих нитей последовательно пристраиваются комплементарные нуклеотиды. Разошедшиеся нити исходной (материнской) молекулы ДНК являются матричными — они задают по­рядок расположения нуклеотидов во вновь синтезируемой цепи. В результате действия сложного набора ферментов происходит соединение нуклеотидов друг с другом. При этом образуются новые нити ДНК, комплементарные каждой из ра­зошедшихся цепей. Таким образом, в результате удвоения создаются две двойные спирали ДНК (дочерние молекулы), каждая из них имеет одну нить, полученную от материнской молекулы, и одну нить, синтезированную вновь.

Дочерние молекулы ДНК ничем не отличаются друг от друга и от материнской молекулы. При делении клетки дочерние молекулы ДНК расходятся по двум образующимся клеткам, каждая из которых вследствие этого будет иметь ту же информацию, которая содержалась в материнской клетке. Так как гены — это участки молекул ДНК, то две дочерние клетки, образующиеся при делении, имеют одинаковые гены.

Каждая клетка многоклеточного организма возникает из одной зародышевой клетки в результате многократных делений, поэтому все клетки организма имеют одинаковый набор генов. Случайно возникшая ошибка в гене зародышевой клетки будет воспроизведена в генах миллионов ее потомков. Вот почему все эритроциты больного серповидноклеточной анемией имеют одинаково «испорченный» гемоглобин. Дети, больные анемией, по­лучают «испорченный» ген от родителей через их половые клет­ки. Информация, заключенная в ДНК клеток (генетическая информация), передается не только из клетки в клетку, но и от родителей к детям. Ген является единицей генетической, или наследственной, информации.

ГРУППА 208 ХИМИЯ 1.2

ТЕМА: ДИСПЕРСНЫЕ СИСТЕМЫ.

В природе чаще всего встречаются смеси различных веществ. Большинство веществ, находящихся в окружающем нас мире находится в раздробленном (диспергированном) состоянии, то есть состоит из дисперсных систем. Дисперсные системы широко распространены в природе и участвуют во многих технологических процессах.

Дисперсная система

система, состоящая из двух или более веществ, причем одно из них в виде очень маленьких частиц равномерно распределено (диспергировано) в объеме другого.

Дисперсная фаза

вещество, которое присутствует в меньшем количестве и распределено в объёме другого вещества.

Дисперсная фаза может состоять из нескольких веществ.

Дисперсная среда

вещество, присутствующее в большем количестве, в объёме которого распределена дисперсная фаза. 

Между дисперсионной средой и частицами дисперсной фазы существует поверхность раздела, поэтому дисперсные системы называются гетерогенными (неоднородными). Обязательное условие получения дисперсных систем — взаимная нерастворимость веществ, образующих дисперсную фазу и дисперсионную среду.

Классификация дисперсных систем

По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды

И дисперсную среду, и дисперсную фазу могут составлять вещества, находящиеся в различных агрегатных состояниях — твёрдом, жидком и газообразном. В зависимости от сочетания агрегатного состояния дисперсной среды и дисперсной фазы можно выделить следующие дисперсионные системы.

Типы дисперсионных систем

Дисперсионная среда	Дисперсная фаза, обозначение	Примеры некоторых природных и бытовых дисперсных систем
Газ	Газ г_1/г_2	Гомогенная смесь (воздух)
	Жидкость ж/г	Аэрозоли: туман, попутный газ с капельками нефти, карбюраторная смесь в двигателях автомобилей (капельки бензина в воздухе)
	Твёрдое вещество т/г	Аэрозоли: пыль в воздухе, дым, смог, самум (пыльные и песчаные бури)
Жидкость	Газ г/ж	Пены; шипучие напитки, взбитые сливки, взбитый куриный белок
	Жидкость ж/ж	Эмульсии: молоко, нефть, крем, жидкие среды организма (плазма крови, лимфа, пищеварительные соки), жидкое содержимое клеток (цитоплазма, кариоплазма)
	Твёрдое вещество т/ж	т/ж Суспензии, золи, гели, пасты (кисели, студни, клеи), речной и морской ил, взвеси в воде; строительные растворы
Твёрдое вещество	Газ г/т	Пемза, почва, снежный наст с пузырьками воздуха в нем, кирпич и керамика, поролон, пористый шоколад
	Жидкость ж/т	Влажная почва, медицинские и косметические средства (мази, тушь, помада и т. д.)
	Твёрдое вещество т/т	Горные породы, цветные стекла, некоторые сплавы

По размерам частиц дисперсной фазы различают

• грубодисперсные системы, размер частиц   м;

• мелкодисперсные (коллоидные), размер частиц  м;

• истинные растворы, размер частиц менее  м (менее  нм). Истинные растворы гомогенны (однородны), в них нет поверхности раздела между частицами дисперсной фазы и дисперсионной среды.

К грубодисперсным системам относятся суспензии и эмульсии.

Суспензии, или взвеси — грубодисперсные системы, в которых твёрдое вещество распределено в жидкости.

Эмульсии — грубодисперсные системы, в которых одна жидкость распределена в другой, нерастворяющей её жидкости.

Грубодисперсные системы гетерогенны. По внешнему виду они мутные. Частицы, входящие в состав грубодисперсных систем, не способны проходить через бумажный фильтр и ультрафильтры, их можно увидеть с помощью оптического микроскопа. Грубодисперсные системы неустойчивы: через некоторое время твёрдые частицы суспензии оседают на дно сосуда, а эмульсии разделяются на отдельные фазы. Грубодисперсные системы можно разделить фильтрованием или центрифугированием.

К мелкодисперным системам относятся золи, аэрозоли, пены, твёрдые коллоидные растворы.

Золи, или коллоидные растворы — мелкодисперные системы, в которых твёрдое вещество распределено в жидкости. Слово «коллоид» образовано от греческого слова «колло», что означает клей. Коллоиды получили такое название потому, что при концентрировании этих растворов образуется студнеобразная клейковидная масса. 

Аэрозоли — мелкодисперсные системы, в которых капли жидкости или твёрдые частицы распределены в газе. Если дисперсной фазой является жидкость, то аэрозоль называется туманом, если дисперсной фазой является твёрдое вещество — то дымом или пылью.

Пены — мелкодисперсные системы, в которых пузырьки газа распределены в жидкости. Примерами пены являются взбитые сливки, взбитый куриный белок.

Твёрдые дисперсные системы — мелкодисперсные системы, в которых газ, жидкость иди твёрдое вещество распределены в другом твёрдом веществе. Примером твёрдой дисперсной системы, в которой дисперсной фазой является газ, являются пенопласты, пемза, безе, хлебобулочные изделия. Примером твёрдой дисперсной системы с жидкой дисперсной фазой является, например, природный жемчуг, представляющий собой карбонат кальция, в котором диспергирована вода. К твёрдым дисперсным системам, в которых дисперсной фазой является другое твёрдое вещество, относятся сплавы, драгоценные и полудрагоценные камни, цветные стёкла. Драгоценные и полудрагоценные камни могут представлять собой оксиды металлов, диспергированные в оксиде алюминия или оксиде кремния (IV). Так, рубин состоит из оксида алюминия , в котором диспергирован оксид хрома (III) . Цветные стёкла получают, диспергируя в стекле металлы и их соединения. Например, сине-зелёные и зелёные стёкла получают, дипергируя в силикатном стекле оксиды кобальта, меди и хрома, рубиновое стекло — добавляя золото  ( %). При этом в зависимости от размеров частиц золи могут иметь различную окраску в частиц золи могут иметь различную окраску. Так можно получить золи золота не только рубиново-красного цвета, но и зелёного, синего, фиолетового.

Коллоидные системы характеризуются очень большой площадью поверхности составляющих их частиц, что обусловливает их высокую реакционную способность. Например, известны случаи самовозгорания муки на мукомольных заводах, сахарной пудры на сахарных заводах, угольной пыли в шахтах.

Коллоидные растворы занимают промежуточное положение между грубодисперсными системами и истинными растворами. Коллоидные растворы, как и грубодисперсные системы, гетерогенны, но по сравнению с ними имеют меньший размер частиц. В отличие от грубодисперсных систем, их нельзя разделить обычным фильтрованием с использованием бумажного фильтра и ультрафильтра и ультрафильтра или с помощью центрифугирования. Частицы коллоидных растворов не видны в оптический микроскоп, но их можно увидеть с помощью электронного и ультрамикроскопа. Ультрамикроскоп отличается от обычного оптического микроскопа тем, что в нём ультрамикроскопе лучи от источника света падают не в глаз наблюдателя, а падают на исследуемый объект сбоку, не попадая в глаз. Благодаря этому вследствие светорассеяния частицы видны как светящиеся точки, однако их строение рассмотреть не удаётся.

Коллоидные растворы относительно устойчивы из-за наличия на их поверхности частиц одинакового заряда, что препятствует их слипанию и выпадению в осадок. Соединение частиц в более крупные агрегаты называется коагуляцией, а их осаждение под действием силы тяжести – седиментацией. Коагуляция коллоидного раствора при нагревании или при добавлении другого коллоидного раствора, частицы которого имеют противоположный заряд. Коагуляции подвержены коллоиды биологических жидкостей организма, вследствие чего происходит, например, образование тромбов в кровеносных сосудах. Вследствие коагуляции коллоидных растворов может произойти образование студенистой массы, называемой гелем. Гель представляет собой эластичную желеобразную массу, способную сохранять форму. Частицы твёрдого вещества в составе геля образуют пространственную сетку, в пустотах которой находятся молекулы воды. Примерами гелей являются желе, мармелад, пастила, зефир.

С течением времени гели уменьшаются в объёме вследствие самопроизвольного отделения жидкости. Это явление называется старением гелей, или синерезисом. Синерезис можно наблюдать при отстаивании простокваши, на чём основано получение творога. Синерезис важен также в производстве сыра, в технологии получения изделий из латекса. «Запотевание» сыра — появление на его поверхности капелек жидкости в процессе созревания или при неправильном хранения — тоже проявление синерезиса.

Коллоидные растворы обладают особыми оптическими свойствами. При прохождении света через коллоидный раствор происходит поглощение, отражение, преломление и рассеяние света. Преобладание какого-либо из этих явлений зависит от соотношения между размером частиц дисперсной фазы и длиной волны падающего света. Если в грубодисперсных системах в основном наблюдается отражение света от поверхности частиц, то в коллоидных растворах, в которых размеры частиц сравнимы с длиной волны видимого света, преобладает рассеяние света за счёт дифракции световых волн.

Коллоидные растворы прозрачны. Рассеяние света в коллоидных растворах обусловливает их опалесценцию — матовое голубоватое свечение, заметное на тёмном фоне при боковом освещении. Рассеяние света является причиной возникновения характерного для коллоидных систем явления: при прохождении луча света через коллоидную систему образуется светящийся конус. Это явление называется эффектом Тиндаля.

Эффект Тиндаля в природе можно наблюдать при прохождении солнечных лучей через облака, дым или туман.

Получение коллоидных растворов

Коллоидные растворы могут быть получены следующими основными методами.

1. Диспергирование, т. е. измельчение, уменьшение размеров частиц дисперсной фазы. Диспергирование может быть проведено, например, с помощью механического дробления или дробления ультразвуком.

2. Конденсация, т. е. объединение молекул и ионов в более крупные коллоидные частицы. В результате физической конденсации из газовой или паровой фазы получают аэрозоли, туманы, дымы, смог.

 Основные свойства дисперсных систем представлены в таблице.

Дисперсная система, размер частиц твёрдой фазы	Свойства дисперсной системы
Грубодисперсная, размер частиц   м	Гетерогенны Мутные Частицы не способны проходить через бумажный фильтр и ультрафильтры Частицы можно увидеть с помощью оптического микроскопа. Неустойчивы Можно разделить фильтрованием или центрифугированием
Мелкодисперсные (коллоидные растворы, золи), размер частиц  м	Гетерогенны Нельзя разделить фильтрованием с использованием бумажного фильтра и ультрафильтра или с помощью центрифугирования Частицы не видны в оптический микроскоп, но их можно увидеть с помощью электронного и ультрамикроскопа. Относительно устойчивы, но в определённых условиях могут подвергаться коагуляции Прозрачны, рассеивают свет, при прохождении луча света образуется светящийся конус (конус Тиндаля)
Истинные растворы, размер частиц   м	Гомогенны Частицы проходят через бумажный фильтр и ультрафильтр Частицы не видны в оптический микроскоп и ультрамикроскоп Устойчивы Прозрачны, конус Тиндаля не образуется

Дисперсные системы и растворы играют чрезвычайно важную роль в повседневной жизни и в природе. Практически любая реальная система химических веществ является дисперсной. К дисперсным системам относятся земная атмосфера, природные воды, почва, различные изделия и материалы, все сложные лекарственные формы являются разнообразными дисперсными системами. Практически нет ни одной области промышленности, в которой не применялись бы дисперсные системы. Все живые системы являются высокодисперсными. Не случайно российский учёный И.И. Жуков отметил: «Человек — ходячий коллоид».

ТЕМА: ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА "ПРИГОТОВЛЕНИЕ РАСТВОРА С ЗАДАННОЙ МОЛЯРНОЙ КОНЦЕНТРАЦИЕЙ"

ГРУППА 408 ХИМИЯ 9

ТЕМА: Алканы. Строение, но­менклатура.

1. Гомологический ряд алканов: общая формула, названия

Алканы (предельные или насыщенные углеводороды, парафины) – углеводороды, атомы углерода в которых соединены простыми связями. Общая формула: CnH2n+2.

Соотношение числа атомов водорода и углерода в молекулах алканов максимально по сравнению с молекулами углеводородов других классов.

Поскольку все валентности углерода заняты либо углеродами, либо водородами, как правило, химические свойства алканов не очень ярко выражены, поэтому их еще называют предельными или насыщенными углеводородами. И существует еще более древнее название, лучше отражающее их относительную, конечно, химическую инертность – парафины, что переводится как «лишенные сродства».

2. Пространственное строение молекул

Атомы углерода в алканах находятся в состоянии sp3 - гибридизации, и молекулу алканов

можно представить как набор тетраэдрических структур углерода, связанных между собой и с водородом. Рис. 1.

 

Рис. 1. Тетраэдрическое строение метана

s-связи между атомами Н и С прочные, практически неполярные (очень мало полярные).

Атомы вокруг простых связей постоянно вращаются. Поэтому молекулы алканов могут принимать разные формы. При этом длина связи и угол между связями остаются постоянными. Формы, переходящие друг в друга за счет вращения молекулы вокруг σ-связей, называют конформациями молекулы. Рис. 2.

Рис. 2. Конформация молекулы

3. Номенклатура предельных углеводородов

Первые четыре члена ряда алканов имеют исторически сложившиеся названия. Рис. 3.

Рис. 3. Названия неразветвленных алканов

Названия неразветвленных алканов с пятью и более атомами углерода в молекуле образованы от греческих числительных, отражающих это число атомов углерода.

Суффикс -ан показывает принадлежность вещества к насыщенным соединениям.

Составляя названия разветвленных алканов по номенклатуре ИЮПАК, в качестве основной цепи выбирают цепь, содержащую максимальное число атомов углерода. Основную цепь нумеруют таким образом, чтобы заместители получили наименьшие номера. Если цепей одинаковой длины несколько, то главной выбирают цепь, содержащую наибольшее число заместителей. См.рис. 4–6.

 

Рис. 4. 2-метилбутан

Рис. 5. 2,3-диметил-3-этилпентан

Рис. 6. 2,3,4-триметил-3-изопропилгептан

4. Физические свойства

Температуры плавления и кипения в целом увеличиваются с увеличением числа атомов С в молекуле. Первые представители ряда алканов – газы при н.у., алканы, содержащие от 5 до 15 атомов С – обычно жидкости, свыше 15 атомов С – твердые вещества.

Неразветвленные изомеры имеют более высокую температуру кипения, чем разветвленные (причина – разные силы межмолекулярного взаимодействия). Температуры плавления зависят, кроме того, от плотности упаковки молекул в кристалле. Табл. 1.

Табл. 1. Физические свойства алканов.

Название вещества	Молеку-лярная формула	Структурная формула	Температура плавления, °С
Метан	СН4	СН4	–182
Этан	С2Н6	СН3-СН3	–183
Пропан	С3Н8	СН3-СН2-СН3	–188
Бутан	С4Н10	СН3-(СН2)2-СН3	–138
Изобутан (2-метилпропан)	С4Н10	(СН3)2СН-СН3	–160
Пентан	С5Н12	СН3-(СН2)3-СН3	–130
Изопентан (2-метилбутан)	С5Н12	(СН3)2СН-СН2-СН3	–160
Неопентан (2,2-диметилпропан)	С5Н12	СН3 СН3С-СН3 СН3	–17
Гексан	С6Н14	СН3-(СН2)4-СН3	–95
Гептан	С7Н16	СН3-(СН2)5-СН3	–91
Октан	С8Н18	СН3-(СН2)6-СН3	–57
Нонан	С9Н20	СН3-(СН2)7-СН3	–51
Декан	С10Н22	СН3-(СН2)8-СН3	–30
Гексадекан	С16Н34	СН3-(СН2)14-СН3	18
Эйкозан	С20Н42	СН3-(СН2)18-СН3	36,7

Газообразные и твердые алканы не пахнут, жидкие алканы обладают характерным «бензиновым» запахом.

Все алканы бесцветны, легче воды и нерастворимы в ней. Алканы хорошо растворяются в органических растворителях, жидкие алканы (пентан, гексан) сами широко используются как растворители.

Подведение итога урока

На уроке была рассмотрена тема «Алканы. Строение молекул, номенклатура, физические свойства». Вы узнали о том, что представляют собой алканы (нециклические углеводороды, в которых атомы углерода соединены простыми связями), как их правильно обозначать и какими физическими свойствами обладают эти вещества. 

ГРУППА 206 БИОЛОГИЯ 17,18

ТЕМА: Образование и-РНК по матрице ДНК. Генетический код. Биосинтез белков.

Трудно, глядя на типографскую матрицу, судить о том, хорошая или плохая книга будет по ней напечатана. Невозможно судить и о качестве генетической информации по тому, «хороший» или «плохой» ген получили потомки по наследству, до тех пор, пока на основе этой информации не будут построены белки и не разовьется целый организм.

Ход образования и-РНК. К рибосомам, местам синтеза бел­ков, из ядра поступает несущий информацию посредник, способный пройти через поры ядерной оболочки. Таким посредником является информационная РНК (и-РНК). Это одноцепочечная молекула, комплементарная одной нити молекулы ДНК. Специальный фермент — полимераза, двигаясь по ДНК, подбирает по принципу комплементарности нуклеотиды и соединяет их в единую цепочку (рис. 21). Процесс образования и-РНК называется транскрип­цией (от лат. «транскрипцио» — переписывание). Если в нити ДНК стоит тимин, то полимераза включает в цепь и-РНК аденин, если стоит гуанин — включает цитозин, если аденин — то урацил (в состав РНК не входит тимин).

По длине каждая из молекул и-РНК в сотни раз короче ДНК. Ин­формационная РНК — копия не всей молекулы ДНК, а только части ее, одного гена или группы рядом лежащих генов, несущих ин­формацию о структуре белков, не­обходимых для выполнения од­ной функции. У прокариот такая группа генов называется опероном. В начале каждой группы генов находится своего рода посадочная площадка для полимеразы, называемая промотором. Это специфическая последовательность нуклеотидов ДНК, которую фермент «узнает» благодаря химическому сродству. Только присоединившись к промотору, полимераза способна начать синтез и-РНК. В конце группы генов фермент встречает сигнал (в виде определенной последовательности нуклеотидов), означающий конец переписывания. Готовая и-РНК отходит от ДНК, покидает ядро и направляется к месту синтеза белков — рибосоме, расположенной в цитоплазме клетки.

В клетке генетическая информация передается благодаря транскрипции от ДНК к белку:

ДНК—и-РНК—белок.

3. Генетический код — определенные сочетания нуклеотидов, несущих информацию о структуре белка, и последовательность их расположения в молекуле ДНК.\

Ген — участок молекулы ДНК, несущий информацию о структуре одной молекулы белка.

Свойства генетического кода:

— триплетность — одна аминокислота кодируется тремя рядом расположенными нуклеотидами — триплетом, или кодоном;

— универсальность — код един для всего живущего на Земле (у мха, сосны, амебы, человека, страуса и пр. одни и те же триплеты кодируют одни и те же аминокислоты);

— вырожденность — одной аминокислоте может соответствовать несколько триплетов (от двух до шести). Исключение составляют аминокислоты метионин и триптофан, каждая из которых кодируется только одним трип­летом (метионин кодируется триплетом АУГ);

— специфичность — каждый триплет кодирует только одну аминокислоту.

Триплеты ГАА или ГАГ, занимающие шестое место в гене здоровых людей, несут информацию о цепи гемо­глобина, кодируя глутаминовую кислоту. У больных серповидноклеточной анемией второй нуклеотид заменен на У, а триплеты ГУА и ГУГ кодируют валин;

— неперекрываемость — кодоны одного гена не мо­гут одновременно входить в соседний;

— непрерывность — в пределах одного гена считывание генетической информации происходит в од­ном направлении.

4. Трансляция – механизм, с помощью которого последовательность триплетов оснований иРНК переводится в специфическую последовательность аминокислот в полипептидной цепи.

Подготовительным этапом трансляции является рекогниция – активирование и присоединение аминокислоты к тРНК (фермент аминоацил-тРНК-синтетаза (кодаза)).

Затем иРНК соединяется с рибосомой (у прокариот начинается синтез с кодона АУГ, с которым взаимодействует антикодон особой тРНК (с формилметионином)), затем первая тРНК доставляет сюда первую аминокислоту (для каждой аминокислоты есть своя тРНК) и связывается с определенным участком иРНК по принципу комплементарности (антикодон тРНК соответствует кодону иРНК).

Происходит связывание с иРНК и с рибосомой второй тРНК, несущей вторую аминокислоту. Первая и вторая аминокислоты соединяются пептидной связью (фермент пептидил-трансфераза). Затем рибосома перемещается на один триплет вперед, первая тРНК освобождается, приходит третья тРНК. Рибосома перемещается по молекуле иРНК прерывисто, триплет за триплетом, делая каждый из них доступным для контакта с тРНК. Сущность трансляции в подборе по принципу комплементарности антикодона тРНК к кодону иРНК. Если антикодон тРНК соответствует кодону иРНК, то аминокислота, доставляемая такой тРНК, включается в полипептидную цепь, и рибосома перемещается на следующий триплет (фермент транслоказа).

Как только рибосома дойдет до стоп-кодона иРНК, происходит распад комплекса, полипептид отделяется от матрицы-иРНК и приобретает свою конформацию.

Для трансляции необходимы ферменты (кодаза, пептидил-трансфераза, транслоказа), энергия АТФ, ионы Mg2+.

Таким образом, главными этапами трансляции являются:

1) присоединение иРНК к рибосоме;

2) рекогниция (активация аминокислоты и ее присоединение к тРНК);

3) инициация (начало синтеза) полипептидной цепи;

4) элонгация (удлинение) цепи;

5) терминация (окончание синтеза) цепи;

6) дальнейшее использование иРНК (или ее разрушение).