Uzoq vaqt davomida olimlar atrofimizdagi dunyoni tashkil etuvchi moddalar va moddalarning asosiy xususiyatlarini tushuntirishga yordam beradigan nazariyalar va modellarni yaratdilar.

Tarix davomida ko'plab tajribalar, tajribalar o'tkazildi; materiallarning yangi qonuniyatlari va fizik-kimyoviy xossalari kashf etildi. Bunga ko'p jihatdan "molekula" va "moddaning atom-molekulyar tuzilishi" tushunchalarining ochilishi sabab bo'ldi. Keling, ushbu maqolada ular haqida batafsilroq gaplashamiz.

"Materaning atom-molekulyar tuzilishi" tushunchasining paydo bo'lishi.

Qadimgi Yunoniston davrida ham dunyodagi hamma narsa eng kichik qismlardan iborat degan fikr paydo bo'ldi. Yunonlar bu zarralarni molekulalar va atomlar deb atashgan. Bu gipotezaning muallifi Demokrit bo'lib, keyinchalik atomistik nazariyaning asoschisi bo'ldi. Ammo o'sha kunlarda bu bilim 17-asrgacha unchalik rivojlanmagan. Materiallarning barcha tadqiqotlari yana ko'p moddalar molekulalardan iborat ekanligiga olib keldi, ularning tarkibiy birligi atomlardir.

Keyinchalik olimlar bir turdagi mineral, masalan, 38% temir va 62% kisloroddan iborat degan xulosaga kela boshladilar va namunalarning har biri shunday kimyoviy tarkibni ko'rsatadi. Ammo agar biz ajoyib xususiyatlarga ega bo'lgan boshqa jismni olsak, u holda moddaning atom va molekulyar tuzilishini tahlil qilish uning 60% temir va 40% kisloroddan iboratligini ko'rsatadi.

Shunday qilib, hali ham aniq bir tushuncha mavjud emasligiga qaramasdan, tadqiqot jarayonida har bir moddaning asosiy xususiyatlarini belgilovchi turli xil molekulalar va atomlar to'plami ekanligi nazariya paydo bo'la boshladi.

"Materaning molekulyar tuzilishi" tushunchasining rivojlanishi.

"Molekula" atamasi birinchi marta 1811 yilda italyan fizik kimyogari Amadeo Avogadro tomonidan kiritilgan. Aynan u atom va molekulyar tuzilish nazariyasining asoschisi bo'ldi.

Bu nazariyaning tasdig'i faqat 1860-yillarda rus kimyogari A. M. Butlerov moddaning tuzilishining molekulyar nazariyasini shakllantirgan va tushuntirishga muvaffaq bo'lganida paydo bo'ldi. Uning asarlariga ko'ra, har qanday moddaning xossalari molekulalardagi atomlarning o'zaro bog'lanishi, ularning o'zaro ta'siri bilan belgilanadi. Olim molekula mustaqil mavjud bo'lishga qodir bo'lgan atomlardan tashkil topgan materialning mikrozarrasi ekanligi haqidagi farazni ilgari surdi.

Molekula tushunchasi boshqa rus olimining ishi tufayli yaratilgan. Biz M. V. Lomonosov haqida gapiramiz.

Atomistik ta’limotni ishlab chiqishda dunyoning ko‘plab olimlari: J. Maksvell, L. Boltsman, J. Gibbs, R. Klauzius, J. Dalton, D. I. Mendeleyev, V. Rentgen, A. Bekkerel, J. Tomson ishtirok etgan. , M .Plank va boshqalar. Bu odamlarning molekulyar fizika va kimyoga qo'shgan hissasi beqiyos.

Moddalar tuzilishining molekulyar nazariyasining mohiyati

Yillar davomida bajarilgan mashqlar majmui asosida materiya tuzilishining molekulyar nazariyasi olingan. Ushbu nazariyaning bir nechta asosiy qoidalari, ya'ni laboratoriya tadqiqotlari orqali qayta-qayta isbotlangan uchta asosiy bayonot mavjud:

1. Har qanday jism eng kichik zarrachalardan - molekula va atomlardan iborat bo'lib, ular ham kichikroq elementlardan iborat. Barcha moddalarning tuzilishi uzluksizdir.
2. Atomlar va molekulalar xaotik tabiatdagi doimiy harakatda.
3. Barcha moddalar elektromagnit tortishish va itarilish kuchlari asosida bir-biri bilan o'zaro ta'sir qiladi.

Molekulyar kinetik nazariya tezislarini asoslash

Nazariya qoidalarining birinchi tasdig'i 1827 yilda mashhur botanik R. Braun tomonidan kashf etilgan Braun harakatidir. Bu hodisaning sababi molekulalarning bir-biri bilan to'qnashuvi natijasida yuzaga keladigan turli yo'nalishdagi xaotik harakatidir.

Ushbu nazariyaning ikkinchi tasdig'i diffuziya jarayoni, ya'ni bitta moddaning ikkinchisiga kirish qobiliyati bilan son-sanoqsiz tajribalar bo'ladi. Kundalik hayotdagi bunday tajribaning yorqin namunasi parfyum yoki har qanday aromatik moddadir. Agar bunday modda xonaga joylashtirilsa, ma'lum vaqtdan keyin aroma butun maydon bo'ylab tarqaladi.

Atom va molekula

Bugungi kunda bu atamalar allaqachon to'g'ri va oqilona asoslab berilgan va xulosa qilingan. Oddiy qilib aytganda, atom molekulani tashkil etuvchi har qanday modda yoki materialning kimyoviy jihatdan bo'linmas zarrasidir. Va molekula ham biror narsaning eng kichik zarrasi, lekin muhimi shundaki, u tananing asosiy xususiyatlarini belgilaydi. Moddaning molekulyar tuzilishi - bu ma'lum bir materialning ramkasi bo'lib, uning birikmalarida molekulalar mavjud.

Agar material molekulyar kristall panjara bilan tavsiflangan bo'lsa, unda u, qoida tariqasida, past qattiqlikka ega, uni eritish oson; bunday modda uchuvchi yoki suvda eriydigan bo'ladi, elektr o'tkazmaydi.

Bu zarralar orasidagi o?zaro ta'sir kuchini va jismlarning molekulyar tuzilishini o?rganuvchi fan molekulyar fizika deb ataladi. Bu yerda jismlarning turli agregat holatidagi xilma-xil xossalari o'rganiladi.

Qanday moddalar molekulyar tuzilishga ega?

Molekulyar bog'lanish odatda zaif va organik moddalarda ustunlik qiladi. Bizga ma'lum bo'lgan ko'plab moddalar molekulyar tuzilishga ega. Masalan, suv (H 2 O), vodorod (H 2), xlor (Cl 2), karbonat angidrid (CO 2), kislorod (O 2), etanol yoki etil spirti (C 2 H 5 OH), organik polimerlar va boshqalar.

Boshqacha qilib aytganda, molekulyar tuzilishga ega bo'lgan moddalar asosan gazlardir. Ularda molekulalar bir-biridan uzoqda joylashgan va zaif o'zaro ta'sir qiladi. Moddaning zarralari orasidagi yaqin aloqa qattiq jismlarni hosil qiladi. Molekulyar tuzilishga ega bo'lgan yagona suyuqlik Br 2 dir. Ushbu modda juda uchuvchan.

Molekulyar tuzilishga ega bo'lgan metall bo'lmaganlarga I 2, P 4, S 8 kabi qattiq moddalar kiradi. Ushbu materiallar eriydi va sublimatsiya qilishi mumkin.

Molekulyar tuzilish, ya'ni. kimyoviy tarkibi va atomlarni molekulaga ulash usuli makromolekulalardan qurilgan polimer materialining harakatini aniq belgilamaydi. Polimerlarning xossalari, ayniqsa kristall faza holatida, ularning supramolekulyar tuzilishiga bog'liq, ya'ni. makromolekulalarni fazoviy jihatdan ajralib turadigan elementlarga qadoqlash usuli, bunday elementlarning hajmi va shakli hamda ularning fazodagi nisbiy holati. Boshqacha qilib aytganda, supramolekulyar tuzilish deganda molekulalararo kuchlar ta'sirida hosil bo'lgan ko'p sonli makromolekulyarlarning murakkab agregatlari tushuniladi.

Agregatsiyaning qattiq va suyuq holatlari polimerlar uchun xos bo‘lib, zarrachalarning tebranish va aylanish harakati va zarrachalar orasidagi masofaning kichikligi bilan tavsiflanadi. Polimerlar gazsimon holatda mavjud emas, chunki Makromolekulalarni uzoq masofalarga bir-biridan uzoqlashtirish uchun zanjir makromolekulalarining kuchli molekulalararo o'zaro ta'sirini engib o'tish kerak, bu polimer zanjiridagi kimyoviy bog'larning energiyalari bilan taqqoslanadigan energiyalarni talab qiladi, ya'ni. polimerning parchalanishi sodir bo'ladi.

Faza holati molekulalarning joylashish tartibi bilan belgilanadi. Faza holatining ikki turi mavjud: amorf va kristalli. Amorf faza holati 10-15? masofadagi qisqa masofali tartib bilan tavsiflanadi. Termodinamik jihatdan barqaror holat izotropikdir, ammo amorf polimerlarda fluktuatsion xarakterdagi mahalliy tartibli shakllanishlar mumkin. Polimerlarning amorf holati strukturasining birinchi modellaridan biri Karginning «portlash» modelidir. Amorf polimerlarda uzun zanjirli molekulalarni optimal o'rash uchun kengaytirilgan konformatsiyaga ega parallel yo'naltirilgan qo'shni makromolekulalar tomonidan hosil qilingan molekulalararo to'plamlar (IMP) ko'rinishidagi tartibli hududlar mavjud deb taxmin qilingan. Binobarin, amorf holatdagi chiziqli egiluvchan zanjirli polimerlarning asosiy tuzilish elementi makromolekulaning o‘zi emas, balki MMP yoki boshqa supramolekulalar strukturasi bo‘lib, unda alohida makromolekulalar o‘z individualligini yo‘qotadi.

Kristal faza holati 1000? masofada uzoq masofali uch o'lchovli tartib bilan tavsiflanadi. Bu holat xossalarning anizotropiyasi, fazalar chegarasida xossalarning sakrashi bilan ajralib turadi. Kristalli polimerlarda deyarli har doim amorf fazaning bir qismi bo'ladi, nuqsonlar va dislokatsiyalar tez-tez uchraydi. Polimer kristallarini olishdagi qiyinchiliklar va makromolekulalarning kristallik holatining xususiyatlari hali ham amorf holatda mavjud bo'lgan turli xil supramolekulyar tuzilmalar bilan bog'liq.

Polimerlarning amorf va kristalldan tashqari mezofaza oraliq suyuq-kristal holati ham ma'lum. Ba'zi jismoniy xususiyatlarning doimiy barqaror anizotropiyasi bilan ajralib turadi. Oddiy izotrop suyuqliklarda elektr maydoni, mexanik ta'sirlar va boshqalar ta'sirida vaqtinchalik "induktsiyalangan" anizotropiya paydo bo'lishi mumkin. Bundan farqli o'laroq, polimerlarda makromolekulyarlarning past harakatchanligi va uzoq bo'shashish vaqtlari tufayli "induktsiya qilingan" anizotropiya saqlanib qoladi. cheksiz muddatga, ya'ni. barqarordir.

Amorf polimerlarning supramolekulyar tuzilishi

Supramolekulyar tuzilmalarning hosil bo'lish jarayonlari va ularning tipik shakllari to'g'risida eng to'liq tasavvurga, agar biz strukturaning shakllanishining butun jarayonini kuzatsak, olinishi mumkin. Tuzilmalarni shakllantirishning ikki yo'li mavjud. Agar makromolekulalar etarlicha egiluvchan bo'lsa, ular sharsimon zarrachalarni (globulalar deb ataladigan) o'rashlari mumkin.

Bunday globulaning ichida zanjir makromolekulasining alohida bo'limlarining o'zaro joylashishi, qoida tariqasida, tasodifiy bo'lib, globulalar shakliga aylangan deyarli har qanday polimer amorf holatda bo'ladi. Masalan, polietilen, poliamidlar.

Juda suyultirilgan eritmalarda polimerlarning katta qismi shunday bobinlar shaklida bo'ladi. Polimerlarni globulyar holatda olishning eng keng tarqalgan usuli eritmalardan eng past haroratlarda erituvchilarni bug'lashdir. Bir qator oqsillarning makromolekulalari ham globulyar holatda bo'ladi. Globulyar struktura faqat polimerik moddani erigan holatda tashish uchun foydalidir, bu biologik jarayonlar uchun juda muhimdir. Boshqa barcha holatlar uchun bu makromolekulaning chiziqli zanjir tuzilishi bilan bog'liq bo'lgan asosiy xususiyatlarning yo'qolishini anglatadi.

Globulyar polimerlarning murakkabroq tuzilmalarni hosil qilish qobiliyati juda cheklangan. Agar polimer monodispers bo'lsa, ya'ni. uning barcha makromolekulalari bir xil bo'ladi, keyin globulalar to'plar yaqin o'rash bilan bir tuzilish hosil qilish uchun hasrat qilinadi. Globulyar oqsillarning monokristallari shunday hosil bo'ladi. Masalan, tamaki mozaikasi virusi.

Globulalar molekulalar ichidagi o'zaro ta'sir kuchining molekulalararo o'zaro ta'sir kuchlaridan oshib ketishi natijasida hosil bo'ladi.

Bundan tashqari, cho'zilgan shakldan sharsimon shaklga o'tish uchun molekulyar zanjir etarlicha yuqori egiluvchanlikka ega bo'lishi kerak, shunda u katlana oladi.

Guruch. 1. Super yelim molekulasi

Agar polimer yuqori elastik holatda bo'lsa, u holda alohida globul zarralari bitta kattaroq zarrachaga birlashishi mumkin. Ko'proq (o'nlab, yuzlab, minglab) zarralarni o'z ichiga olgan globulalar paydo bo'ladi. Bu jarayon yoki tizimning tabaqalanishi yoki hosil bo'lgan yirik globullarning barqarorlashishi bilan, ularning yuzasi aralashmalar bilan qoplanishi yoki ularni chiziqli tuzilmalarga qayta joylashishi bilan yakunlanadi. Xuddi shunday jarayonlar polimerizatsiya jarayonida ham sodir bo'ladi. Polimerlanish shartlariga qarab, ma'lum konformatsiyalar termodinamik jihatdan qulayroq bo'lishi mumkin. Shuning uchun bir xil polimerdan turli xil fizik tuzilishga ega bo'lgan ko'plab polimerlarni olish mumkin, ularning ekstremal turlari globulyar va fibrillar bo'ladi.

Ma'lumki, polimer moddalarning alohida kengaytirilgan chiziqli zanjirlari mavjud. Kengaytirilgan makromolekulyar zanjirlar chiziqli agregatlarni - zanjir paketlarini hosil qiladi. Ushbu shakllanishlarning o'ziga xos xususiyati shundaki, ularning uzunligi alohida zanjirlar uzunligidan sezilarli darajada oshadi. Ushbu paketlarning har biri o'nlab, yuzlab individual makromolekulalarni o'z ichiga oladi. Ushbu zanjirlar to'plamlari mustaqil strukturaviy elementlar bo'lib, undan keyin yanada murakkab tuzilmalar quriladi.

Portlash modeli yaqinda tanqidiy qayta ko'rib chiqildi. Amorf polimerda rentgen nurlarining difraksiyasini o‘rgangan Vaynshteyn shunday xulosaga keldiki, bunday polimerning tuzilishi to‘plam bo‘la olmaydi. Polimer molekulalarining parallellik kesimlarining uzunligi, uning fikricha, katta emas va taxminan ularning kengligiga teng. Ushbu bo'limlar asta-sekin bir-biriga o'tadi, ularning ichida va ular orasidagi o'tish zonalarida molekulalarning "qiyshiq" kontaktlari hosil bo'ladi. Bundan tashqari, portlash modeli yuqori elastiklikning kinetik nazariyasining asosiy qoidalariga zid keladi, bu tajriba bilan yaxshi tasdiqlangan.

Yeh amorf polimerning supramolekulyar tashkil etilishining boshqa modelini taklif qildi. U polimerlarning amorf holati tartibli hududlarning mavjudligi bilan tavsiflanadi, deb taklif qildi - domenlar("donalar") katlanm?? konformatsiyalarga ega bo'lgan makromolekulalar tomonidan hosil qilingan.

Domenlar halqa zanjirlari yordamida o'zaro bog'langan. Domenlararo mintaqalar tasodifiy joylashtirilgan zanjirlar bo'g'inlaridan iborat bo'lib, shuningdek, domenlarga kiritilmagan zanjirlarning o'tish zanjirlari va erkin uchlarini o'z ichiga oladi.

Domenlarning uchta mumkin bo'lgan turi mavjud: buklangan (gofrirovka qilingan), dastasimon (mitselyar) va globulyar. Oxirgi ikki tur portlash va globular nazariyalar bilan yaxshi mos keladi. Bu domen nazariyasining ahamiyatini yanada umumiy va birlashtiruvchi sifatida ko'rsatadi.

Polimer eritmalarida domenlarning mavjudligi o'zgaruvchan. Domenlar - molekulalararo bog'lanishlar to'plami, issiqlik harakati ta'sirida paydo bo'ladi va buziladi. Harorat qanchalik baland bo'lsa, domenning ishlash muddati shunchalik qisqaroq va uning hajmi kichikroq bo'ladi. Zanjirlarning moslashuvchanligi va ularning muntazamligining pasayishi bilan domenlarni shakllantirish tendentsiyasi pasayadi.

Qattiq tartibsiz zanjirli polimerlarning eritmalarida domenlarni aniqlash har doim ham mumkin emas. Bunday sharoitda ular shakllanmaydi va zanjirlar statistik bobinlar-globulalar shakliga ega deb hisoblanadi. Bobinlar bir-biriga kirib, to'g'ridan-to'g'ri aloqalarni hosil qiladi.

Yeha, Arisakov, Bakeev va Kabanovdan farqli ravishda, Yeha modellaridan foydalanib, amorf polimer zich joylashgan fibrillalardan iborat deb hisoblang. Har bir fibrilla o'tish zanjirlari bilan bog'langan buklangan domenlardan iborat. Ammo eksperimental ma'lumotlar fibrillani amorf polimerning supramolekulyar tashkilotining asosiy shakli sifatida ko'rib chiqishga imkon bermaydi.

Amorf polimerlarning supramolekulyar tuzilishini tushuntirish uchun klaster modeli ham taklif qilingan.

Klasterlar - molekulalar yoki zarrachalarning zichroq joylashishi, shuningdek, moddaning asosiy, bo'sh va tartibsiz massasi bilan solishtirganda ularning tartibli joylashishi. Shu sababli, klasterning zichligi umuman polimerning o'rtacha zichligidan biroz oshadi. Ammo kristallar bilan solishtirganda, klasterlar kamroq tartiblangan va kamroq zich joylashgan hududlardir. Shu munosabat bilan ikki turdagi klasterlar mavjud:

1. Kristalli - klasterlar, ularda ma'lum sharoitlarda makromolekulalarning yanada tartibli joylashishiga erishish mumkin. Ular kristallanishga qodir.

2. antikristal- asosan kristallanmaydigan klasterlar.

Amorf polimer - bu kamroq tartiblangan va yumshoqroq hududlar bilan o'ralgan antikristal klasterlar to'plami. Binobarin, amorf polimerlarning zichligi klasterlarning hajm ulushiga to'g'ridan-to'g'ri proportsionaldir. Bu tavlanish jarayonida amorf polimerlarning zichligi oshishi kabi eksperimental faktga to'g'ri keladi. Yuvish antikristalli klasterlar sonining ko'payishiga, bu shakllanishlarning o'rtacha hajmining oshishiga va ulardagi polimer zanjirlarining yanada tartibli joylashishiga olib keladi.

Amorf polimerlar polimer zanjirlarining tasodifiy orientatsiyasiga ega, kristalli polimerlar esa amorf matritsada yuqori tartibli kristalli struktura hosil qiladi (2-rasm). Yarim kristalli polimerlar atamasi kristall va amorf hududlarni o'z ichiga olgan polimerlar uchun ishlatiladi.

Guruch. 2. Amorf polimerlar

Klaster modelining o'ziga xos xususiyati shundaki, unda klaster ichidagi zanjirlar joylashuvining tartibga solinadigan xususiyati yo'q (u polimerning kimyoviy tuzilishi, uning molekulyar og'irligi bilan belgilanadi). Klaster buklangan konformatsiyaga ega makromolekulalardan ham, burmalar hosil qilmaydigan polimer zanjirlarining burmalangan elementlaridan iborat bo'lishi mumkin. Yana bir xususiyat - klasterlarning o'zgaruvchanligi.

Amorf polimerlardagi makromolekulalarning yuqorida ta’riflangan tashkiloti makromolekulalarning tartiblanish shakllarining eng oddiy ko‘rinishlaridir. Ular muhim ahamiyatga ega, chunki ular makromolekulalar tashkil etish jarayonlarining birinchi bosqichi bo'lib, ularsiz kristalli polimerlarning turli xil supramolekulyar tuzilmalarini amalga oshirish mumkin emas.

Kristalli polimerlarning supramolekulyar tuzilishi

Polimerlarning fazaviy holati yoki polimerlarning kristallanish qobiliyati ko'pgina shartlarga bog'liq: kristallanishning harorati va tezligi, issiqlik tarixi, begona moddalarning mavjudligi. Kristallanish shartlariga qarab, hatto bir xil polimer uchun ham kristall tuzilmalarning ko'plab morfologik shakllarini olish mumkin. Kristalli polimerlardagi supramolekulyar tuzilmalarning xilma-xilligi polimerlarning egiluvchanligi va uzun zanjirli tuzilishi bilan bog‘liq.

Polimerlarning kristall holatining xususiyatlaridan biri ularda buzilishning muhim qismi - "amorf faza ulushi" ning mavjudligidir. Shuning uchun kristallanish jarayonlariga alohida e'tibor beriladi.

Suyultirilgan polimer eritmasidan erituvchi ajratilganda, yetarlicha kuchli molekulalararo o'zaro ta'sir bo'lgan taqdirda, makromolekulalar o'ramda birlashishi mumkin. Paket birlamchi supramolekulyar tuzilishdir.

Agar to'plam muntazam egiluvchan makromolekulalar tomonidan hosil qilingan bo'lsa, unda tegishli termodinamik sharoitda unda kristallanish sodir bo'ladi, ya'ni makromolekulalar fazoviy panjara hosil qiladigan tarzda joylashadilar. Kristallangan paket kristall moddaga xos bo'lgan interfeys va sirt tarangligiga ega. Biroq, bunday nozik va uzun shakllanishlarda ortiqcha sirt energiyasining ko'rinishi sezilarli bo'lishi kerak.

Natijada, kristalli to'plam pastroq sirt zichligi bo'lgan lentalarga o'ralish qobiliyatiga ega bo'ladi. Lenta energetik jihatdan qulayroq shakldir. Paketni lentalarga buklash o'z-o'zidan bo'sh energiya F kamayishi yo'nalishi bo'yicha sodir bo'ladi.<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.

Kristalli polimerda ikkilamchi tuzilmalarning hosil bo'lishi lentalar hosil bo'lishi bilan to'xtamaydi. Sirt tarangligini kamaytirish talabi "lentalar" ning tekis shakllanishlarga katlanishiga olib keladi, ya'ni. lamellarda. Bunday plitalar tekis tomonlari bilan alohida "lentalar" ni qo'shish orqali hosil bo'ladi, bu esa sirtning yanada qisqarishiga olib keladi. Murakkab zanjirlardagi chiziqli polimerlar uchun past kristallanish tezligida (polietilen monokristallari) juda mukammal bo'lgan qatlamli kristallar odatiy hisoblanadi.

Guruch. 3. Chiziqlar polietilen kristallarining o'sishini ko'rsatadi

Yagona kristallar hosil bo'lishining lamel mexanizmiga qo'shimcha ravishda, fibrillyar elementlarning mavjudligi bilan ajralib turadigan yana bir turdagi tuzilmalar mavjud.

Zanjirlari asosan to'g'rilangan konformatsiyalarni saqlab turadigan kristallarni olishning eng muhim amaliy misoli eritmani sovutganda kristallanish, bir vaqtning o'zida yuqori kuchlanishlarni qo'llashdir. Olingan "shish-kabob" deb ataladigan strukturaviy shakllar uzun fibrillar markaziy magistralning mavjudligi bilan tavsiflanadi. Ushbu tayoqda lamellar ko'ndalang yo'nalishda o'sadi, ularda zanjirlar katlanm?? konformasyonlarda bo'ladi.

Yagona kristallar hosil bo'lishining qatlamli mexanizmi bilan bir qatorda bir qator yuqori molekulyar tuzilmalar paydo bo'lishining yana bir turi mavjud. Lamellar turi uchun eng oddiy strukturaviy element lentalar plastinkasi bo'lsa, fibrillar turi uchun bunday katlama yo'q va to'plamlar fibril bo'ylab joylashgan. Bitta va bir xil polimer ham lamellar, ham fibrillar kristallanishi mumkin.

Yagona kristallarning hosil bo'lishining rasmi kristallanish jarayonining cheklovchi rasmidir. Bu kristalli polimerlarning nomutanosiblik holatlarining paydo bo'lishi uchun cheksiz imkoniyatlarni nazarda tutadi. Lentalar, plitalar va fibrillalar hosil bo'lish bosqichlarida kristallanish kechiktirilganda, bu sferulitik tuzilmalarning shakllanishiga olib keladi - yirik tuzilmalarning eng keng tarqalgan elementi.

Bular bitta markazga ega bo'lgan kristallar agregatlari va markazga nisbatan kristallarning radial yo'nalishi.

Ular deyarli barcha sinflarning kristallanadigan yuqori molekulyar birikmalariga asoslangan quyma, plyonka va boshqa polimer mahsulotlarini hosil qilish uchun real sharoitlarda olingan tipik yarim kristalli shakllanishlardir.

Polistirol mahsulotlari. Surat: Pat Hayes

Sferulitlar termodinamik jihatdan foydali emas, lekin kinetik jihatdan afzalroqdir. Sferulitlarning o'lchamlari keng diapazonda o'zgarishi mumkin - o'nlab mikrondan bir necha millimetrgacha yoki undan ko'p. Kichik sferulitlar juda uzun tasmaga o'xshash zarrachalar hosil bo'lishi bilan agregatsiya qobiliyatini ko'rsatadi.

Sferulitlardan yasalgan lentalar tuzilishining radial assimetriyasi tufayli optik xususiyatlarning anizotropiyasi bilan tavsiflanadi. Har bir radial yo'nalishda yo'nalishning o'zgarishi sodir bo'ladi, bu o'zgaruvchan yorug'lik va qorong'u halqalar naqshining paydo bo'lishi bilan namoyon bo'ladi.

Elektron mikroskop ostida ko'rilgan grafit sferulitlari

Radiallardan tashqari, halqali sferulitlar ham mavjud bo'lib, ular o'zgaruvchan qorong'u va engil halqalarning aniq tizimi Malta xochining naqshiga o'rnatilganligi bilan ajralib turadi.

Ketma-ket pastroq haroratda kristallanish jarayonida ko'p burchakli lamellardan yuqori tarvaqaylab ketgan dendritlarga qadar turli xil oraliq bosqichlarni olish mumkin.

Dendritlar tarvaqaylab ketgan kristallar bo'lib, ba'zan daraxtga o'xshaydi (yunoncha "daraxt"). Dendritning barcha shoxlari bir-biri bilan kristallografik jihatdan bog'langan.

Xulosa

Polimerlardagi supramolekulyar tuzilmalar elektron mikroskopiya, neytron diffraksiyasi, rentgen nurlari difraksiyasi, yorug‘likning tarqalishi, qo‘sh sinishi va boshqalar yordamida o‘rganiladi.Xususan, makromolekulalarning aylanish radiuslari kichik nurli neytron diffraksiyasi usuli bilan aniqlandi, ular bilan mos keladi. Gauss bobinlarining bezovtalanmagan o'lchamlari va kengaytirilmagan "paketlar". Hozirgi vaqtda muqobil strukturaviy modellar ma'lum: bir-birining ustiga chiqadigan statistik sariqlar (OSC); statistik jihatdan murakkab makromolekulalar (domenlar) va boshqalar. Xususan, Flori tomonidan taklif qilingan PSC modeli chalkashlik tushunchasini nazariy jihatdan asoslash imkonini berdi va konsentrlangan polimer eritmalarining oqimlari va termodinamik xususiyatlarining statistik nazariyalari uchun asos bo'ldi. Monte-Karlo usuli bo'yicha konformatsiyalarni kompyuter simulyatsiyasi natijalari ham PSCni tasdiqladi, bu juda yaqin qadoqlash bilan tavsiflanadi.

Polimerlarning tuzilishini o'rganish usullarini ikki guruhga bo'lish mumkin. Birinchisi o'z ichiga oladi vizual usullar: optik va elektron mikroskop, ishlatiladigan to'lqin uzunligi (yorug'lik manbai yoki elektron nur) strukturaviy elementlarning (makromolekulalar yoki ularning agregatlari) o'lchamlaridan ancha kichikdir.

Ikkinchi guruh o'z ichiga oladi interferentsiya-diffraksiya usullari: Rentgen nurlari difraksiyasi, elektron va neytron diffraksiyasi, yorug'likning tarqalishi. Ushbu usullarda o'rganilayotgan strukturaviy elementlarning o'lchamlari bilan taqqoslanadigan to'lqin uzunligi bo'lgan elektromagnit tebranishlar qo'llaniladi. Masalan, keng tarqalgan usullardan biri - rentgen nurlanishining difraksion tahlili l=0,5-2,5? bo'lgan rentgen nurlarining diffraktsiya hodisasiga asoslangan. Agar rentgen nurlari chiziqli o'lchamlari taqqoslanadigan kristallarga tushsa, u holda identifikatsiya davrini taxmin qilish, turli kristall panjara tekisliklarining nisbiy holatini aniqlash, kristallik darajasini, kristall o'lchamlarini va ularning yo'nalishini baholash mumkin. .

Elektron mikroskop yordamida alohida makromolekulalar va ularning agregatlarini kuzatish mumkin. Aynan shu usul bilan yuqorida ko'rsatilgan supramolekulyar tuzilmalarning asosiy turlari olingan: fibrillar kristallari, monokristallar va sferulitlar. Sferulitlar tuzilishining nozik tafsilotlarini faqat elektron mikroskop yordamida o'rganish mumkin.

Sferulitlarning mavjudligi polimerlarning mexanik (kuchli) va boshqa xususiyatlariga ta'sir qiladi. Masalan, polietilen, neylon va boshqa kristall polimerlarning shaffofligi sferulitlarning mavjudligi bilan bog'liq. Supramolekulyar tuzilmalarning xilma-xilligi kristalli polimerlarning maxsus xossalarining asosiy sababidir.

Makromolekulalar fizikasiga qiziqishning asosiy sabablaridan biri tirik tabiat sirlarini tushunish, biologik tizimlar xatti-harakatlarining molekulyar asoslarini tushunish uchun undan foydalanishdir. Biologik jarayonlarni molekulyar darajada o'rganishda fizikaviy va kimyoviy g'oyalar va usullarni qo'llamasdan turib, hayot jarayonlari mexanizmini tushunishda muvaffaqiyatga erishish mumkin emas.

(molekulyar tuzilish), molekulalardagi atomlarning o'zaro joylashishi. Kimyoviy reaksiyalar jarayonida reaksiyaga kirishuvchi moddalar molekulalaridagi atomlar qayta joylashadi va yangi birikmalar hosil bo'ladi. SHuning uchun ham asosiy kimyoviy masalalardan biri bu boshlang’ich birikmalardagi atomlarning joylashishini va ulardan boshqa birikmalar hosil bo’lishidagi o’zgarishlar tabiatini yoritishdir.

Molekulalarning tuzilishi haqidagi dastlabki g'oyalar moddaning kimyoviy harakatini tahlil qilishga asoslangan. Bu g'oyalar moddalarning kimyoviy xossalari to'g'risidagi bilimlar to'planganligi sababli yanada murakkablashdi. Kimyoning asosiy qonunlarini qo'llash ma'lum birikma molekulasini tashkil etuvchi atomlarning soni va turini aniqlash imkonini berdi; bu ma'lumot kimyoviy formulada mavjud. Vaqt o'tishi bilan kimyogarlar molekulani to'g'ri tavsiflash uchun bitta kimyoviy formula etarli emasligini tushunishdi, chunki bir xil kimyoviy formulalarga ega, ammo har xil xususiyatlarga ega izomer molekulalari mavjud. Bu fakt olimlarni molekuladagi atomlar ular orasidagi bog'lar bilan barqarorlashgan ma'lum bir topologiyaga ega bo'lishi kerak degan fikrga olib keldi. Bu fikrni birinchi marta 1858 yilda nemis kimyogari F. Kekule bildirgan. Uning g'oyalariga ko'ra, molekulani strukturaviy formuladan foydalanib tasvirlash mumkin, bu nafaqat atomlarning o'zini, balki ular orasidagi aloqalarni ham ko'rsatadi. Atomlararo aloqalar atomlarning fazoviy joylashuviga ham mos kelishi kerak. Metan molekulasining tuzilishi haqidagi g'oyalarning rivojlanish bosqichlari 2-rasmda ko'rsatilgan. 1. Struktura zamonaviy ma'lumotlarga mos keladi

G : molekula muntazam tetraedr shakliga ega, uning markazida uglerod atomi va uchlarida vodorod atomlari joylashgan.(6,58 Kb)

Biroq, bunday tadqiqotlar molekulalarning kattaligi haqida hech narsa aytmadi. Ushbu ma'lumot faqat tegishli jismoniy usullarni ishlab chiqish bilan mavjud bo'ldi. Ulardan eng muhimi rentgen nurlarining diffraksiyasi edi. Rentgen nurlarining kristalllarga tarqalishining qonuniyatlaridan kristalldagi atomlarning aniq joylashishini aniqlash, molekulyar kristallar uchun esa bitta molekulada atomlarni lokalizatsiya qilish mumkin bo'ldi. Boshqa usullar gazlar yoki bug'lar orqali o'tayotganda elektronlarning diffraktsiyasini va molekulalarning aylanish spektrlarini tahlil qilishni o'z ichiga oladi.

Bu ma'lumotlarning barchasi molekula tuzilishi haqida faqat umumiy fikr beradi. Kimyoviy bog'lanishlarning tabiatini zamonaviy kvant nazariyasi o'rganishi mumkin. Va molekulyar strukturani hali etarlicha yuqori aniqlik bilan hisoblash mumkin bo'lmasa-da, kimyoviy bog'lanishlar haqidagi barcha ma'lum ma'lumotlarni tushuntirish mumkin. Yangi turdagi kimyoviy bog'lanishlar mavjudligi hatto bashorat qilingan.

Oddiy kovalent bog'lanish. Vodorod molekulasi H 2 ikkita bir xil atomlardan tashkil topgan. Jismoniy o'lchovlarga ko'ra, bog'lanish uzunligi vodorod atomlari (protonlar) yadrolari orasidagi masofa 0,70 ni tashkil qiladi.(1 = 10 8 sm), bu asosiy holatdagi vodorod atomining radiusiga to'g'ri keladi, ya'ni. eng past energiya holatida. Atomlar orasidagi bog'lanishni faqat ularning elektronlari asosan yadrolar o'rtasida lokalize bo'lib, manfiy zaryadlangan bog'lovchi zarrachalar bulutini hosil qilib, musbat zaryadlangan protonlarni birga ushlab turadi, deb taxmin qilish bilan izohlash mumkin.

Asosiy holatda ikkita vodorod atomini ko'rib chiqing, ya'ni. ularning elektronlari 1 da joylashgan holat

s -orbitallar. Ushbu elektronlarning har birini to'lqin, orbitalni esa doimiy to'lqin deb hisoblash mumkin. Atomlar bir-biriga yaqinlashganda, orbitallar bir-birining ustiga chiqa boshlaydi (2-rasm) va oddiy to'lqinlarda bo'lgani kabi, interferensiya bir-biriga yopishgan mintaqada to'lqinlarning superpozitsiyasi (to'lqin funktsiyalari) sodir bo'ladi. Agar to'lqin funktsiyalarining belgilari qarama-qarshi bo'lsa, u holda to'lqinlar interferensiya paytida (buzg'unchi interferentsiya) bir-birini yo'q qiladi va agar ular bir xil bo'lsa, ular qo'shiladi (konstruktiv interferensiya). Vodorod atomlari bir-biriga yaqinlashganda, to'lqin funktsiyalari fazada yoki yo'qligiga qarab ikkita natija mumkin (2-rasm,a ) yoki antifazada (2-rasm,b ). Birinchi holda, konstruktiv interferensiya, ikkinchisida, halokatli interferensiya va ikkita molekulyar orbital paydo bo'ladi; ulardan biri yadrolar orasidagi mintaqada yuqori zichlik bilan tavsiflanadi (2-rasm,ichida ), boshqa past uchun (2-rasm,G ) aslida, yadrolarni ajratuvchi nol amplitudali tugun.

Shunday qilib, vodorod atomlari bir-biriga yaqinlashganda va ularning o'zaro ta'siri 1

s -orbitallar ikkita molekulyar orbital hosil qiladi va ikkita elektron ulardan birini to'ldirishi kerak. Atomlardagi elektronlar har doim eng barqaror pozitsiyani, ularning energiyasi minimal bo'lgan joyni egallashga intiladi. Shaklda ko'rsatilgan orbital uchun. 2,ichida , yadrolar orasidagi mintaqada yuqori zichlik xarakterlidir va bu orbitalni egallagan har bir elektron b bo'ladi.ko'pincha musbat zaryadlangan yadrolar yaqinida bo'ladi, ya'ni. uning potentsial energiyasi kichik bo'ladi. Aksincha, rasmda ko'rsatilgan orbital. 2,G , maksimal zichlik yadrolarning chap va o'ng tomonida joylashgan hududlarda sodir bo'ladi va bu orbitalda joylashgan elektronlarning energiyasi katta bo'ladi. Shunday qilib, elektronlar orbitalni egallaganida kamroq energiyaga egaichida , va bu energiya atomlar bir-biridan cheksiz ravishda olib tashlanganida, ular ega bo'ladigan energiyadan ham kamroq. Bu holda faqat ikkita elektron mavjud bo'lganligi sababli, ularning spinlari antiparallel bo'lsa, ularning ikkalasi ham energiya jihatidan foydaliroq orbitani egallashi mumkin (Pauli printsipi). Shuning uchun ikkita vodorod atomidan iborat sistemaning energiyasi atomlar bir-biriga yaqinlashganda kamayadi va keyin atomlarni bir-biridan olib tashlash uchun barqaror vodorod molekulasi H hosil bo'lish energiyasiga teng energiya. 2 . E'tibor bering, vodorod molekulasi mavjudligining zaruriy sharti yuqorida aytib o'tganimizdek, yadrolar orasidagi elektronlarning imtiyozli joylashishi hisoblanadi. molekulyar orbitalichida bog'lovchi orbital va orbital deb ataladiG bo'shashish.

Endi ikkita geliy atomining (atom raqami 2) yaqinlashishini ko'rib chiqing. Bu erda ham bir-birining ustiga chiqish 1

s -orbitallar ikkita molekulyar orbital hosil bo'lishiga olib keladi, ulardan biri pastroq, ikkinchisi esa yuqori energiyaga to'g'ri keladi. Biroq, bu safar orbitallarga 4 ta elektron, har bir geliy atomidan 2 ta elektron joylashtirilishi kerak. Ulardan faqat ikkitasi past energiyali bog'lovchi orbitalni to'ldirishi mumkin, qolgan ikkitasi yuqori energiyali orbitalni egallashi kerak.G . Birinchi juftlikning qulay joylashuvi tufayli energiyaning kamayishi, ikkinchi juftning noqulay joylashuvi tufayli energiyaning o'sishiga taxminan tengdir. Endi atomlarning yaqinlashishi energiyani oshirmaydi, molekulyar geliy esa bermaydi 2 shakllanmaydi. Buni diagramma bilan qulay tarzda tasvirlash mumkin (3-rasm); undagi turli orbitallar elektronlar joylashishi mumkin bo'lgan energiya darajalari shaklida ifodalanadi. Ikkinchisi aylanishlarning yo'nalishlarini farqlash uchun yuqoriga va pastga yo'naltirilgan o'qlar bilan ko'rsatilgan. Ikki elektron bir xil orbitalni egallashi mumkin, agar ularning spinlari antiparallel bo'lsa.

Bu umumiy tamoyillar atomlardan molekulalarni hosil qilishda bajariladi. Ikki atom yaqinlashishi bilan ularning atom orbitallari (AO) bir-birining ustiga chiqa boshlagach, ikkita molekulyar orbital (MO) paydo bo'ladi: biri bog'lanadi, ikkinchisi bo'shashadi. Agar AO larning har biri faqat bitta elektronga ega bo'lsa, ularning ikkalasi ham AO dan kamroq energiyaga ega bo'lgan bog'lanish MO ni egallashi va kimyoviy bog' hosil qilishi mumkin. Hozirgi vaqtda kovalent deb ataladigan bu turdagi bog'lanishlar kimyogarlarga uzoq vaqtdan beri ma'lum (kovalent bog'lanish g'oyasi 1916 yilda amerikalik fizik kimyogari G. Lyuis tomonidan tuzilgan oktet bog'lanish nazariyasiga asos bo'lgan). Ularning shakllanishi o'zaro ta'sir qiluvchi atomlar tomonidan bir juft elektronning ijtimoiylashuvi bilan izohlangan. Zamonaviy tushunchalarga ko'ra, bog'lanish kuchi mos keladigan orbitallarning bir-biriga yopishish darajasiga bog'liq. Yuqorida aytilganlarning barchasi atomlar orasidagi bog'lanishlar nafaqat ikkita, balki bir yoki uchta elektronning sotsializatsiyasi paytida ham paydo bo'lishi mumkinligini ko'rsatadi. Biroq, ular quyidagi sabablarga ko'ra an'anaviy kovalent aloqalarga qaraganda zaifroq bo'ladi. Bir elektronli bog'lanish hosil bo'lganda, faqat bitta elektronning energiyasi kamayadi va uchta elektronning sotsializatsiyasi natijasida bog'lanish hosil bo'lganda, ulardan ikkitasining energiyasi kamayadi, uchinchisi esa, aksincha. ortadi, bu birinchi ikkita elektrondan birining energiyasining pasayishini qoplaydi. Natijada, hosil bo'lgan uch elektronli bog'lanish odatdagi kovalent bog'lanishdan ikki baravar kuchsiz bo'ladi.

Bir va uchta elektronning sotsializatsiyasi molekulyar vodorod ioni H hosil bo'lganda sodir bo'ladi

2 + va HHe molekulalari mos ravishda. Umuman olganda, bunday turdagi bog'lanishlar kam uchraydi va mos keladigan molekulalar yuqori reaktivdir.

Ko'pchilik plyonka hosil qiluvchi moddalar oligomerlar va polimerlardir.

Oligomerlar past molekulyar og'irlikdagi polimerlardir (odatda bir necha mingdan ortiq emas). Oligomerlar ko'pincha polimerlanish darajasi uning makromolekulalari egiluvchanligi bilan bog'liq bo'lgan polimerning o'ziga xos xususiyatlari o'zini namoyon qila boshlaganidan past bo'lgan polimerlar deb ataladi. Oligomer molekulalarining bir-biri bilan uzun molekulyar zanjirlar yoki uch o'lchovli tarmoq tuzilmalarini hosil qilish qobiliyatini aniqlaydigan funktsional guruhlarni o'z ichiga olgan oligomerlar katta ahamiyatga ega (rezol bosqichida fenol-formaldegid qatronlari, epoksi qatronlar, polimerizatsiya qiluvchi poliester akrilatlar). terminal qo'sh aloqalar tufayli va boshqalar).

Polimerlar makromolekulyar birikmalar bo'lib, ularning makromolekulalari molekulyar og'irligi bir necha mingdan bir necha milliongacha bo'lgan ko'p sonli takrorlanuvchi birliklardan iborat. Makromolekulyar birikmalar (makromolekulalar) molekulalariga bir-biri bilan asosiy valentlik kuchlari bilan bog'langan yuzlab va minglab atomlar kiradi.

Makromolekulyarlarning strukturaviy formulasi haqida gapirganda, biz makromolekulyar birikma molekulasidagi atomlar yoki atom guruhlari uzun zanjir shaklida (chiziqli, masalan, tsellyuloza) yoki uzun zanjir shaklida joylashishi mumkinligini ta'kidlaymiz. novdalar bilan (tarmoqli, masalan, amilopektin) yoki, nihoyat, zanjirli strukturaning segmentlaridan tashkil topgan uch o'lchovli panjara shaklida (tikilgan). O?zaro bog?langan yuqori molekulyar birikmalarga fenolik qatronlar misol bo?la oladi.

Agar makromolekulalarning molekulyar zanjirlari ko'p sonli takrorlanuvchi guruhlar - bir xil tuzilishga ega bo'lgan birliklardan iborat bo'lsa, unda bunday yuqori molekulyar birikmalar polimerlar deb ataladi; agar ular bir necha turdagi takrorlanuvchi guruhlarni o'z ichiga olsa - sopolimerlar - A - B - A - B -.

Asosiy zanjirning kimyoviy tarkibiga qarab, makromolekulyar birikmalar turli xil elementlarning atomlarini (uglerod, azot, kremniy, fosfor) o'z ichiga olgan makromolekulyarlarning asosiy zanjirida geterozanjirga va makromolekulyar zanjirlari bir xildan tuzilgan gomolekulalarga bo'linadi. atomlar, ular orasida asosiy o'rinni karbozanjirli polimerlar egallaydi (makromolekulaning asosiy zanjirlari faqat uglerod atomlaridan iborat). Agar polimer makromolekulalarida uglerod atomlari bilan birga noorganik elementlarning atomlari bo'lsa, ular organoelement deyiladi.

Polimerlarning ba'zi vakillarining kimyoviy tuzilishi quyidagicha ko'rinadi:

… -
CH2 - CH2 - CH2 - CH2 - ...

uglerod zanjiri polimerining bo'lagi (polietilen, polipropilen, poliizobutilen, polimetilmetakrilat, polivinil spirt va boshqalar).

Geterozanjir sinfidagi polimerlarga ko'plab oddiy va murakkab poliesterlar, poliamidlar, poliuretanlar, tabiiy oqsillar va boshqalar, shuningdek, organoelement polimerlarining katta guruhi kiradi:

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

polietilen oksidi (efir)

polietilen tereftalat (poliester)

poliamid

polidimetilsiloksan (organoelement polimeri)

polifosfonitril xlorid (noorganik polimer).

Polimerlarning yana bir sinfi yuqori molekulyar birikmalar bo'lib, ular konjugatsiyalangan bog'lanish tizimiga ega: turli xil poliasetilenlar, polinitrillar, polifenilenlar, polioksadiazollar va boshqa ko'plab birikmalar. Masalan,

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

poliasetilen

polifenilen

polioksadiazol

Bu sinf, shuningdek, koordinatsion aloqalarni shakllantirishga qodir bo'lgan turli elementlarni o'z ichiga olgan xelat polimerlari guruhini o'z ichiga oladi (ular odatda o'qlar bilan ko'rsatilgan). Bunday polimerlarning elementar birligi ko'pincha murakkab tuzilishga ega:

Xelat polimerlarining xususiyatlari hali etarlicha o'rganilmagan, ammo, shubhasiz, ular ko'p nuqtai nazardan juda qiziq.

Makromolekulalar shakliga ko'ra makromolekulyar birikmalar fibrillar va globulyarlarga bo'linadi. Fibrillyar polimerlarda molekulalar chiziqli yoki bir oz shoxlangan zanjir shaklida bo'ladi. Fibrilyar makromolekulyar birikmalar molekulalarning assimetrik paketlari - fibrillalar shaklida osongina supramolekulyar tuzilmalarni hosil qiladi. Har bir fibril ichidagi molekulalar zanjirlari bir xil yo'nalishda (tsellyuloza tolalari, poliamidlar va boshqalar) yo'naltirilgan.

Yuqori molekulyar birikmalar globulyar deyiladi, ularning makromolekulalari ko'p yoki kamroq sferik bo'laklar, globulalar shaklida bo'ladi, ikkinchisi yuqori tarmoqli makromolekulalar bo'lishi mumkin. Bunday globulani yo'q qilish makromolekulani kimyoviy yo'q qilmasdan mumkin emas. Bundan tashqari, ularning molekulalari shaklining o'zgarishi bilan bog'liq bo'lgan fibrilyar makromolekulyar birikmalarda globulalar paydo bo'lishi mumkin.

Molekulyar o'zaro ta'sir kuchlari ta'sirida to'pga o'ralgan egiluvchan chiziqli makromolekulaning individual globulasi hosil bo'lishi mumkin.

Bog'lari makromolekulalar zanjiri bo'ylab kimyoviy bog'lar bilan bog'langan uzun makromolekulalar ko'rinishidagi polimerlarning tuzilishi turli usullar bilan isbotlangan. Molekulalarning kimyoviy tuzilishini tahlil qilishning kuchli usullaridan biri rentgen nurlari difraksion tahlil usuli hisoblanadi. Bu usul yordamida ham kimyoviy, ham molekulalararo (fizik) bog’lar orqali bog’langan qo’shni atomlarning massa markazlari orasidagi masofani aniqlash mumkin. Past molekulyar kristall moddalardagi kimyoviy bog'lanish uzunligi yaxshi ma'lum bo'lganligi sababli, kristall holatdagi yo'naltirilgan polimer tizimlarini rentgen difraksion tahlili orqali atomlarning qaysi biri har bir atomdan uzoqda joylashganligini aniqlash mumkin. boshqa kimyoviy bog'lanish uzunligiga teng va ular uzoqroq masofada joylashgan, ya'ni kimyoviy jihatdan bog'liq emas. Shunday qilib, makromolekulaning zanjiri bo'ylab kimyoviy bog'lanishlar va qo'shni atomlarning molekulalararo aloqalari zanjir ichida ham, qo'shni zanjirlar orasida ham mavjudligi aniqlandi.

Shuni ta'kidlash kerakki, makromolekulada ko'p birliklarning mavjudligi polimerlarning kimyoviy tuzilishining xilma-xilligini belgilaydi. Masalan, zanjir o'sishining elementar akti jarayonida har bir bo'g'in qo'shni bo'g'inga turli yo'llar bilan biriktirilishi mumkin - "boshdan dumga", "dumdan dumga" yoki "boshdan dumga". Bunday turdagi assimetrik monomerlar uchun o'sib borayotgan makromolekulaga bog'lanishning turli xil variantlari mavjud.

Bunday monomerlar uchun boshdan-oyoq variantlar mumkin:

va "boshdan dumga":

Muqobil ulanish turlari ham mumkin. Shunday qilib, polimer tarkibida aynan bir xil kimyoviy tuzilishga ega makromolekulalar emas, balki izomerik makromolekulalar aralashmasi mavjud bo'lib, uni bir xil molekulalardan qurilgan sof past molekulyar og'irlikdagi moddalardan ajratib turadi.

O'zaro almashtirilgan to'yingan uglevodorodlar qatorida uglerod atomlari sonining ko'payishi bilan mumkin bo'lgan izomerlar soni tez ortadi. Va havolalar soni o'nlab yoki yuz minglab yetganda, mumkin bo'lgan izomerlar soni astronomik raqamlarda ifodalanadi.

O'rinbosarlarning muntazam o'zgaruvchan yo'nalishlari bo'lgan birliklardan qurilgan polimerlar stereoregular deb ataladi.

Agar o'rinbosarlar asosiy bog'lanishlar tekisligining bir tomonida joylashgan bo'lsa, stereoregular polimerlar izotaktik, agar ikkala tomonda bo'lsa - sindiotaktik deyiladi.

Agar o'rinbosarlar tasodifiy ravishda asosiy bog'lanish tekisligining ikkala tomonida joylashgan bo'lsa, ular tartibsiz yoki ataktik deyiladi:

O'zaro almashgan monomerlardan olingan polimerlarning tuzilishi yanada murakkabroq, chunki monomerning o'zida o'rinbosarlar birlamchi bog'larning bir tomonida (sis izomeri) yoki ikkala tomonida (trans izomer) joylashgan bo'lishi mumkin:

cis-trans-

Sis-izomerlardan makromolekulalar sintezi eritrodiizotaktik polimerlarning hosil bo'lishiga olib keladi:

va trans-izomerlardan - treodizotaktik polimerlardan:

Polimerning kimyoviy tuzilishidagi barcha o'zgarishlar ularga asoslangan materiallarning xususiyatlarining o'zgarishiga olib keladi.

Makromolekulyar zanjirlar qurilishining stereoregularligi bilan bog'liq savollar juda qiziq, ammo murakkab emas va ko'p yillar davomida tadqiqotchilarning e'tiborini tortdi. Stereregular polimerlarga asoslangan materiallar tartibsiz polimerlarga asoslangan materiallardan juda farq qiladi. Ular osonlikcha kristallanadi, ularning jismoniy tuzilishi va xususiyatlarini tartibga solishni ta'minlaydi, shuningdek ishlashning harorat chegaralarini kengaytiradi. "O'zaro bog'langan" polimerning klassik namunasi epoksi qatronlardir:

Agar polimer material blokidagi barcha asosiy zanjirlar fazoviy bog'lar yoki zanjirlar bilan o'zaro bog'langan bo'lsa, blokni bitta ulkan makromolekula deb hisoblash mumkin.

Hozirgi vaqtda fenol-formaldegid va epoksi qatronlar kabi strukturali polimerlar ketma-ket bo'g'inlar va o'zaro bog'lanishlar bilan muntazam fazoviy tarmoqni umuman tashkil etmasligi aniqlandi. Bunday fazoviy tuzilgan polimer bloki ko'pincha qatron sintezi jarayonida allaqachon hosil bo'lgan globullardan quriladi. Sintezning birinchi bosqichida paydo bo'ladigan globulyar shakllanishlar monomerni eritib yuboradi va keyingi kondensatsiya jarayoni globulalar hajmini oshirishdan iborat. Jarayonning oxirgi bosqichida globulalar ko'p miqdordagi makromolekullarni o'z ichiga oladi. Bu alohida iplar orasidagi keyingi kimyoviy bog'lanishga to'sqinlik qilmaydi.

Tarmoq polimerlarini olishning bir necha asosiy usullari mavjud:

1. Kichik molekulyar og'irlikdagi zanjirga biriktirilgan ikki (yoki undan ortiq) turli funktsional so'nggi guruhlar o'rtasida kimyoviy reaktsiyani amalga oshirish. Natijada, o'zaro bog'lanishlar orasidagi qisqa zanjirli zich tarmoq hosil bo'ladi.

2. Past molekulyar og'irlikdagi o'zaro bog'lovchi vosita yordamida oxirgi guruhlar tomonidan yuqori molekulyar og'irlikdagi birikmalarni kimyoviy bog'lash. Natijada, tikuv tugunlari orasidagi kengaytirilgan chiziqli bo'laklar bilan siyrak to'r hosil bo'ladi.

3. Ikki - va ko'p funksiyali monomerlarning sopolimerlanishi hisobiga tarmoq hosil bo'lishi. Bunday to'rga stirol-divinilbenzol tizimi misol bo'la oladi:

4. Asosiy zanjir bo'ylab joylashgan funksional guruhlarni reaksiyaga jalb qilish orqali polimer zanjirlarini vulkanizatsiya qilish. Reaktsiya past molekulyar og'irlikdagi o'zaro bog'lovchi vosita yordamida yoki radiatsiya va funktsional guruhlarga ta'sir qilishning boshqa turlari tufayli amalga oshiriladi.

5. Ikki (yoki undan ortiq) o'xshash bo'lmagan polimerlarning har bir polimer zanjiri bo'ylab joylashgan funktsional guruhlarda (ya'ni uchlarida emas, balki takrorlanuvchi birliklarda) reaktsiyasi natijasida tarmoqlarning shakllanishi.

6. Polimer tarmoqlarini polisiklotrimerlanish reaksiyasidan foydalanib sintez qilish. Buning uchun reaksiya davomida sikl hosil qila oladigan so'nggi guruhlarga ega oligomerlar qo'llaniladi. Masalan, siyanat so'nggi guruhlarini o'z ichiga olgan bifunksional oligomerlarning (yoki monomerlarning) trimerizatsiyasi:

Polimer tarmoqlarini olishning boshqa usullari ham mumkin.

Nisbatan yangi turdagi polimerlar "interpolimerlar" bo'lib, ular har bir makromolekulaning takrorlanuvchi birliklarida joylashgan funktsional guruhlar tufayli bir-biri bilan kimyoviy bog'langan ikki (yoki undan ko'p) kimyoviy heterojen makromolekulalardan tuzilgan tizimni anglatadi. Bu sxematik tarzda rasmda ko'rsatilgan. bitta.

Guruch. 1. Interpolimer makromolekulasining sxematik ko'rinishi

Bunday tizimning o'ziga xos misoli polistirolning politriklorbutadien bilan o'zaro ta'siri mahsulotidir:

Interpolimerlarni tayyorlash polimerlarning tuzilishi va xususiyatlarini o'zgartirish imkoniyatlarini ochishga imkon beradi.

Shunday qilib, polimerlarning tuzilishi va xususiyatlari haqidagi zamonaviy g'oyalarga ko'ra, polimerning tuzilishi allaqachon makromolekulaning shakli va uning kosmosdagi joylashuvidan boshlanadi. Makromolekula har doim har qanday strukturaning asosiy elementi hisoblanadi (xuddi elementar zveno zanjirning kimyoviy tuzilishining asosiy elementi bo'lgani kabi).

Bo'yoq va lak texnologiyasida fazoviy polimerlar hosil bo'lishiga olib keladigan kimyoviy jarayonlar alohida o'rin tutadi va kerakli xususiyatlarga ega bo'lgan qoplamalarni olishning muhim usuli hisoblanadi. Shunday qilib, molekulyar og'irligi va xossalari bo'yicha alkid, fenol va aminoformaldegid, epoksi, poliuretan va boshqa plyonka hosil qiluvchi moddalar plyonka hosil bo'lganda kimyoviy qattiqlashuvdan o'tadi.

Plyonka hosil qiluvchilarning fazoviy strukturaning "tarmoq" polimeri holatiga o'tishi atmosfera, suv, yog' va issiqlikka chidamlilik, qattiqlik va mustahkamlik, yopishish va boshqalarning yaxshilanishiga olib keladi.

Barcha termoreaktiv plyonka hosil qiluvchilar reaktiv guruhlarni o'z ichiga oladi, lekin ba'zi hollarda makromolekulalarni bir-biri bilan "o'zaro bog'lash" kabi fazoviy polimer - qattiqlashtiruvchi hosil qilish uchun qo'shimcha reagent kerak bo'ladi.

Molekulyar aloqalarning haddan tashqari chastotasi ichki stresslarning kuchayishi tufayli plyonkaning mo'rtligi va yorilish tendentsiyasining oshishiga olib keladi. Shuning uchun bog'lanish chastotasi qattiqlashuv rejimini (harorat, muddat), plyonka hosil qiluvchi funktsional guruhlar soni, shuningdek, qattiqlashtiruvchi vositaning tabiati va tarkibini o'zgartirish orqali tartibga solinadi.

Keling, avval ikkita ob'ektni - olmos va kaltsitni ko'rib chiqaylik, ularning tuzilishi oddiy materiya uchun juda xosdir:

Bunday turdagi moddalar ko'pincha tabiatda uchraydi. Ularning tartiblangan shaklga ega ekanligini va buning sabablari borligini ko'ramiz, bu moddaning kichik va kichik qismlarga bo'linishi aniq bo'ladi. Keling, olmosni chetga surib qo'yaylik (bizning byudjetimiz u bilan tajriba o'tkazishga imkon bermaydi) va kaltsitni chisel va bolg'a bilan maydalashni boshlaymiz. U kichik bo'laklarga bo'linadi, lekin eng qiziqarlisi - bu qismlar katta bo'lakning tuzilishini takrorlaydi. O'lchamlarga e'tibor bermasdan, yuzlar va tekisliklar orasidagi burchaklar doimiy bo'lib qolayotganini ko'rishingiz mumkin. Mineralni eng kichik zarrachalarga maydalab, ularni mikroskop ostida tekshirib, biz allaqachon ma'lum bo'lgan shaklni ko'ramiz. Ma’lum bo‘lishicha, moddaning eng kichik zarralari ham shunday tuzilishga ega ekan.

Kaltsitni kaltsiy karbonat deb ataydigan kimyogarlar uning tuzilishi karbonat guruhidan (CO 3 uglerod atomi uchta kislorod atomi bilan bog'langan) va bitta kaltsiy atomidan iborat ekanligini aytishadi. Jismoniy kuzatishlar shuni ko'rsatadiki, ko'p sonli karbonat guruhlari va kaltsiy atomlari kosmosda katta kaltsit kristalining yuzlari bilan bir xil burchak ostida joylashgan.

Shunday qilib, materialning ko'rinadigan tuzilishi kristalli strukturani takrorlaydi. Bu bir xil tuzilma, faqat bir necha marta katta.

Makroskopik darajadagi materiyaning fizik xususiyatlari mikroskopik darajadagi naqshlarni aks ettiradi.

Biologik materialning tuzilishi uning molekulyar tuzilishi bilan ham belgilanadi. Ko'pgina biologik tuzilmalar kristallarga o'xshaydi va mikroskop ostida ularning chiroyli, aniq shakllarini ko'rishingiz mumkin. Biz allaqachon organizm ichidagi hujayralar qanday tartiblanganligini ko'rib chiqdik. Ushbu tartib ular tuzilgan materiallarning tuzilishiga bog'liq.

Barcha organizmlarning hujayralari va to'qimalari bir xil moddalardan iborat. Avvalo, bu suv. Suv barcha biologik moddalarning taxminan 70-90% ni tashkil qiladi va shuning uchun suvning fizik va kimyoviy xossalari biologik materialning xususiyatlarini ko'p jihatdan aniqlaydi. Natriy, kaliy, kaltsiy, magniy va xlor kabi elementlarning tuzlari suvda eriydi. Qolgan ulush uchun organik moddalar, vodorod, kislorod, azot (N), ba'zan oltingugurt (S) va fosfor (P) atomlari bilan bog'langan uglerod (C) atomlaridan tashkil topgan.

Tabiiy gaz yoki neftda topilgan eng oddiy organik molekulalar metan, etan va propandir.

Ular uglevodorodlar deb ataladi, chunki ular uglerod va vodorod atomlaridan iborat. Bu atomlarni bir-biriga bog'langan mayda to'plar sifatida tasvirlash mumkin. kimyoviy bog'lanishlar. Kimyoviy bog'lanishda ikkita atom har bir atomdan bir juft elektronga ega. Bizning chizmalarimizda ikkita atom orasidagi bog'lanish chiziq shaklida tasvirlangan. Har bir element o'ziga xos xususiyatga ega valentlik, yoki ma'lum miqdordagi kimyoviy bog'lanishlar hosil qilish qobiliyati. Uglerodning valentligi to'rtta, shuning uchun har bir uglerod atomi to'rtta boshqa atom bilan bog'lanishi mumkin; bu xususiyat tufayli juda ko'p sonli juda xilma-xil atom birikmalari hosil bo'ladi, bu esa organik molekulalarning juda xilma-xilligiga olib keladi (3.3-rasm). Ikki va uchta parallel chiziqlar mos ravishda ikki va uch bog'lanishni anglatadi. Bir juft elektron orqali bog'lanish deyiladi kovalent; u juda kuchli, uni sindirish uchun katta miqdorda energiya talab etiladi, chunki organik molekulalar ancha barqaror. Shu bilan birga, yonish (oksidlanish) jarayonida bog'lanishlar osonlikcha buziladi, katta miqdorda energiya chiqaradi, shuning uchun uglevodorodlar qimmatbaho yoqilg'i bo'lib xizmat qiladi.

Eng oddiy organik metan molekulasida uglerod atomi faqat to'rtta vodorod atomi bilan bog'langan. Boshqa molekulada uglerod atomi boshqa uglerod atomi bilan bir bog' bilan bog'lanib, C-C zanjirini hosil qiladi, uning uchlarida vodorod atomlari joylashgan. C-C zanjiri juda uzun bo'lishi mumkin; mum molekulalari, masalan, 30-36 uglerod atomidan iborat. Uglerod atomlari zanjiri turli o'lchamdagi halqalarda ham yopilishi mumkin. Ammo eng katta xilma-xillik uglerod atomlarining boshqa elementlar atomlari guruhlari bilan birikmasidan kelib chiqadi. Masalan, uglerod zanjiriga biriktirilgan OH (vodorod bilan bog'langan kislorod) gidroksil guruhi hosil bo'ladi. alkogol (alkogol).

Guruch. 3.3. Turli xil organik molekulalar, ularning asosiy elementi uglerod atomlari bo'lib, odatda zanjirlar bilan bog'langan. Atomlar orasidagi har bir chiziq bog'lanishga, ya'ni umumiy elektron juftligiga mos keladi. Ikki va uch chiziqlar atomlar orasidagi ikki va uch aloqani ifodalaydi. Keyinchalik murakkab molekulalar, ayniqsa halqali tuzilmalar, odatda chiziqlar sifatida tasvirlangan, bu erda uglerod atomlari (ko'pincha bir yoki ikkita vodorod atomi bilan) ulanish joylarida ko'rsatilmaydi. Uglerodning valentligi to'rtta bo'lgani uchun har bir uglerodda to'rtta bog' bo'lishi kerak; agar uglerod atomining faqat uchta aloqasi ko'rsatilgan bo'lsa, bu atomga yana bitta vodorod atomi bog'lanishi kerak.

Uglerod zanjiriga bog'langan azot atomi va ikkita vodorod atomidan (NH 2) iborat aminokislota hosil bo'ladi. amin. Murakkab guruhlarda kislorod atomi uglerod atomi bilan qo?sh bog? (C=O) bilan bog?lanadi va bu birikmalardan biri, karboksil guruhi COOH kislota molekulasini hosil qiladi. (Kislota - bu hosil bo'ladigan har qanday kimyoviy birikma ionlari vodorod; Esda tutingki, musbat va manfiy zaryadlangan atomlar yoki atomlar guruhlari ionlar deb ataladi.)

Ushbu guruhlarning har xil turlarining turli uzunlikdagi va halqalardagi uglerod zanjirlari bilan kombinatsiyasi juda ko'p miqdordagi organik birikmalarni beradi, ammo ularning faqat bir nechtasi ko'pincha tirik organizmlarda uchraydi. Eng muhim birikmalar oqsillar, nuklein kislotalar, uglevodlar va lipidlardir.

Lipidlar, taniqli yog'lar va yog'larni o'z ichiga oladi, uzoq uglerod zanjirlaridan iborat - odatda 16-18 uglerod atomidan. Biz ularning xususiyatlarini yaxshi bilamiz: axir, aynan shu moddalar kiyimda o'chmas dog'larni qoldiradi. Suv va moy aralashmasligini hamma biladi. Suv bilan aralashadigan moddalar deyiladi gidrofil(so'zma-so'z "mehribon suv") va moy kabi, u bilan aralashmaydigan moddalar deyiladi hidrofobik("suvdan qo'rqish"). (Kiyimdagi yog'li, yog'li dog'lar, karbongidrat tetraklorid kabi erituvchilarni o'z ichiga olgan quruq tozalash vositalari yoki hidrofobik bo'lgan benzinli erituvchilar bilan olib tashlanishi kerak.) Aslida, lipidlar faqat hidrofobik erituvchilarda eriydigan moddalar sifatida belgilanishi mumkin.

Boshqa muhim biologik moddalar molekulalarining ulkan hajmi bilan ajralib turadi. Propan, benzin yoki shakar (glyukoza kabi) kabi kichik molekulalarning molekulyar og'irligi ikki yuz birlikdan oshmaydi. Ulardan farqli o'laroq, oqsillar, nuklein kislotalar va hujayralarning boshqa ba'zi qurilish materiallari yirik molekulalar - makromolekulalar tomonidan hosil bo'ladi, chunki ularning molekulyar og'irligi minglab yoki undan ko'p. Qafaslarning qurilish materiallari juda katta bo'lishi odatiy hol emas, chunki biz qurilishimizda kontrplak va temir-betondan yasalgan uzun po'lat nurlar va shiftlardan ham foydalanamiz. Hujayralarning qattiq qismlari ham yirik komponentlardan tashkil topgan.

Ammo bu barcha makromolekulalar nisbatan oddiy tuzilishga ega. Ular ifodalaydi polimerlar, deb ataladigan bir xil yoki bir xil molekulalarning takrorlanishidan iborat monomerlar:

Misol uchun, uglevodorodlar shakarlardan iborat bo'lib, ular C 6 H 12 O 6 kabi formulaga ega bo'lgan kichik organik molekulalardir. Biz uchun eng katta qiziqish uyg'otadigan shakarlar - glyukoza, galaktoza va mannoz - murakkab tuzilishga ega. Ular bir-biri bilan bog'lanib, uzun zanjirlar, ba'zan hatto shoxlar bilan ham bog'lanishi mumkin. Glyukoza molekulalari o'ziga xos tarzda bog'langanda (kimyogarlar buni beta 1: 4 bog'lanish deb atashadi), ular hosil bo'ladi. tsellyuloza:

Tsellyuloza o'simlik hujayralarining devorlarini tashkil etuvchi kuchli tolali materialdir va natijada u yog'ochning asosiy tarkibiy qismidir. Ammo agar glyukoza molekulalari turlicha birlashsa (alfa 1: 4 bog'lanish, ba'zan 1: 6 novdalar bilan), u holda kraxmal va glikogen olinadi - o'simliklar va hayvonlarning asosiy zahiraviy materiali. Turli birikmalardagi boshqa shakarlar meva va o'simliklarning boshqa qismlarining suvli pulpasini tashkil etuvchi pektinlar va gumlarni hosil qiladi. Massasi bir necha ming birlikka yetadigan bu polimerlarning barchasi deyiladi polisakkaridlar, va ularning tarkibiy monomerlari (qandlar) - monosaxaridlar. Boshqa polimerlarda ham "ko'p" degan ma'noni anglatuvchi "poli" prefiksi bilan boshlanadigan nomlar mavjud.

Eng muhim polimerlardan biri oqsillar, monomerlarning uzun zanjirlaridan tashkil topgan aminokislotalar. Aminokislotalar shunday nomlanadi, chunki ular tarkibida aminokislotalar (NH 2) va organik kislotalar guruhi (COOH) mavjud. Ikkita aminokislotalar birining karboksil guruhini ikkinchisining aminokislotalari bilan bog'lash va suv molekulasini chiqarish orqali bog'lanadi:

Olingan molekula (dipeptid) u hali ham bir uchida aminokislotalar, ikkinchisida esa kislotali guruh bor, shuning uchun unga boshqa aminokislotalar biriktirilishi mumkin. Uchta aminokislotalar hosil bo'ladi tripeptid, va hokazo; ko'p aminokislotalarning molekulasi deyiladi polipeptid bu, aslida, oqsildir. Oddiy oqsilda 200-300 ta aminokislotalar bitta uzun zanjirda bog'langan. (Aminokislota zanjirga qo'shilib, aminokislota va kislota guruhini yo'qotsa, u deyiladi. qolgan aminokislotalar.) O'rtacha aminokislotalarning molekulyar og'irligi taxminan 100 birlik bo'lganligi sababli, 300 aminokislota zanjiri yoki o'rtacha oqsilning atom og'irligi taxminan 3000 birlikdir.

Tabiiy oqsillar 20 turdagi aminokislotalardan hosil bo'ladi, ular faqat yon zanjirining tuzilishi bilan farqlanadi (3.1-jadval). Aminokislotalar har qanday tartibda birlashtirilishi mumkin, shuning uchun hujayralar juda ko'p turdagi oqsillarni ishlab chiqarishga qodir. Ularning taxminiy xilma-xilligi inson tushunchasidan tashqarida. Agar 20 turdagi aminokislotalar mavjud bo'lsa, unda 2 ta aminokislotalar - 400 turdagi dipeptidlar (ikki qoldiq bilan). Allaqachon 8000 tripeptid, 160 000 tetrapeptid va 300 ta aminokislotadan iborat 20 300 turdagi zanjirlar mavjud bo'ladi. Bunday katta raqamni tasavvur qilib bo'lmaydi. Erdagi organizmlar tomonidan ishlab chiqarilgan barcha oqsillar mumkin bo'lgan xilma-xillikning faqat kichik bir qismidir.

Har bir protein turi o'ziga xos aminokislotalar ketma-ketligiga ega. Masalan, odamlarda qizil qon tanachalari - eritrotsitlar tarkibiga kiruvchi gemoglobin molekulasi kislorodni qon bilan birga olib yuradi. U Val-H is-Leu-Thr-Pro-Glu-Glu-Lys-Ser-Ala-Val-Thr-Ala ketma-ketligi bilan boshlanadi (harf qisqartmalar u yoki bu aminokislotalarni anglatadi). Oddiy odamda har bir gemoglobin molekulasi shu ketma-ketlikdan boshlanadi.

Eng oddiy organizmda kamida 2 mingga yaqin, murakkab organizmlarda, masalan, odamlarda 30-50 mingga yaqin turli oqsillar ishlab chiqariladi. (Yaqinda olib borilgan tadqiqotlar shunday diapazonni aniqladi, ammo aniq soni noma'lum bo'lib qolmoqda.) Har bir oqsil turli funktsiyalar uchun mos tuzilishga ega, chunki oqsillar tananing asosiy "ishchi otlari" hisoblanadi. Ular biz "tirik organizm" tushunchasi bilan aniqlaydigan deyarli barcha funktsiyalarni bajaradilar:

? oqsillar fermentlar, tanadagi barcha kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtiradigan va boshqaradigan;

? oqsillar tananing ko'rinadigan tuzilmalarini hosil qiladi: keratinlar soch, teri va patlarning qurilish bloklari bo'lib xizmat qiladi; kollagenlar xaftaga va suyaklarning bir qismidir;

? oqsillar mushaklarni va siliya va flagella kabi boshqa harakatchan tuzilmalarni qisqartiruvchi va cho'zuvchi tolalarni hosil qiladi;

? oqsillar muhim sinfni tashkil qiladi gormonlar tanadagi bir turdagi hujayradan boshqa turdagi hujayraga signal uzatuvchi;

? oqsillar hosil bo'ladi retseptorlari boshqa molekulalar bilan bog'lanish orqali signallarni qabul qiladigan; Agar gormon molekulasi uning molekulalaridan biriga bog'lansa, hujayra gormonlardan signal oladi
retseptorlari; retseptorlari, buning yordamida biz ta'm va hidni his qilamiz, tanaga tashqi muhitda kichik molekulalar mavjudligini tan olish va ularga javob berish imkonini beradi; oqsillar ionlar va kichik molekulalarni hujayra membranalari bo'ylab tashiydi, bu bizning asab tizimimiz va boshqalarning ishlashi uchun zarurdir.
buyraklar kabi organlar; oqsillar barcha turdagi jarayonlarni tartibga soladi va nazorat qiladi
ular to'g'ri tezlikda sodir bo'lishini ta'minlash uchun.

Hujayralar qanday joylashganligini va ular qanday ishlashini tushunish uchun siz faqat oqsillarning ba'zi funktsiyalari haqida ko'proq bilib olishingiz mumkin.

Ishning oxiri -

Ushbu mavzu quyidagilarga tegishli:

Genetika

GENETIKA.. BOSHLANGANLAR uchun qo‘llanma.. B GUTTMAN A GRIFFITS D SUZUKI VA T KULLIS..

Agar sizga ushbu mavzu bo'yicha qo'shimcha material kerak bo'lsa yoki siz qidirayotgan narsangizni topa olmagan bo'lsangiz, bizning ishlar ma'lumotlar bazasida qidiruvdan foydalanishni tavsiya etamiz:

Qabul qilingan material bilan nima qilamiz:

Agar ushbu material siz uchun foydali bo'lib chiqsa, uni ijtimoiy tarmoqlardagi sahifangizga saqlashingiz mumkin:

tvit

Ushbu bo'limdagi barcha mavzular:

Guttman B., Griffit E., Suzuki D., Cullis T
G97 Genetika / Barton Guttman, Entoni Griffit, Devid Suzuki, Tara Kullis. - Per. ingliz tilidan. O. Perfilieva. - M.: FAIR-PRESS, 2004. - 448 b.: kasal. - (Fan va hayot).

Genetika: o'tmish, hozirgi va kelajak
"Nega Jimmining sochlari onasi kabi qizil, otasi esa qora?" "Nega odamlarning kuchuklari yo'q?" "Agar ot sigirga uylansa, ularning farzandlari bo'ladimi?" "Nega Meri shunday

Tartib va ma'no izlash
Mikrobiolog va genetik Fransua Jeykob "inson miyasi shunchaki koinotda qandaydir tartibni topishi kerak", deb ta'kidlagan edi. Har qanday bola tug'ilgandan so'ng darhol hech qanday tizimga ega emas

Fanning zamonaviy qiyofasi
Genetika zamonaviy biologiyaning eng muhim sohasi bo'lib, uni yaxshiroq tushunish uchun avvalo umuman fan nima ekanligini tushunish kerak. Fan inson faoliyatining bir turi, muhim

Zamonaviy genetika istiqbollari
Ijtimoiy-madaniy kontekstni hisobga olgan holda, genetika nima uchun bunday qiziqish uyg'otayotgani va nima uchun uning sohasidagi kashfiyotlar bunday keng qamrovli ta'sirga ega ekanligini tushunish mumkin. So'nggi yillarda bir mo

Irsiyatga ibtidoiy qiziqish
Ortga nazar tashlasak, irsiyatga qiziqishning dalillarini paleolit davrida, odamlar ko'payish nima ekanligini endigina tushuna boshlagan paytda topish mumkin. Misol tariqasida guruchni olaylik.

Afsona ko'zgusida o'simliklar va hayvonlarni uylantirish
Qadimgi odamlar ko'plab rasmlarda, tasviriy san'at asarlarida va afsonalarda madaniy o'simliklar va uy hayvonlarining har birining tashqi ko'rinishini aks ettirgan va bu juda muhim ta'sir ko'rsatgan.

Irsiyatning ilmiy nazariyalari
Bolalar va ularning ota-onalari o'xshashligi hamma tomonidan qayd etilgan. Qadimgi odamlar o'xshash odamlarning umumiy ajdodlari borligiga ishonishgan va shuning uchun qarindoshlik munosabatlariga alohida e'tibor berishgan. Bundan tashqari, oilaviy aloqalar birgalikda o'tkaziladi

Chaqaloqlar qayerdan keladi?
Nafaqat fiziologik, balki madaniy nuqtai nazardan ham jamiyat uchun irsiyatning ulkan roli, shuningdek, sog'lom avlodga bo'lgan qiziqish insoniyatni qanday qilib o'ylashga majbur qildi.

hujayra tuzilishi
Teleskop astronomiyada inqilob qilganidek, mikroskop ham odamlarga tirik organizmlar nimadan iboratligini tushunishga yordam berdi. Ularning yuzlarida qanday hayrat va hayrat aks etganini tasavvur qilish mumkin

O'sish va biosintez
Tirik organizmning eng aniq xususiyatlaridan biri o'sish qobiliyatidir. Har qanday organizmning, masalan, odamlarning o'sishi ikki jarayonning natijasidir: hujayra o'sishi va hujayra bo'linishi. Chelov

Fermentlar
Zavodlardagi yig'ish liniyasiga odamlar xizmat ko'rsatadi (garchi hozir ular tobora ko'proq robotlar bilan almashtirilmoqda). Tanadagi metabolizm yo'llarini kim saqlaydi? Bir m ga aylanadigan kimyoviy reaksiyalar qanday sodir bo'ladi

Polimerlarning sintezi
Birlamchi metabolik jarayonlarda barcha aminokislotalar, qandlar, lipidlar va boshqa kichik hujayra molekulalari sintezlanadi, ular oqsillar va polisaxaridlar kabi makromolekulalar hosil qilish uchun ishlatiladi. P

Hujayralar o'z-o'zini ko'paytirish va o'z-o'zini yangilash uchun zavod sifatida
Keling, tananing qanday ishlashini yana bir bor tasavvur qilaylik. U atrof-muhitdan xom ashyoni oladi va turli metabolik yo'llar orqali uni o'z strukturasining molekulalariga aylantiradi - uni birlamchi moddadan hosil qiladi.

Inqilobiy kashfiyot: Mendel qonunlari
Xususiyatlarni meros orqali o'tkazish sirlari doimo odamlarni o'ziga jalb qilgan. Miloddan avvalgi 1-asrda e. Qadimgi Rim faylasufi Lukretsiy bolalarning ba'zan bobolariga yoki bobolariga o'xshashligini payqagan. Bir asrdan keyin P

Mendelning kashfiyotlari
Gregor Mendel qadimgi sirni ochishga birinchi bo'lib yaqinlashdi. U Brunn monastirida (hozirgi Brno, Chexiya) rohib bo'lgan va o'qituvchilikdan tashqari, o'tish bo'yicha bo'sh vaqt tajribalari bilan shug'ullangan.

Naslchilik
Tasodifiy kesishish yo?li bilan olingan ma'lum belgilarga ega bo?lgan o?simlik va hayvonlar sonini sanashdan tashqari, naslchilik (odamlar yoki uylar) misolida irsiyat mexanizmini o?rganish foydalidir.

Qon turlari
Genetika bo'yicha yaxshi dars odamlardagi qon guruhlarini o'rganish bo'lishi mumkin. Qon himoya qiluvchi immunitet tizimi bilan qanday munosabatda bo'lishiga qarab u yoki bu guruhga bo'linadi

Ko'p allellar va dominantlik
To'liq bo'lmagan dominantlik va kodominantlik kabi hodisalar bir gen allellarining o'zaro ta'siri ancha murakkab bo'lishi mumkinligini isbotlaydi. Ko'rib turganimizdek, qon guruhi bittadan uchta allel bilan belgilanadi

Test xochlari
Muayyan belgi uchun dominant fenotipga ega bo'lgan organizmlar homozigot yoki heterozigot bo'lishi mumkin - AA yoki Aa, agar siz konventsiyalardan foydalansangiz. Ba'zida genotipni bilish muhimdir.

Ehtimollik
Mendelning bo'linish qonuni ma'lum belgilarning meros bo'lish ehtimolini taxmin qilish imkonini beradi. G.Mendelni genetikani o'rganishda statistik usullarning asoschisi deyish mumkin, chunki

Ikki yoki undan ortiq gen
Ikki yoki undan ortiq genlarni bir vaqtning o'zida kesib o'tish natijasini tahlil qilganda, ehtimollik nazariyasining ushbu tamoyillarini yodda tutish muhimdir. G. Mendel bir vaqtning o'zida kuzatilgan tajribalar o'tkazdi

Mendelning birinchi qonuni va otalikning ta'rifi
Mendelning oddiy mulohazalariga asoslanib, zamonaviy genetiklar merosning tabiatini va naslchilikda ma'lum bir xususiyatning namoyon bo'lishini aniqlaydilar. Bundan tashqari, Mendel qonunlari ba'zan aniqlashga yordam beradi

Hujayralar va ko'payish
Shleyden va Shvannning hujayra nazariyasi umume'tirof etilgandan so'ng, patolog Rudolf Virxov o'zining muhim hissasini qo'shdi. U nafaqat barcha organizmlar, balki har bir hujayradan iborat, deb taklif qildi

Mitoz va hujayra sikli
Bitta hujayra o'sib boradi va hujayra siklidan o'tib, ikkita yangi hujayraga bo'linadi. Bunday tsiklning maqsadi ota-onadan olingan jarayonni davom ettiradigan ikki yoki undan ortiq bir xil hujayralarni ishlab chiqarishdir.

Karyotip
Mitozning mexanizmini bilib, bu jarayonda erkin harakatlanadigan xromosomalarni yaxshiroq ko'rishingiz mumkin. Ley ko'payishi mumkin bo'lgan ozuqa eritmasi bo'lgan probirkaga bir tomchi qonni solamiz.

Meyoz va Mendel qonunlari
Bugungi kunda genlar xromosomalarda joylashganligi keng ma'lum, ammo keyingi bo'limda biz bu fikrni isbotlashga harakat qilamiz. Meyoz jarayonini ko'rib chiqsak, endi biz undan tartibning mantiqiy asosini topishimiz mumkin

Genlarning joylashishi
Meioz va mitoz davrida sodir bo'ladigan asosiy jarayonlar 19-asrning oxirlarida o'rganildi. Endi ma'lumki, bu xromosomalarni qiz hujayralar o'rtasida taqsimlashning juda murakkab mexanizmi, ammo 20-asr boshlariga qadar

jinsiy xromosomalar
Qadim zamonlarda ham odamlar ba'zi kasalliklar deyarli faqat erkaklarda paydo bo'lishini payqashgan, garchi ular onalik orqali yuqsa. Eng mashhur misol - gemofiliya yoki etarli emas

Xromosomalarning ajratilmasligi
Odatda, erkaklar va ayollar o'zlarining xromosomalari to'plami - XY yoki XX bilan belgilanadigan aniq belgilangan fenotipga ega. Ammo ba'zida bolalar juda ko'p jinsiy xromosomalar bilan tug'iladi va bu sodir bo'ladi.

Genlar va metabolik kasalliklar
Odamlar irsiyat qonunlarini o'rganish uchun kambag'al "material" dir, chunki ulardan etarlicha ishonchli ma'lumotlarni olish qiyin, ammo genlar o'z funktsiyalarini qanday bajarishi haqida birinchi kuzatuvlar amalga oshirildi.

Genlar va fermentlar
1944 yilda Jorj Bidl va Edvard Tetem Xarrodning xulosalarining to'g'riligini Neurospora non qolipidan (bu yorqin apelsin mog'or ba'zan eskirgan nonda paydo bo'ladi) misol sifatida tasdiqladilar.

Proteinlar va ma'lumotlar
Genlar oqsillarni ishlab chiqarish va sintezini boshqarganligi sababli, oqsillarning tuzilishini yana bir bor ko'rib chiqamiz. chda aytilganidek. 3, oqsillar tananing eng xilma-xil molekulalaridir. Ular integraldir

Irsiy kasalliklarni tuzatish
20-asrning boshlarida genetika o'zining birinchi qadamlarini qo'ygan bo'lsa-da, insoniyatni takomillashtirish g'oyasi yoki evgenika katta e'tiborni tortdi (15-bobga qarang). Odamlar meros mexanizmini o'rganganlarida

bakteriyalar
Eslatib o'tamiz, bakteriyalar boshqa organizmlardan prokariotlar ekanligi, ya'ni hujayrasidagi eukariotlardan, shu jumladan o'simliklar va hayvonlardan farqli o'laroq, membrana bilan o'ralgan yadroga ega emasligi bilan ajralib turadi.

Birinchi qadamlar
1928 yilda Frederik Griffit bakteriyalarning bir shtammining o'lik hujayralarining moddasi o'z xususiyatlarini boshqa shtammning tirik hujayralariga o'tkazishi mumkinligini aniqladi. Masalan, IIIS shtammi ma'lum edi

bakteriofaglar
1915 yilda ingliz Frederik Tvort va kanadalik Feliks D "Erell mustaqil ravishda bakteriyalar orasida infektsiyani qo'zg'atuvchi bakteriofaglarni kashf etdilar. Bakteriyalar orasidagi infektsiyalar haqidagi g'oya

Hershey Chase tajribasi
Alfred Xershi va Marta Cheyz faglarning taxminan yarmi DNK va yarmi oqsillar ekanligini bilib, bu ikki komponentning funksiyalarini belgilash, ya'ni ularni tarkibiga kiritish orqali tekshirishga qaror qilishdi.

DNK tuzilishi
Eslatib o'tamiz, tananing asosiy qurilish bloklari polimerlardir. Nuklein kislotalar ham polimerlardir, garchi ular tuzilishi jihatidan oqsillardan juda farq qiladi. Ular tomonidan ham chaqiriladi

DNK modeli va genetika
Mendel ishlaridan farqli o‘laroq, Uotson va Krikning maqolasi irsiyat mexanizmini tushuntirib bergani uchun darhol ilmiy jamoatchilik e’tiborini tortdi. Bu darhol ma'lum bo'ldi

Modelni tekshirish
Modelning haqiqiy ilmiy qiymati u olib keladigan barcha xulosalarni amalda sinab ko'rish imkoniyati mavjudligi bilan o'lchanadi. Uotson-Krik modeli nafaqat DNK va inson haqidagi barcha ma'lum faktlarni o'zida mujassam etgan

Genlarning tarqalishi
Genlarning xromosomalarda joylashganligi odamlarda bor-yo'g'i 23 juft xromosomaga ega bo'lsa-da, minglab belgilar mos kelishi kerak bo'lgan minglab turli belgilarga ega ekanligiga mos kelmaydigan ko'rinadi.

h/Y bilan: 1 H/Y bilan: 1 bilan h/Y: 9 bilan H/Y.
Ma’lum bo‘lishicha, biz rekombinantlar deb ataydigan o‘g‘illarning 10 foizi onalarining birikmasidan farqli ravishda boshqa genlar birikmasini olgan. Meiozning profilaktikasida men homolog juftlarni quraman

H/Y bilan: 1 h/Y bilan: 1 bilan H/Y: 9 bilan h/Y.
Buni kutish kerak: allellarning dastlabki joylashuvining 90% va rekombinatsiyalarning 10%. Inson genlari orasidagi masofani aniqlash juda qiyin. Aksariyat organizmlarda mushukni chatishtirish

A c/Y, 7 A C/Y, 8 a c/Y, 42 a C/Y.
Hammasi bo'lib, yuztadan 15 (7 + 8) rekombinatsiya olinadi, ya'ni 15%. Shuning uchun, A genini xromosoma xaritasiga C genidan 15 birlik joylashtirish mumkin. Biroq, uchta gen ketma-ket joylashishi mumkin.

Genlar ichidagi krossover
1940-yillarning o'rtalariga qadar olimlar genlar xromomerlar, ya'ni xromosomalar bo'ylab mayda bo'laklar ekanligiga ishonishgan.

Fag genetikasi
Maks Delbryuk o'z tadqiqoti uchun faglarni tanladi, chunki ular juda oddiy biologik tizim: o'zini boshqa hujayralarda ko'paytira oladigan mayda zarrachalar.

Genning nozik tuzilishi
Seymur Benzer T4 faglari yordamida genning nozik tuzilishini o'rganib chiqdi, ular orasida noyob intragenik rekombinantlarni ajratib olishga muvaffaq bo'ldi. Benzer r - rII mutantlar sinfiga e'tibor qaratdi.

Genning komplementatsiyasi va chegaralanishi
Xaritalash tajribalari shuni ko'rsatdiki, rII mintaqasi turli xil mutatsiyalar paydo bo'lishi mumkin bo'lgan ko'plab kichik mintaqalar yoki uchastkalardan iborat. Ammo bunday xaritalar faqat fikr beradi

Gen nima!
Keling, genning ta'rifiga qaytaylik. Klassik genetikada "gen" so'zi uchta mezon bo'yicha ajratilgan genetik materialning birligini bildiradi: funktsiya, mutatsiya va rekombinatsiya. Dastlab taxmin qilingan

Cheklovchi fermentlar va palindromlar
Bakteriyalar va ularga hujum qiluvchi faglar doimiy kimyoviy urush holatida. Fag infektsiyasiga qarshilik ko'rsatadigan bakteriyalar mavjudlik uchun kurashda ustunlikka ega bo'ladilar va ular

Cheklovni xaritalash
Hozirgi vaqtda cheklash fermentlarining ko'p turlari ma'lum va ulardan foydalanish mumkin. Ular DNKni turli xil ketma-ketliklarga kesib tashlaydi va DNK tuzilishini tahlil qilish va kompilyatsiya qilish uchun ishlatilishi mumkin

Proteinlar qanday hosil bo'ladi?
Demak, oqsildagi aminokislotalarning joylashish tartibini belgilovchi ma'lumotlar DNKda bir qator uchlik kodonlar shaklida saqlanadi. Ammo DNK asoslarining ketma-ketligi qanday qilib haqiqiy mahsulotga aylanadi? Albatta, chizmalar

RNK molekulalari: oqsil sintezi uchun vositalar
1940-yillarda, olimlar hali nuklein kislotalarning tuzilishini yaxshi tushunmaganlarida, oqsil sintezi doimo ribonuklein kislotasi sintezi bilan birga bo'lishi haqida dalillar olingan.

RNK transkripsiyasi
Hozirgi vaqtda RNK bir xil to'ldiruvchi asoslarning juftlashishi natijasida hosil bo'lishi isbotlangan, uning yordamida DNK qo'sh spiral bir zanjirdan hosil bo'ladi (9.2-rasm). Bu jarayon deyiladi

Translyatsiya
Axborotning DNK dan RNK ga uzatilishi transkripsiya, mRNK dan oqsilga uzatilishi esa translatsiya deyiladi. Messenger RNKlar odatda ribosomani ma'lum vaqtga dasturlashadi.

Murakkab eukaryotik genlar
Tadqiqotchilar eukaryotik hujayralardagi turli oqsillarning genlarini o'rganishni boshlaganlarida, ular bu organizmlardagi genlar va oqsillarning o'zaro ta'siri prokadagi genlar va oqsillarning o'zaro ta'siridan ko'ra murakkabroq ekanligini aniqladilar.

Genetika lug'ati
1962 yilga kelib, Krik va uning yuqorida aytib o'tilgan hamkasblarining ishi tufayli genetik kod uchlikdan iborat ekanligi aniqlandi. Shundan so'ng tadqiqotchilar yana bir qiyin muammoga duch kelishdi.

Genlar va oqsillarning kollinearligi
Gen mutatsiyalari ketma-ketligi ushbu mutatsiyalar olib keladigan aminokislotalar ketma-ketligidagi o'zgarishlarga mos kelishini ko'rsatish orqali gen-oqsil kolinearligi gipotezasini tasdiqlash mumkin. Uchun

Tugatish kodonlari
64 ta koddan uchtasi aminokislota uchun kod bo'lib xizmat qilmaydi. Ular oqsil sintezining tugashini bildiradi va tugatuvchi yoki bema'ni kodonlar (stop kodon) deb ataladi. Ularning mavjudligi edi

Kodning universalligi
Kodonlarning ma'nosi E. coli bakteriyalarida o'tkazilgan tajribalar davomida aniqlandi. Ammo boshqa organizmlarning, jumladan, odamlarning genlari boshqa shifrdan foydalansa-chi? Bunday holda, inson oqsillarida mutatsiyalar

Bakteriyalar dunyosida irsiyat
Klassik genetika vakillari bakteriyalar va bakteriyalar viruslari ustida tajriba o'tkazadigan zamonaviy olimlar oldida ochiladigan imkoniyatlar haqida orzu qilishga jur'at eta olmadilar. Ushbu bobda biz

Mutant bakteriyalar
Har xil turdagi bakteriyalarni fenotipik xususiyatlar, masalan, koloniyalarining shakli, rangi va boshqa xarakterli tafsilotlari bilan farqlash mumkin. Ammo tadqiqot jarayonida bakteriyalar genetikasida katta yutuqlarga erishildi.

E. coli da jinsiy aloqa
1946 yilda Joshua Lederberg va Edvard Tatham bakteriyalar ustida genetik tajribalar o'tkazishni boshladilar. Bir necha yil oldin, Tatem Jorj Beall bilan ishlagan va op asosida ishlagan.

Plazmidlar
F omil plazmid deb ataladigan, ya'ni dumaloq tuzilishga ega bo'lgan ekstraxromosomali o'z-o'zini takrorlaydigan genetik elementga misoldir. Plazmidlar hujayradagi yo'lovchilarning bir turi bo'lib, ular

Qarshilik omillari va antibiotiklarga qarshilik
1955 yilda yapon ayol Gonkongdan Shigella jinsi bakteriyasi keltirib chiqaradigan dizenteriya shakli bilan qaytdi. Shigella infektsiyasi antibiotiklar bilan oson davolanadi, ammo bu bakteriyalar

Lizogenez
Ikkinchi Jahon urushi oldidan faglar bilan tajriba o'tkazgan biologlar ko'pincha bakteriyalarning ba'zi shtammlari o'sib borayotgan madaniyatlarda ba'zida o'zini oldindan aytib bo'lmaydigan viruslarni olib yurishini ta'kidlaydilar.

Virus tashuvchi genlar
Norton Zinder Salmonellalar E. coli kabi konjugatlar yoki yo'qligini aniqlashga urinib, faglar genlarni bir bakteriya hujayrasidan boshqasiga o'tkazishi mumkinligini aniqladi. Bu hodisa t deb ataladi

Transduksiya va inson genomi
1955 yilda Joshua Lederberg viruslarni transduktsiya qilish orqali genlarni inson hujayralariga kiritish uchun foydalanish mumkinligini taklif qildi. O'sha paytda bunday g'oya sof fantaziya bo'lib tuyulgan bo'lsa, hozir u tobora ko'payib bormoqda

Genlarni tartibga solish va organizm rivojlanishi
Ushbu kitobni o'qiyotganimizda va genetika tarixi davomida bizning genlar haqidagi tushunchamiz doimo o'zgarib bordi. Agar dastlab biz genni qandaydir tarzda ilgari noaniq omil deb hisoblagan bo'lsak

Bakteriyalarda genlarni tartibga solish
Oldingi boblarda bo'lgani kabi, oddiy biologik tizimlardan, ya'ni bu savol birinchi marta o'rganilayotgan bakteriyalardan boshlaylik. Tadqiqotlar asosan 1950—1960-yillarda olib borilgan.

Eukaryotik genlarni tartibga solish
Eukaryotik hujayralardagi genlarni tartibga solish masalasi boshqa formulani talab qiladi, chunki tipik eukariotlarning hayot tarzi prokariotlarning hayot tarzidan tubdan farq qiladi. Prokaryotlar oddiy bakteriyalardir

Umumiy ma'noda embrion rivojlanishi
Embrion bitta hujayradan - zigotadan rivojlanadi va ko'plab maxsus hujayralar majmuasiga aylanadi. Zigota totipotent bo'lib, ya'ni takroriy bo'linishdan so'ng u sanaga tushishi mumkin

Vaqtinchalik tartibga solish va jo'ja qanotlarining rivojlanishi
Vaqt mexanizmining ajoyib namunasi - jo'ja qanotining rivojlanishi (11.2-rasm). Qanot qo'shimcha qismidan o'sib chiqadi, u ektoderma qatlami bilan qoplangan mezoderma hujayralaridan, shu jumladan apikal mintaqadan iborat.

Chivin ko'zining shakllanishi
Ko'p genlarni o'z ichiga olgan eng qiziqarli voqealar seriyasidan biri Drosophila ko'zining shakllanishi paytida sodir bo'ladi. Hasharotlarning murakkab ko'zi taxminan 800 ta elementdan iborat. Alohida element

DNK tuzilishiga aralashuv: Epimeteyning qaytishi?
Qadimgi yunon miflarida titanlar - odamlar irqidan oldin xudolar tomonidan tug'ilgan devlar irqi haqida aytilgan. Xudolar epimetey titaniga hayvonlar va o'simliklarni yaratishni buyurdilar va ular orasida turli xil hayvonlarni tarqatdilar.

Rekombinant DNK va cheklovchi fermentlar
1972 yilga kelib Enni Chang, Pol Berg va Seymur Koen cheklovchi fermentlar har qanday ikkita DNK molekulasini kesib, ulardan bitta rekombinant DNK hosil qilishi mumkinligini aniqladilar.

Alohida klonlangan parchalarni tekshirish
Ko'pincha eksperimentchilarning e'tibori olimlar o'rganmoqchi yoki ishlatmoqchi bo'lgan bitta donor geniga qaratilgan. Omad bilan, bunday gen allaqachon genomikada mavjud bo'lishi mumkin

Gen terapiyasi
Transgen texnologiyalardan foydalanishning turli usullari orasida gen terapiyasi alohida o'rin tutadi. Agar o'simlik va hayvon organizmlarini o'zgartirish mumkin bo'lsa, uni qo'llashga nima to'sqinlik qiladi

Genomika - butun genomni o'rganish
Gen kutubxonasida ko'p sonli klonlarni qayta ishlash uchun ketma-ketlik va texnik vositalarning rivojlanishidagi so'nggi yutuqlar olimlarga bir vaqtning o'zida organizmning butun genomini o'rganish imkonini berdi. Se

Doktor Frankenshteyn sifatida genetik
Zamonaviy jamoatchilik nazarida genetiklar ko'pincha Meri Shellining "Frankenshteyn" romani qahramoni obrazi bilan bog'liq bo'lib, uning ishiga juda ishtiyoqli va dahshatli yirtqich hayvonni yaratadi. Men genetiklarni ayblayman

Rekombinant DNK tadqiqotlarini nazorat qilish
Genetikaning roli haqidagi munozaralar gen muhandisligining zamonaviy gullash davridan ancha oldin boshlangan. 1970-yillarda nafaqat ilmiy jamoatchilik, balki keng jamoatchilik ham bilan bog'liq masalalarni muhokama qila boshladi

genetik jihatdan o'zgartirilgan organizmlar
Genetikaga jamoatchilik ta'siri va bu sohadagi ilmiy tadqiqotlarni tartibga solish masalalari hali ko'p jihatdan hal etilmagan. Mikrobiologik texnologiyalar va usullar takomillashgani sari,

Kontekstda texnologiya
Muammoning paydo bo'lgan tomonlaridan biri ilmiy ma'rifatdir. Ko'chmas mulk agentlari hazillashganidek, uyni sotishning uchta asosiy elementi joy, joylashuv va joylashuvdir. Aynan bir xil

Genetik jihatdan o'zgartirilgan oziq-ovqatlarga qarshi argumentlar
Genetik modifikatsiyalangan oziq-ovqatlar bo'yicha bahs-munozaralar davomida ulardan foydalanishga qarshi bir qator dalillar ilgari surildi. Biz bu erda muxoliflarning fikriga asos bo'lgan asosiy dalillarni sanab o'tamiz.

Klonlashning axloqiy jihatlari
Hayvonlarni klonlash, garchi transgenik texnologiyalar bilan bevosita bog'liq bo'lmasa ham, shunga o'xshash axloqiy savollarni tug'diradi. Bu, birinchi navbatda, sutemizuvchilarga tegishli. Bu haqida uzoq vaqtdan beri ma'lum

Olimlarning mas'uliyati
Zamonaviy genetik texnologiyalar insoniyatga katta zarar etkazishga qodir, shuning uchun jamiyat doimo hushyor bo'lishi kerak. Bizning maqsadimiz genetik texnologiyalarni himoya qilish yoki qoralash emas.

Mutatsiya chastotasi
Mutatsiyalar har doim tabiiy, tasodifiy va hech qanday sababsiz sodir bo'ladi. Qaysi mutatsiya sodir bo'lishini va qaerda sodir bo'lishini oldindan taxmin qila olmaymiz, shuning uchun ularni o'rganishda statistik usullar qo'llaniladi.

Odamlardagi mutatsiyalar
Odamlardagi mutatsiya tezligini dominant belgilarni ko'rsatadigan nasl-nasablar yordamida aniqlash mumkin. Bir avlod vakilida to'satdan paydo bo'lgan va naslga o'tadigan nuqson

Radiatsiya
Spontan mutatsiyalar juda kam uchraydi. Mutatsiyalar chastotasi mutagenlar tomonidan ortadi. Eng kuchli mutagenlarga ma'lum turdagi nurlanish kiradi. 1927 yilda Hermann Myuller Drosophila bilan tajriba o'tkazdi va

Mutatsiyalar nima?
Mutatsiya - bu DNKning o'zgarishi. Ba'zi o'zgarishlar o'z-o'zidan, vaqt o'tishi bilan sodir bo'ladi. Masalan, DNK molekulalari guanin va adeninning purin asoslarini (depurinatsiya) nisbatan yuqori tezlikda yo'qotadi.

DNK ta'mirlash tizimi
Sayyoramizda hayot rivojlanib borar ekan, hujayralar doimo nurlanish shaklida ham, kimyoviy moddalar ko'rinishida ham turli mutagenlarga duch keldi. Mutatsiya darajasi ichida bo'lishi kerak

Radiatsiyaning genetik oqibatlari
Ionlashtiruvchi nurlanish har qanday turdagi mutatsiyalarni keltirib chiqaradi - nuqta almashtirishdan tortib, xromosoma aberatsiyasi va uzilishigacha. O'rmonda past nurlanish manbalarini joylashtirish orqali tadqiqotchilar doimiy nurlanish ekanligini isbotladilar

Xromosoma aberatsiyasi
Xromosomalar ma'lum bir ketma-ketlikda joylashgan genlarni o'z ichiga oladi. Organizmning fenotipi nafaqat ma'lum genlarga, balki ularning boshqa genlarga nisbatan qanday joylashishiga ham bog'liq. Ustida

inson xromosomalari
Elektron mikroskop ostida inson xromosomalari ko'p sonli halqalarga o'ralgan qalin arqon bo'laklariga o'xshaydi. Har bir xromosoma o'ralgan uzun, uzluksiz DNK zanjiridir

Anevploidiya
Xromosoma aberatsiyasini o'rganish uchun boy material manbasi rivojlanishning birinchi haftalarida abortlardir, chunki ular yangi tug'ilgan chaqaloqqa qaraganda 50-100 marta ko'proq xromosoma anomaliyalariga ega.

takrorlash va yo'q qilish
Xromosomalarning katta bo'limlarining ko'payishi va o'chirilishi, aksariyat mutatsiyalar kabi deyarli har doim o'limga olib keladi. Agar homila omon qolsa, unda u jiddiy rivojlanish buzilishlari bilan tavsiflanadi. Eng mashhur prime

Inversiyalar
Ko'pchiligimiz er-xotinlar tug'ilgan homiladorlik va homila tushishi tufayli farzand ko'ra olmagani haqida eshitganmiz. Agar sheriklardan biri inversiya yoki translokatsiya uchun heterozigot bo'lsa, bu sodir bo'ladi.

Translokatsiyalar
Translokatsiyalar karyotipda ko'rish mumkin bo'lgan irsiy kasalliklarning keng tarqalgan sababidir. Ular odatda bitta oddiy xromosoma va translokatsiyaga ega bo'lgan bitta xromosomaga ega bo'lgan geterozigotlar tomonidan olib boriladi.

Evolyutsiya uchun dalillar
Turli xil organizmlar aslida umumiy ajdoddan bosqichma-bosqich o'zgarish orqali evolyutsiyaga uchraganligi haqidagi dalillar turli manbalardan keladi. Ehtimol, eng kuchli dalillardan biri

Evolyutsiya jarayon sifatida
Keng ma’noda evolyutsiya uchta jarayonni qamrab oladi: makroevolyutsiya, ixtisoslashuv va mikroevolyutsiya. Makroevolyutsiya o'tmishda mavjud bo'lgan barcha jarayonlarning yig'indisini anglatadi

populyatsiya genetikasi
Genlarning allellarini yovvoyi va mutantlarga bo'lish, xuddi genetika asoslari bilan tanishganimizda bo'lgani kabi, mutlaqo to'g'ri emas va bunday bo'linish evolyutsiya haqida noto'g'ri tasavvurga olib kelishi mumkin. tadqiq qilingan

inson evolyutsiyasi
Darvinning evolyutsiya nazariyasidan eng munozarali xulosa odam maymunlardan paydo bo'lgan degan taxmin edi. Xristian dini vakillari bu fikrni norozilik bilan qabul qildilar, chunki

Homo sapiensning migratsiyasi va xilma-xilligi
Butun dunyodagi odamlarning DNK ketma-ketligi tufayli insoniyatning filogenetik daraxtini qurish mumkin edi. Bu daraxtning ildizlari, toshga aylangan qoldiqlari guvohlik berishicha, Afrikaga boradi. Ko'pchilik bio

Terining rangi
Aholining o'rtacha teri rangi deyarli to'g'ridan-to'g'ri uzunlik bilan bog'liq: eng qorong'i ekvator yaqinida, eng yorug'i esa qutblarga yaqinroq. Qorong'i teri ultrabinafsha nurlanishidan yaxshiroq himoya qiladi.

Evgenika
Bobda allaqachon aytib o'tilganidek. 1, inson zotini yaxshilash g'oyasi uzoq vaqt oldin, hech bo'lmaganda klassik davrdagi qadimgi yunon jamiyatida paydo bo'lgan. Ammo so'nggi yillarda u alohida e'tiborni tortdi.

Lug'atb
Avtoradiografiya - radioaktiv materiallarning suratini fotografik eritmaga ta'sir qilish orqali olish usuli; eritma paydo bo'lgan joyda qorong'u nuqta hosil bo'ladi.

Karboksil guruhi - COOH ning kimyoviy birikmasi, shuningdek kislota guruhi deb ataladi, chunki vodorod atomi H + ioni shaklida ajralib chiqishga moyildir.
Karboksi uchi - erkin karboksil guruhi bo'lgan polipeptid zanjirining oxiri. Karyotip - bu organizmning xromosomalar to'plamining diagrammasi, natijada

Sitozin DNK yoki RNKning pirimidin asoslaridan biridir
Allel chastotasi - populyatsiya genetikasida bir genning (yoki xromosoma turi) bir nechta allellarining nisbati. Mutatsiya tezligi - bu a