1) Наноәлем, наноғылым, наноинженерия. Нанотехнология дамуының қысқаша сипаттама беріңіз.Наноғылым – тіршіліктің негізгі фундаменталды процесстерін атом, молекула деңгейінде зерттейді. Нанотехнология – осы білімнің негізінде адамзатқа қажетті жаңа, ерекше қасиеттері бар материалдарды, түрлі құралдарды, агрегат, машиналарды алуға көмектеседі. Нанотехнология - бұл көзге көрінбейтін аса ұсақ бөлшектерді ретке келтіре отырып, соның ерекшеліктерін алдын-ала белгілеп беру арқылы әлдебір құрылымды құрастыруға қажетті жекелеген атомдарды ыңғайластыра орналастыру. Нанотехнология (грек. nanos – ергежейлі және технология) – кеңістіктің нанометрлік аймағындағы жеке атомдарға, молекулаларға, молекулалық жүйелерге әсер ету арқылы жаңа физика-химиялық қасиеттері бар молекулалар, наноқұрылымдар, наноқұрылғылар мен материалдар алу мүмкіндіктерін зерттейтін қолданбалы ғылым. Нанометр дегеніміз бір метрдің миллиардтан бір бөлігі (1 нанометр=10^-9 метр). Наноинженерия – осы жасалған наноқұралдардың қолдану аймағын табады. Наноталшықтардан киім және медицина-биологиялық маталар жасау нанотехнологиялардың маңызды бағыттарының бірі болып табылады.Нанотехнология дамуының  негізгі бағыттары: 2007-2008 жылдары отандық жоғары оқу орындарында инженерлік бағыттағы 15 ғылыми зертхана құрылып, жұмыс істей бастады. Алдағы 10-15 жылда нанотехнологиялық материалдарды қолдану тәсілімен шығарылатын бұйымдардың көлемі триллион доллар болады деп күтілуде. Сол жылдан бастап еліміздің 10 алдыңғы қатарлы жоғары оқу орындарында қазіргі талапқа сай жабдықтармен жабдықталған инженерлік зертханалар ашылған болатын. Солардың қатарында Әл-Фараби атындағы қазақ мемлекеттік университеті мен М.Х.Дулати атындағы Тараз мемлекеттік университетіндегі «Наноинженерлік зерттеу әдістері» зертханасы. Тараз мемлекеттік университетінде бүгінгі күні электронды микроскоптар мен рентгендік микроталдаулар жасалып, құрылыстық, композициялық материалдарды, азық-түлік өнімдерін физикалық-химиялық зерттеу әдістері жалғасын табуда.Оқу орнына мемлекет тарапынан бөлінген қаражатқа жапондық JSM7500F микроскопы алынды. Нанотехнологияның үш негізгі міндеттерін айқындап алды:Біріншіден, осының көмегіне сүйене отырып, атомдарды өз қалауымызша тікелей орналастыру жүзеге асырылады, яғни ерекше қасиеттерге ие болған материалдар жасалады.Екіншіден, көлемдері жекелеген молекулаларға немесе атомдарға тең белсенді элементтері бар электрондық схемалардың өндірісін ұйымдастыру көзделіп отыр.Үшіншіден, ғалымдар көлемі молекулаға тең механизмдер мен роботтар, яғни наномашина жасауды көздеуде.

3)Бионанонысандар, жіктелуі, қасиеттері, қолдануы. Нанотехнологияның нысандары: нанобөлшектер;нанотүтікшелер; нанопленкалар; Нанотүтікше диаметрі бірнеше нанометр, ал ұзындығы оншақты микрон болаты милиондаған көміртегі атомынан тұратын молекула. Адамның шашының қалыңдығынан 100 мың есе аз нанотүтікшелер сирек кездесетін ете берік материал болып шықты. Олар болаттан 50-100 есе берік, әрі тығыздығы алты есе аз. Нанотүтікшелерден косманавтар, өрт сөндірушілерге арналған ыңғайлы киімдер тігу үшін, ете берік және жеңіл композиттік материал, микроскопқа зонд жасауға болады. Олар өзінің салмағынан бірнеше тонна артық жүкке шыдайды. Микроприборларда оларды сым ретінде қолданса, таңқалатыны, бойымен тоқ жүргенде жылу бөлінбейді. Нанотүтікшелер газды (әсіресе сутегі) сақтауға қауіпсіз материал. Автомобилдерге жанғыш элемент ретінде сутегіні пайдаланса, ол бензинге қарағанда экологиялық таза элемент, алайда сутегі мелшері үлкен баллонды қажет етеді. Нанокластерлер - өзіне тән өлшемі 1-10нм поликристалдық наноқұрылым түрінде болатын нанобөлшектердің түрі. Кластерлер (англ. cluster – шоқ,шоғыр, үйілім) – белгілі бір қасиетке ие, дербес бірлік ретінде қарастырылатын біртекті элементтердің қосылыстары. Нанопленкалар-кварц нанобөлшектерінен және полимерлерден тұрады.Түрлері: Лэнгмюр-Блоджетт пленка, полимерлі пленкалар, рентгендік пленкалар т.б.Полимерлі пленкалар- 0,5мм аз қалыңдықтағы полимерлі материалдар поливинилхлорид, полиэтилен, полипропилен, полиамидтерден жасалады және экструзия әдісімен,каландирлеу арқылы жасалады.Полимерлі қабаттар комбинациялық материал өндіруде алюминді фольга және қағаздар қолданылады. Лэнгмюр-Блоджетт пленка термині-моно немесе көп қабатты пленка дегенді білдіреді.Су және ауа бөлігінен тұратын молекулалық пленка Лэнгмюрлық пленка деп аталады. Рентгендік пленканың медецинада қолданылуы:рентген сәулесі адам денесінен өткеннен кейін медециналық рентген пленкасына түседі,сосын сурет пайда болады.Сол суретке қарап сырқатты анықтауға болады.Бұл пленка арқылы ақпарат алып қана қоймай,оны ұзақ уақыт сақтауға болады.

4)Төменгі молекулалы бионанонысандар. АМИНҚЫШҚЫЛДАР - молекуласында амин (~NH₂) және карбоксил (-СООН) топтары бар органикалық қосылыстар:H₂N-CH₂-COOH (аминсірке қышқылы (глицин)). Құрамында әр түрлі функционалды топтары болғандықтан, аминқышқылдары гетерофункционалды қосылыстарға жатады. Аминқышқылдары табиғатта көп таралған: белоктардың, пептидтердің және т.б. физиологиялық белсенді қосылыстардың кұрамына кіреді және бос күйінде де кездеседі. Тіршілік үшін аса маңызды қосылыс белок молекуласы аминқышқылдар қалдықтарынан құралатындықтан, олардың маңызы өте зор. Белок биосинтезіне жиырма шақты а-аминқышқылдары қатысады. Аминқышқылдары барлық ағзалардың зат алмасу процесіне қатысып гормондар витаминдер мидиаторлар пуринді және пиримидинді азоттық негіздердің алқолоидтердің т. б. гормондар биосинтезінің негізгі қосылыстарын түзу қызметін атқарады. НУКЛЕОТИДТЕР – нуклеин қышқылдарын құрайтын негізгі құрылымдық бірлік. Н. бір-бірімен ковалентті байланыс арқылы байланысқан 3 түрлі хим. бөліктен тұрады: 1) көміртектің бес атомы бар қант (ДНҚ молекуласында дезоксирибоза, ал РНҚ-да – рибоза); 2) қанттың 1-көміртек атомымен ковалентті байланысқан пуриндік немесе пиримидиндік азоттық негізі. Бұл екі бөлік бірігіп нуклеозид деп аталатын құрылым түзеді. ДНҚ молекуласының құрамына пуринді негіздер – аденин (А), гуанин (Г) және пиримидинді негіздер – цитозин (Ц), тимин (Т) кіреді. РНҚ-ны да осы негіздер құрайды, тек тиминнің орнына мұнда урацил (У) болады (Т урацилден метилдік топ [–СН3] арқылы ажыратылады). Нуклеотидтер құрылысы: ДНҚ мен РНҚ-ның құрам бөліктері. ДНҚ молекуласындагы әрбір нуклеотид үш компоненттен тұрады: тимин, аденин, гуанин, және цитозин, азот қосылыстары, 5 мүшелікөміртекті көмірсулар, дезоксирибоза және фосфор қышқылының қалдығы. РНҚ, да көмірсулардан рибоза бар, ап азот қосылысынан тимин урацилмен алмасқан.

МОНОСАХАРИДТЕР- қарапайым қанттар, көмірсулардың негізгі тобы. Полиоксиальдегидтер (альдозалар) немесе полиоксикетондар (кетозалар) болып саналады. Углеводтары 3 не одан көп көміртек атомдарынан (триозалар, тетрозалар, пентозалар, гексозалар т. т.) тұрады. Циклдық және ациклдық (пираноздық және апираноздық) түрде кездеседі. Ең көп тараған моносахаридтер — глюкоза, галактоза, фруктоза, ксилоза, арабиноза. М. құрамына карбонилді және гидроксилді топтардан басқа ОН — тобының, орнына — сутек атомы (дезоксисахароза), амин тобы (аминды сахарозалар), меркапт топтар (тиосахарозалар), СООН (уронды сахарозалар) т. б. кіреді. М. олигомен полисахаридтердің және ликопротендтер, гликолипидтердің т. б. аралас биополимерлердің құрамына кіреді. Моносахаридтердің химиялық қасиеті молекулада үш функционалды топтың (карбонилдің, спирттік гидроксилдердің және полуацетальді гидроксилдің) болуымен сипатталады. Полимерлер немесе жоғары молекулалы қосылыстар (гр. πολύ- — көп, μέρος — бөлік, бөлігі) — молекула құрамында өзара химикалық немесе координаттық байланыстармен қосылған жүздеген, мыңдаған атомдары бар және өздеріне ғана тән қасиеттермен ерекшеленетін заттар тобы. Жоғары молекулалы қосылыстар көбіне молекулалары көп қайталанып отыратын мономерлер тізбегінен тұрады. Олардың ішіндегі ең қарапайымы — полиэтилен, оның мономері — этилен. Жоғары молекулалы қосылыстар табиғи (ақуыздар, нуклеин қышқылдары, табиғи шайырлар), жасанды (табиғи полимерді химикалық реактивтермен әрекеттестіру кезінде алынатын), синтетикалық (полиэтилен, полипропилен, полистирол, полиамид, фенолды шайыр, т.б.) болып үш топқа бөлінеді. Табиғи Жоғары молекулалы қосылыстар Биосинтез барысында тірі организм клеткаларында түзіледі. Синтетикалық Жоғары молекулалы қосылыстар мономерлерді поликонденсациялау, полимерлеу арқылы алынады. Олардың тізбектері ашық, бірінен соң бірі түзу сызық бойымен орналасқан мономер бөліктерінен, тарамдалған немесе тор тәрізді Жоғары молекулалардан құралған (қ. Полимерлер). Жоғары молекулалы қосылыстар машина жасауда, құрылыста, ауыл шаруашылығында, электртехникада, медицинада, т.б. көптеген салаларда кеңінен қолданылады.

5. Жоғары молекулалы бионанонысандар. Дендромерлер

БЕЛОКТАР (ақуыздар, протеиндер) грек тілінде «бірінші» деген мағынаны білдіреді) - жоғары молекулалық полимерлі заттар, гидролизге түскенде аминқышқылдарына ыдырайды. Белоктардың құрамына 20 амин қышқылының қалдығы кіреді. БЕЛОКТАР – тіршіліктің көзі, бүкіл тірі организмдердің құрамына кіретін заттардың ең маңыздыларының бірі. Организмде көптеген қызметтерді атқарады.Белоктардың организмде атқаратын қызметтері (функциялары): Құрылыс - белоктар протоплазманың негізін құрайды, липидтер мен бірге олар клеткалар мен органеллалардың мембраналарын түзеді;

Каталитикалық - барлық биохимиялық құбылыстар ферменттердің қатысымен жүреді; Қозғалтатын - қозғалу, бұлшық еттердің жыйырылып-созылуы; Транспорттық - оттегі транспорты (гемоглобин, миоглобин), альбумин (май қышқылдарын, органикалық заттарды мембранадан тасымалдауы); Қорғаныс - антиген-антитело, тромбин - қан ұйуы, муциндер - асқазан мен шек клеткаларының қабырғасы; Гормондық - гормондар (инсулин, вазопрессин); Қоректік - сүттегі казеин, жұмыртқадағы овальбумин; Сүйеу - сүйектер, шеміршектер, буын сүйектері;

Рецепторлық - әрөтүрлі заттарды танып, байланыстыруы (гликопротеидтер); Белоктар - регуляторлар, белоктар - ингибиторлар.Белоктардың молекулаларында аминқышқылдарының қалдықтары өзара бiрiмен-бiрi байланысып полипептидтiк тiзбекті құрады. Полипептидтік тізбекте бір аминқышқылының карбоксил тобының көміртек атомы екінші аминқышқылының NН2 –тобының азот атомы коваленттік байланысады. Бұл байланысты (-СО-NH-) пептидтiк байланыс деп атайды.

NН2-СН-СООН + NH2-СН2-СООН NН2-СН-СО-NH-СН2-СООН + Н2О

| |

СН3 СН3

Аланин Глицин Аланил-глицин

Полипептидтiк тiзбек бiр белгiлi бағытта жазылады, оң жақта бос NН2-тобы бар, сол жақта бос СООН-тобы бар аминқышқылының қалдығы орналасады.Полипептидтiк тiзбектi үнемi қайталанатын (NH-СН-СО) және өзгерiске ұшырайтын (R - бүйiрлiк топтары) бөлiктерге бөлуге

болады Белоктың бiрiншi реттiк құрылымы – полипептидтiк тiзбекте аминқышқылдарының белгiлi бiр ретпен жалғасып орналасуы.2 Белоктың екiншi реттiк құрылымы – полипептидтiк тiзбекте жақын орналасқан аминқышқылы қалдықтарының кеңiстiкте өзара құрылысы. 3. Белоктың үшiншi реттiк құрылымы – полипептидтiк тiзбекте алыс орналасқан аминқышқылы қалдықтарының кеңiстiкте құрылысы.4. Белоктың төртiншi реттiк құрылымы – екi, үш, төрт немесе одан да көп полипептидтiк тiзбектерден(суббөлiктерден) құрылған белок молекуласында суббөлiктердiң кеңiстiкте өзара орналасуы.Нуклеин қышқылдары –клетканың ядросында табылған жоғары молекулалық қосылыстар.

Нуклеин қышқылдарының молекулалары – тiзбектi полимерлер. ДНҚ-ның бiр молекуласы клетканың ядролық бөлiгiнде орналасқан. Диплоидті эукариоттардың клеткаларында ДНҚ – негiзiнен, клетканың ядросында, шағын ғана мөлшерi цитоплазмада және митохондрияда орналасқан. Ядрода орналасқан ДНҚ молекуласы гистондармен байланысқан. Гистондар – бұл негiздiк қасиетi бар белоктар. Нуклеин қышқылдары – генетикалық мәлiметтi сақтау және оны ұрпақтан-ұрпаққа тарату (негiзгi қызметі). Ағзада қызмет атқаратын белоктардың молекулаларындағы аминқышқылдарының ретпен орналасуы туралы мәлiмет нуклеин қышқылының құрылымында жазылған. Нуклеин қышқылдары екi топқа бөлiнеді:

-дезоксирибонуклеин қышқылдарына (ДНҚ)

-рибонуклеин қышқылдарына (РНҚ). ДНҚ молекуласы барлық тiрi ағзада генетикалық ақпаратты сақтаушы. ДНҚ молекуласында жазылған мәлiмет делдал-молекула арқылы белокмолекулаларына берiледi. Делдал-молекула ретiнде РНҚ қызмет атқарады.ДНҚ РНҚ белок Нуклеин қышқылдардың құрамына кіретін азоттық негіздері

пиримидин және пуриннің туындылары болады.

Пиримидин: урацил (У(, цитозин (Ц), тимин )(Т);