Issuu

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

CHAPTER 15

SYNTHETIC

THEME

15.5. THE MONOMER-POLYMER MACROMOLECULES

ORGANIC COMPOUNDS AND THE ATOMIC PROPERTIES OF CARBON

TR ẦN

To name a polymer, we just add the prefix poly- to the monomer name, as in polyethylene or polystyrene. When the monomer has a two-word name, parentheses are used, as in poly (vinyl chloride).

10 00

The two major types of reaction processes that form synthetic polymers lend their names to the resulting polymer classes-addition and condensation. 15.5 ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME-MONOME PHẦN 1: Cao phân tử tổng hợp

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Ở dạng đơn giản nhất thì polime là một phân tử cực kì lớn, hay còn gọi là macromolecule, bao gồm một liên kết đồng hóa trị được nối với chuỗi phân tử nhỏ nhất, được gọi là monome. Monome là một đoạn lặp lại của polime, và một polime đặc trưng có thể có từ một trăm cho đến hàng trăm ngàn các đoạn lặp lại. Có nhiều loại monome và cấu tạo hóa học của chúng cho phép thu nhận các đoạn hoàn thiện của các phân tử. Polime tổng hợp được tạo ra bởi các phản ứng hóa học trong phòng thí nghiệm; polime tự nhiên (hay còn gọi là polime sinh học) được tạo ra bởi phản ứng hóa học trong sinh học, và chúng ta sẽ học về chúng ở phần tiếp theo. Trong phần này, chúng ta sẽ xem polime tổng hợp được gọi tên như thế nào và học về hai loại phản ứng hóa học mà nối các polime liên kết đồng hóa trị thành một chuỗi. Để gọi tên một polime, chúng ta chỉ cần thêm tiền tố poli- vào tên monome, như là polyetylen hoặc polystyren. Khi một monome có tên với hai từ, ta sử dụng dấu ngoặc đơn, ví dụ poly(vinyl chlorit). Hai loại trình tự phản ứng chính hình thành nên polime tổng hợp vay mượn tên của chúng đối với các loại polime được tạo ra – đó là phản ứng trùng ngưng và phản ứng trùng hợp.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

In its simplest form, a polymer (Greek, “many parts”) is an extremely large molecule, or macromolecule, consisting of a covalently linked chain of smaller molecules, called monomers (Greek, “one part”). The monomer is the repeat unit of the polymer, and a typical polymer may have from hundreds to hundreds of thousands of repeat units. There are many types of monomers, and their chemical structures allow for the complete repertoire of intermolecular forces. Synthetic polymers are created by chemical reactions in the laboratory; natural polymers (or biopolymers) are created by chemical reactions within organisms, and we’ll discuss them in the next section. In this section, we see how synthetic polymers are named and discuss the two types of reactions that link monomers covalently into the chain.

Figure 15.18Steps in the free-radical polymerization of ethylene.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ÁN

Addition Polymers

IỄ N

ÀN

Addition polymer form when monomers undergo an addition reaction with one another. These substance are also called chain-reaction (or chain-growth) polymers because as each monomer adds to the chain, it forms a new reactive site to continue

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

the process. The monomers of most addition polymers have the grouping. As you can see from table 15.6 the essential chemical differences between an acrylic sweater, a plastic grocery bag, and a bowling ball are due to the different groups that are attached to the double-bonded C atoms of the monomer.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

The most important polymerization reactions are stereoselective and create polymers whose repeat units have groups spatially oriented in particular ways. Through the use of these reactions, polyethylene chains with molar masses of 104 to 105 g/mol are made by varying conditions and reagents.

TR ẦN

Similar methods are used to make polypropylenes,

10 00

CH3

CH2 CH

n that have all the CH groups of the repeat units oriented either on 3

Í-

one side of the chain or on alternating sides. The different orientations lead to different packing efficiencies of the chains and, thus, different degrees of crystallinity, which lead to differences in such physical properties as density, rigidity, and elasticity.

IỄ N

Ơ H

ÀN

ÁN

-L

Polime có phản ứng trùng hợp Polime có phản ứng trùng hợp hình thành khi các monome trải qua một phản ứng cộng với một monome khác. Những chất này cũng được gọi là các polime chuỗi phản ứng (hoặc chuỗi tăng trưởng) bởi vì giống như mỗi monome thêm vào chuỗi, nó tạo một vị trí phản ứng mới để tiếp tục quá trình. Monome của hầu hết các polime phản ứng trùng cộng đều có nhóm ... Như các bạn có thể thấy từ bảng 15.6, sự khác biệt về hóa học cơ bản giữa một chiếc áo len acrylic, một túi hàng tạp hóa nhựa, và một quả bóng bowling là do các nhóm khác nhau được đính với các nguyên tử C liên kết đôi của monome. Phản ứng trùng hợp theo cơ chế gốc tự do của eten (etylen, CH2=CH2) với polyetylen là một ví dụ đơn giản của quá trình phản ứng trùng cộng (Hình 15.18). Các monome phản ứng để tạo thành một gốc tự do có một electron chưa ghép cặp, sau đó electron chưa ghép cặp này hình thành mối liên kết cộng hóa trị với một electron của một monome khác:

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

• Step 1. The process begins when an initiator, usually a peroxide, generates a free radical. • Step 2. The free radical attacks the π bond of an ethylene molecule, forming a σ bond with one of the p electrons and leaving the other unpaired, creating a new free radical. • Step 3. This new free radical then attacks the π bond of another ethylene molecule, joining it to the chain end, and the backbone of the polymer grows one unit longer. • Step 4. This process stops when two free radicals form a covalent bond or when a very stable free radical is formed by addition of an inhibitor molecule.

The free-radical polymerization of ethane (ethylene, CH2=CH2) to polyethylene is a simple example of the addition process (Figure 15.18). the monomer reacts to form a free radical, a species that has an unpaired electron, which then forms a covalent bond with an electron of another monomer.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Các phản ứng trùng hợp điển hình nhất là phản ứng chọn lọc lập thể và tạo ra các polime, những đoạn lặp lại của chúng có nhiều nhóm trong không gian định hướng theo những cách riêng. Thông qua việc sử dụng các phản ứng này, các chuỗi polyetylen có khối lượng mol từ 104 đến 105 g/mol được tạo ra bởi các điều kiện khác nhau và thuốc thử. Polypropylen cũng được tạo ra bằng các phương pháp tương tự, công thức cấu tạo ... , có tất cả các nhóm CH3 của các đoạn lặp lại theo định hướng cả phía bên này của chuỗi và cả các phía xen kẽ. Các định hướng khác nhau dẫn đến hiệu quả kèm theo khác nhau của các chuỗi và do đó, mức độ khác nhau của tinh thể dẫn đến sự khác biệt về các tính chất vật lý như mật độ, độ cứng và độ đàn hồi.

Condensation Polymers

10 00

The monomer of condensation polymers must have two functional groups; we can designate such a monomer as A-R-B (where A and B may or may not be the same, and R is the rest of the molecule). Most commonly, the monomers link when a A group on one undergoes a dehydration-condensation reaction with a B group on another: R

OH + 1/2n H

Í-

-(n-1)HOH

ÁN

-L

1/2n H

Many condensation polymers are copolymers, those consisting of two or more different repeat units. Two major types are polyamides and polyesters.

OH n

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

• Bước 1 Quá trình bắt đầu khi một chất khởi đầu, thường là một peroxide tạo ra một gốc tự do. • Bước 2 Các gốc tự do tấn công liên kết ߨcủa một phân tử etylen, hình thành một liên kết ߪ với một trong các electron p và rời khỏi liên kết chưa ghép cặp kia, tạo ra các gốc tự do mới. • Bước 3 Sau đó gốc tự do mới này rồi tấn công liên kết ߨ của một phân tử etylen khác, ghép nó vào cuối chuỗi, và trục chính của các polyme dần dần phát triển thành một đoạn dài hơn. • Bước 4 Quá trình này dừng lại cho đến khi hai gốc tự do hình thành một liên kết hóa trị hoặc khi gốc tự do ở trạng thái bền được hình thành bằng phản ứng trùng cộng của một phân tử chất ức chế.

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

IỄ N

ÀN

Các monome của polime phản ứng trùng ngưng bắt buộc phải có hai nhóm chức; chúng ta có thể kí hiệu monome là A-R-B (trong đó A và B có thể giống hoặc khác nhau, và R là phần còn lại của phân tử). Thông thường nhất thì các monome nối với nhau khi một nhóm A trong một monome đó trải qua một phản ứng trùng ngưng – khử nước với một nhóm B khác: ... Nhiều polime ngưng tụ chính là copolime, những copolime này bao gồm hai hoặc nhiều các đoạn lặp lại khác. Có hai loại chính đó là polyamit và polyeste.

Table 15.6

Some Major Addition Polymers

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

ÀN

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

Í-

-L A

H B

10 00 TR ẦN G

H Ư

ẠO

U Y

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ÁN

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

TR ẦN

H Ư

1. Polyamides. Condensation of carboxylic acid and amine monomers forms polyamides (nylons). One of the most common is nylon-66, manufactured by mixing equimolar amounts of a six-C diamine (1,6-diaminohexane) and a six-C diacid (1,6hexanedioic acid). The basic amine reacts with the aicd to form a “nylon salt”. Heating drives off water and forms the amide bonds: ∆ HOOC(CH2)4COOH + n H2N(CH2)6NH2  → [-CO-(CH2)4- CO-NH-(CH2)6− (2 n −1) H O 2

NH-]n

10 00

Covalent bonds within the chains give nylons great strength, and H bonds between chains give them great flexibility. About haft of all nylons are made to reinforce automobile tires; the others are used for rugs, clothing, fishing line, and so forth.

ÁN

-L

Í-

2. Polyesters. Condensation of carboxylic acid and alcohol monomers forms polyesters. Dacron, a popular polyester fiber, is woven from polymer strands formed when equimolar amounts of 1,4-benzenedicarboxylic acid and 1,2-ethanediol react. Blending these polyester fibers with various amounts of cotton gives fabrics that are durable, easily dyed, and crease resistant. Extremely thin Mylar films, used for recording tape and food packaging, are also made form this polymer.

IỄ N

ÀN

1. Polyamit. Phản ứng trùng ngưng của axit cacboxylic và monome amin tạo ra polymit (nilon). Phổ biến nhất là nilon-66, được sản xuất bằng cách trộn tổng lượng đẳng mol của một điamin 6-C (1,6-diaminohexan) và một diaxit 6-C (axit 1,6hexandioic). Amin có tính bazo phản ứng với axit để hình thành một “nylon salt.”Nhiệt nóng lên truyền sang nước và hình thành các liên kết amit: Liên kết cộng hóa trị trong các chuỗi khiến cho các nilon có độ bền lớn, và các liên kết H giữa các chuỗi giúp cho chúng có độ linh hoạt cao. Khoảng một nữa trong số toàn bộ các nilon được tạo ra để gia cố lốp xe ô tô; còn một số khác được dùng để tạo ra thảm, quần áo, dụng cụ đánh bắt cá ... 2. Polieste. Phản ứng trùng ngưng của axit cacboxylic và monome alcohol tạo ra polieste. Dacron là một sợi polyeste phổ biến, được dệt từ các sợi polime hình thành khi tổng số đẳng mol của axit 1,4-benzendicacboxylic và 1,2-etanediol phản

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ứng với nhau. Pha trộn những sợi polyeste với số lượng cotton khác nhau cho ra vải có độ bền cao, dễ dàng nhuộm, và chống nhăn. Những cuộn phim cực kì mỏng dùng cho việc ghi âm và gói thức ăn cũng được làm từ loại polime này.

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

Tóm lược phần 15.5

10 00

TR ẦN

H Ư

• Polime là các phân tử cực kì lớn tạo ra các đoạn lặp lại được gọi là monome. • Các polime phản ứng trùng cộng hợp được hình thành từ các monome không bão hòa thường liên kết thông qua các phản ứng theo cơ chế gốc tự do. • Hầu hết các polime phản ứng trùng ngưng được hình thành bằng cách nối các monome với nhau thành hai nhóm chức thông qua phản một ứng trùng ngưng-khử nước. • Điều kiện phản ứng, chất xúc tác và monome có thể được thay đổi để sản xuất các polime có tính chất khác nhau.

15.6. THE MONOMER-POLUMER THEME II:

-L

Í-

BIOLOGICAL MACROMOLECULES

Ơ H

ÀN

ÁN

The monomer-polymer theme was being played out in nature eons before humans employed it to such great advantage. Biological macromolecules are condensation polymers created by nature’s reaction chemistry and improved through evolution. These remarkable molecules are the best demonstration of the versatility of carbon and its handful of atomic partners.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ẠO

U Y

• Polymers are extremely large molecules that are made of repeat units called monomers. • Addition polymers are formed from unsaturated monomers that commonly link through free-radical reactions. • Most condensation polymers are formed by linking monomers that each have two functional groups through a dehydration-condensation reaction. • Reaction conditions, catalysts, and monomers ca be varied to produce polymers with different properties.

Summary of Section 15.5

IỄ N

Natural polymers, such as polysaccharides, proteins, and nucleic acids, are the “stuff of life”. Some have structures that make wood strong, fingernails hard, and wool flexible. Others speed up the myriad reaction that occur in every cell or defend the body against infection. Still others possess the genetic information organisms need to forge other biomolecules. Remarkable as these giant molecules are, the functional groups of their monomers and the reactions that link them are identical to those of other, smaller organic molecules, and the same intermolecular forces that dissolve smaller molecules stabilize these giant molecules in the aqueous medium of the cell.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

Figure 15.19(A) The structure of glucose in aqueous solution. (B) The formation of a disaccharide.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

15.6 ĐẠI CƯƠNG VỀ POLIME-MONOME PHẦN II: Cao phân tử sinh học Đại cương về monomer-polymer được trình bày về các thời đại tự nhiên trước khi con người sử dụng nó như một lợi thế lớn. Đại phân tử sinh học là các polime phản ứng trùng hợp được tạo ra bởi phản ứng hóa học tự nhiên và được hoàn thiện thông qua quá trình tiến hóa. Những phân tử này đáng chú ý là sự minh chứng rõ ràng nhất về tính linh hoạt của cacbon và số lượng các cặp liên kết nguyên tử vừa đủ. Polime tự nhiên, chẳng hạn như polysaccharit, protein và axit nucleic chính là "công cụ của sự sống". Một vài số có cấu trúc khiến cho gỗ bền, móng tay cứng, và len linh hoạt. Một số khác đẩy nhanh vô số phản ứng xảy ra trong từng tế bào hoặc bảo vệ cơ thể chống lại nhiễm trùng. Vẫn còn một số khác nữa xử lý các cơ quan tổ chức thông tin di truyền cần thiết để nén các phân tử sinh học khác. Đáng chú ý như những phân tử cực lớn có các nhóm chức của monome và các phản ứng hóa học liên kết chúng với nhau giống hệt với những nhóm chức này của phân tử khác, các phân tử hữu cơ nhỏ hơn và có lực giữa các phân tử tương tự giúp hòa tan các phân tử nhỏ bền hơn của các phân tử cực đại này trong môi trường nước của tế bào.

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

Sugars and Polysaccharides

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

When two monosaccharides undergo a dehydration-condensation reaction, a disaccharide forms. For example, sucrose (table sugar) is a disaccharide of glucose and fructose (Figure 15.19B).

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

Đường và các polysaccharit Về bản chất, sự thay đổi hóa học tương tự xảy ra khi bạn đốt cháy một mảnh gỗ hoặc ăn một miếng bánh mì. Gỗ và bánh mì là hỗn hợp của cacbohydrat, chất cung cấp năng lượng thông qua quá trình oxy hóa. Liên kết hóa học và cấu tạo monome Đường và các loại đường đơn khác được tạo ra từ các trios 3-C với các heptos 7-C, được gọi là monosaccharit và chứa các chuỗi cacbon với các nhóm hydroxyl và cacbonyl được liên kết. Ngoài vai trò của các phân tử là tham gia vào quá trình chuyển hóa năng lượng, chúng còn đảm nhận vai trò như những đoạn monome của polysaccharit. Hầu hết các polysaccharit tự nhiên được hình thành từ những đoạn 5-C và 6-C. Trong dung dịch nước, một nhóm alcohol và nhóm andehit (hoặc xeton) của cùng một monosacarit phản ứng với nhau để tạo thành một phân tử vòng (cyclic) vừa có cả vòng năm chất tham gia liên kết hoặc sáu chất tham gia liên kết (Hình 15.19A). Khi hai monosaccharides trải qua phản ứng ngưng tụ - khử nước thì một disaccharit được hình thành. Ví dụ, sucrose (đường ăn) là một disaccharit của glucose và fructose (Hình 15.19B).

ÁN

Types of Polysaccharides A polysaccharide consists of many monosaccharide units linked together. The three major natural polysaccharides consist entirely of glucose units, but they differ with respect to how these units are linked.

Ơ H

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Monomer Structure and Linkage Glucose and other simple sugars, from the three-C trioses to the seven-C heptoses, are called monosaccharides and consist of carbon chains with attached hydroxyl and carboxyl groups. In addition to their roles as individual molecules engaged in energy metabolism, they serve as the monomer units of polysaccharides. Most natural polysaccharides are formed from five- and six-C units. In aqueous solution, an alcohol group and the aldehyde (or ketone) group of the same monosaccharide react with each other to form a cyclic molecule with either a five- or six-membered ring (Figure 15.19A).

In essence, the same chemical change occurs when you burn a piece of wood or eat a piece of bread. Wood and bread are mixtures of carbohydrates, substances that provide energy through oxidation.

IỄ N

ÀN

• Cellulose is the most abundant organic chemical on Earth. More than 50% of the carbon in plants occurs in the cellulose of stems and leaves; wood is largely cellulose, and cotton is more than 90% cellulose. Cellulose consists of long chains of glucose. The great strength of wood is due largely to the countless H bonds between cellulose chains. • Starch is a mixture of polysaccharides of glucose and serves as the energy storage molecule in plants. It occurs as a helical molecule of several thousand glucose units mixed with a highly branched, bushlike molecule of up to a million glucose units.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Ơ H

The carbons involved in the bonds between glucose units in these polysaccharides differ in their chirality. Humans lack the enzyme to break the particular link in cellulose, so we cannot digest it (unfortunately!), but we can break the link in starch and glycogen.

• Glycogen functions as the energy storage molecule in animals. It occurs in liver and muscle cells as large, insoluble granules consisting of glycogen molecules made from 1000 to more than 500,000 glucose units.

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

• Cellulose là chất hữu cơ phong phú nhất trên trái đất. Hơn 90% lượng cacbon trong thực vật xuất hiện từ cellulose của thân cây và lá; gỗ chủ yếu là cellulose, và cotton chiếm hơn 90% cellulose. Cellulose bao gồm những chuỗi glucose dài. Độ cứng của gỗ là nhờ vào phần lớn vô số liên kết H giữa các chuỗi cellulose. • Tinh bột là một hỗn hợp các polysaccharit của glucose và đảm nhận vai trò như phân tử lưu trữ trong các thực vật. Nó xảy ra như một phân tử xoắn của hàng ngàn đoạn glucose trộn lẫn với một nhánh cao, phân tử bushlike của lên đến hàng triệu đoạn glucose. • Glycogen có chức năng như là phân tử dự trữ năng lượng của động vật. Nó xuất hiện ở gan và các tế bào cơ bắp lớn, hạt không hòa tan bao gồm các phân tử glycogen được làm từ 1000 đến hơn 500.000 đoạn glucose.

10 00

Cacbon tham gia vào liên kết giữa các đoạn glucose trong những polysaccharide này khác với hình ảnh phản chiếu của nó. Con người thiếu enzim để phá vỡ liên kết đặc biệt trong cellulose, vì vậy chúng ta không thể tiêu hóa nó, nhưng chúng ta có thể phá vỡ liên kết trong tinh bột và glycogen.

Amino Acids and Proteins

ÁN

-L

Í-

As you saw in Section 15.5, synthetic polyamides (such as nylon-66) are formed form two monomers, one with a carboxyl group at each end and the other with an amine group at each end. Proteins, the polyamides of nature, are unbranched polymers formed form monomers called amino acids, each of which has both a carboxyl group and an amine group.

IỄ N

ÀN

Monomer Structure and Linkage An amino acid has both its carboxyl group and its amine group attached to the ᾳ-carbon, the second C atom in the chain. Proteins are made up of about 20 different types of amino acids, each with its own particular R group (gray-screened group in Figure 15.20).

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Các loại polysaccharides Một polysaccharit bao gồm nhiều đoạn được nối với nhau. Ba polysaccharit tự nhiên chính bao gồm toàn bộ các đoạn glucose, nhưng chúng khác nhau về cách các đoạn liên kết với nhau.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ÁN

-L

Í-

Axit amin và protein Như các bạn đã thấy ở Phần 15.5, các polyamit tổng hợp (như là nylon-66) được hình thành từ hai monome, một monome có một nhóm cacboxyl ở mỗi đầu, còn cái kia có mỗi nhóm amin ở mỗi đầu. Các protein là polime tự nhiên không phân nhánh được hình thành từ các nhiều monome thì được gọi là axit amin, mỗi monome của axit amin vừa có cả nhóm cacboxyl và nhóm amin. Liên kết hóa học và cấu tạo monome Một axit amin có cả nhóm cacboxyl và nhóm amin của nó được đính với ߙ -cacbon, nguyên tử C thứ hai trong chuỗi liên kết. Các protein được tạo ra lên đến khoảng 20 loại axit amin khác nhau, và mỗi axit amin đều có nhóm R đặc trưng riêng của nó (nhóm nằm ở ô xám trong Hình 15.20)

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

IỄ N

ÀN

In the aqueous cell fluid, the NH2 and COOH groups of amino acids are charged because the carboxyl groups each transfer an H+ ion to H2O to form H3O+. These H3O+ ions transfer the H+ to the amine groups. The overall process can be viewed as an intramolecular acid-base reaction:

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Each amino acid is linked to the next through a peptide (amide) bond formed by a dehydration-condensation reaction in which the carboxyl group of one monomer reacts with the amine group of the next. Therefore, the polypeptide chain-the backbone of the protein-has a repeating structure that consists of an α-carbon bonded to a peptide group bonded to the next ᾳ-carbon bonded to the next peptide group, and so forth (Figure 15.21). The various R groups (side chains; gray screens in the figure) dangle from the ᾳ=carbons on alternate sides of the main chain.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

Trong dịch tế bào chứa nước, các nhóm NH2 và COOH của axit amin được tích điện bởi vì các nhóm cacboxyl di chuyển ion H+ đến H2O để tạo nên H3O+. Những ion H3O+ này lại chuyển H+ đến các nhóm amin. Toàn bộ quá trình có thể được xem như là một phản ứng axit-bazo nội phân: Một nguyên tử H là nhóm thứ ba được liên kết với ߙ -cacbon, còn nhóm thứ tư là nhóm R (hay còn được gọi là chuỗi bên). Mỗi axit amin được nối với axit amin kế tiếp thông qua một liên kế peptit (amit) được hình thành bởi phản ứng trùng ngưng-khử nước, trong axit amin có nhóm cacboxyl của một monome phản ứng với nhóm amin kế tiếp. Do đó, chuỗi polipeptit – gốc chính của protein – có một cấu trúc lặp lại bao gồm một cacbon-ߙ liên kết với một nhóm peptit, nhóm peptit đó liên kết với cacbon-ߙ kế tiếp, và cacbon-ߙ kế tiếp liên kết với nhóm peptit kế tiếp, và cứ như vậy(Hình 15.21). Các nhóm R khác nhau (những chuỗi bên có màu xám trong hình) bám vào α-cacbon ở các bên luân phiên của mạch chính.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

An H atom is the third group bonded to the ᾳ-carbon, and the fourth is the R group (also called the side chain).

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

10 00

TR ẦN

H Ư

The Hierarchy of Protein Structure Each type of protein has its own amino acid composition, specific numbers and proportions of the various amino acids. However, it is not the composition that defines the protein’s role in the cell; rather, the sequence of amino acids determines the protein’s shape and function. Proteins range from about 50 to several thousand amino acids, yet even a small protein of 100 amino acids has a virtually limitless number of possible sequences of the 20 types of amino acids (20100 ≈10130). In fact, though, only a tiny fraction of these possibilities occur in actual proteins. For example, even in an organism as complex as a human being, there are only about 105 different types of protein.

Í-

Many proteins start to fold into their native shape as they are synthesized in the cell. Some shapes are simple-long helical tubes or undulating sheets. Others are far more complex-baskets, Y shapes, spheroid blobs, and countless other globular forms. Biochemists define a hierarchy for the overall structure of a protein (Figure 15.22):

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Figure 15.22The structural hierarchy of proteins

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

H Ư

Note that only the 10 structure involves covalent bonds; the 20, 30, and 40 structure rely primarily on intermolecular forces.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

Hệ thống phân bậc của cấu tạo proteinMỗi loại protein có cấu tạo axit amin riêng của nó, tỷ lệ và số lượng riêng biệt của các axit amin khác nhau.Tuy nhiên, nó không phải là cấu tạo xác định vai trò của protein trong tế bào; nói đúng hơn là các dãy axit amin xác định chức năng và hình dạng của protein. Các protein kéo dài từ khoảng 50 đến hàng ngàn axit amin, thậm chí một protein 100 axit amin có số lượng hầu như vô hạn của các chuỗi có thể có 20 loại axit amin (20100≈ 10103). Trên thực tế, chỉ một phần nhỏ những khả năng này xảy ra trong các protein thật. Ví dụ ngay cả một sinh vật phức tạp như con người cũng chỉ có khoảng 105 loại protein khác nhau. Nhiều loại protein khác nhau bắt đầu gấp thành các hình dạng tự nhiên của chúng khi được tổng hợp trong tế bào. Một vài hình dạng khá đơn giản - ống xoắn dài hoặc dải nhấp nhô. Một số khác phức tạp hơn nhiều – hình rổ, hình chữ Y, hình tròn xoay, và kể cả các dạng hình cầu khác. Hóa sinh học xác định hệ thống phân bậc về cấu trúc tổng thể của một protein (Hình 15.22): 1. Cấu trúc bậc 1 (primary), là bậc cơ bản nhất, đề cập đến trình tự của các axit amin liên kết đồng hóa trị trong chuỗi polipeptit. 2. Cấu trúc bậc 2 (secondary) đề cập đến các đoạn của chuỗi như là một kết quả của liên kết H giữa các nhóm peptit liền kề, tạo thành các hình dạng được gọi là dãy ߙ helices và dãy ߚ -pleated. 3. Cấu trúc bậc 3 (tertiary) đề câp đến hình dạng gấp ba chiều của toàn chuỗi polipeptit đươc tạo nên từ nhiều nhóm. Các đuôi –SH của hai chuỗi bên cyctein hình thành một liên kết hóa trị disunfua dạng cầu (-S-S-) nối các phần xa chuỗi lại với nhau. Các chuỗi bên cực và ion tương tác dung hòa với nước thông qua ionlưỡng cực và những liên kết H. Còn các chuỗi bên không phân cực tác động với nhau thông qua lực phân tán phía bên trong protein không có nước. Do vậy, các protein hòa tan có phía bên ngoài là cực-ion còn bên trong không phân cực. 4. Cấu trúc bậc 4 (Quaternary), là bậc cao nhất xuất hiện trong các protein lên đến hàng ngàn chuỗi peptit (tiểu đơn vị), đề cập đến cách các chuỗi sắp xếp với nhau

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

1. Primary (10) structure, the most basic level, refers to the sequence of covalently bonded amino acids in the polypeptide chain. 2. Secondary (20) structure refers to sections of the chain that, as a result of H bonding between nearby peptide groupings, adopt shapes called α-helices and β-pleated sheets. 3. Tertiary (30) structure refers to the three-dimensional folding of the whole polypeptide chain, which results from many forces. The –SH ends of two cysteine side chain form a covalent disulfide bridge (-S-S-) that brings together distant parts of the chain. Polar and ionic side chains interact with surrounding water through ion-dipole forces and D bonds. And nonpolar side chains interact through dispersion forces within the nonaqueous protein interior. Thus, soluble proteins have polar-ionic exteriors and nonpolar interiors. 4. Quaternary (40) structure, the highest level, occurs in proteins made up of several polypeptide chains (subunits) and refers to the way the chains assemble into the overall multi-subunit protein. Hemoglobin, for example, consist of four subunits arranged as shown in Figure 15.22 (right).

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Ơ H

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

1. Fibrous proteins are key components of biological materials that require strength and flexibility. They have simple amino acid compositions, repetitive structures, and extended shapes. Consider collagen, the most common animal protein, which makes up as much as 40% of human body weight. More than 30% of its amino acids are glycine, and another 20% are proline. It exists as long “cables” consisting of three e intertwined chains, with the peptide C=O groups in one chain H bonding with the peptide N-H groups in another. As the main component of tendons, skin, and blood vessels, collagen has a high tensile strength; in fact, a 1-mm thick can support a 10-kg weight! 2. Globular proteins have complex compositions; they often contain all 20 common amino acids in varying proportions. They are typically compact, with a wide variety of shapes and functions-as antibodies, hormones, and enzymes, to name a few. The locations of particular amino-acid R groups are crucial to a globular protein’s function. In enzymes, for example, these groups bring the reactants together through intermolecular forces and stretch their bonds to speed their reaction to products. Experiment shows that a slight change in a critical R group dramatically reduces a globular protein’s functionalily. This fact supports the essential idea that a protein’s amino acid sequence determines its structure, which in turn determines its functions: SEQUENCE → STRUCTURE → FUNCTION

-L

Í-

Next, we’ll see how the amino acid sequence of every protein in every organism is prescribed by the genetic information that is held within the organism’s nucleic acids.

IỄ N

ÀN

ÁN

Mối quan hệ giữa cấu trúc và chức năng Hai loại chính của protein khác nhau về sự phức tạp trong cấu tạo vầ các chuỗi axit amin của nó, vì vậy cấu trúc và chức năng của chúng có 2 dạng: 1. Protein dạng sợi là cấu tạo chính của vật liệu sinh học đòi hỏi độ bền và tính linh hoạt. Chúng có cấu tạo axit amin đơn giản, cấu trúc trùng lặp, và hình dạng mở rộng. Xét về collagen, protein động vật phổ biến nhất bằng 40% trọng lượng cơ thể con người. Hơn 30% các axit amin của nó là glycine, và 20% khác là proline. Chúng tồn tại như hình dạng dây cáp dài bao gồm ba chuỗi đan xen với nhau, có nhóm peptit C=O trong một chuỗi H liên kết với nhóm peptit N-H trong một chuỗi khác. Là thành phần chính của gân, da, mạch máu, collagen có độ bền kéo dài cao; trên thực tế, một sợi dày 1-mm có thể chịu được trọng lượng 10 kg! 2. Protein hình cầu có cấu tạo phức tạp; chúng thường chứa tất cả 20 axit amin phổ biến theo các tỷ lệ khác nhau. Chúng thường gọn nhẹ, với một loạt các hình dạng

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

The Relation Between Structure and Function Two broad classes of proteins differ in the complexity of their amino acid compositions and sequences and, therefore, in their structure and function:

thành protein đa-tiểu đơn vị tổng thể. Ví dụ, huyết sắc tố hay còn gọi là hemoglobin (Hb) bao gồm bốn tiểu dơn vị được xếp với nhau như Hình 15.22 (hình bên phải). Lưu ý rằng chỉ có cấu trúc bậc 1 chứa các liên kết cộng hóa trị, cấu trúc bậc 2, bậc 3 và bậc 4 chủ yếu dựa vào lực giữa các phân tử.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

ẠO

Nucleotides and Nucleic Acids

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

An organism’s nucleic acids construct its proteins. Given that the proteins determine how the organism looks and behaves, no job could be more essential.

TR ẦN

H Ư

Monomer Structure and Linkage Nucleic acids are polynucleotides, unbranched polymers that consist of linked monomer units called mononucleotides, each of which consists of an N-containing base, a sugar, and a phosphate group. The two types of nucleic acid, ribonucleic acid (RNA) and deoxyribonucleic acid (DNA), differ in the sugar portions of their mononucleotides. RNS contains ribose and DNA contains deoxyribose, in which –H substitutes for –OH on the second C of ribose.

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

Axit nucleic và nucleotit Axit nucleic của một sinh vật cấu thành nên protein của nó. Các protein quyết định hình dạng và cách hoạt động của sinh vật. Sự liên kết hóa học và cấu tạo monome Axit nucleic là các polinucleotit, các polime không phân nhánh gồm các đoạn monome liên kết được gọi là mononucleotit, mỗi một mononucleotit gồm một bazo chứa liên kết N, một đường, một nhóm phốt pho. Hai loại của axit nucleic đó là axit ribonucleic (RNA) và axit deoxyribonucleic (DNA), khác với những đoạn phân tử đường trong mononucleotit của chúng, RNA chứa ribose, và DNA chứa deoxyribose có –H thay thế cho nhóm –OH ở C thứ hai của ribose.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

và chức năng khác nhau – như kháng thể, kích thích tố, các enzym, và một vài cái khác nữa. Vị trí của các nhóm axit amin R đặc trưng mang tính quyết định đối với chức năng của protein hình cầu. Ví dụ, ở enzim thì những nhóm này làm cho các chất phản ứng tác dụng với nhau thông qua lực giữ các phân tử và sự nới rộng các liên kết để đẩy nhanh phản ứng của chúng đới với các sản phẩm. Các thí nghiệm cho thấy một thay đổi nhỏ trong một nhóm R quan trọng làm giảm đáng kể chức năng của một protein hình cầu. Thực tế này cho thấy rõ khái niệm cơ bản rằng chuỗi axit amin của một protein quyết định cấu trúc và lần lượt quyết định chức năng của nó: CHUỖI => CẤU TRÚC => CHỨC NĂNG Tiếp theo, chúng ta sẽ xem bằng cách nào mà chuỗi axit amin của mỗi protein trong sinh vật được quy định bằng thông tin di truyền được tổ chức trong các axit nucleic của sinh vật.

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

ÀN

ÁN

-L

The cellular precursors that form a nucleic acid are nucleoside triphosphates (Figure 15.23A). Dehydration-condensation reactions between them create a chain with the repeating pattern-sugar-phosphate-sugar-phosphate, and so on (Figure 15.23B). Attached to each sugar is one of four N-containing bases-thymine (T), cytosine (C), guanine (G), and adenine (A). In RNA, uracil (U) substitutes doe thymine. The bases dangle off the chain, much like the R groups dangle off the polypeptide chain off a protein.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

Figure 15.23 Nucleic acid precursors and their linkage.

IỄ N

Các chất tiền tế bào mà hình thành từ nên một axit nucleic gọi là nucleosit triphotphat (Hình 15.23A). Phản ứng trùng ngưng - khử nước giữa chúng tạo ra một mạch với dạng lặp lại -đường-photpho-đường-photpho, ... (Hình 15.23B). Đính với mỗi đường là bốn bazơ chứa N – thymin (T), cytosin (C), guanin (G), và adenin (A). Trong RNA, uracil (U) thay thế cho thymin. Các bazo rời khỏi chuỗi, giống như các nhóm R rời khỏi chuỗi peptit của protein.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

Each DNA molecule is folded into a tangled mass that forms one the cell’s chromosomes. The DNA molecule is amazing long and thin: if the largest human chromosome were stretched out, it would be 4 cm (more than 1.5 in) long; in the cell nucleus, however, it is wound into a structure only 5 nm in diameter08 million times shorter!

IỄ N

Ơ H

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

Figure 15.24 The double helix of DNA and a section showing base pairs.

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

U Y

Most important, each base in one chain “pairs” with a base in the other through H bonding. The essential feature of these base pairs, which is crucial to the structure and function of DNA, is that each base is always paired with the same partner: A sequence on the other. For example, the sequence A-C-T on one chain is always paired with T-G-A on the other.

DNA Structure and Base Pairing In the cell nucleus, the many millions of nucleotides in DNA occur two chains wrapped each other in a double helix (Figure 15.24), Intermolecular forces play a central role in stabilizing this structure. On the exterior, negatively charged sugar-phosphate chains form ion-dipole and H bonds with the aqueous surroundings. In the interior, the flat, N-containing bases stack above each other, which allows extensive interaction through dispersion forces.

Form DNA to Protein In the genetic code, each base in a DNA chain acts as a “letter”, each three-base sequence as a “word”, and each word codes for a specific amino acid. For example, the sequence C-A-C codes for the amino acid histidine, AA-G codes for lysine, and so on. In a complex process that occurs largely through H bonding between base pairs, the DNA message of three-base words is transcribed into an RNA message of three-base words, which is then translated into the sequence of linked amino acids that make up a protein:

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

DNA BASE SEQUENCE → RNA BASE SEQUENCE →PROTEIN AMINO ACID SEQUENCE

Ơ H

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

Kết cặp bazơ và cấu trúc DNA Trong các nhân tế bào, có rất nhiều triệu nucleotit trong DNA xảy ra như hai chuỗi bọc xong quanh lẫn nhau trong một chuỗi xoắn kép (HÌnh 15.24). Lực giữa các phân tử đóng vai trò trung tâm trong việc ổn định cấu trúc này. Bên ngoài, các chuỗi đường-photphat tích điện âm hình thành nên ion lưỡng cực và các liên kết H với dung dịch nước xong quanh. Bên trong, các bazo chứa liên kết N chồng xếp lên nhau cho phép tương tác rộng rãi thông qua lực phân tán. Quan trọng nhất là mỗi bazơ trong chuỗi “kết cặp” với một bazơ trong chuỗi khác thông qua liên kết H. Chức năng cơ bản của các cặp này là rất quan trọng đối với cấu trúc và chức năng của DNA, có nghĩa là mỗi bazơ luôn luôn kết cặp với chất kết hợp tương tự: A kết cặp với T, và G kết cặp với C. Vì vậy, dãy bazo trong chuỗi là phần bổ sung cho dãy của chuỗi khác. Ví dụ, dãy A-C-T trong một chuỗi luôn luôn cặp với T-G-A của chuỗi khác. Mỗi phân tử DNA được gấp thành một khối xếp chồng lên nhau tao ra một trong số các nhiễm sắc thể của tế bào. Phân tử DNA cực kì dài và mỏng: nếu nhiễm sắc thể lớn nhất ở người được kéo dài ra thì nó có thể dài 4 cm; tuy nhiên, trong tế bào nucleus thì nó được quấn thành một cấu trúc chỉ có đường kính 5 nm – ngắn hơn đến 8 triệu lần! Từ DNA đến Protein Trong mã di truyền, mỗi bazơ trong một chuỗi DNA hoạt động như một “chất truyền tin”, còn mỗi chuỗi bazơ liên kết ba giống như là một “lệnh thông tin”, và mỗi mã thông tin đại diện cho một axit amin riêng biệt. Ví dụ, axit amin histidin có mã là C-A-C, lysine có mã là A-A-G... Trong một trình tự quá phức tạp xảy ra thông qua liên kết H giữa các cặp bazơ, DNA truyền thông tin của các lệnh bazơ liên kết ba được tiếp nhận thành một RNA truyền tin của các lệnh bazo liên kết ba, và rồi nó được chuyển đến chuỗi các axit amin được nối với nhau tạo nên một protein: CHUỖI BAZƠ DNA => CHUỖI BAZƠ RNA => CHUỖI AXIT AMIN PROTEIN Các polime sinh học đưa ra minh chứng rõ ràng rằng các tính chất nguyên tử giống nhau làm phát sinh liên kết cộng hóa trị, hình dạng và lực giữa các phân tử cung cấp phương tiện cho tất cả các dạng sự sống để phát triển. Summary of Section 15.6

The biopolymers provide striking evidence that the same atomic properties that give rise to covalent bonds, molecular shape, and intermolecular forces provide the means for all life forms to flourish.

IỄ N

ÀN

• The three types of natural polymers-polysaccharides, proteins, and nucleic acidsare formed by dehydration-condensation reactions. • Polysaccharides are formed from cyclic monosaccharides, such as glucose. Cellulose, starch, and glycogen have structural or energy-storage roles. • Proteins are polyamides formed form as many as 20 different types if amino acids. Fibrous proteins have extended shapes and play structural roles. Globular proteins have compact shapes and function as antibodies, hormones, and enzymes. The amino acid sequence of a protein determines its shape and function.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial

www.twitter.com/daykemquynhon https://plus.google.com/+DạyKèmQuyNhơn

www.facebook.com/daykem.quynhon www.daykemquynhon.blogspot.com

Tóm lược phần 15.6

Diễn đàn hỗ trợ giáo dục : Đ/C 1000B Trần Hưng Đạo Tp Quy Nhơn Người sáng lập : Nguyễn Thanh Tuấn - Chủ quản tài nguyên : Nguyễn Thanh Tú

IỄ N

ÀN

ÁN

-L

Í-

10 00

TR ẦN

H Ư

www.daykemquynhon.ucoz.com MailBox : nguyenthanhtuteacher@hotmail.com

ẠO

U Y

• Ba loại của polime tự nhiên – polysaccharides, protein, và axit nucleic – được hình thành bởi các phản ứng trùng ngưng – khử nước. • Polysaccharides được hình thành từ cyclic monosaccharit, như là glucose. Cellulose, tinh bột và glycogen có các vai trò về cấu trúc và dự trữ năng lượng. • Protein chính là polymit được hình thành từ khoảng 20 loại khác nhau của axit amin. Các protein dạng sợi có hình dạng giãn rộng ra và đảm nhận vai trò cấu trúc. Các protein có hình dạng thu gọn đảm nhận chức năng như những kháng thể, kích thích tố và enzim. Chuỗi axit amin của một protein quyết định hình dạng và chức năng của nó. • Axit nucleic (DNA và RNA) là những polynucleotit gồm có bốn mononucleotit khác nhau. Chuỗi bazo của chuỗi DNA quyết định chuỗi của các axit amin trong các protein của một sinh vật. Liên kết hydrogen giữa các cặp bazo riêng biệt tạo thành ADN kép cấu trúc xoắn và là rất quan trọng đối với quá trình tổng hợp protein.

• Nucleic acids (DNA and RNA) are polynucleotides consisting of four different mononucleotides. The base sequence of the DNA chain determines the sequence of amino acids in an organism’s proteins. Hydrogen bonding between specific base pairs results in DNA’s double helical structure and is the key to the process of protein synthesis.

ST&GT bởi GV. Nguyễn Thanh Tú

www.facebook.com/daykemquynhonofficial www.facebook.com/boiduonghoahocquynhonofficial