МІНІСТЕРСТВО СВІТИ І НАУКИ
МИКОЛАЇВСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ
ІМЕНІ В.О. СУХОМЛИНСЬКОГО
Кафедра хімії та біохімії
МЕТОДИЧНИ РЕКОМЕНДАЦІЇ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНОГО ПРАКТИКУМУ ТА САМОСТІЙНОЇ РОБОТИ
З МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ
заочна форма навчання
ОКР «бакалавр»
Галузь знань: 0401 Природничі науки
Напрям підготовки: 6.040102 Біологія
Факультет: біологічний
2016-2017 Навчальний рік
ЛАБОРАТОРНЕ ЗАНЯТТЯ №1
ФІЗИКО-ХІМІЧНІ ОСНОВИ МОЛЕКУЛЯРНОЇ БІОЛОГІЇ
Питання для підготовки з теоретичного матеріалу:
Вільна енергія.
Рівновага утворення комплексів молекул у розчині.
Властивості ковалентного зв’язку.
Механізм гнучкості полімерного ланцюга.
Перебудови системи ковалентних зв’язків у хімічних реакціях.
Вандерваальсові взаємодії.
Електростатичні (іонні) взаємодії.
Водневий зв'язок.
Гідрофобні взаємодії.
Основні терміни:
Вільна енергія – величина, що залежить від внутрішньої енергії і ступеня впорядкованості системи; зниження цієї величини вказує на принципову можливість перебігу того чи іншого процесу (величина зниження вільної енергії є мірою ефективності перебігу).
Ентропія – частина загальної внутрішньої енергії системи, що може бути використана на роботу; міра невпорядкованості системи.
Ковалентний (хімічний) зв'язок — зв'язок, в основі якого лежить узагальнення пари електронів двома атомами.
Електростатичні (йонні) взаємодії — взаємодії між двома зарядженими молекулами чи хімічними групами.
Водневий зв'язок - зв'язок між атомом Гідрогену, ковалентно зв'язаним із електронегативним атомом (N, О, F) у складі однієї молекули, та електронегативним атомом іншої молекули.
Ван-дер-ваальсові взаємодії — взаємне притягання між будь-якими молекулами чи хімічними групами, яке виникає на близьких відстанях між ними (енергія взаємодій, знижуючись з відстанню між молекулами г, пропорційна 1/r6).
Гідрофобні взаємодії — взаємне «притягання» між неполярними молекулами або хімічними групами, яке виникає при їхньому зануренні у полярне середовище.
Задача 1.
Зміна вільної енергії ∆G реакції перетворення А → В становить -5 ккал/моль, а ∆G реакції перетворення А → С -2 ккал/моль. Спираючись на ці дані, чи можна визначити, яка з реакцій піде швидше?
Розв'язок:
Будь-яка реакція може відбуватися лише тоді, коли вона супроводжується зниженням вільної енергії, а величина зміни вказує на імовірність реакції. У даному випадку обидві реакції перетворення речовин супроводжуються зниженням вільної енергії С, а отже можуть проходити у клітині. При цьому перша реакція є більш імовірною (перетворення А→В відбувається більш ефективно). Однак, швидкість реакцій залежить від енергії проміжних станів на шляху перетворення, а не від різниці енергій між кінцевими станами. Отже, за вихідними даними не можна сказати яка з реакцій піде швидше.
Задача 2.
На рисунку наведені формули аргініну та бенз(а)пирену. Які нековалентні взаємодії можуть бути реалізовані між цими двома молекулами?
Розв'язок:
Між двома цими молекулами можуть реалізуватися ван-дер-ваальсові взаємодії за умови їх безпосереднього контакту. Відсутність донорно-акцепторних та заряджених груп у бенз[а]пірену, а також гідрофільність аргініну роблять неможливими водневі, йонні та гідрофобні взаємодії між цими молекулами.
Задачі для самостійного розв’язку
1. Зміна вільної енергії ∆G реакції перетворення А → В становить -5 ккал/моль, а ∆G реакції перетворення А → С +2 ккал/моль. Спираючись на ці дані, чи можна визначити, яка з реакцій піде швидше?
2. Зміна вільної енергії ∆G реакції перетворення А → В становить +5 ккал/моль, а ∆G реакції перетворення А → С +2 ккал/моль. Спираючись на ці дані, чи можна визначити, яка з реакцій піде швидше?
3. Зміна вільної енергії ∆G реакції перетворення А → В становить -10 ккал/моль, а ∆G реакції перетворення А → С -4 ккал/моль. Спираючись на ці дані, чи можна визначити, яка з реакцій піде швидше?
4. На рисунку наведені формули аргініну та аспарагінової кислоти. Які нековалентні взаємодії можуть бути реалізовані між цими двома молекулами?
5. На рисунку наведені формули двох молекул аденозинмонофосфатів. Які нековалентні взаємодії можуть бути реалізовані між цими двома молекулами?
