Vedci u? pomerne dlho vytv?raj? te?rie a modely, ktor? by pomohli vysvetli? z?kladn? vlastnosti l?tok a hmoty, ktor? tvoria svet okolo n?s.

V priebehu hist?rie sa uskuto?nilo mnoho experimentov, experimentov; boli objaven? nov? z?kony a fyzik?lne a chemick? vlastnosti materi?lov. Do ve?kej miery to bolo sp?soben? objaven?m pojmov „molekula“ a „at?movo-molekul?rna ?trukt?ra hmoty“. Povedzme si o nich podrobnej?ie v tomto ?l?nku.

Vznik konceptu "at?movo-molekul?rnej ?trukt?ry hmoty"

U? v ?asoch starovek?ho Gr?cka sa objavila my?lienka, ?e v?etko na svete pozost?va z najmen??ch ?ast?. Gr?ci naz?vali tieto ?astice molekuly a at?my. Autorom tejto hypot?zy bol Demokritos, ktor? sa nesk?r stal zakladate?om atomistickej te?rie. Ale tieto znalosti sa v t?ch ?asoch ve?mi nerozvinuli a? do 17. storo?ia. V?etky ?t?die materi?lov op?? viedli k tomu, ?e mnoh? l?tky s? zlo?en? z molek?l, ktor?ch ?trukt?rnou jednotkou s? at?my.

Nesk?r vedci za?ali prich?dza? na to, ?e jeden druh miner?lu pozost?va napr?klad z 38 % ?eleza a 62 % kysl?ka a ka?d? zo vzoriek bude vykazova? tak?to chemick? zlo?enie. Ale ak vezmeme in? telo s vynikaj?cimi vlastnos?ami, potom anal?za at?movej a molekul?rnej ?trukt?ry l?tky uk??e, ?e pozost?va zo 60% ?eleza a 40% kysl?ka.

A tak aj napriek tomu, ?e st?le neexistovala definit?vna koncepcia, v priebehu v?skumu sa za?ala objavova? te?ria, ?e ka?d? l?tka je in? s?bor molek?l a at?mov, ktor? ur?uj? jej z?kladn? vlastnosti.

V?voj konceptu "molekul?rnej ?trukt?ry hmoty"

Term?n „molekula“ prv?kr?t zaviedol v roku 1811 taliansky fyzik?lny chemik Amadeo Avogadro. Bol to on, kto sa stal zakladate?om te?rie at?movej a molekul?rnej ?trukt?ry.

Potvrdenie tejto te?rie sa objavilo a? v 60. rokoch 19. storo?ia, ke? rusk? chemik A. M. Butlerov sformoval a podarilo sa mu vysvetli? molekul?rnu te?riu ?trukt?ry hmoty. V s?lade s jeho dielami s? vlastnosti akejko?vek l?tky ur?en? t?m, ako s? at?my v molekul?ch prepojen?, ich interakciou. Vedec predlo?il hypot?zu, ?e molekula je mikro?astica materi?lu pozost?vaj?ca z at?mov, ktor? je schopn? existova? nez?visle.

Koncept molekuly vznikol v?aka pr?ci in?ho rusk?ho vedca. Hovor?me o M. V. Lomonosovovi.

Na v?voji atomistickej doktr?ny sa podie?ali mnoh? vedci z cel?ho sveta: J. Maxwell, L. Boltzmann, J. Gibbs, R. Clausius, J. Dalton, D. I. Mendelejev, V. Roentgen, A. Becquerel, J. Thomson , M .Planck a mnoh? ?al??. Pr?nos t?chto ?ud? pre molekul?rnu fyziku a ch?miu je neocenite?n?.

Podstata molekul?rnej te?rie ?trukt?ry hmoty

Na z?klade s?boru cvi?en? v priebehu rokov bola odvoden? molekul?rna te?ria ?trukt?ry hmoty. Existuje nieko?ko hlavn?ch ustanoven? tejto te?rie, konkr?tne tri z?kladn? tvrdenia, ktor? boli opakovane dok?zan? laborat?rnym v?skumom:

1. Ak?ko?vek telo pozost?va z najmen??ch ?ast?c - molek?l a at?mov, ktor? pozost?vaj? aj z men??ch prvkov. ?trukt?ra v?etk?ch l?tok je nespojit?.
2. At?my a molekuly s? v neust?lom pohybe chaotickej povahy.
3. V?etky l?tky sa navz?jom ovplyv?uj? na z?klade elektromagnetick?ch s?l pr??a?livosti a odpudzovania.

Zd?vodnenie t?z molekul?rnej kinetickej te?rie

Prv?m potvrden?m ustanoven? te?rie je Brownov pohyb, ktor? objavil v roku 1827 sl?vny botanik R. Brown. D?vodom tohto javu je chaotick? pohyb molek?l v r?znych smeroch, ku ktor?mu doch?dza v d?sledku ich vz?jomn?ch zr??ok.

Druh?m potvrden?m tejto te?rie bude nespo?etn? mno?stvo experimentov s procesom dif?zie, teda schopnosti jednej l?tky prenika? do druhej. Vzorov?m pr?kladom tak?hoto z??itku z ka?dodenn?ho ?ivota je parfum alebo ak?ko?vek aromatick? l?tka. Ak je tak?to l?tka umiestnen? v miestnosti, po ur?itom ?ase sa ar?ma rozplynie po celej jej ploche.

At?m a molekula

Dnes s? u? tieto pojmy podlo?en? a presne a rozumne vyvoden?. Zjednodu?ene povedan?, at?m je chemicky nedelite?n? ?astica akejko?vek l?tky alebo materi?lu, ktor? tvor? molekulu. A molekula je aj najmen?ia ?astica nie?oho, ale d?le?it? je, ?e pr?ve ona ur?uje z?kladn? vlastnosti tela. Molekulov? ?trukt?ra l?tky je kostrou ur?it?ho materi?lu, v zl??enin?ch ktor?ho s? molekuly.

Ak je materi?l charakterizovan? molekul?rnou kry?t?lovou mrie?kou, potom m? spravidla n?zku tvrdos?, je ?ahk? ho roztavi?; tak?to l?tka bude prchav? alebo rozpustn? vo vode, elektrick? pr?d nevedie.

Veda, ktor? ?tuduje silu interakcie medzi t?mito ?asticami a molekul?rnou ?trukt?rou telies, sa naz?va molekulov? fyzika. Tu sa sk?maj? r?zne vlastnosti telies v r?znych stavoch agreg?cie.

Ak? l?tky maj? molekul?rnu ?trukt?ru?

Molekulov? v?zby s? vo v?eobecnosti slab? a prevl?daj? v organick?ch l?tkach. Mnoh? n?m zn?me l?tky maj? molekul?rnu ?trukt?ru. Napr?klad voda (H 2 O), vod?k (H 2), chl?r (Cl 2), oxid uhli?it? (CO 2), kysl?k (O 2), etanol alebo etylalkohol (C 2 H 5 OH), organick? polym?ry a mnoho ?al??ch.

In?mi slovami, l?tky s molekul?rnou ?trukt?rou s? v???inou plyny. V nich s? molekuly ?aleko od seba a interaguj? slabo. ?zke spojenie medzi ?asticami l?tky tvor? pevn? l?tky. Jedin? kvapalina, ktor? m? molekul?rnu ?trukt?ru, je Br2. T?to l?tka je vysoko prchav?.

Medzi nekovy s molekul?rnou ?trukt?rou patria pevn? l?tky ako I2, P4, S8. Tieto materi?ly s? tavite?n? a m??u sublimova?.

Molekul?rna ?trukt?ra, t.j. chemick? zlo?enie a sp?sob sp?jania at?mov do molekuly neur?uje jednozna?ne spr?vanie polym?rneho materi?lu postaven?ho z makromolek?l. Vlastnosti polym?rov, najm? v stave kry?talickej f?zy, z?visia od ich supramolekul?rnej ?trukt?ry, t.j. sp?sob balenia makromolek?l do priestorovo rozl??en?ch prvkov, ve?kos? a tvar tak?chto prvkov a ich vz?jomn? poloha v priestore. In?mi slovami, supramolekul?rna ?trukt?ra je ch?pan? ako komplexn? agreg?ty ve?k?ho po?tu makromolek?l, ktor? vznikaj? v d?sledku p?sobenia medzimolekulov?ch s?l.

Pre polym?ry s? typick? pevn? a kvapaln? stavy agreg?cie, ktor? sa vyzna?uj? oscila?n?m a rota?n?m pohybom ?ast?c a mal?mi vzdialenos?ami medzi ?asticami. Polym?ry neexistuj? v plynnom stave, preto?e Aby sa makromolekuly od seba vzdialili na ve?k? vzdialenosti, je potrebn? prekona? siln? medzimolekulov? interakcie re?azov?ch makromolek?l, ktor? si vy?aduj? energie porovnate?n? s energiami chemick?ch v?zieb v polym?rnom re?azci, t.j. doch?dza k degrad?cii polym?ru.

F?zov? stav je ur?en? porad?m v usporiadan? molek?l. Existuj? dva typy f?zov?ho stavu: amorfn? a kry?talick?. Stav amorfnej f?zy je charakterizovan? usporiadan?m kr?tkeho dosahu vo vzdialenostiach 10-15 ?. Termodynamicky stabiln? stav je izotropn?, hoci v amorfn?ch polym?roch s? mo?n? lok?lne usporiadan? ?tvary fluktua?n?ho charakteru. Jedn?m z prv?ch modelov ?trukt?ry amorfn?ho stavu polym?rov je Karginov „burst“ model. Predpokladalo sa, ?e pre optim?lne zbalenie molek?l s dlh?m re?azcom v amorfn?ch polym?roch existuj? usporiadan? oblasti vo forme intermolekulov?ch bal??kov (IMP) tvoren? paralelne orientovan?mi susedn?mi makromolekulami roz??renej roz??renej konform?cie. V d?sledku toho hlavn?m ?trukt?rnym prvkom line?rnych polym?rov s flexibiln?m re?azcom v amorfnom stave nie je samotn? makromolekula, ale MMP alebo in? supramolekul?rna ?trukt?ra, v ktorej jednotliv? makromolekuly str?caj? svoju individualitu.

Kry?talick? f?zov? stav je charakterizovan? trojrozmern?m usporiadan?m s dlh?m dosahom vo vzdialenostiach 1000 ?. Tento stav sa vyzna?uje anizotropiou vlastnost?, skokmi vlastnost? na f?zovom rozhran?. V kry?talick?ch polym?roch je takmer v?dy ?as? amorfnej f?zy, ?asto sa vyskytuj? defekty a dislok?cie. ?a?kosti pri z?skavan? kry?t?lov polym?ru a vlastnosti kry?talick?ho stavu makromolek?l s? spojen? s r?znymi supramolekul?rnymi ?trukt?rami, ktor? st?le existuj? v amorfnom stave.

Okrem amorfn?ho a kry?talick?ho je zn?my aj medzif?zov? stredn? kvapalno-kry?talick? stav polym?rov. Vyzna?uje sa st?lou stabilnou anizotropiou niektor?ch fyzik?lnych vlastnost?. V be?n?ch izotropn?ch kvapalin?ch m??e do?asn? „indukovan?“ anizotropia vznikn?? vplyvom elektrick?ho po?a, mechanick?ch vplyvov a pod. Naproti tomu v polym?roch v d?sledku n?zkej pohyblivosti makromolek?l a dlh?ch relaxa?n?ch ?asov „indukovan?“ anizotropia pretrv?va na dobu neur?it?, t.j. je udr?ate?n?.

Supramolekul?rna ?trukt?ra amorfn?ch polym?rov

Najkompletnej?iu predstavu o procesoch tvorby supramolekul?rnych ?trukt?r a ich typick?ch form?ch mo?no z?ska?, ak sledujeme cel? proces tvorby ?trukt?ry. Existuj? dva sp?soby vytv?rania ?trukt?r. Ak s? makromolekuly dostato?ne pru?n?, m??u zrolova? sf?rick? ?astice (zvitky), takzvan? globule.

Vz?jomn? usporiadanie jednotliv?ch ?sekov re?azovej makromolekuly vo vn?tri takejto globule je spravidla n?hodn? a takmer ka?d? polym?r preveden? do formy glob?l je v amorfnom stave. Napr?klad polyetyl?n, polyamidy.

Vo ve?mi zrieden?ch roztokoch je ve?k? v???ina polym?rov vo forme tak?chto zvitkov. Najbe?nej??m sp?sobom z?skania polym?rov v globul?rnom stave je odparovanie rozp???adiel z roztokov pri najni???ch mo?n?ch teplot?ch. V globul?rnom stave s? aj makromolekuly mnoh?ch prote?nov. Gu?ovit? ?trukt?ra je v?hodn? len pre transport polym?rnej l?tky v rozpustenom stave, ?o je ve?mi d?le?it? pre biologick? procesy. Pre v?etky ostatn? pr?pady to znamen? stratu hlavn?ch vlastnost? spojen?ch s line?rnou re?azcovou ?trukt?rou makromolekuly.

Schopnos? globul?rnych polym?rov vytv?ra? zlo?itej?ie ?trukt?ry je ve?mi obmedzen?. Ak je polym?r monodisperzn?, t.j. v?etky jeho makromolekuly s? rovnak?, potom sa gu???ky naskladaj?, aby vytvorili ?trukt?ru s tesn?m zhlukom gu???ok. Takto vznikaj? monokry?t?ly globul?rnych bielkov?n. Napr?klad v?rus tabakovej mozaiky.

Globuly sa tvoria v d?sledku prebytku sily intramolekul?rnej interakcie nad silami intermolekul?rnej interakcie.

Okrem toho, aby sa zmenil z pred??en?ho na gu?ovit? tvar, molekul?rny re?azec mus? ma? dostato?ne vysok? flexibilitu, aby sa mohol zlo?i?.

Ry?a. 1. Molekula superglue

Ak je polym?r vo vysoko elastickom stave, potom sa jednotliv? globul?rne ?astice m??u zl??i? do jednej v???ej ?astice. Objavuj? sa gu???ky obsahuj?ce viac (desa?, stovky, tis?ce) ?ast?c. Tento proces kon?? bu? stratifik?ciou syst?mu, alebo stabiliz?ciou vytvoren?ch ve?k?ch gu???ok, v d?sledku potiahnutia ich povrchu ne?istotami alebo ich preskupen?m do line?rnych ?trukt?r. Podobn? procesy prebiehaj? po?as polymeriz?cie. V z?vislosti od podmienok polymeriz?cie m??u by? ur?it? konform?cie termodynamicky priaznivej?ie. Preto je mo?n? z toho ist?ho polym?ru z?ska? mnoho polym?rov s r?znymi fyzik?lnymi ?trukt?rami, ktor?ch extr?mne typy bud? globul?rne a fibril?rne.

Je zn?me, ?e existuj? oddelen? pred??en? line?rne re?azce polym?rnych l?tok. Expandovan? makromolekulov? re?azce tvoria line?rne agreg?ty – re?azov? bal??ky. Typick?m znakom t?chto ?tvarov je, ?e ich d??ky v?razne presahuj? d??ku jednotliv?ch re?azcov. Ka?d? z t?chto balen? obsahuje desiatky, stovky jednotliv?ch makromolek?l. Tieto zv?zky re?az? s? samostatn? kon?truk?n? prvky, z ktor?ch sa potom stavaj? zlo?itej?ie kon?trukcie.

Burst model ned?vno pre?iel kritickou rev?ziou. Weinstein, ktor? ?tudoval difrakciu r?ntgenov?ch l??ov na amorfnom polym?ri, dospel k z?veru, ?e ?trukt?ra tak?hoto polym?ru nem??e by? zv?zok. D??ka ?sekov rovnobe?nosti molek?l polym?ru pod?a jeho n?zoru nie je ve?k? a pribli?ne sa rovn? ich ??rke. Tieto ?seky postupne prech?dzaj? do seba, v ich vn?tri a v prechodov?ch z?nach medzi nimi vznikaj? „?ikm?“ kontakty molek?l. Okrem toho je model prasknutia v rozpore s hlavn?mi ustanoveniami kinetickej te?rie vysokej elasticity, ?o je dobre potvrden? experimentom.

Yeh navrhol ?al?? model supramolekul?rnej organiz?cie amorfn?ho polym?ru. Navrhol, ?e amorfn? stav polym?rov je charakterizovan? pr?tomnos?ou usporiadan?ch oblast? - dom?n("zrn?") tvoren? makromolekulami so zlo?en?mi konform?ciami.

Dom?ny s? navz?jom spojen? pomocou re?az? slu?iek. Medzidom?nov? oblasti pozost?vaj? z v?zieb n?hodne usporiadan?ch re?azcov a tie? zah??aj? prech?dzaj?ce re?azce a vo?n? konce re?azcov, ktor? nie s? zahrnut? v dom?nach.

Existuj? tri mo?n? typy dom?n: skladan? (vlnit?), snopovit? (micel?rne) a globul?rne. Posledn? dva typy s? v dobrej zhode s te?riou prasknutia a globul?rnej te?rie. To ukazuje v?znam te?rie dom?n ako v?eobecnej?ej a zjednocuj?cej.

Existencia dom?n v polym?rnych tavenin?ch kol??e. Dom?ny - s?bor medzimolekulov?ch v?zieb, vznikaj? a kolabuj? pod vplyvom tepeln?ho pohybu. ??m vy??ia je teplota, t?m krat?ia je ?ivotnos? dom?ny a t?m men?ia je jej ve?kos?. S poklesom pru?nosti re?azcov a ich pravidelnosti kles? sklon k tvorbe dom?n.

Nie v?dy je mo?n? detegova? dom?ny v tavenin?ch polym?rov s tuh?mi nepravideln?mi re?azcami. Predpoklad? sa, ?e za tak?chto podmienok sa netvoria a re?azce maj? formu ?tatistick?ch zvitkov-glob?l. Cievky sa navz?jom prenikaj? a vytv?raj? priame kontakty.

Na rozdiel od Yehu, Arisakov, Bakeev a Kabanov, s pou?it?m Yehov?ch modelov, uva?uj?, ?e amorfn? polym?r pozost?va z husto zlo?en?ch fibr?l. Ka?d? fibrila pozost?va zo zlo?en?ch dom?n spojen?ch prech?dzaj?cimi re?azcami. Experiment?lne ?daje n?m v?ak neumo??uj? pova?ova? fibrilu za hlavn? formu supramolekul?rnej organiz?cie amorfn?ho polym?ru.

Klastrov? model bol tie? navrhnut? na vysvetlenie supramolekul?rnej organiz?cie amorfn?ch polym?rov.

Zhluky s? oblasti, v ktor?ch je hustej?ie balenie molek?l alebo ?ast?c, ako aj ich usporiadanej?ie usporiadanie v porovnan? s hlavnou, vo?nej?ie a neusporiadanou hmotou l?tky. Preto hustota klastra trochu prevy?uje priemern? hustotu polym?ru ako celku. Ale v porovnan? s kry?t?lmi s? zhluky menej usporiadan? a menej husto zbalen? oblasti. V tomto oh?ade existuj? dva typy klastrov:

1. Kry?talick? - klastre, v ktor?ch mo?no za ur?it?ch podmienok dosiahnu? usporiadanej?ie usporiadanie makromolek?l. S? schopn? kry?talizova?.

2. antikry?talick?- zhluky, ktor? z?sadne nekry?talizuj?.

Amorfn? polym?r je s?bor antikry?talick?ch zhlukov obklopen?ch menej usporiadan?mi a vo?nej??mi oblas?ami. V d?sledku toho je hustota amorfn?ch polym?rov priamo ?mern? objemov?mu podielu zhlukov. To sa zhoduje s takou experiment?lnou skuto?nos?ou, ako je zv??enie hustoty amorfn?ch polym?rov po?as ich ??hania. ??hanie vedie k zv??eniu po?tu antikry?talick?ch zhlukov, zv??eniu priemernej ve?kosti t?chto ?tvarov a usporiadanej?iemu usporiadaniu polym?rnych re?azcov v nich.

Amorfn? polym?ry maj? n?hodn? orient?ciu svojich polym?rnych re?azcov, zatia? ?o kry?talick? polym?ry tvoria vysoko usporiadan? kry?talick? ?trukt?ru v amorfnej matrici (obr?zok 2). Term?n semikry?talick? polym?ry sa pou??va pre polym?ry obsahuj?ce kry?talick? aj amorfn? oblasti.

Ry?a. 2. Amorfn? polym?ry

Charakteristick?m rysom klastrov?ho modelu je, ?e mu ch?ba regulovan? charakter usporiadania re?azcov v klastri (ur?uje ho chemick? ?trukt?ra polym?ru, jeho molekulov? hmotnos?). Klaster m??e pozost?va? z makromolek?l so zlo?enou konform?ciou az rozvinut?ch prvkov polym?rnych re?azcov, ktor? netvoria z?hyby. ?al?ou ?rtou je fluktua?n? charakter zhlukov.

Vy??ie op?san? organiz?cie makromolek?l v amorfn?ch polym?roch s? len najjednoduch??m zn?zornen?m foriem usporiadania makromolek?l. S? d?le?it?, preto?e s? prv?m stup?om v procesoch organiz?cie makromolek?l, bez ktor?ch nie s? mo?n? r?zne supramolekul?rne ?trukt?ry kry?talick?ch polym?rov.

Supramolekul?rna ?trukt?ra kry?talick?ch polym?rov

F?zov? stav polym?rov alebo schopnos? polym?rov kry?talizova? z?vis? od mnoh?ch podmienok: od teploty a r?chlosti kry?taliz?cie, od tepelnej hist?rie, od pr?tomnosti cudz?ch l?tok. V z?vislosti od podmienok kry?taliz?cie je mo?n? z?ska? mnoho morfologick?ch foriem kry?t?lov?ch ?trukt?r aj pre rovnak? polym?r. Rozmanitos? supramolekul?rnych ?trukt?r v kry?talick?ch polym?roch je sp?soben? flexibilitou a ?trukt?rou polym?rov s dlh?m re?azcom.

Jedn?m zo znakov kry?talick?ho stavu polym?rov je pr?tomnos? v?znamn?ho podielu neusporiadanosti - "podielu amorfnej f?zy". Preto sa procesom kry?taliz?cie venuje osobitn? pozornos?.

Ke? sa rozp???adlo odstr?ni zo zrieden?ho roztoku polym?ru, v pr?pade dostato?ne silnej medzimolekulovej interakcie sa makromolekuly m??u zdru?i? do zv?zku. Balenie je prim?rna supramolekul?rna ?trukt?ra.

Ak je obal tvoren? pravideln?mi flexibiln?mi makromolekulami, potom v ?om za vhodn?ch termodynamick?ch podmienok d?jde ku kry?taliz?cii, t.j. makromolekuly sa usporiadaj? tak, ?e vytvoria priestorov? mrie?ku. Kry?talizovan? balenie m? rozhranie a povrchov? nap?tie charakteristick? pre kry?talick? l?tku. Av?ak v?skyt prebyto?nej povrchovej energie by mal by? v tak?chto tenk?ch a dlh?ch form?ci?ch v?znamn?.

V?sledkom je, ?e kry?talick? obal z?skava schopnos? sklada? sa do p?sikov s ni??ou povrchovou hustotou. Stuha je energeticky priaznivej?ia forma. Skladanie balenia do p?sok prebieha samovo?ne v smere klesaj?cej vo?nej energie F<О путем многократного поворота пачки на 180°. Лента - вторичная надмолекулярная структура при пластинчатом механизме кристаллизации. Существование складчатых структур было впервые обнаружено и детально исследовано Келлером на примере полиэтилена и полиамидов.

Tvorba sekund?rnych ?trukt?r v kry?talickom polym?ri nekon?? pri vytv?ran? p?sikov. Po?iadavka na zn??enie povrchov?ho nap?tia vedie k skladaniu „stu?iek“ do ploch?ch ?tvarov, t.j. v lamel?ch. Tak?to platne s? tvoren? nadv?zovan?m jednotliv?ch „st?h“ ich ploch?mi stranami, ?o vedie k ?al?iemu zmen?eniu povrchu. Pre line?rne polym?ry z komplexn?ch re?azcov s? typick? lamel?rne kry?t?ly, ktor? s? celkom dokonal? pri n?zkych r?chlostiach kry?taliz?cie (polyetyl?nov? monokry?t?ly).

Ry?a. 3. Pruhy zn?zor?uj? rast polyetyl?nov?ch kry?t?lov

Okrem lamel?rneho mechanizmu tvorby monokry?t?lov existuje ?al?? typ ?trukt?r, ktor? sa vyzna?uje pr?tomnos?ou fibril?rnych prvkov.

Najd?le?itej??m praktick?m pr?kladom z?skania kry?t?lov, v ktor?ch si re?azce do zna?nej miery zachov?vaj? narovnan? konform?cie, je kry?taliz?cia po?as ochladzovania taveniny za s??asn?ho p?sobenia vysok?ch nap?t?. V?sledn? ?truktur?lne formy, naz?van? "ra?ni?i", sa vyzna?uj? pr?tomnos?ou dlh?ho fibril?rneho centr?lneho kme?a. Na tejto ty?i vyrastaj? v prie?nom smere lamely, v ktor?ch s? re?azce v zlo?en?ch konform?ci?ch.

Spolu s lamel?rnym mechanizmom tvorby monokry?t?lov existuje ?al?? typ vzh?adu mno?stva vy???ch supramolekul?rnych ?trukt?r. Pri lamel?rnom type je najjednoduch??m kon?truk?n?m prvkom doska stuh, zatia? ?o pri fibril?rnom type tak?to skladanie ch?ba a zv?zky s? umiestnen? pozd?? vl?kna. Jeden a ten ist? polym?r m??e kry?talizova? lamel?rne aj fibril?rne.

Obraz tvorby monokry?t?lov je limituj?cim obrazom kry?taliza?n?ho procesu. To znamen? neobmedzen? mo?nosti pre vznik nerovnov??nych stavov kry?talick?ch polym?rov. Ke? sa kry?taliz?cia oneskor? v ?t?di?ch tvorby p?sikov, dosiek a fibr?l, vedie to k tvorbe sf?rolitick?ch ?trukt?r - najbe?nej?ieho prvku ve?k?ch ?trukt?r.

S? to agreg?ty kry?t?lov s jedn?m stredom a radi?lnou orient?ciou kry?t?lov vzh?adom na stred.

S? to typick? semikry?talick? ?tvary z?skan? v re?lnych podmienkach na tvorbu odliatkov, filmov a in?ch polym?rnych produktov na b?ze kry?talizuj?cich makromolekulov?ch zl??en?n takmer v?etk?ch tried.

Polystyr?nov? v?robky. Foto: Pat Hayes

Sferulity nie s? termodynamicky v?hodn?, ale s? kineticky v?hodn?. Ve?kosti sf?rolitov sa m??u meni? v ?irokom rozmedz? - od desiatok mikr?nov a? po nieko?ko milimetrov alebo viac. Mal? sf?rolity vykazuj? schopnos? agregova? sa za vzniku ve?mi dlh?ch p?sikovit?ch ?ast?c.

Stuhy vyroben? zo sf?rolitov sa vyzna?uj? anizotropiou optick?ch vlastnost? v d?sledku radi?lnej asymetrie ich ?trukt?ry. Zmena orient?cie nast?va v ka?dom radi?lnom smere, ?o sa prejavuje objaven?m sa vzoru striedaj?cich sa svetl?ch a tmav?ch prstencov.

Grafitov? sf?rolity vidite?n? pod elektr?nov?m mikroskopom

Okrem radi?lnych existuj? aj prstencov? sf?rolity, vyzna?uj?ce sa t?m, ?e na vzor malt?zskeho kr??a je navrstven? v?razn? syst?m striedaj?cich sa tmav?ch a svetl?ch prstencov.

V procese kry?taliz?cie pri postupne ni??ej teplote mo?no z?ska? r?zne medzistupne od polyedrick?ch lamiel a? po vysoko rozvetven? dendrity.

Dendrity s? rozvetven? kry?t?ly, niekedy vyzeraj?ce ako strom (z gr??tiny pre „strom“). V?etky vetvy dendritu spolu kry?talograficky s?visia.

Z?ver

Supramolekul?rne ?trukt?ry v polym?roch sa ?tuduj? elektr?novou mikroskopiou, neutr?novou difrakciou, r?ntgenovou difrakciou, rozptylom svetla, dvojlomom at?. Met?dou malol??ovej neutr?novej difrakcie boli stanoven? najm? polomery gyr?cie makromolek?l, ktor? sa zhoduj? s tzv. neru?en? ve?kosti Gaussov?ch cievok a nepred??en? "bal?ky". V s??asnosti s? zn?me alternat?vne ?truktur?lne modely: prekr?vaj?ce sa ?tatistick? cievky (OSC); ?tatisticky komplexn? makromolekuly (dom?ny) at?. Predov?etk?m Florym navrhnut? PSC model umo?nil teoreticky podlo?i? koncepciu zapletenia a stal sa z?kladom pre ?tatistick? te?rie tokov a termodynamick?ch vlastnost? koncentrovan?ch polym?rnych roztokov. V?sledky po??ta?ovej simul?cie konform?ci? met?dou Monte Carlo potvrdili aj PSC, ktor? sa vyzna?uje sk?r tesn?m zhlukom.

Met?dy na ?t?dium ?trukt?ry polym?rov mo?no rozdeli? do dvoch skup?n. Prv? zah??a vizu?lne met?dy: optick? a elektr?nov? mikroskopia, v ktor?ch je pou?it? vlnov? d??ka (zdroja svetla alebo elektr?nov?ho l??a) ove?a men?ia ako rozmery ?trukt?rnych prvkov (makromolek?l alebo ich agreg?tov).

Druh? skupina zah??a interferencia-difrakcia met?dy: R?ntgenov? difrakcia, elektr?nov? a neutr?nov? difrakcia, rozptyl svetla. Tieto met?dy vyu??vaj? elektromagnetick? oscil?cie s vlnovou d??kou porovnate?nou s ve?kos?ou ?tudovan?ch kon?truk?n?ch prvkov. Napr?klad jedna z najbe?nej??ch met?d - r?ntgenov? difrak?n? anal?za - je zalo?en? na fenom?ne r?ntgenovej difrakcie s l=0,5-2,5?. Ak r?ntgenov? l?? dopad? na kry?t?ly, ktor?ch line?rne rozmery s? porovnate?n?, potom je mo?n? odhadn?? peri?du identity, ur?i? relat?vnu polohu r?znych rov?n kry?t?lovej mrie?ky, odhadn?? stupe? kry?talinity, ve?kosti kry?t?lov a ich orient?ciu. .

Pomocou elektr?novej mikroskopie mo?no pozorova? jednotliv? makromolekuly a ich agreg?ty. Touto met?dou sa z?skali hlavn? typy supramolekulov?ch ?trukt?r uveden?ch vy??ie na obr?zkoch: fibril?rne kry?t?ly, monokry?t?ly a sf?rolity. Jemn? detaily ?trukt?ry sf?rolitov je mo?n? ?tudova? len pomocou elektr?nov?ho mikroskopu.

Pr?tomnos? sf?rolitov ovplyv?uje mechanick? (pevnos?) a in? vlastnosti polym?rov. Napr?klad neprieh?adnos? polyetyl?nu, nylonu a in?ch kry?talick?ch polym?rov je sp?soben? pr?tomnos?ou sf?rolitov. Rozmanitos? supramolekulov?ch ?trukt?r je hlavn?m d?vodom ?peci?lnych vlastnost? kry?talick?ch polym?rov.

Jedn?m z hlavn?ch d?vodov z?ujmu o fyziku makromolek?l je jej vyu?itie na pochopenie tajomstiev ?ivej pr?rody, na pochopenie molekul?rnych z?kladov spr?vania sa biologick?ch syst?mov. Pokrok v pochopen? mechanizmu ?ivotn?ch procesov je nemo?n? bez aplik?cie fyzik?lnych a chemick?ch my?lienok a met?d na ?t?dium biologick?ch procesov na molekul?rnej ?rovni.

(molekul?rna ?trukt?ra), vz?jomn? usporiadanie at?mov v molekul?ch. V priebehu chemick?ch reakci? sa at?my v molekul?ch reaktantov preskupuj? a vznikaj? nov? zl??eniny. Preto je jedn?m zo z?kladn?ch chemick?ch probl?mov objasnenie usporiadania at?mov vo v?chodiskov?ch zl??enin?ch a podstaty zmien pri tvorbe ?al??ch zl??en?n z nich.

Prv? predstavy o ?trukt?re molek?l boli zalo?en? na anal?ze chemick?ho spr?vania hmoty. Tieto my?lienky sa skomplikovali, ke? sa nahromadili poznatky o chemick?ch vlastnostiach l?tok. Aplik?cia z?kladn?ch z?konov ch?mie umo?nila ur?i? po?et a typ at?mov, ktor? tvoria molekulu danej zl??eniny; tieto inform?cie s? obsiahnut? v chemickom vzorci. Chemici si ?asom uvedomili, ?e jeden chemick? vzorec nesta?? na presn? charakteristiku molekuly, preto?e existuj? izom?rne molekuly, ktor? maj? rovnak? chemick? vzorce, ale odli?n? vlastnosti. Tento fakt viedol vedcov k my?lienke, ?e at?my v molekule musia ma? ur?it? topol?giu, stabilizovan? v?zbami medzi nimi. T?to my?lienku prv?kr?t vyslovil v roku 1858 nemeck? chemik F. Kekule. Pod?a jeho predst?v m??e by? molekula zn?zornen? pomocou ?trukt?rneho vzorca, ktor? ozna?uje nielen samotn? at?my, ale aj v?zby medzi nimi. Priestorov?mu usporiadaniu at?mov musia zodpoveda? aj medziat?mov? v?zby. ?t?di? vo v?voji predst?v o ?trukt?re molekuly met?nu s? zn?zornen? na obr. 1. ?trukt?ra sp??a modern? ?daje

G : molekula m? tvar pravideln?ho ?tvorstenu, v strede ktor?ho je at?m uhl?ka a vo vrcholoch s? at?my vod?ka.(6,58 kb)

Tak?to ?t?die v?ak nehovorili ni? o ve?kosti molek?l. Tieto inform?cie sa stali dostupn?mi a? s v?vojom vhodn?ch fyzik?lnych met?d. Najd?le?itej?ou z nich bola r?ntgenov? difrakcia. Zo vzorov r?ntgenov?ho rozptylu na kry?t?loch bolo mo?n? ur?i? presn? polohu at?mov v kry?t?li a pre molekul?rne kry?t?ly bolo mo?n? lokalizova? at?my v jednej molekule. In? met?dy zah??aj? difrakciu elektr?nov pri prechode plynmi alebo parami a anal?zu rota?n?ch spektier molek?l.

V?etky tieto inform?cie poskytuj? iba v?eobecn? predstavu o ?trukt?re molekuly. Povaha chemick?ch v?zieb m??e by? sk?man? modernou kvantovou te?riou. A hoci molekul?rnu ?trukt?ru e?te nemo?no vypo??ta? s dostato?ne vysokou presnos?ou, v?etky zn?me ?daje o chemick?ch v?zb?ch mo?no vysvetli?. Dokonca bola predpovedan? existencia nov?ch typov chemick?ch v?zieb.

Jednoduch? kovalentn? v?zba. Molekula vod?ka H 2 pozost?va z dvoch rovnak?ch at?mov. Pod?a fyzik?lnych meran? je d??ka v?zby - vzdialenos? medzi jadrami vod?kov?ch at?mov (prot?nov) - 0,70(1 = 10-8 cm), ?o zodpoved? polomeru at?mu vod?ka v z?kladnom stave, t.j. v stave s najni??ou energiou. V?zba medzi at?mami m??e by? vysvetlen? iba predpokladom, ?e ich elektr?ny s? lokalizovan? hlavne medzi jadrami, tvoria oblak z?porne nabit?ch v?zbov?ch ?ast?c a dr?ia spolu pozit?vne nabit? prot?ny.

Uva?ujme dva at?my vod?ka v z?kladnom stave, t.j. stav, v ktorom s? ich elektr?ny na 1

s -orbit?ly. Ka?d? z t?chto elektr?nov mo?no pova?ova? za vlnu a orbit?l za stojat? vlnu. Ke? sa at?my pribl??ia k sebe, orbit?ly sa za?n? prekr?va? (obr. 2) a rovnako ako v pr?pade be?n?ch v?n doch?dza k interferencii – superpoz?cii v?n (vlnov?ch funkci?) v oblasti prekrytia. Ak s? znamienka vlnov?ch funkci? opa?n?, tak sa vlny pri interferencii navz?jom zni?ia (de?trukt?vna interferencia), a ak s? rovnak?, tak sa s??taj? (kon?trukt?vna interferencia). Ke? sa at?my vod?ka pribl??ia k sebe, s? mo?n? dva v?sledky v z?vislosti od toho, ?i s? vlnov? funkcie vo f?ze (obr. 2,a ) alebo v protif?ze (obr. 2,b ). V prvom pr?pade d?jde ku kon?trukt?vnej interferencii, v druhom k de?trukt?vnej interferencii a objavia sa dva molekulov? orbit?ly; jeden z nich sa vyzna?uje vysokou hustotou v oblasti medzi jadrami (obr. 2,v ), pre druh? - n?zku (obr. 2,G ) je vlastne uzol s nulovou amplit?dou odde?uj?ci jadr?.

Ke? sa teda at?my vod?ka k sebe pribl??ia a ich interakcia 1

s -orbit?ly tvoria dva molekulov? orbit?ly a dva elektr?ny musia vyplni? jeden z nich. Elektr?ny v at?moch sa v?dy sna?ia zauja? najstabilnej?iu polohu - t?, v ktorej je ich energia minim?lna. Pre orbit?l zn?zornen? na obr. 2,v , v oblasti medzi jadrami je charakteristick? vysok? hustota a ka?d? elektr?n, ktor? obsad? tento orbit?l, bude bv???inu ?asu by? v bl?zkosti kladne nabit?ch jadier, t.j. jeho potenci?lna energia bude mal?. Naopak, orbit?l zn?zornen? na obr. 2,G , maxim?lna hustota prebieha v oblastiach umiestnen?ch na?avo a napravo od jadier a energia elektr?nov nach?dzaj?cich sa v tomto orbit?le bude ve?k?. Tak?e elektr?ny maj? menej energie, ke? zaberaj? orbit?lv a t?to energia je e?te men?ia, ne? ak? by mali, keby boli at?my od seba nekone?ne vzdialen?. Ke??e v tomto pr?pade ide len o dva elektr?ny, oba m??u obsadi? energeticky v?hodnej?iu dr?hu, ak s? ich spiny antiparaleln? (Pauliho princ?p). Preto energia syst?mu pozost?vaj?ceho z dvoch at?mov vod?ka kles?, ke? sa at?my pribli?uj? k sebe, a aby sa potom at?my od seba navz?jom odstr?nili, energia rovnaj?ca sa energii tvorby stabilnej molekuly vod?ka H. 2 . V?imnite si, ?e nevyhnutnou podmienkou existencie molekuly vod?ka je preferen?n? lokaliz?cia elektr?nov medzi jadrami v s?lade s t?m, ?o sme u? povedali vy??ie. molekulov? orbit?lv sa naz?va bonding orbital a orbitalG - uvo?nenie.

Zv??te teraz pribl??enie dvoch at?mov h?lia (at?mov? ??slo 2). Aj tu sa prekr?va 1

s -orbit?ly vedie k vytvoreniu dvoch molekulov?ch orbit?lov, z ktor?ch jeden zodpoved? ni??ej a druh? vy??ej energii. Tentokr?t je v?ak potrebn? umiestni? do orbit?lov 4 elektr?ny, 2 elektr?ny z ka?d?ho at?mu h?lia. Len dva z nich m??u naplni? n?zkoenergetick? v?zbov? orbit?l, ?al?ie dva musia obsadi? vysokoenergetick? orbit?l.G . Pokles energie v d?sledku v?hodn?ho umiestnenia prv?ho p?ru sa pribli?ne rovn? n?rastu energie v d?sledku nepriazniv?ho umiestnenia druh?ho p?ru. Teraz pribl??enie at?mov neprin??a zisk energie a molekul?rne h?lium nie 2 sa netvor?. To mo?no pohodlne zn?zorni? pomocou diagramu (obr. 3); r?zne orbit?ly na ?om s? zn?zornen? vo forme energetick?ch hlad?n, na ktor?ch sa m??u nach?dza? elektr?ny. Tie s? ozna?en? ??pkami smeruj?cimi nahor a nadol, aby sa rozl??ili smery to?en?. Dva elektr?ny m??u obsadi? rovnak? orbit?l iba vtedy, ak s? ich rot?cie antiparaleln?.

Tieto v?eobecn? princ?py s? splnen? pri tvorbe molek?l z at?mov. Akon?hle sa dva at?my pribl??ia tak bl?zko, ?e sa ich at?mov? orbit?ly (AO) za?n? prekr?va?, objavia sa dva molekulov? orbit?ly (MO): jeden sa sp?ja, druh? sa uvo??uje. Ak m? ka?d? z AO iba jeden elektr?n, oba m??u obsadi? v?zbov? MO s ni??ou energiou ako m? AO a vytvori? chemick? v?zbu. V?zby tohto typu, dnes naz?van? kovalentn?, s? chemikom dlho zn?me (my?lienka kovalentnej v?zby tvorila z?klad oktetovej te?rie v?zby, ktor? sformuloval americk? fyzik?lny chemik G. Lewis v roku 1916). Ich vznik bol vysvetlen? socializ?ciou p?ru elektr?nov interagovan?m at?mov. Pod?a modern?ch koncepci? z?vis? pevnos? v?zby od stup?a prekrytia zodpovedaj?cich orbit?lov. V?etko vy??ie uveden? nazna?uje, ?e v?zby medzi at?mami m??u vznikn?? po?as socializ?cie nielen dvoch, ale aj jedn?ho alebo troch elektr?nov. Bud? v?ak slab?ie ako konven?n? kovalentn? v?zby z nasleduj?cich d?vodov. Pri vzniku jednoelektr?novej v?zby kles? energia len jedn?ho elektr?nu a v pr?pade vzniku v?zby v d?sledku socializ?cie troch elektr?nov sa zni?uje energia dvoch z nich, zatia? ?o tretieho naopak. sa zvy?uje, ??m sa kompenzuje pokles energie jedn?ho z prv?ch dvoch elektr?nov. V?sledkom je, ?e v?sledn? trojelektr?nov? v?zba je dvakr?t slab?ia ako obvykl? kovalentn? v?zba.

K socializ?cii jedn?ho a troch elektr?nov doch?dza po?as tvorby molekul?rneho vod?kov?ho i?nu H

2 + a molekuly HHe. Vo v?eobecnosti s? v?zby tohto typu zriedkav? a zodpovedaj?ce molekuly s? vysoko reakt?vne.

V???ina l?tok tvoriacich film s? oligom?ry a polym?ry.

Oligom?ry s? polym?ry s n?zkou molekulovou hmotnos?ou (zvy?ajne nie viac ako nieko?ko tis?c). Oligom?ry sa ?asto naz?vaj? polym?ry so stup?om polymeriz?cie men??m, ne? pri ktorom sa za??naj? prejavova? ?pecifick? vlastnosti polym?ru spojen? s flexibilitou jeho makromolek?l. Ve?k? v?znam maj? oligom?ry, ktor? obsahuj? funk?n? skupiny ur?uj?ce schopnos? molek?l oligom?rov vz?jomne sa sp?ja? za vzniku dlh?ch molekulov?ch re?azcov alebo trojrozmern?ch sie?ov?ch ?trukt?r (fenolformaldehydov? ?ivice v ?t?diu rezolu, epoxidov? ?ivice, polyesterakryl?ty, ktor? polymerizuj? kv?li koncov?m dvojit?m v?zb?m a pod.).

Polym?ry s? makromolekulov? zl??eniny, ktor?ch makromolekuly pozost?vaj? z ve?k?ho po?tu opakuj?cich sa jednotiek s molekulovou hmotnos?ou v rozmedz? od nieko?k?ch tis?c do nieko?k?ch mili?nov. Molekuly makromolekulov?ch zl??en?n (makromolekuly) zah??aj? stovky a tis?ce at?mov, ktor? s? navz?jom spojen? silami hlavn?ch valenci?.

Ke? u? hovor?me o ?trukt?rnom vzorci makromolek?l, poznamen?vame, ?e at?my alebo at?mov? skupiny v molekule makromolekul?rnej zl??eniny m??u by? usporiadan? bu? vo forme dlh?ho re?azca (line?rne, napr?klad celul?za), alebo vo forme dlh?ho re?azca. s vetvami (rozvetven?, napr?klad amylopekt?n), alebo nakoniec vo forme trojrozmernej mrie?ky pozost?vaj?cej zo segmentov re?azovej ?trukt?ry (zo?it?). Pr?kladom zosie?ovan?ch zl??en?n s vysokou molekulovou hmotnos?ou s? fenolov? ?ivice.

Ak molekul?rne re?azce makromolek?l pozost?vaj? z ve?k?ho po?tu opakuj?cich sa skup?n - jednotiek s rovnakou ?trukt?rou, potom sa tak?to vysokomolekul?rne zl??eniny naz?vaj? polym?ry; ak obsahuj? nieko?ko typov opakuj?cich sa skup?n - kopolym?ry - A - B - A - B -.

V z?vislosti od chemick?ho zlo?enia hlavn?ho re?azca sa makromolekulov? zl??eniny delia na heterore?azce, v hlavnom re?azci makromolek?l, ktor? obsahuj? at?my r?znych prvkov (uhl?k, dus?k, krem?k, fosfor), a homore?azce, ktor?ch makromolekulov? re?azce s? postaven? z rovnak?ch at?mov, hlavn? miesto medzi nimi zauj?maj? karbochinov? polym?ry.(hlavn? re?azce makromolek?l pozost?vaj? len z at?mov uhl?ka). Ak makromolekuly polym?ru spolu s at?mami uhl?ka obsahuj? at?my anorganick?ch prvkov, potom sa naz?vaj? organoprvky.

Chemick? ?trukt?ra niektor?ch predstavite?ov polym?rov vyzer? takto:

… -
CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - ...

fragment polym?ru uhl?kov?ho re?azca (polyetyl?n, polypropyl?n, polyizobutyl?n, polymetylmetakryl?t, polyvinylalkohol at?.).

Polym?ry triedy heterore?azcov zah??aj? po?etn? jednoduch? a zlo?it? polyestery, polyamidy, polyuret?ny, pr?rodn? prote?ny at?., ako aj ve?k? skupinu organoprvkov?ch polym?rov:

… -
CH2 - CH2 - O - CH2 - CH2 - O - CH2 - CH2 - O -

polyetyl?noxid (?ter)

polyetyl?ntereftal?t (polyester)

polyamid

polydimetylsilox?n (organoprvkov? polym?r)

polyfosfonitrilchlorid (anorganick? polym?r).

?al?ou triedou polym?rov s? vysokomolekul?rne zl??eniny so syst?mom konjugovan?ch v?zieb: r?zne polyacetyl?ny, polynitrily, polyfenyl?ny, polyoxadiazoly a mnoh? ?al?ie zl??eniny. Napr?klad,

... - CH = CH - CH = CH - CH = CH - ...

polyacetyl?n

polyfenyl?n

polyoxadiazol

Do tejto triedy patr? aj skupina chel?tov?ch polym?rov, ktor? zah??aj? r?zne prvky schopn? vytv?ra? koordina?n? v?zby (zvy?ajne s? ozna?en? ??pkami). Z?kladn? jednotka tak?chto polym?rov m? ?asto zlo?it? ?trukt?ru:

Vlastnosti chel?tov?ch polym?rov e?te nie s? dostato?ne preb?dan?, no nepochybne s? z mnoh?ch h?ad?sk ve?mi zauj?mav?.

Pod?a tvaru makromolek?l sa makromolekulov? zl??eniny delia na fibril?rne a globul?rne. Vo fibril?rnych polym?roch maj? molekuly tvar line?rnych alebo mierne rozvetven?ch re?azcov. Fibril?rne makromolekulov? zl??eniny ?ahko vytv?raj? nadmolekul?rne ?trukt?ry vo forme asymetrick?ch zhlukov molek?l - fibr?l. Re?azce molek?l vo vn?tri ka?dej fibrily s? orientovan? rovnak?m smerom (celul?zov? vl?kna, polyamidy at?.).

Vysokomolekul?rne zl??eniny sa naz?vaj? globul?rne, ktor?ch makromolekuly maj? formu viac-menej gu?ovit?ch zvitkov, gu???ok, pri?om posledn? m??u by? vysoko rozvetven? makromolekuly. Zni?enie takejto globule je nemo?n? bez chemickej de?trukcie makromolekuly. Je tie? mo?n? vznik glob?l vo fibril?rnych makromolekul?rnych zl??enin?ch spojen? so zmenou tvaru ich molek?l.

Jednotliv? globula m??e by? vytvoren? pru?nou line?rnou makromolekulou zvinutou do gu???ky pod vplyvom intramolekul?rnych interak?n?ch s?l.

?trukt?ra polym?rov vo forme dlh?ch makromolek?l, ktor?ch v?zby s? spojen? chemick?mi v?zbami pozd?? re?azca makromolek?l, bola dok?zan? r?znymi sp?sobmi. Jednou z ??inn?ch met?d anal?zy chemickej ?trukt?ry molek?l je met?da r?ntgenovej difrak?nej anal?zy. Pomocou tejto met?dy je mo?n? ur?i? vzdialenos? medzi ?a?iskami susedn?ch at?mov spojen?ch chemicky aj medzimolekulov?mi (fyzik?lnymi) v?zbami. Ke??e d??ky chemick?ch v?zieb v kry?talick?ch l?tkach s n?zkou molekulovou hmotnos?ou s? dobre zn?me, je mo?n? pomocou r?ntgenovej difrak?nej anal?zy orientovan?ch polym?rnych syst?mov v kry?talickom stave ur?i?, ktor? z at?mov sa nach?dzaj? vo vzdialenosti od ka?d?ho z nich. in? sa rovnaj? d??ke chemickej v?zby a ktor? s? vo v???ej vzdialenosti, t.j. chemicky nes?visiace. T?mto sp?sobom bola stanoven? pr?tomnos? chemick?ch v?zieb pozd?? re?azca makromolekuly a intermolekul?rnych v?zieb susedn?ch at?mov v r?mci re?azca aj medzi susedn?mi re?azcami.

Je potrebn? poznamena?, ?e pr?tomnos? mnoh?ch jednotiek v makromolekule ur?uje rozmanitos? chemickej ?trukt?ry polym?rov. Napr?klad ka?d? ?l?nok v procese element?rneho aktu rastu re?aze m??e by? pripojen? k susedn?mu ?l?nku r?znymi sp?sobmi - „od hlavy k hlave“, „od chvosta k chvostu“ alebo „od hlavy k chvostu“. Pre asymetrick? monom?ry tohto typu s? mo?n? r?zne mo?nosti pripojenia v?zby k rast?cej makromolekule

Pre tak?to monom?ry s? mo?n? mo?nosti „head-to-head“:

a "od hlavy k chvostu":

Je tie? mo?n? strieda? typy pripojenia. Polym?r teda neobsahuje makromolekuly presne rovnakej chemickej ?trukt?ry, ale zmes izom?rnych makromolek?l, ?o ho odli?uje od ?ist?ch n?zkomolekul?rnych l?tok zostaven?ch z rovnak?ch molek?l.

V s?rii substituovan?ch nas?ten?ch uh?ovod?kov so zv??en?m po?tu at?mov uhl?ka r?chlo narast? po?et mo?n?ch izom?rov. A ke? po?et odkazov dosiahne desiatky alebo stovky tis?c, potom sa po?et mo?n?ch izom?rov vyjadr? v astronomick?ch ??slach.

Polym?ry zostaven? z jednotiek s pravidelne sa striedaj?cimi smermi substituentov sa naz?vaj? stereoregul?rne.

Ak s? substituenty umiestnen? na jednej strane roviny hlavn?ch v?zieb, stereoregul?rne polym?ry sa naz?vaj? izotaktick?, ak na oboch stran?ch - syndiotaktick?.

Ak s? substituenty n?hodne umiestnen? na oboch stran?ch roviny hlavn?ch v?zieb, naz?vaj? sa nepravideln? alebo ataktick?:

?trukt?ra polym?rov z?skan?ch z disubstituovan?ch monom?rov je e?te komplikovanej?ia, preto?e u? v samotnom monom?ri m??u by? substituenty umiestnen? na jednej strane prim?rnych v?zieb (cis-izom?r) alebo na oboch stran?ch (trans-izom?r):

cis-trans-

Synt?za makromolek?l z cis-izom?rov vedie k produkcii erytrodiizotaktick?ch polym?rov:

a z trans-izom?rov - treodiizotaktick? polym?ry:

V?etky zmeny v chemickej ?trukt?re polym?ru maj? za n?sledok zmenu vlastnost? materi?lov, ktor? s? na nich zalo?en?.

Ot?zky t?kaj?ce sa stereoregul?rnosti kon?trukcie makromolekulov?ch re?azcov s? ve?mi zauj?mav?, ale nemenej zlo?it? a pri?ahuj? pozornos? v?skumn?kov u? mnoho rokov. Materi?ly na b?ze stereoregul?rnych polym?rov maj? ve?mi odli?n? vlastnosti od materi?lov na b?ze nepravideln?ch polym?rov. ?ahko kry?talizuj?, ??m reguluj? ich fyzik?lnu ?trukt?ru a vlastnosti, ako aj roz?iruj? teplotn? limity v?konu. Klasick?m pr?kladom "zosie?ovan?ho" polym?ru s? vytvrden? epoxidov? ?ivice:

Ak s? v?etky hlavn? re?azce v bloku polym?rneho materi?lu prepojen? priestorov?mi v?zbami alebo re?azcami, blok mo?no pova?ova? za jednu obrovsk? makromolekula.

Teraz sa zistilo, ?e ?trukt?rovan? polym?ry, ako s? fenolformaldehydov? a epoxidov? ?ivice, v?bec netvoria pravideln? priestorov? sie? s postupn?m striedan?m v?zieb a zosie?ovan?. Blok tak?hoto priestorovo ?trukt?rovan?ho polym?ru je ?asto zostaven? z glob?l vytvoren?ch u? v procese synt?zy ?ivice. Gu?ovit? ?tvary, ktor? sa objavuj? v prvej f?ze synt?zy, rozp???aj? monom?r a ?al?? proces kondenz?cie spo??va vo zv???en? ve?kosti gu???ok. V kone?nom ?t?diu procesu obsahuj? globule ve?k? mno?stvo makromolek?l. To nebr?ni n?slednej chemickej v?zbe medzi jednotliv?mi vl?knami.

Existuje nieko?ko hlavn?ch sp?sobov, ako z?ska? sie?ov? polym?ry:

1. Uskuto?nenie chemickej reakcie medzi dvoma (alebo viacer?mi) r?znymi funk?n?mi koncov?mi skupinami pripojen?mi k re?azcu s n?zkou molekulovou hmotnos?ou. V d?sledku toho sa vytvor? hust? sie? s kr?tkymi re?azcami medzi prie?nymi v?zbami.

2. Chemick? v?zba zl??en?n s vysokou molekulovou hmotnos?ou koncov?mi skupinami pomocou n?zkomolekul?rneho sie?ovacieho ?inidla. V d?sledku toho sa vytvor? riedka sie? s pred??en?mi line?rnymi fragmentmi medzi uzlami zo??vania.

3. Tvorba siete kopolymeriz?ciou dvoj- a polyfunk?n?ch monom?rov. Pr?kladom takejto mrie?ky je syst?m styr?n - divinylbenz?n:

4. Vulkaniz?cia polym?rnych re?azcov zapojen?m funk?n?ch skup?n umiestnen?ch pozd?? hlavn?ho re?azca do reakcie. Reakcia sa uskuto??uje bu? s pou?it?m sie?ovacieho ?inidla s n?zkou molekulovou hmotnos?ou, alebo v d?sledku ?iarenia a in?ch typov expoz?cie funk?n?m skupin?m.

5. Tvorba siet? v d?sledku reakcie dvoch (alebo viacer?ch) odli?n?ch polym?rov na funk?n?ch skupin?ch umiestnen?ch pozd?? re?azca ka?d?ho z polym?rov (tj v opakuj?cich sa jednotk?ch a nie na koncoch).

6. Synt?za polym?rnych siet? pomocou polycyklotrimeriza?nej reakcie. Na to sa pou??vaj? oligom?ry s koncov?mi skupinami schopn?mi vytv?ra? cykly po?as reakcie. Napr?klad trimeriz?cia bifunk?n?ch oligom?rov (alebo monom?rov) obsahuj?cich kyan?tov? koncov? skupiny:

Mo?n? s? aj in? sp?soby z?skania polym?rnych siet?.

Relat?vne nov?m typom polym?rov s? "interpolym?ry", ??m sa rozumie syst?m vytvoren? z dvoch (alebo viacer?ch) chemicky heterog?nnych makromolek?l, ktor? s? navz?jom chemicky spojen? v?aka funk?n?m skupin?m umiestnen?m v opakuj?cich sa jednotk?ch ka?dej makromolekuly. Toto je schematicky zn?zornen? na obr. jeden.

Ry?a. 1. Schematick? zn?zornenie interpolym?rnej makromolekuly

?pecifick?m pr?kladom tak?hoto syst?mu je produkt interakcie polystyr?nu s polytrichl?rbutadi?nom:

Pr?prava interpolym?rov umo??uje otv?ra? mo?nosti modifik?cie ?trukt?ry a vlastnost? polym?rov.

Pod?a modern?ch predst?v o ?trukt?re a vlastnostiach polym?rov teda ?trukt?ra polym?ru za??na u? tvarom makromolekuly a jej umiestnen?m v priestore. Makromolekula je v?dy prim?rnym prvkom akejko?vek ?trukt?ry (rovnako ako element?rny ?l?nok je prim?rnym prvkom chemickej ?trukt?ry re?azca).

V technol?gii farieb a lakov zauj?maj? chemick? procesy ved?ce k tvorbe priestorov?ch polym?rov osobitn? miesto a s? d?le?itou technikou na z?skanie povlakov s po?adovan?mi vlastnos?ami. Tak?e alkyd, fenol- a aminoformaldehyd, epoxid, polyuret?n a in? filmotvorn? l?tky z h?adiska molekulovej hmotnosti a vlastnost? podliehaj? chemick?mu vytvrdzovaniu po?as tvorby filmu.

Prevod filmotvorn?ch l?tok do stavu „sie?ov?ho“ polym?ru priestorovej ?trukt?ry vedie k zlep?eniu odolnosti vo?i atmosf?re, vode, oleju a teplu, tvrdosti a pevnosti, pri?navosti at?.

V?etky termosetov? filmotvorn? l?tky obsahuj? reakt?vne skupiny, ale v niektor?ch pr?padoch je potrebn? dodato?n? ?inidlo na vytvorenie priestorov?ho polym?ru – tvrdidla, ktor? akoby „zosie?ovalo“ makromolekuly medzi sebou.

Nadmern? frekvencia medzimolekulov?ch v?zieb vedie k zv??eniu krehkosti a tendencii filmu praska? v d?sledku zv??enia vn?torn?ch nap?t?. Preto je frekvencia v?zieb regulovan? zmenou sp?sobu vytvrdzovania (teplota, trvanie), po?tu funk?n?ch skup?n filmotvornej l?tky, ako aj povahy a obsahu vytvrdzovacieho ?inidla.

Uva?ujme najsk?r o dvoch objektoch – diamant a kalcit, ktor?ch ?trukt?ra je pre be?n? hmotu celkom typick?:

L?tky tohto druhu sa ?asto nach?dzaj? v pr?rode. Vid?me, ?e maj? usporiadan? formu a s? na to d?vody, ktor? sa uk??u, ke? sa l?tka rozdel? na st?le men?ie ?asti. Odlo?me diamant (n?? rozpo?et n?m nedovol? s n?m experimentova?) a pust?me sa do drvenia kalcitu dl?tom a kladivom. Rozpadne sa na mal? k?sky, ale - ?o je najzauj?mavej?ie - tieto k?sky zopakuj? ?trukt?ru ve?k?ho kusu. Ignorovan?m rozmerov m??ete vidie?, ?e uhly medzi plochami a rovinami zost?vaj? kon?tantn?. Po rozdrven? miner?lu na najmen?ie ?astice a ich presk?man? pod mikroskopom uvid?me rovnak? formu, ktor? u? pozn?me. Ukazuje sa, ?e aj tie najmen?ie ?astice hmoty maj? tak?to ?trukt?ru.

Chemici, ktor? naz?vaj? kalcit uhli?itan v?penat?, povedia, ?e jeho ?trukt?ra pozost?va z uhli?itanovej skupiny (CO 3, v ktorej je at?m uhl?ka viazan? na tri at?my kysl?ka) a jedn?ho at?mu v?pnika. Fyzik?lne pozorovania ukazuj?, ?e po?etn? uhli?itanov? skupiny a at?my v?pnika s? umiestnen? v priestore pod rovnak?mi uhlami ako strany ve?k?ho kry?t?lu kalcitu.

Vidite?n? ?trukt?ra materi?lu teda opakuje kry?talick? ?trukt?ru. Ide o rovnak? ?trukt?ru, len mnohon?sobne v???iu.

Fyzik?lne vlastnosti hmoty na makroskopickej ?rovni odr??aj? vzory na mikroskopickej ?rovni.

?trukt?ru biologick?ho materi?lu ur?uje aj jeho molekul?rna ?trukt?ra. Mnoh? biologick? ?trukt?ry vyzeraj? ako kry?t?ly a pod mikroskopom m??ete vidie? ich kr?sne, jasn? tvary. U? sme videli, ako s? bunky v organizme usporiadan?. Toto usporiadanie z?vis? od ?trukt?ry materi?lov, z ktor?ch s? zlo?en?.

Bunky a tkaniv? v?etk?ch organizmov s? zlo?en? z rovnak?ch l?tok. V prvom rade toto voda. Voda tvor? asi 70 – 90 % v?etk?ch biologick?ch l?tok, a preto fyzik?lne a chemick? vlastnosti vody do zna?nej miery ur?uj? vlastnosti biologick?ho materi?lu. Soli prvkov ako sod?k, drasl?k, v?pnik, hor??k a chl?r s? rozpusten? vo vode. Zvy?n? podiel je pre organick? hmota, ktor? sa skladaj? z at?mov uhl?ka (C) viazan?ch na at?my vod?ka, kysl?ka, dus?ka (N) a niekedy aj s?ry (S) a fosforu (P).

Najjednoduch?ie organick? molekuly nach?dzaj?ce sa v zemnom plyne alebo rope s? met?n, et?n a prop?n.

Naz?vaj? sa uh?ovod?ky, preto?e sa skladaj? z at?mov uhl?ka a vod?ka. Tieto at?my m??u by? zobrazen? ako mal? gu???ky navz?jom spojen?. chemick? v?zby. V chemickej v?zbe zdie?aj? dva at?my p?r elektr?nov, jeden z ka?d?ho at?mu. Na na?ich v?kresoch je v?zba medzi dvoma at?mami zn?zornen? ako ?iara. Ka?d? prvok je charakterizovan? valencia, alebo schopnos? vytv?ra? ur?it? po?et chemick?ch v?zieb. Valencia uhl?ka je ?tyri, tak?e ka?d? at?m uhl?ka m??e by? naviazan? na ?tyri ?al?ie at?my; v?aka tejto vlastnosti vznik? ve?k? mno?stvo ve?mi odli?n?ch kombin?ci? at?mov, ?o vedie k obrovskej rozmanitosti organick?ch molek?l (obr. 3.3). Dve a tri rovnobe?n? ?iary znamenaj? dvojit? a trojit? v?zby. V?zba cez p?r elektr?nov sa naz?va kovalentn?; je ve?mi siln?, na jeho rozbitie je potrebn? zna?n? mno?stvo energie, preto?e organick? molekuly s? dos? stabiln?. V?zby sa v?ak pri spa?ovan? (oxid?cii) ?ahko poru?uj?, pri?om sa uvo??uje ve?k? mno?stvo energie, tak?e uh?ovod?ky sl??ia ako cenn? palivo.

V najjednoduch?ej organickej molekule met?nu je at?m uhl?ka viazan? iba na ?tyri at?my vod?ka. V inej molekule je at?m uhl?ka spojen? jednou v?zbou s in?m at?mom uhl?ka, ??m vznik? re?azec C-C, na koncoch ktor?ho s? umiestnen? at?my vod?ka. C-C re?azec m??e by? ve?mi dlh?; napr?klad molekuly vosku pozost?vaj? z 30-36 at?mov uhl?ka. Re?azec uhl?kov?ch at?mov m??e by? tie? uzavret? v kruhoch r?znych ve?kost?. Ale najv???ia rozmanitos? poch?dza z kombin?cie at?mov uhl?ka so skupinami at?mov in?ch prvkov. Napr?klad sa vytvor? hydroxylov? skupina OH (kysl?k naviazan? na vod?k) pripojen? k uhl?kov?mu re?azcu alkohol (alkohol).

Ry?a. 3.3. R?zne organick? molekuly, ktor?ch hlavn?m prvkom s? at?my uhl?ka, zvy?ajne spojen? do re?azcov. Ka?d? ?iara medzi at?mami zodpoved? v?zbe, teda spolo?n?mu p?ru elektr?nov. Dvojit? a trojit? ?iary predstavuj? dvojit? a trojit? v?zby medzi at?mami. Zlo?itej?ie molekuly, najm? tie s kruhovou ?trukt?rou, s? zvy?ajne zobrazen? ako ?iary, kde at?my uhl?ka (?asto s jedn?m alebo dvoma at?mami vod?ka) nie s? na spojoch ozna?en?. Preto?e valencia uhl?ka je ?tyri, ka?d? uhl?k mus? ma? ?tyri v?zby; ak s? zn?zornen? iba tri v?zby at?mu uhl?ka, potom sa na tento at?m mus? viaza? e?te jeden at?m vod?ka

Vznik? aminoskupina pozost?vaj?ca z at?mu dus?ka a dvoch at?mov vod?ka (NH2), spojen?ch s uhl?kov?m re?azcom am?n. V zlo?itej??ch skupin?ch je at?m kysl?ka viazan? na at?m uhl?ka dvojitou v?zbou (C=O) a jedna z t?chto kombin?ci?, karboxylov? skupina COOH tvor? molekulu kyseliny. (Kyselina je ak?ko?vek chemick? zl??enina, ktor? sa tvor? i?ny vod?k; Pripome?me, ?e kladne a z?porne nabit? at?my alebo skupiny at?mov sa naz?vaj? i?ny.)

Kombin?cie v?etk?ch druhov t?chto skup?n s uhl?kov?mi re?azcami r?znych d??ok a kruhov poskytuj? nezvy?ajne ve?k? mno?stvo organick?ch zl??en?n, ale v ?iv?ch organizmoch sa ich ?asto nach?dza len nieko?ko. Najd?le?itej??mi zl??eninami s? bielkoviny, nukleov? kyseliny, sacharidy a lipidy.

lipidy, ktor? zah??aj? dobre zn?me tuky a oleje, pozost?vaj? z dlh?ch uhl?kov?ch re?azcov - zvy?ajne zo 16-18 at?mov uhl?ka. Sme si dobre vedom? ich vlastnost?: ve? s? to pr?ve l?tky, ktor? zanech?vaj? na oble?en? nezmazate?n? ?kvrny. Ka?d? vie, ?e voda a olej sa nemie?aj?. L?tky, ktor? sa mie?aj? s vodou, s? tzv hydrofiln?(doslova „miluj?ca voda“) a l?tky, ktor? sa s ?ou podobne ako olej nemie?aj?, sa naz?vaj? hydrof?bne(„strach z vody“). (Mastn?, mastn? ?kvrny na oble?en? by sa mali odstra?ova? ?istiar?ou s obsahom rozp???adiel, ako je chlorid uh?ohydr?tov, alebo rozp???adlami obsahuj?cimi benz?n, ktor? je tie? hydrof?bny.) V podstate mo?no lipidy definova? ako l?tky, ktor? sa rozp???aj? iba v hydrof?bnych rozp???adl?ch.

?al?ie d?le?it? biologick? l?tky sa vyzna?uj? gigantickou ve?kos?ou svojich molek?l. Molekulov? hmotnos? mal?ch molek?l, ako je prop?n, benz?n alebo cukor (ako gluk?za), nepresahuje dvesto jednotiek. Na rozdiel od nich s? bielkoviny, nukleov? kyseliny a niektor? ?al?ie stavebn? materi?ly buniek tvoren? ve?k?mi molekulami – makromolekulami, preto?e ich molekulov? hmotnos? sa pohybuje v tis?coch a viac. Nie je nezvy?ajn?, ?e stavebn? materi?ly klietok m??u by? tak? ve?k?, preto?e pri stavbe pou??vame aj dlh? oce?ov? nosn?ky a stropy z preglejky a ?elezobet?nu. Pevn? ?asti buniek s? tie? tvoren? ve?k?mi komponentmi.

Ale v?etky tieto makromolekuly maj? relat?vne jednoduch? ?trukt?ru. Predstavuj? polym?ry, pozost?vaj?ce z opakovania rovnak?ch alebo rovnak?ch molek?l, tzv monom?ry:

Napr?klad uh?ovod?ky sa skladaj? z cukrov, ?o s? mal? organick? molekuly so vzorcom ako C6H12O6. Cukry, ktor? n?s najviac zauj?maj? – ako gluk?za, galakt?za a man?za – maj? zlo?it? ?trukt?ru. M??u sa navz?jom sp?ja?, vytv?ra? dlh? re?azce, niekedy dokonca s vetvami. Ke? s? molekuly gluk?zy spojen? ?pecifick?m sp?sobom (chemici to naz?vaj? v?zba beta 1:4), z?skaj? sa celul?za:

Celul?za je siln? vl?knit? materi?l, ktor? tvor? steny rastlinn?ch buniek, a preto je hlavnou zlo?kou dreva. Ak sa v?ak molekuly gluk?zy kombinuj? odli?ne (alfa 1:4 v?zba, niekedy s vetvami 1:6), potom sa z?ska ?krob a glykog?n - hlavn? rezervn? materi?l rastl?n a zvierat. Ostatn? cukry v r?znych zl??enin?ch tvoria pekt?ny a gumy, ktor? tvoria ??avnat? du?inu ovocia a in?ch ?ast? rastl?n. V?etky tieto polym?ry, ktor?ch hmotnos? dosahuje nieko?ko tis?c jednotiek, sa naz?vaj? polysacharidy, a ich monom?ry (cukry) - monosacharidy. Ostatn? polym?ry maj? tie? n?zvy, ktor? za??naj? predponou „poly“, ?o znamen? „ve?a“.

Jeden z najd?le?itej??ch polym?rov bielkoviny, s? tvoren? dlh?mi re?azcami monom?rov aminokyseliny. Aminokyseliny s? tak pomenovan?, preto?e obsahuj? aminoskupinu (NH 2) a skupinu organick?ch kysel?n (COOH). Dve aminokyseliny s? spojen? spojen?m karboxylovej skupiny jednej s aminoskupinou druhej a uvo?nen?m molekuly vody:

V?sledn? molekula (dipeptid) st?le m? na jednom konci aminoskupinu a na druhom kysl? skupinu, tak?e sa na? m??u pripoji? in? aminokyseliny. Vznikaj? tri aminokyseliny tripeptid, a tak ?alej; sa naz?va molekula mnoh?ch aminokysel?n polypeptid?o je v skuto?nosti prote?n. V typickom prote?ne je 200-300 aminokysel?n spojen?ch do jedn?ho dlh?ho re?azca. (Ke? aminokyselina strat? aminoskupinu a kyselinov? skupinu, integruj?c sa do re?azca, tzv zvy?ok Ke??e priemern? aminokyselina m? molekulov? hmotnos? pribli?ne 100 jednotiek, re?azec s 300 aminokyselinami alebo priemern? prote?n m? at?mov? hmotnos? pribli?ne 3000 jednotiek.

Pr?rodn? prote?ny s? tvoren? z 20 druhov aminokysel?n, ktor? sa l??ia len ?trukt?rou svojho bo?n?ho re?azca (tabu?ka 3.1). Aminokyseliny je mo?n? kombinova? v akomko?vek porad?, tak?e bunky s? schopn? produkova? obrovsk? mno?stvo druhov bielkov?n. Ich domnel? r?znorodos? sa vymyk? ?udskej predstave. Ak existuje 20 typov aminokysel?n, potom 2 aminokyseliny - 400 typov dipeptidov (s dvoma zvy?kami). U? teraz bude existova? 8 000 tripeptidov, 160 000 tetrapeptidov a 20 300 typov re?azcov s 300 aminokyselinami. Tak? obrovsk? ??slo je nepredstavite?n?. V?etky prote?ny, ktor? kedy pozemsk? organizmy vyprodukovali, s? len malou ?as?ou mo?nej diverzity.

Ka?d? typ prote?nu m? jedine?n? sekvenciu aminokysel?n. Napr?klad u ?ud? molekula hemoglob?nu, ktor? je s??as?ou ?erven?ch krviniek - erytrocytov, pren??a kysl?k s krvou. Za??na sekvenciou Val-H je-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-Ser-Ala-Val-Thr-Ala (skratky p?smen znamenaj? jednu alebo druh? aminokyselinu). U oby?ajn?ho ?loveka za??na ka?d? molekula hemoglob?nu touto sekvenciou.

V najjednoduch?om organizme sa produkuje najmenej asi 2 tis?c r?znych bielkov?n a v zlo?it?ch organizmoch, napr?klad u ?ud?, asi 30-50 tis?c. (Ned?vne ?t?die identifikovali pr?ve tak?to rozsah, aj ke? presn? po?et zost?va nezn?my.) Ka?d? prote?n m? ?trukt?ru vhodn? pre r?zne funkcie, preto?e prote?ny s? hlavn?mi „?a?n?mi ko?mi“ tela. Vykon?vaj? takmer v?etky funkcie, ktor? sa stoto??uj? s pojmom „?iv? organizmus“:

? bielkoviny s? enz?my, ktor? ur?ch?uj? a riadia v?etky chemick? reakcie v tele;

? prote?ny tvoria vidite?n? ?trukt?ry tela: kerat?ny sl??ia ako stavebn? kamene vlasov, ko?e a peria; kolag?ny s? s??as?ou chrupaviek a kost?;

? prote?ny tvoria vl?kna, ktor? s?ahuj? a na?ahuj? svaly a in? pohybliv? ?trukt?ry, ako s? mihalnice a bi??ky;

? bielkoviny tvoria d?le?it? triedu horm?ny ktor? pren??aj? sign?ly z jedn?ho typu bunky v tele do in?ho typu bunky;

? tvoria bielkoviny receptory ktor? prij?maj? sign?ly spojen?m s in?mi molekulami; bunka prij?ma sign?ly od horm?nov, ak sa molekula horm?nu navia?e na jeden z nich
receptory; receptory, v?aka ktor?m c?time chu? a v??u, umo??uj? telu rozpozna? pr?tomnos? mal?ch molek?l vo vonkaj?om prostred? a reagova? na ne; prote?ny transportuj? i?ny a mal? molekuly cez bunkov? membr?ny, ?o je nevyhnutn? pre fungovanie n??ho nervov?ho syst?mu a pod
org?ny ako obli?ky; prote?ny reguluj? v?etky druhy procesov a monitoruj?
aby sa zabezpe?ilo, ?e sa uskuto?nia spr?vnou r?chlos?ou.

Aby ste pochopili, ako s? bunky usporiadan? a ako funguj?, m??ete sa dozvedie? viac len o niektor?ch funkci?ch bielkov?n.

Koniec pr?ce -

T?to t?ma patr?:

genetika

GENETIKA.. PR?RU?KA PRE ZA?IATO?N?KOV.. B GUTTMAN A GRIFFITHS D SUZUKI A T CULLIS..

Ak potrebujete ?al?? materi?l k tejto t?me, alebo ste nena?li to, ?o ste h?adali, odpor??ame pou?i? vyh?ad?vanie v na?ej datab?ze diel:

?o urob?me s prijat?m materi?lom:

Ak sa tento materi?l uk?zal by? pre v?s u?ito?n?, m??ete si ho ulo?i? na svoju str?nku v soci?lnych sie?ach:

p?panie

V?etky t?my v tejto sekcii:

Guttman B., Griffith E., Suzuki D., Cullis T
Genetika G97 / Barton Guttman, Anthony Griffith, David Suzuki, Tara Cullis. - Za. z angli?tiny. O. Perfilieva. - M.: FAIR-PRESS, 2004. - 448 s.: chor. - (Veda a ?ivot).

Genetika: minulos?, pr?tomnos? a bud?cnos?
"Pre?o m? Jimmy ?erven? vlasy ako jeho mama a jeho otec ?ierne?" "Pre?o ?udia nemaj? ?teniatka?" "A ak sa k?? o?en? s kravou, bud? ma? deti?" „Pre?o je Mary tak??

H?adanie poriadku a zmyslu
Mikrobiol?g a genetik Fran?ois Jacob raz poznamenal, ?e „?udsk? mozog jednoducho potrebuje n?js? nejak? poriadok vo vesm?re“. Ak?ko?vek die?a bezprostredne po naroden? nem? ?iadny syst?m, s

Modern? obraz vedy
Genetika je najd?le?itej?ou oblas?ou modernej biol?gie a aby ste jej lep?ie porozumeli, mus?te najprv pochopi?, ?o je veda ako celok. Veda je druh ?udskej ?innosti, d?le?it?

Perspekt?vy modernej genetiky
Vzh?adom na sociokult?rny kontext je pochopite?n?, pre?o genetika vyvol?va tak? z?ujem a pre?o maj? objavy v jej oblasti tak? ?alekosiahle d?sledky. V posledn?ch rokoch sa mo

Primit?vny z?ujem o dedi?nos?
Ke? sa pozrieme sp??, d?kazy z?ujmu o dedi?nos? mo?no n?js? u? v obdob? paleolitu, ke? ?udia e?te len za??nali ch?pa?, ?o je to rozmno?ovanie. Vezmime si ako pr?klad ry?u.

Domestik?cia rastl?n a zvierat v zrkadle m?tov
V mnoh?ch kresb?ch, dielach v?tvarn?ho umenia a m?toch starovek? ?udia odr??ali vzh?ad ka?dej z pestovan?ch rastl?n a domestikovan?ch zvierat, ?o malo ve?mi d?le?it? vplyv na

Vedeck? te?rie dedi?nosti
Podobnos? det? a ich rodi?ov si v?imne ka?d?. Starovek? ?udia verili, ?e podobn? ?udia maj? spolo?n?ch predkov, a preto venovali osobitn? pozornos? pr?buzenstvu. Okrem toho, ?e rodinn? v?zby dr?ali spolu

Odkia? poch?dzaj? baby?
Obrovsk? ?loha dedi?nosti pre spolo?nos? nielen z fyziologick?ho, ale aj kult?rneho h?adiska, ako aj z?ujem o zdrav? potomstvo prin?tili ?udstvo zamyslie? sa nad t?m, ako

bunkovej ?trukt?ry
Rovnako ako ?alekoh?ad sp?sobil revol?ciu v astron?mii, mikroskop pomohol ?u?om pochopi?, z ?oho sa skladaj? ?iv? organizmy. Mo?no si predstavi?, ak? prekvapenie a ??as sa odr??al na tv?rach

Rast a biosynt?za
Jednou z najzrejmej??ch vlastnost? ?iv?ho organizmu je schopnos? r?s?. Rast ak?hoko?vek organizmu, napr?klad ?loveka, je v?sledkom dvoch procesov: bunkov?ho rastu a bunkov?ho delenia. Chelov

Enz?my
Mont??nu linku v tov?r?ach obsluhuj? ?udia (hoci teraz ich ?oraz viac nahr?dzaj? roboty). Kto udr?iava metabolick? dr?hy v tele? Ako doch?dza k chemick?m reakci?m, ktor? premenia jeden m

Synt?za polym?rov
Po?as prim?rnych metabolick?ch procesov sa syntetizuj? v?etky aminokyseliny, cukry, lipidy a ?al?ie molekuly mal?ch buniek, ktor? ved? k tvorbe tak?ch makromolek?l, ako s? prote?ny a polysacharidy. P

Bunky ako tov?rne na sebareprodukciu a sebaobnovu
Sk?sme si e?te raz predstavi?, ako telo funguje. Z prostredia prij?ma l?tku-surovinu a r?znymi metabolick?mi cestami ju men? na molekuly svojej ?trukt?ry – vyr?ba ju z prim?rnych

Revolu?n? objav: Mendelove z?kony
Tajomstvo prenosu vlastnost? deden?m v?dy pri?ahovalo ?ud?. V 1. storo?? pred Kr e. Starovek? r?msky filozof Lucretius si v?imol, ?e deti sa niekedy podobaj? na svojich star?ch otcov alebo pradedov. O storo?ie nesk?r P

Mendelove objavy
Gregor Mendel bol prv?, kto sa pribl??il k rozl??teniu starovek?ho tajomstva. Bol mn?chom v kl??tore Brunn (dnes Brno, ?esk? republika) a okrem vyu?ovania sa zaoberal pokusmi o kr??en?

Rodokmene
Okrem po??tania rastl?n a ?ivo??chov s ur?it?mi znakmi z?skan?mi n?hodn?m kr??en?m je u?ito?n? sk?ma? mechanizmus dedi?nosti na pr?klade rodokme?ov (?ud? alebo domov).

Krvn? skupiny
Dobrou lekciou z genetiky m??e by? ?t?dium krvn?ch skup?n u ?ud?. Krv je klasifikovan? do jednej alebo druhej skupiny v z?vislosti od toho, ako interaguje s imunitn?m syst?mom, ktor? chr?ni

Viacer? alely a dominancia
Fenom?ny ako ne?pln? dominancia a kodominancia dokazuj?, ?e interakcia alel jedn?ho g?nu m??e by? dos? zlo?it?. Ako sme videli, krvn? skupinu ur?uj? tri alely jednej

Sk??obn? kr??e
Organizmy s dominantn?m fenotypom pre ur?it? znak m??u by? homozygotn? alebo heterozygotn? – AA alebo Aa, ak pou?ijete konvencie. Niekedy je d?le?it? pozna? genotyp.

Pravdepodobnos?
Mendelov z?kon ?tiepenia v?m umo??uje predpoveda? pravdepodobnos? zdedenia ur?it?ch vlastnost?. G. Mendela mo?no nazva? zakladate?om ?tatistick?ch met?d v ?t?diu genetiky, preto?e

Dva alebo viac g?nov
Tieto princ?py te?rie pravdepodobnosti je d?le?it? ma? na pam?ti, ke? analyzujeme v?sledok kr??enia dvoch alebo viacer?ch g?nov s??asne. G. Mendel robil pokusy, pri ktor?ch pozoroval simult?nne

Mendelov prv? z?kon a defin?cia otcovstva
Na z?klade jednoduchej Mendelovej ?vahy modern? genetici ur?uj? povahu dedi?nosti a prejav ur?it?ho znaku v rodokme?och. Navy?e, Mendelove z?kony m??u niekedy pom?c? definova?

Bunky a reprodukcia
Po tom, ?o sa bunkov? te?ria Schleidena a Schwanna stala v?eobecne akceptovanou, v?znamne prispel patol?g Rudolf Virchow. Navrhol, ?e nielen v?etky organizmy sa skladaj? z buniek, ale ka?d?

Mit?za a bunkov? cyklus
Jedna bunka rastie a del? sa na dve nov? bunky, ke? prech?dza bunkov?m cyklom. ??elom tak?ho cyklu je vytvori? dve alebo viac identick?ch buniek, ktor? bud? pokra?ova? v procese po z?skan? od rodi?a

karyotyp
Ke? pozn?te mechanizmus mit?zy, m??ete lep?ie vidie? chromoz?my, ktor? sa po?as tohto procesu vo?ne pohybuj?. Dajme kvapku krvi do sk?mavky so ?ivn?m roztokom, v ktorom sa m??u leu mno?i?.

Mei?za a Mendelove z?kony
Dnes je v?eobecne zn?me, ?e g?ny sa nach?dzaj? na chromoz?moch, aj ke? v ?al?ej ?asti sa pok?sime toto tvrdenie dok?za?. Po zv??en? procesu mei?zy v ?om teraz m??eme n?js? zd?vodnenie objedn?vky

Umiestnenie g?nov
Hlavn? procesy vyskytuj?ce sa po?as mei?zy a mit?zy boli ?tudovan? koncom 19. storo?ia. Dnes je zn?me, ?e ide o pomerne zlo?it? mechanizmus distrib?cie chromoz?mov medzi dc?rske bunky, ale a? do za?iatku 20.

pohlavn? chromoz?my
U? v d?vnych dob?ch si ?udia v?imli, ?e niektor? choroby sa objavuj? takmer v?lu?ne u mu?ov, hoci sa pren??aj? cez matersk? l?niu. Najzn?mej??m pr?kladom je hemof?lia alebo nedostato?n?

Nondisjunkcia chromoz?mov
Mu?i a ?eny maj? zvy?ajne dobre definovan? fenotyp ur?en? ich sadou chromoz?mov - XY alebo XX. Ale niekedy sa deti narodia s nezvy?ajn?m po?tom pohlavn?ch chromoz?mov, a to sa deje v d?sledku

G?ny a metabolick? poruchy
?udia s? zl?m „materi?lom“ na ?t?dium z?konitost? dedi?nosti, preto?e je ?a?k? od nich z?ska? dostato?ne spo?ahliv? ?daje, no prv? pozorovania, ako g?ny plnia svoju funkciu, boli uroben? resp.

G?ny a enz?my
V roku 1944 George Beadle a Edward Tatham potvrdili spr?vnos? Harrodov?ch z?verov pomocou chlebovej formy Neurospora (t?to jasne oran?ov? plese? sa niekedy tvor? na zatuchnutom chlebe).

Prote?ny a inform?cie
Ke??e produkciu a synt?zu bielkov?n riadia g?ny, pozrime sa e?te raz na ?trukt?ru bielkov?n. Ako bolo povedan? v kap. 3, prote?ny s? najrozmanitej?ie molekuly tela. S? integr?lom

Korekcia dedi?n?ch por?ch
K?m genetika robila prv? kroky na za?iatku 20. storo?ia, ve?k? pozornos? vzbudila my?lienka zlep?enia ?udskej rasy alebo eugeniky (pozri kapitolu 15). Ke? sa ?udia nau?ili mechanizmus dedenia

bakt?rie
Pripome?me, ?e bakt?rie sa l??ia od in?ch organizmov t?m, ?e s? prokaryotmi, to znamen?, ?e nemaj? jadro obklopen? membr?nou, na rozdiel od eukaryotov vr?tane rastl?n a ?ivo??chov, v ktor?ch bunk?ch

Prv? kroky
V roku 1928 Frederick Griffith zistil, ?e l?tka m?tvych buniek jedn?ho kme?a bakt?ri? m??e prenies? svoje vlastnosti na ?iv? bunky in?ho kme?a. Napr?klad bol zn?my kme? IIIS

bakteriof?gy
V roku 1915 Angli?an Frederick Twort a Kana?an Felix D "Erell nez?visle na sebe objavili bakteriof?gy, ktor? sp?sobuj? infekcie medzi bakt?riami. Samotn? my?lienka infekci? medzi bakt?riami

Experiment Hershey Chase
S vedom?m, ?e f?gy s? pribli?ne z polovice DNA a z polovice prote?ny, sa Alfred Hershey a Martha Chase rozhodli presk?ma? funkcie t?chto dvoch zlo?iek ich ozna?en?m, teda ich zahrnut?m do nich.

?trukt?ra DNA
Pripome?me, ?e hlavn?mi stavebn?mi kame?mi tela s? polym?ry. Nukleov? kyseliny s? tie? polym?ry, hoci sa svojou ?trukt?rou ve?mi l??ia od prote?nov. Naz?vaj? sa aj pod?a

DNA model a genetika
Na rozdiel od Mendelovej pr?ce Watsonova a Crickova pr?ca okam?ite up?tala pozornos? vedeckej komunity, preto?e vysvetlila mechanizmus dedi?nosti. Okam?ite sa uk?zalo, ?e

Overenie modelu
Skuto?n? vedeck? hodnota modelu sa meria t?m, ?e v?etky z?very, ku ktor?m vedie, je mo?n? otestova? v praxi. Watson-Crickov model nielen?e zah??al v?etky zn?me fakty o DNA a ?loveku

Distrib?cia g?nov
Skuto?nos?, ?e g?ny s? umiestnen? na chromoz?moch, sa zd? by? v rozpore so skuto?nos?ou, ?e ?udia maj? iba 23 p?rov chromoz?mov a napriek tomu tis?ce r?znych vlastnost?, s ktor?mi sa musia zhodova? tis?ce vlastnost?.

S h/Y: 1 s H/Y: 1 s h/Y: 9 s H/Y.
Ukazuje sa, ?e 10 % synov, ktor?ch naz?vame rekombinanti, dostalo in? kombin?ciu g?nov, odli?n? od kombin?cie ich matiek. V prof?ze mei?zy staviam homol?gne p?ry

s H/Y: 1 s h/Y: 1 s H/Y: 9 s h/Y.
Toto sa o?ak?va: 90 % po?iato?n?ho usporiadania alel a 10 % rekombin?ci?. Ur?i? vzdialenos? medzi ?udsk?mi g?nmi je dos? ?a?k?. Vo v???ine organizmov kr??i? ma?ku

A c/Y, 7 A C/Y, 8 a c/Y, 42 a C/Y.
Celkovo sa z?ska 15 (7 + 8) rekombin?ci? zo sto, teda 15 %. Preto m??e by? g?n A umiestnen? na chromoz?movej mape 15 jednotiek od g?nu C. Tri g?ny v?ak m??u by? umiestnen? v sekvencii

Crossover v r?mci g?nov
A? do polovice 40. rokov 20. storo?ia vedci verili, ?e g?ny s? s najv???ou pravdepodobnos?ou chromom?ry, teda drobn? hr?ky pozd?? chromoz?mov, v?aka

F?gov? genetika
Max Delbr?ck si pre svoj v?skum vybral f?gy, preto?e ide o ve?mi jednoduch? biologick? syst?m: drobn? ?astice, ktor? sa dok??u reprodukova? v in?ch bunk?ch.

Jemn? ?trukt?ra g?nu
Seymour Benzer ?tudoval jemn? ?trukt?ru g?nu pomocou T4 f?gov, medzi ktor?mi dok?zal izolova? vz?cne intrag?nne rekombinanty. Benzer sa zameral na triedu mutantov r - rII.

Doplnenie a vymedzenie g?nu
Mapovacie experimenty uk?zali, ?e oblas? rII pozost?va z mnoh?ch mal?ch oblast? alebo miest, kde sa m??u vyskytn?? r?zne mut?cie. Tak?to mapy v?ak poskytuj? iba predstavu

?o je to g?n!
Vr??me sa k defin?cii g?nu. V klasickej genetike slovo „g?n“ ozna?ovalo jednotku genetick?ho materi?lu pridelen? pod?a troch krit?ri?: funkciou, mut?ciou a rekombin?ciou. Spo?iatku predpokladan?

Re?trik?n? enz?my a palindr?my
Bakt?rie a f?gy, ktor? na ne ?to?ia, s? v stave nepretr?it?ho chemick?ho boja. Bakt?rie, ktor? odol?vaj? f?govej infekcii, z?skavaj? v?hodu v boji o existenciu a oni

Mapovanie obmedzen?
V s??asnosti je zn?mych a dostupn?ch na pou?itie mnoho typov re?trik?n?ch enz?mov. Rozde?uj? DNA na r?zne sekvencie a m??u sa pou?i? na anal?zu ?trukt?ry DNA a kompil?ciu

Ako sa tvoria prote?ny?
Tak?e inform?cie, ktor? ur?uj? poradie aminokysel?n v prote?ne, s? ulo?en? v DNA vo forme s?rie tripletov?ch kod?nov. Ako sa v?ak sekvencia b?z DNA zmen? na skuto?n? produkt? Samozrejme, kresby

Molekuly RNA: n?stroje na synt?zu prote?nov
V 40. rokoch 20. storo?ia, ke? vedci e?te dobre nerozumeli ?trukt?re nukleov?ch kysel?n, boli z?skan? d?kazy, ?e prote?nov? synt?za je v?dy sprev?dzan? synt?zou ribonukleovej kyseliny.

transkripcia RNA
Teraz je dok?zan?, ?e RNA vznik? ako v?sledok rovnak?ho p?rovania komplement?rnych b?z, pomocou ktor?ch sa z jedn?ho vl?kna vytvor? dvojz?vitnica DNA (obr. 9.2). Tento proces sa naz?va

Vysielanie
Prenos inform?cie z DNA do RNA sa naz?va transkripcia a prenos tejto inform?cie z mRNA do prote?nu sa naz?va transl?cia. Messenger RNA zvy?ajne programuj? riboz?m na nejak? ?as.

Komplexn? eukaryotick? g?ny
Ke? vedci za?ali ?tudova? g?ny r?znych prote?nov v eukaryotick?ch bunk?ch, zistili, ?e interakcia g?nov a prote?nov v t?chto organizmoch je zlo?itej?ia ako interakcia g?nov a prote?nov v proca.

Genetick? slovn?k
V roku 1962 sa v?aka pr?ci Cricka a jeho kolegov spom?nan?ch vy??ie zistilo, ?e genetick? k?d pozost?va z troj?c. Potom vedci ?elili ?al?iemu ?a?k?mu probl?mu.

Kolinearita g?nov a prote?nov
Hypot?za kolinearity medzi g?nom a prote?nom by mohla by? potvrden? preuk?zan?m, ?e sekvencia g?nov?ch mut?ci? zodpoved? zmen?m v sekvencii aminokysel?n, ku ktor?m tieto mut?cie ved?. Pre

Termina?n? kod?ny
Tri k?dy zo 64 nesl??ia ako k?d pre aminokyselinu. Ozna?uj? koniec synt?zy prote?nov a naz?vaj? sa termina?n? alebo nezmyseln? kod?ny (stop kod?n). Ich existencia bola

Univerz?lnos? k?du
V?znam kod?nov bol objasnen? po?as experimentov na bakt?ri?ch E. coli. ?o ak v?ak g?ny in?ch organizmov vr?tane ?ud? pou??vaj? in? ?ifru? V tomto pr?pade mut?cie v ?udsk?ch prote?noch

Dedi?nos? vo svete bakt?ri?
Predstavitelia klasickej genetiky sa sotva odv??ili sn?va? o mo?nostiach, ktor? sa otv?raj? pred modern?mi vedcami, ktor? vykon?vaj? experimenty na bakt?ri?ch a v?rusoch bakt?ri?. V tejto kapitole sme

Mutantn? bakt?rie
R?zne typy bakt?ri? mo?no rozl??i? pod?a fenotypov?ch znakov, ako je tvar, farba a in? charakteristick? detaily ich kol?ni?. V priebehu v?skumu sa v?ak dosiahol ve?k? pokrok v genetike bakt?ri?.

Sex v E. coli
V roku 1946 za?ali Joshua Lederberg a Edward Tatham vykon?va? genetick? experimenty na bakt?ri?ch. Pred nieko?k?mi rokmi Tatem spolupracoval s Georgeom Beallom a vych?dzal z op.

Plazmidy
Faktor F je pr?kladom takzvan?ho plazmidu, teda extrachromozom?lneho samoreplikuj?ceho sa genetick?ho prvku s kruhovou ?trukt?rou. Plazmidy s? ak?misi pasa?iermi v cele, ktor?

Faktory rezistencie a rezistencia na antibiotik?
V roku 1955 sa japonsk? ?ena vr?tila z Hongkongu s formou ?plavice sp?sobenej bakt?riou rodu Shigella. Infekcia Shigella sa ?ahko lie?i antibiotikami, ale tieto bakt?rie

Lyzogen?za
Biol?govia experimentuj?ci s f?gmi pred druhou svetovou vojnou ?asto tvrdili, ?e ur?it? kmene bakt?ri? nes? v?rusy, ktor? sa niekedy v rast?cich kult?rach prejavuj? nepredv?date?ne.

G?ny pren??an? v?rusom
Pri pokuse zisti?, ?i sa Salmonella konjuguje ako E. coli, Norton Zinder zistil, ?e f?gy m??u pren??a? g?ny z jednej bakteri?lnej bunky do druhej. Tento jav sa naz?va t

Transdukcia a ?udsk? gen?m
V roku 1955 Joshua Lederberg navrhol, ?e transdukcia v?rusov by sa mohla pou?i? na zavedenie g?nov do ?udsk?ch buniek. Vtedy sa tak?to predstava zdala ?istou fant?ziou, no teraz je jej ?oraz viac

G?nov? regul?cia a v?voj organizmu
Po?as ??tania knihy sa na?e ch?panie g?nov neust?le menilo, rovnako ako po?as celej hist?rie genetiky. Ak sme najprv pova?ovali g?n za neur?it? faktor, ktor? akosi predt?m

G?nov? regul?cia v bakt?ri?ch
Rovnako ako v predch?dzaj?cich kapitol?ch za?neme jednoduch?mi biologick?mi syst?mami, teda bakt?riami, pri ktor?ch sk?man? bola t?to ot?zka prv?kr?t nastolen?. V?skum sa realizoval najm? v 50. a 60. rokoch 20. storo?ia.

Regul?cia eukaryotick?ch g?nov
Ot?zka g?novej regul?cie v eukaryotick?ch bunk?ch si vy?aduje in? formul?ciu, ke??e sp?sob ?ivota typick?ch eukaryotov je z?sadne odli?n? od sp?sobu ?ivota prokaryotov. Prokaryoty s? jednoduch? bakt?rie

Embryon?lny v?voj vo v?eobecnosti
Embryo sa vyv?ja z jedinej bunky – zygoty – a men? sa na komplex mnoh?ch ?pecializovan?ch buniek. Zygota je totipotentn?, ?i?e po opakovanom delen? m??e datova?

Tempor?lna regul?cia a v?voj kr?del kur?iat
Vynikaj?cim pr?kladom ?asovacieho mechanizmu je v?voj kr?dla kur?iat (obr?zok 11.2). Kr?dlo vyrast? z pr?vesku kon?atiny, pozost?va z mezodermov?ch buniek pokryt?ch vrstvou ektodermy, vr?tane apik?lnej oblasti.

Tvorba oka muchy
Jedna z najzauj?mavej??ch s?ri? udalost? zah??aj?cich viacero g?nov nast?va po?as formovania oka Drosophila. Zlo?en? oko hmyzu pozost?va z pribli?ne 800 prvkov. Samostatn? prvok

Z?sah do ?trukt?ry DNA: n?vrat Epimethea?
V starovek?ch gr?ckych m?toch sa hovorilo o tit?noch - rase obrov, ktor? bohovia zrodili pred rasou ?ud?. Bohovia nariadili tit?novi Epimetheovi, aby vytvoril zvierat? a rastliny a rozdelil medzi nich r?zne druhy

Rekombinantn? DNA a re?trik?n? enz?my
V roku 1972 Annie Chang, Paul Berg a Seymour Cohen zistili, ?e re?trik?n? enz?my dok??u rozreza? ak?ko?vek dve molekuly DNA a vytvori? z nich jednu rekombinantn? DNA.

Sk?manie jednotliv?ch klonovan?ch fragmentov
Pozornos? experiment?torov sa ?asto s?stre?uje na jedin? darcovsk? g?n, ktor? chc? vedci ?tudova? alebo pou?i?. S trochou ??astia m??e by? tak?to g?n u? obsiahnut? v gen?me

G?nov? terapia
Medzi r?znymi sp?sobmi vyu?itia transg?nnych technol?gi? zauj?ma g?nov? terapia osobitn? miesto. Ak je mo?n? modifikova? rastlinn? a ?ivo???ne organizmy, ?o potom br?ni ich aplik?cii

Genomika – n?uka o celom gen?me
Ned?vne pokroky v sekvenovan? a v?voj technick?ch prostriedkov na spracovanie ve?k?ho po?tu klonov v g?novej kni?nici umo?nili vedcom ?tudova? cel? gen?m organizmu naraz. Se

Genetik ako doktor Frankenstein
V o?iach modernej verejnosti s? genetici ?asto sp?jan? s obrazom hrdinu rom?nu Mary Shelley "Frankenstein", ?ialene v??niv?ho pre svoju pr?cu a vytv?rania stra?n?ho mon?tra. Obvi?ujem genetikov

Kontrola nad v?skumom rekombinantnej DNA
Debata o ?lohe genetiky sa za?ala d?vno pred novodob?m rozkvetom genetick?ho in?inierstva. E?te v 70. rokoch 20. storo?ia nielen vedeck? obec, ale aj ?irok? verejnos? za?ala diskutova? o ot?zkach s?visiacich s

geneticky modifikovan?ch organizmov
Ot?zky verejn?ho ovplyv?ovania genetiky a regul?cie vedeck?ho v?skumu v tejto oblasti nie s? zatia? v mnoh?ch oh?adoch vyrie?en?. Ako sa mikrobiologick? technol?gie a met?dy zlep?uj?,

Technol?gia v kontexte
Jednou zo str?nok probl?mu, ktor? sa objavil, je vedeck? osvietenie. Ako ?artuj? realitn? makl?ri, tri k???ov? prvky pri predaji domu s? lokalita, lokalita a lokalita. Presne to ist?

Argumenty proti geneticky modifikovan?m potravin?m
Po?as polemiky o geneticky modifikovan?ch potravin?ch sa objavilo mno?stvo argumentov proti ich pou??vaniu. Tu uv?dzame hlavn? argumenty oponentov, ktor? s? z?kladom ich ?vah.

Etick? aspekty klonovania
Klonovanie zvierat, aj ke? priamo nes?vis? s transg?nnymi technol?giami, tie? vyvol?va podobn? etick? ot?zky. V prvom rade sa to t?ka cicavcov. D?vno sa o tom vie

Zodpovednos? vedcov
Modern? genetick? technol?gie s? schopn? sp?sobi? ?udstvu zna?n? ?kody, a preto mus? by? spolo?nos? neust?le v strehu. Na??m cie?om nie je chr?ni? alebo odsudzova? genetick? technol?gie.

Frekvencia mut?ci?
Mut?cie sa v?dy vyskytuj? prirodzene, n?hodne a bez zjavn?ho d?vodu. Nevieme vopred predpoveda?, ktor? mut?cia nastane a kde sa preto pri ich ?t?diu pou??vaj? ?tatistick? met?dy.

Mut?cie u ?ud?
Miery mut?ci? u ?ud? mo?no ur?i? pomocou rodokme?ov, ktor? vykazuj? dominantn? vlastnosti. Vada, ktor? sa n?hle objavila u jedn?ho z?stupcu gener?cie a pre?la na potomkov

?iarenie
Spont?nne mut?cie s? pomerne zriedkav?. Frekvencia mut?ci? je zv??en? mutag?nmi. Medzi najsilnej?ie mutag?ny patria ur?it? druhy ?iarenia. V roku 1927 Hermann M?ller, experimentuj?ci s Drosophilou, a

?o s? mut?cie?
Mut?cia je zmena v DNA. Niektor? zmeny sa dej? spont?nne, v priebehu ?asu. Napr?klad molekuly DNA str?caj? pur?nov? b?zy guan?n a aden?n (depurin?cia) pomerne vysokou r?chlos?ou.

Syst?m opravy DNA
Ako sa na na?ej plan?te vyv?jal ?ivot, bunky sa neust?le stret?vali s r?znymi mutag?nmi, ako vo forme ?iarenia, tak aj vo forme chemik?li?. Miera mut?cie mus? by? v r?mci

Genetick? n?sledky ?iarenia
Ionizuj?ce ?iarenie sp?sobuje mut?cie ak?hoko?vek druhu – od bodov?ch substit?ci? a? po chromozom?lne aber?cie a zlomy. Umiestnen?m zdrojov n?zkej radi?cie v lese vedci dok?zali, ?e kon?tantn? radi?cia

Chromozom?lne aber?cie
Chromoz?my obsahuj? g?ny usporiadan? v ?pecifickej sekvencii. Fenotyp organizmu nez?vis? len od ur?it?ch g?nov, ale aj od toho, ako s? umiestnen? vo vz?ahu k in?m g?nom. Na

?udsk? chromoz?my
Pod elektr?nov?m mikroskopom vyzeraj? ?udsk? chromoz?my ako k?sky hrub?ho lana skr?ten?ho do po?etn?ch slu?iek. Ka?d? chromoz?m je dlh?, s?visl? re?azec DNA, sto?en?

Aneuploidia
Bohat?m zdrojom materi?lu na ?t?dium chromozom?lnych aber?ci? s? potraty po?as prv?ch t??d?ov v?voja, preto?e maj? 50-100-kr?t viac chromozom?lnych abnormal?t ako novorodenci.

duplik?cia a vymazanie
Duplik?cie a del?cie ve?k?ch ?ast? chromoz?mov s? takmer v?dy smrte?n?, rovnako ako v???ina mut?ci?. Ak plod pre?ije, potom sa vyzna?uje v??nymi v?vojov?mi poruchami. Najzn?mej?? prvo??slo

Inverzie
Mnoh? z n?s u? po?uli o p?roch, ktor?m sa nedar? ma? deti v d?sledku preru?en?ch tehotenstiev a potratov. K tomu doch?dza, ak je jeden z partnerov heterozygotn? pre inverziu alebo translok?ciu.

Premiestnenia
Translok?cie s? ?astou pr??inou dedi?n?ch por?ch, ktor? mo?no vidie? v karyotype. Zvy?ajne ich nosia heterozygoti, ktor? maj? jeden norm?lny chromoz?m a jeden chromoz?m s translok?ciou.

D?kaz pre evol?ciu
D?kazy o tom, ?e r?zne organizmy sa skuto?ne vyvinuli zo spolo?n?ho predka postupnou zmenou, poch?dzaj? z r?znych zdrojov. Mo?no jeden z najsilnej??ch d?kazov

Evol?cia ako proces
V ?ir?om zmysle evol?cia zah??a tri procesy: makroevol?ciu, ?pecializ?ciu a mikroevol?ciu. Makroevol?cia zah??a s?hrn v?etk?ch procesov, v?aka ktor?m boli v minulosti bytosti

popula?n? genetika
Delenie alel g?nov na divok? a mutantn?, ako sme to robili pri zoznamovan? sa so z?kladmi genetiky, nie je ?plne spr?vne a tak?to delenie m??e vies? k mylnej predstave o evol?cii. sk?man?

evol?cia ?loveka
Najkontroverznej??m z?verom Darwinovej evolu?nej te?rie bol predpoklad, ?e ?lovek sa vyvinul z op?c. Predstavitelia kres?ansk?ho n?bo?enstva prijali t?to my?lienku s nes?hlasom, preto?e

Migr?cia a diverzita Homo sapiens
V?aka sekvenovaniu DNA ?ud? na celom svete sa podarilo postavi? fylogenetick? strom ?udstva. Korene tohto stromu, ako sved?ia skamenen? pozostatky, siahaj? do Afriky. Najviac bio

Farba ko?e
Priemern? odtie? pleti popul?cie takmer priamo s?vis? so zemepisnou d??kou: najtmav?? sa nach?dza bl?zko rovn?ka a najsvetlej?? je bli??ie k p?lom. Tmav?ia poko?ka poskytuje lep?iu UV ochranu.

Eugenika
Ako u? bolo uveden? v kap. 1, my?lienka zlep?enia ?udskej rasy vznikla u? d?vno, prinajmen?om v starogr?ckej spolo?nosti klasick?ho obdobia. V posledn?ch rokoch v?ak pri?ahuje osobitn? pozornos?.

Dictionaryb
Autor?diografia je met?da z?skania obrazu r?dioakt?vnych materi?lov ich vystaven?m fotografick?mu roztoku; kde sa roztok objav?, vytvor? sa tmav? ?kvrna.

Karboxylov? skupina - chemick? zl??enina COOH, naz?van? tie? kysl? skupina, preto?e at?m vod?ka m? tendenciu odde?ova? sa vo forme i?nu H +
Karboxy koniec - koniec polypeptidov?ho re?azca s vo?nou karboxylovou skupinou. Karyotyp je diagram chromoz?movej sady organizmu, ktor? je v?sledkom

Cytoz?n je jednou z pyrimid?nov?ch b?z DNA alebo RNA
Frekvencia alel - v popula?nej genetike pomer viacer?ch alel jedn?ho g?nu (alebo chromoz?mov?ho typu). Miera mut?cie je mierou pravdepodobnosti, ?e a