16)Амин қышқылдары, нуклеотидтер, қарапайым қанттар, липидтер, биологиялық белсенді қоспалар - биологиялық макромолекулардың жасалуының негізі және бионанотехнологиялардың қатысушылары.

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. Липидтер — (гр. λίπος, lípos — май) — барлық тірі жасушадардың құрамына кіретін және тіршілік процестерінде маңызды рөл атқаратын май тәрізді заттар. Липидтердің ішіндегі табиғатта көп таралғаны—майлар. Майлар — организм тіршілігіндегі негізгі энергия көзі. Организмге қажетті энергияның 25—30%-ын липидтер береді. Майдың 1 грамы толық ыдырағанда, 38,9 кДж энергия бөлінеді, ол нәруыз бен көмірсудан белінетін энергиядан екі есе көп. Липидтердің гидрофобты қасиет көрсетуінің жасуша тіршілігіндегі рөлі ерекше. Себебі жасуша мембранасының ортаңғы екі қабаты фосфолипид молекуласынан тұрады. Фосфолипид молекуласы жасушаға сырттан қажетсіз заттарды өткізбейді, керісінше іштен сыртқы ортаға жасуша заттарын шығармаудың нөтижесінде, оның химиялық ортасы тұрақты болады. Сол сияқты липидтер жүйке ұлпасында, мида көп мөлшерде бар. Липидтер барлык тірі жасушаларда болады, осыған орай организмде мынадай маңызды қызметтер атқарады: құрылыс, энергия көзі, қоректік зат, қорғаныштық, метаболизмдік және т.б. Биологиялық белсенді қоспалар — тағамдық және дәрілік өсімдіктердің концентраты, жеке немесе тағамға құрамын байыту үшін қосылып қолданылатын аурудың алдын-алу мен ағзаның жалпы жағдайын жақсартуға арналған табиғи немесе табиғиға жақын заттар компоненті,жануартекті, минералды, өсімдіктекті шикізаттан химиялық синтез жолмен алынған, табиғи тағамдық және биологиялық белсенді заттардың қосындысы. Биологиялық макромолекула — полимер молекуласы. Макромолекула оларды түзетін мономерлердің құрылымдық құрамына қарай гомополимерлер және сополимерлер, ал құрылысының ерекшеліктеріне қарай сызықты, тармақты және кеңістікті болып бөлінеді. Макромолекуланың молекулалық массасы құрамына кіретін мономерлер молекулалық массасының жалпы қосындысымен анықталады. Сонымен қатар, макромолекулалар табиғи, жасанды және синтетикалық болып жіктеледі. Синтетикалық макромолекулалар полимерлену және поликонденсация әдістерімен алынады. Макромолекула медицинада, ауыр және жеңіл өнеркәсіпте, т.б. салаларда кеңінен қолданылады.

17)Биосенсорлар – химиялық, физикалық және биологиялық  агенттерді сандық анықтайтын құрылғылар. Түрлері, қолданылуы.  Биосенсорлар аналитикалық прибор,ферменттердің катализдеуін,иммунохимиялық реакцияларды,клеткадан,оргонелладан,тканьнан өткен реакцияларды қолданып химиялық байланысты табады.Биосенсорда биологиялық компонент физика-химиялық түрлендіргішке тіркеледі. Биосенсорлар 3 бөлімнен тұрады.1)биоселективті элемент(биологиялық материал мыс:ткань,микроорганизм,органелла,клеткалық рецепторлар,фермент,антидене т.б).Сезімтал элемент биоинженерия көмегімен жасалынады.2)түрлендіргіш(физика-химиялық принциппен жұмыс істейді,оптикалық,пьезоэлектрлік,электрохимиялық) аналиттің биоселективті элементпен әсерлесу нәтижесінде пайда болады,сигналды түрлендіреді.Ол түрленетін сигнал өлшеуге оңай болады.3)байланысты электроника-сигналды тіркейтін құрылғы.Коммерциялық биосенсор -бұл қандағы глюкоза деңгейін,мөлшерін өлшеуге арналған биосенсор болып табылады.Бөлшектену процесінде фермент алдымен глюкозаны қышқылдандырады да және ФАД(фермент компонентін ) қайта қалпына келтіру үшін 2 электрон қолданады.Сосын өз кезегімен электродын сатылы түрде бірнеше рет қышқылдандырады.Нәтижесінде топ глюкозаның концентрациясына пропорционал болып табылады.Бұл жағдайда электрод түрлендіргіш боып табылады,ал фермент биоселективті элемент.Биосенсор газ концентрациясы көбейгенде сигнал береді.Заманауи биосенсорлардың барлығы бір принциппен жұмыс істейді,яғни организм қолд.Биосенсор классификациясы.Түрлендіргіштің түріне қарай:оптикалық,акустикалық,калориметрлік,термиялық,электрохимиялық. Электрохимиялық биосенсорлар:потенциометрлік,амперометрлік,кондуктометрлік. Биосенсордың қолданылуы:азық-түлік құндылығын өлшеуде,азық-түлік қауіпсіздігін,жаңа екенін анықтауда;қоршаған ортаның ластану деңгейін өлшеуде қолданылады.Биосенсордың артықшылығы:өте сезімтал,тез жауабын алуға болады,қолдануға қауіпсіз,өте кішкентай болып табылады.

18)Мембрана, ферменттер, индикаторлар, тотығу-тотықсыздану ферменттердің негізінде жасалған электрохимиялық биосенсорлер. Мембрана — клетканың және клетка ішіндегі бөлшектердің (ядро, митохондрии, хлоропластар, пластидтер) бетінде орналасқан молекулалық мөлшердегі (қалыңдығы 5 — 10 нм), белокты-липидтік құрылымды жұқа қабықша. Ферменттер – бұл биологиялық катализаторлар, организмдегі химиялық реакциялардың жылдамдығын тездететін белоктық заттар. Биосенсорлар аналитикалық прибор, ферменттердің катализдеуін, иммунохимиялық реакцияларды,клеткадан,оргонелладан,тканьнан өткен реакцияларды қолданып химиялық байланысты табады. Биосенсорда биологиялық компонент физика-химиялық түрлендіргішке тіркеледі. Биосенсорлар 3 бөлімнен тұрады.1)биоселективті элемент(биологиялық материал мыс:ткань,микроорганизм,органелла,клеткалық рецепторлар,фермент,антидене т.б).Сезімтал элемент биоинженерия көмегімен жасалынады.2)түрлендіргіш(физика-химиялық принциппен жұмыс істейді,оптикалық,пьезоэлектрлік,электрохимиялық) аналиттің биоселективті элементпен әсерлесу нәтижесінде пайда болады,сигналды түрлендіреді.Ол түрленетін сигнал өлшеуге оңай болады.3)байланысты электроника-сигналды тіркейтін құрылғы.Коммерциялық биосенсор -бұл қандағы глюкоза деңгейін,мөлшерін өлшеуге арналған биосенсор болып табылады.Бөлшектену процесінде фермент алдымен глюкозаны қышқылдандырады да және ФАД(фермент компонентін ) қайта қалпына келтіру үшін 2 электрон қолданады. Түрлендіргіштің түріне қарай:оптикалық,акустикалық,калориметрлік,термиялық,электрохимиялық. "Биосенсор" деген терминдi айқындайтын компоненттiң болуын тiкелей ден қоятын биологиялық материал: ферменттер, тiндер, бактериялар, ашытқы, антигендер/антиденелер, липосомалар, органеллалар, рецепторлар, ДНК бар сезiмдi қабат бұл компоненттiң шоғырлануымен функционалды байланысты дабылды шығаратын құрылғыны түсiну қажет. Конструкциялық түрде биосенсор бiр-бiрiмен тығыз байланыстағы екi биохимиялық және физикалық түрлендiргiш немесе трансдьюсерден тұратын құрамдас құрылғы. Индикатор – белгілі бір физиологиялық параметрдің сапалық немесе сандық өзгерістерін бағалауға мүмкіндік беретін көрсеткіш (мысалы, қандағы кальций иондарының мөлшері, қалқанша серік бездердің белсенділігінің көрсеткіші). Биологиялық тотығу – оксидредуктаза ферменттерімен катализденетін, тірі организмдегі тотығу-тотықсыздану реакцияларының жиынтығы. Тотығу-тотықсыздану реакцияларды катализдейтін ферменттер :дегидрогеназалар, оксидазалар, оксигеназалар.

19)Литография, түрлері. Нанолитография-көптеген заманауи технологиялардың шешімі болатын әдіс.Бірақ осы уақытқа дейін литография жазық формадағы беттік қаббаттарға жабынды ретінде қолданылып келген.Акрон Университетінің ғалымы мынадай жаңа әдісті ойлап тапты.Ол бірлік нанобөлшектерді қолданатын топографиялық тең емес беттік қабаттарға жабындыны ойлап тапты. Нанолитография әдісі арқылы оптикалық жүйелерді,биоинженерлік және сенсорлы жүйелерді ойлап табу алға қойылып отыр. Литография түрлері: атомды литография, механикалық литография,печатті. Атомды литография –бұл тек электронды өндірістегі маңызды практикалық бағыт емес.Мысалы:наноантенн түріндегі құрылымды жасай аламыз.Ол бірлік молекулаларды,сонымен қоса биомолекулаларды эффективті анықтауға және зерттеуге мүмкіндік береді. Микросхемелар үшін жартылай өткізгішті приборларды оптикалық литография әдісімен жасайды,бірақ миниатюризация тапсырмасы бірнеше атомдардан тұратын суреттің беттік қабатын алуды талап етеді.Осы әдіспен 30нм өлшемдегі құрылымыды алған. Аз өлшемді құрылымды ойлап табу осы әдістің технологиялық негізі болып табылады. Атомдық нанолитография- материалды құрылымның микро және нанофабрикаты үшін потенциалды маңызды.Атомды нанолитографияда индивидуальді атомдардың ішкі және сыртқы деңгейлері нанометрлі дәлдікпен бақыланып отырады және нанообъектіміз индивидуальді атомдардан,молекулалардан,биологиялық клеткалардан жинақталады.Бұл әдіс нейтральді атомдарды қолданады. Литографиялық техниканың көмегімен квантты жіпшені алуға болады.Литография процесі жабынды қабаттары бар үлгіні сәулелендіруден тұрады(бірнеше шаблоннан кейін).Бұл шаблон сосын жойылады,ал беттік қабатта химиялық өңдеудің көмегімен наноқұрылымдар түзіледі.Әдетте мұндай заттың сезімтал қабаты ретінде полимер- полиметилметакрилат [С₅О₂Н₈]_n қолданылады.Молекулалы массасы: 10⁵ -10⁶ г/моль аралығында.Келесі суретте литография әдісімен алынған квантты проволок немесе нүктенің суреті көрсетілген. Механикалық литографияда “НаноСкан”сериялы құрылғысының мүмкіндігі өте зор.Механикалық нанолитография режимі беттік қабаттағы қалыпты құрылымды алуға,окисті пленканы жоюға,берілген аумақта жабындыдан босату,сондай-ақ микромеханикалық жүйелерде қолданылады.