- •Қысқартылған сөздер тізімі
- •Химиялық лабораторияларда жұмыс істеу ережелері
- •Реактивтерді пайдалану ережелері
- •Лабораторияда жұмыс істегенде қолданылатын сақтық шаралары
- •1.1 Термодинамиканың жанды жүйелердегі негізгі заңдылықтары
- •Термодинамикалық заңдылықтарды жанды ағзаларда қолдану
- •Термодинамиканың негізгі бастамалары және заңдары
- •1.1.2 Термодинамиканың бірінші заңы
- •1.1.3 Термодинамиканың екінші заңы
- •1.1.4 Гиббс энергиясы. Гельмгольц энергиясы
- •1.1.5 Термодинамиканың үшінші заңы
- •1.2 Химиялық кинетика
- •1.2.1 Химиялық реакция жылдамдығына әрекеттесуін заттардың табиғатының әсер етуі
- •Реакция жылдамдығына катализатордың (өршіткінің) әсері
- •1.2.2 Химиялық реакциялардың кинетикалық жіктелуі
- •1.2.3 Ферменттер және олардың құрылысы туралы жалпы түсінік
- •1.3 Ерітінділер туралы ілім
- •1.4 Буферлік жүйелер мен ерітінділер туралы түсініктер, олардың құрамы және жіктелуі
- •1.4.1 Буферлiк жүйелердiң рН–ына әсер ететiн факторлар
- •1.4.2 Организмнің буферлiк жүйелерi. Бикарбонаттық және фосфаттық буферлiк ерiтiндiлердiң әсер ету механизмi
- •1.4.3 Буферлiк сиымдылық – буферлiк әсердiң өлшемi
- •1.5 Комплексті қосылыстар
- •Кейбір кең қолданылатын лигандтар
- •1.6 Тотығу-тотықсыздану реакциялары
- •1.6.1 Тотығу-тотықсыздану реакцияларын құрастыру және
- •1.7 Жоғарғы молекулалық қосылыстар
- •1.7.1 Жмқ туралы жалпы түсініктер, олардың жіктелуі және жалпы қасиеттері
- •1.7.2 Белоктардың ерітінділері - полиэлектролиттер және полиамфолиттер
- •1.7.5 Тұтқырлықтың биологиялық маңызы
- •(Онкотикалық) қысымы
- •1.7.7 Жмқ ерітінділерінің тұрақтылығының жойылуы. Тұздану механизмі
- •2.1 Cпирттер
- •2.1.1 Қаныққан бip атомды спирттер
- •2.1.2 Қанықпаған бір атомды спирттер
- •2.1.3 Екі атомды спирттер (гликольдер)
- •Үш атомды спирттер. Глицерин
- •2.2 Фенолдар және ароматты спирттер
- •2.2.1 Екі атомды фенолдар
- •2.2.2 Үш атомды фенолдар
- •2.2.3 Ароматты спирттер
- •2.3 Оксоқосылыстар
- •2.3.1 Оксотоптың құрылысы
- •Оксоқосылыстардың нуклеофильдік қосып алу реакциялары
- •Ацетальдегид ацетальдегидтің гидраты
- •2.4 Гетерофункционалдық қосылыстар
- •Аминді спирттер
- •Серин Коламин Холин
- •Гидроксиқышқылдар
- •Оксоқышқылдар
- •2.5 Аминқышқылдар. Ақуыздар
- •2.5.1 Ақуыздардың химиялық құрылысы
- •2.5.2 Ақуыздардың кеңістіктегі орналасуы
- •Ақуыздардың амфотерлігі
- •2.6 Көмірсулар
- •2.6.1 Олигосахаридтер (дисахаридтер)
- •2.6.2 Полисахаридтер
- •2.6.3 Көмірсулардың биологиялық ролі
- •2.7 Бір және екі гетероатомды бес мүшелі гетероциклдар
- •Дипиррилметан
- •Витамин в12 (цианкоболамин)
- •Фурацилин
- •Фуразолидон
- •2.7.1 Екі гетероатомды бес мүшелі гетероциклдар
- •Пиразолон – 5
- •2.7.2 Бір және екі гетероатомды алты мүшелі гетероциклдар
- •Урацил (2,4 – дигидроксипиримидин) тимин (2,4–дигидрокси–5–метилпиримидин)
- •Цитозин (4–амин–2–гидроксипиримидин)
- •Птеридин
- •2.8 Нуклеин қышқылдары
- •2.8.1 Рибонуклеозидтер
- •2.8.2 Дезоксирибонуклеозидтер
- •1, 2 Немесе 3 фосфор
- •Аденозин-3′–фосфат (3′-амф) немесе 3′–аденил қышқылы
- •(Уридинмонофосфат, уридин – 5′ – фосфат,
- •2.8.5 Полинуклеотидтер және полирибонуклеотидтер
- •2.9 Липидтер
- •2.9.1 Майлардың қорытылуы және сіңірілуі
- •2.9.2 Липидтер. Фосфоацилглицериндер
- •2.9.3 Қаныққан (шектелген) майлы қышқылдар сабындар
- •2.9.4 Қанықпаған (шектелмеген) майлы қышқылдар
- •2.9.5 Глицеролипидтер. Ацилглицериндер (жай және аралас)
- •2.9.6 Фосфоглицеролипидтер (фосфатид қышқылы, фосфатидилсерин, фосфатилэтаноламин, фосфатидилхолин)
- •2.9.8 Изопреноидтардың жалпы сипаттамасы (сабындалмайтын липидтер)
- •2.9.9 Холестерин (құрылысы)
- •Холестерин
- •2.9.10 Гликокортикоидтар және минералдық ортикоидтар
- •Эстрадиол
- •Тестостерон Тесттер
- •Жауаптары
- •Қолданылған әдебиеттер
Лабораторияда жұмыс істегенде қолданылатын сақтық шаралары
Улы және жағымсыз иісті заттармен жасалатын тәжірибелер тартпа шкафта жүргізіледі.
Бөлініп жатқан газдарды ыдысқа жақын еңкейіп иіскеуге болмайды. Газдың немесе сұйықтың иісін білу үшін ыдыстың аузынан ауаны өзіне қарай желпу керек.
Концентрациялы қышқылдарды, әсіресе, күкірт қышқылын сұйылтқанда қышқылды суға құю керек, керісінше, істеуге болмайды.
Беттеріне немесе киімдеріне шашырамау үшін реактивтерді құйғанда ыдысқа аса төмен еңкеймендер.
Сұйықты қыздырып жатқан ыдыстың үстіне еңкеймеу керек, себебі сұйықтың бетке шашырап кетуі мүмкін.
Пробирканы қыздырғанда оның аузын өзіне немесе қатар тұрған жолдастарына қаратып ұстама.
Егер беттеріне немесе қолдарына сұйықтың (қышқылдың) шашырандысы тисе, судың қатты ағындысымен жуып, содан кейін күйген жерді соданың сұйытылған ерітіндісімен жуу. Сілті тиген жерді сумен жуады да, сосын калий перманганатының 3%-ті ерітіндісіне батырылған мақтамен сүртеді.
Оңай от алғыш, ұшқыш заттармен жасалған барлық тәжірибелерді оттан аулақ және мүмкіндігінше тартпа шкафта жүргізген жөн.
Жана бастаған бензин, спирт, эфирді сөндіргенде жалынға құм себу керек.
Жанарғының жалынынан немесе қызған нәрселерден дене күйсе, күйген жерді марганец қышқылының концентрациялы ерітіндісімен жуу керек. Ол жерді күйікке қарсы қолданылатын дәріге батырылған мақтамен таңып тастау керек.
Уланғанда және қатты күйгенде іле-шала дәргерге көріну қажет.
Лабораториядан кетерде газ жанарғылары шүмектерінің жабықтығын тексеріп, электр жүйсін мұқият сөндіріп кету керек.
I БӨЛІМ
1.1 Термодинамиканың жанды жүйелердегі негізгі заңдылықтары
Жанды жүйелердің энергия көздері
Жер бетіндегі барлық биологиялық процестер үшін энергия көзі болып Күн сәулесі есептеледі. Күннің энергиясы гамма электрондармен гамма сәулелер түрінде әрекеттесіп, фотондарға айналады. Өсімдіктер Күн энергиясының сәулелерін қабылдап, фотосинтез реакциясының нәтижесінде бұл энергияны әртүрлі молекулалардың химиялық байланыстарының энергиясына айналдырады.
Өсімдіктер мен жануарлардың жасушаларындағы потенциалдық энергия молекуладағы атомдардың арасында пайда болатын химиялық байланыстардың энергиясы түрінде сипатталады. Мысалы, 1 моль глюкоза молекуласындағы С, Н және О атомдарының арасындағы потенциалдық энергия 285000 Дж. Химиялық байланыстардың потенциалдық энергиясы валенттік электрондардың энергетикалық деңгейі жоғары орбитальдарда орналасуымен түсіндіріледі, олар онда органикалық молекулалар түзілгенде түседі. Энергиясы жоғары электрондар, биоорганикалық молекулалардың метаболиттік өзгеруі барысында, төмен энергетикалық деңгейге ауыса алатын қабылет көрсетеді, соның нәтижесінде потенциалдық энергия кинетикалық энергияға айналады. Химиялық жүйелерде энергетикалық деңгейлер мен қозғалатын электрон ағындарының кинетикалық энергиясы қабысқан процестердің қажетіне асырылады.
Энергияның әртүрлі формаларының өзара айналуы ағзаның сан алуан тіршілік қызметтерін орындауға қабылетін сипаттайды.
Биологиялық тотығу
Кинетикалық энергияның бір түріне жататын Күн сәулесінің энергиясы потенциалдық энергияның бір түрі болып табылатын химиялық байланыстардың энергиясына айналады. Биоорганикалық молекулалардың химиялық байланыстарында шоғырланған энергия тіршіліктің негізін қалайтын алмасу реакцияларының немесе метаболиттік процестердің барысында бөлініп шығады. Өсімдіктермен қоректенетін ағзаларда ұсақ молекулалардың, мысалы, көмірсулардың энергиясы биологиялық тотығудың барысында бөлінеді және оның мөлшері осы заттардың жасыл өсімдіктерде жүретін фотохимиялық реакциялардың нәтижесінде түзілуіне кеткен энергиясына тең болады.
Биологиялық тотығуда түзілген энергияның бір бөлігі әрі қарай пайдалануға болатын АТФ т.б. трифосфаттардың фосфаттық байланыстарының макроэргтік энергиясына айналады, ал екінші бөлігі әрі қарай пайдаға аспайтын жылуға айналады.
Макроэргтік фосфаттық байланыстар түзіле жүретін процестер жасушалардың митохондрияларында орындалады. Ағза АТФ-тың макроэргтік байланыстарының химиялық энергиясын әртүрлі биологиялық қызметтерді орындау үшін, яғни жаңа молекулалардың синтезі, химиялық жұмыс, молекулаларды осмос және иондық градиентке қарсы тасымалдау, мембраналық потенциалдарды сақтау, электр импульстерін өндіру т.б. қызметтер үшін пайдаланады.
Физикалық қозғалыстарда тотығу процестерінің белсенділігі жоғарылайды, бұл жағдай АТФ-тың әжептәуір мөлшерде жиналуына байланысты болады.
Биологиялық тотығу жүйе мен қоршаған ортаның арасындағы қарым қатынасты суреттейтін маңызды кезеңдердің бірі болып есептеледі.
Энергияның жасушада түзілу әдістері туралы жалпы түсініктер
Жанды ағзалардың жасушалары энергияны қоректік заттардан сатылап өндіреді.
Бірінші сатыда белоктар, майлар және көмірсулар жасушадан тыс жүретін реакциялардың нәтижесінде ұсақ молекулаларға (мономерлер немесе құраушылар) ыдырайды. Бұл ұсақ молекулалардан, негізінен, ацетил коэнзим А түзіледі, сол сияқты аздаған мөлшерде АТФ, НАДН пайда болады. АТФ тың бұл сатыда түзілуі оттегісіз жүреді.
Екінші сатыда ацетил коэнзим А-ның молекулалары митохондрияларда СО түзе ыдырайды. Метаболиттен бөлінген сутегі Н атомдарын фермент тасымалдаушылар қосып алады. Әрі қарай электрондар күрделі тізбектің бойымен жоғары орбитальдардан төменгілерге ауысып, ең соңында О2 тотықсызданып, су Н2О түзіледі:
О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О
Электрондардың энергиясының арқасында сутегінің гидрид иондары (Н) митохондрияның ішкі жағынан сыртына тасымалданады. Соның нәтижесінде ішкі митохондриялы мембранада пайда болатын протондардың трансмембраналық электрліхимиялық градиенті, жасушаның негізгі энергия тасымалдаушысы болып табылатын, АТФ молекулаларының синтезі үшін қажетті энергияны туындатады.
АТФ химиялық энергияның жасушадағы негізгі тасымалдаушысы
Қажетті химиялық қосылыстардың жасушада түзілуі үшін керекті энергия АТФ молекулаларынан макроэргтік байланыстардың гидролизі нәтижесінде пайда болады. Бұл реакция тікелей немесе жанама түрде энергетикалық тиімсіз синтездеу реакциялары үшін қолданылады. АТФтың гидролизі 2 бағытта жүруі мүмкін.
Энергияның бөлінуі фосфаттың жоғары тұрақтылығына және көршілес екі фосфат топтарының арасындағы энергетикалық тиімсіз электрлістатикалық тебілістің жойылуына байланысты болады.
АТФ → АДФ + Р (фосфат)
Пирофосфат бөлінгенде 2 есе артық энергия бөлінеді, бұл жағдайда АТФ АМФке дейін гидролизденеді:
АТФ → АМФ + Р ~ Р (пирофосфат)
Р ~ Р → Р + Р
АТФтың ыдырау жолы еркін энергияның өзгеру шамасы бойынша анықталады.
Энергияның жылу түрінде бөлінуі, бір жағынан, жүйедегі ретсіздікті жоғарылатады, ал ол молекулалардың ыдырауына және олардың қозғалысының жоюшы әсерінің күшеюіне байланысты болады. Екінші жағынан, экзотермиялық реакцияларда жылудың бөлінуі теңсіз процестердің міндетті шарты болып есептеледі, сол себепті оның әрі қарай тіршілік жасауының жағдайы болып табылады.
Катаболиттік және анаболиттік реакциялардың өзара байланысы
Жасушаларда мыңдаған әртүрлі реакциялар жүреді. Олар өзара байланысқан және тіркескен өзгерістер тізбегін құрайды, олардың барысында бір реакциялардың өнімі екінші реакциялардың субстраты болып табылады. Мұндай тіркестер метаболиттік тізбектер деп аталады.
Метаболиттердің тасымалдануы жасушаның ішіне немесе сыртына қарай бағытталуы мүмкін:
Жасушаның ішіне қарай бағытталған тасымалдау катаболиттік реакциялармен сипатталады, олар бойынша сіңірілген қоректік заттар ұсақталады (қанттарға және қантты фосфаттарға айналады).
Сыртқа бағытталған тасымалдау деген гликолиздің аралық өнімдерінен, лимон қышқылының тұйық тізбегінен және т.б. басталатын, сөйтіп күрделі жасуша құрылымдарының пайда болуына әкелетін биосинтез реакциялары немесе анаболиттік реакциялар.
Катаболиттік және анаболиттік реакциялардың арасындағы өзара байланыс биотермодинамикалық сипаттағы мәселелерді шешу деңгейінде іске асады. Оның қағидасы бойынша, үзілген химиялық байланыстардың энергиясы АТФ молекулаларында жинақталып, содан соң ағза үшін қажетті жаңа, арнайы қосылыстарды түзу үшін пайдаланылады.