Байгалийн полимерүүдийн талаарх хэлэлцүүлгийн асуултуудын жишээ
Байгалийн полимерүүд нь мономер гэж нэрлэгддэг жижиг нэгжүүдээс үүссэн том молекулуудтай байгалийн гаралтай нэгдлүүд юм. Эдгээр полимерүүд нь өдөр тутмын амьдралд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд янз бүрийн аж үйлдвэр, эм зүй, анагаах ухааны салбарт өргөн хэрэглэгддэг. Байгалийн полимерүүдийн нийтлэг жишээнд целлюлоз, уураг, байгалийн резин, нуклейн хүчил орно. Доор бид энэ сэдвийн талаарх ойлголтыг гүнзгийрүүлэхэд туслах байгалийн полимерүүдийн талаарх хэд хэдэн жишээ асуудлыг авч үзэх болно.
Асуулт 1: Байгалийн полимерүүдийн бүтэц ба үүрэг
Пертаняан:
Целлюлоз ба уураг нь хоёр өөр төрлийн байгалийн полимер юм. Целлюлоз ба уургийн бүтцийн ялгаа болон тэдгээрийн амьд организм дахь үүргийг тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Бүтэц:
Целлюлоз нь глюкозын мономеруудаас бүрдсэн нүүрс усны полимер юм. Целлюлоз дахь глюкоз нь 1,4-β-гликозидын холбоогоор холбогддог. Целлюлозын бүтэц нь шугаман бөгөөд глюкозын гинжин хэлхээний хоорондох устөрөгчийн холбоо нь үүнийг маш бат бөх, задралд тэсвэртэй болгодог.
Нөгөөтэйгүүр, уургууд нь пептидийн холбоогоор холбогдсон амин хүчлүүдийн урт гинжнээс бүрдсэн амин хүчлийн полимерүүд юм. Уургийн бүтэц нь хэд хэдэн түвшинд хуваагддаг: анхдагч (амин хүчлүүдийн шугаман зохион байгуулалт), хоёрдогч (устөрөгчийн холбооноос үүдэлтэй α-мушгиа эсвэл β-хуудасны бүтэц), гуравдагч (амин хүчлийн хажуугийн гинжүүдийн харилцан үйлчлэлээс үүдэлтэй илүү төвөгтэй нугалаа) болон дөрөвдөгч (хэд хэдэн полипептидийн гинжүүдийн хоорондох холбоо).
Чиг үүрэг:
Целлюлоз нь ургамлын эсийн хананы үндсэн бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг болдог. Энэ нь бат бөх, уян хатан чанарыг хангаж, ургамлыг босоо байлгахад тусалдаг бөгөөд эсийг механик гэмтлээс хамгаалдаг. Целлюлозыг мөн цаас, нэхмэл эдлэл, биологийн задралд ордог хуванцар зэрэг салбарт түүхий эд болгон ашигладаг.
Уургууд нь амьд организмд олон төрлийн үүрэг гүйцэтгэдэг бөгөөд үүнд химийн урвалыг хурдасгадаг ферментүүд, бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд (жишээлбэл, арьс ба холбогч эд дэх коллаген), янз бүрийн физиологийн үйл ажиллагааг зохицуулдаг даавар, халдвартай тэмцдэг эсрэгбие, эсийн мембранаар тодорхой молекулуудыг зөөвөрлөдөг тээвэрлэгч уургууд багтдаг.
Асуулт 2: Байгалийн полимерүүдийн физик ба химийн шинж чанарууд
Пертаняан:
Байгалийн резинийн физик болон химийн шинж чанаруудын талаар ярилцаж, вулканжуулалт нь эдгээр шинж чанарт хэрхэн нөлөөлж болохыг тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
Байгалийн резин (эсвэл латекс) нь гол бүрэлдэхүүн хэсэг нь полиизопрен болох байгалийн полимер юм. Байгалийн резинийн гол физик шинж чанар нь уян хатан чанар бөгөөд энэ нь сунгах эсвэл шахах дараа анхны хэлбэртээ эргэн орох боломжийг олгодог. Гэсэн хэдий ч түүхий байгалийн резин нь өндөр температур, исэлдэлт, үрэлтэд өртөмтгий байдаг сул талтай.
Байгалийн резинийн химийн шинж чанаруудад туйлшралгүй органик уусгагчид уусах чадвар, исэлдэлт болон дулааны задралд өртөх чадвар орно. Үүний шугаман, сүлжээгүй бүтэц нь молекулуудыг бие биенийхээ хажуугаар гулсах боломжийг олгодог бөгөөд энэ нь байгалийн резинийг өндөр температурт наалдамхай, бага температурт хэврэг болгодог.
Вулканизаци нь хүхэрээр халаах замаар полимер гинжний хооронд хөндлөн холбоос үүсгэх замаар байгалийн резинэн механик шинж чанарыг сайжруулахад ашигладаг химийн процесс юм. Энэ процесс нь деформацид тэсвэртэй байдлыг нэмэгдүүлж, дулааны тогтвортой байдлыг сайжруулж, ус болон химийн шингээлтэд тэсвэртэй болгодог. Вулканизаци нь мөн өндөр температурт байгалийн резинэн наалдамхай чанарыг бууруулж, бат бөх чанарыг нь нэмэгдүүлж, вулканизацитай резинийг илүү бат бөх, элэгдэлд тэсвэртэй болгодог.
Асуулт 3: Байгалийн полимерүүдийн нийлэгжилт
Пертаняан:
Уургийн биосинтез эсэд хэрхэн явагддаг вэ, энэ үйл явцад РНХ ямар үүрэг гүйцэтгэдэг вэ?
Хэлэлцүүлэг:
Эсийн уургийн биосинтезийн процессыг орчуулга гэж нэрлэдэг бөгөөд энэ нь генетикийн экспрессийн эцсийн шат юм. Энэ процесс нь уургийн нийлэгжилтийг хариуцдаг эрхтэн болох рибосомуудад явагддаг бөгөөд хэд хэдэн төрлийн РНХ-ийг хамардаг: мРНХ (элч РНХ), тРНХ (шилжүүлэгч РНХ), рРНХ (рибосомын РНХ).
1. Транскрипц:
Уургийн нийлэгжилтийн үйл явц нь транскрипцээс эхэлдэг бөгөөд тодорхой уургийн генийг кодчилдог ДНХ-ийн хэсэг нь mRNA руу хуулагддаг. Энэ үйл явц нь эсийн цөмд явагддаг бөгөөд үүссэн mRNA нь цитоплазм руу шилждэг.
2. Орчуулга:
mRNA нь цитоплазмд орсны дараа рибосомуудтай харилцан үйлчилдэг. Рибосома нь mRNA хэлхээний дагуу хөдөлдөг бөгөөд tRNA нь mRNA кодонуудтай харгалзах амин хүчлийг рибосом руу зөөдөг. tRNA бүр нь mRNA дээрх харгалзах кодонтой холбогддог антикодонтой бөгөөд энэ нь өсөн нэмэгдэж буй полипептидийн гинжин хэлхээнд зөв амин хүчлийг нэмэхийг баталгаажуулдаг.
3. Санаачилга:
Трансляцийн процесс нь рибосом нь mRNA дээрх эхлэлийн кодон (AUG)-ийг илрүүлснээр инициациас эхэлдэг. Инициатор тРНХ нь полипептидийн гинжин хэлхээний эхний амин хүчил болох метиониныг агуулдаг.
4. Суналт:
Дараа нь суналтын процесс нь амин хүчлийг нэг нэгээр нь полипептидийн гинжин хэлхээнд нэмнэ. Дараагийн амин хүчлийг зөөгч тРНХ нь рибосомын А хэсэгт орж, А хэсэгт байгаа амин хүчил болон өсөн нэмэгдэж буй полипептидийн гинжин хэлхээн дээрх амин хүчлийн хооронд пептидийн холбоо үүсдэг.
5. Цуцлах:
Трансляцийн процесс нь рибосом нь mRNA дээрх зогсоох кодонд (UAA, UAG, эсвэл UGA) хүрэх үед төгсгөлөөр төгсдөг. Энэ кодон нь ямар ч амин хүчлийг кодлодоггүй боловч рибосомоос бүрэн полипептидийн гинжийг ялгаруулдаг.
Энэ процессын туршид mRNA нь уургийн амин хүчлийн дарааллын зураг төсөл болж, tRNA нь кодоны дараалалд үндэслэн тохирох амин хүчлийг зөөвөрлөдөг бөгөөд rRNA нь рибосомын функциональ хэсгийг бүрдүүлж, пептид холбоо үүсэхийг хурдасгадаг. Энэ процессыг өндөр түвшинд хянадаг бөгөөд үүссэн уураг нь ДНХ-д агуулагдах генетикийн кодтой тохирч байгааг баталгаажуулдаг.
Асуулт 4: Өдөр тутмын амьдрал дахь байгалийн полимерүүд
Пертаняан:
Байгалийн полимерийг өдөр тутмын амьдралд хэрэглэх гурван жишээг өгөөд, синтетик полимерүүдтэй харьцуулахад тэдгээрийн давуу талыг тайлбарлана уу.
Хэлэлцүүлэг:
1. Цаас болон нэхмэл эдлэл дэх целлюлоз:
Целлюлозыг цаасны үйлдвэрт анхдагч түүхий эд болгон өргөн ашигладаг. Нэхмэлийн үйлдвэрт целлюлоз нь хөвөн зэрэг байгалийн гаралтай ширхэгтийг үйлдвэрлэх үндэс суурь болдог. Целлюлозын синтетик полимерүүдээс давуу тал нь түүний тогтвортой байдал, био задрал юм. Целлюлоз нь олон арван жилээс хэдэн зуун жил хүртэл задалдаг олон синтетик полимерүүдээс ялгаатай нь хүрээлэн буй орчныг бохирдуулахгүйгээр байгалийн жамаар задарч чаддаг.
2. Тээврийн хэрэгслийн дугуйнд агуулагдах байгалийн резин:
Байгалийн резинийг уян хатан чанар болон элэгдэлд тэсвэртэй байдлаасаа шалтгаалан тээврийн хэрэгслийн дугуй үйлдвэрлэлд ашигладаг. Байгалийн резин нь синтетик резинээс давуу талууд нь дулааны өндөр тогтвортой байдал, стрессд өртсөний дараа анхны хэлбэртээ эргэн орох чадвар юм. Синтетик резин нь өргөн хүрээний хэрэглээтэй боловч тодорхой нөхцөл байдалд илүү сайн гүйцэтгэлтэй тул байгалийн резинийг ашигласаар байна.
3. Хүнс ба эмийн бүтээгдэхүүн дэх уураг:
Альбумин, желатин зэрэг уургийг хүнс, эмийн үйлдвэрт ашигладаг. Альбуминыг хүнсний бүтээгдэхүүнд тогтворжуулагч болгон ашиглаж болох бол желатиныг эмийн капсул болон нэмэлт тэжээлд ашигладаг. Эдгээр байгалийн уургийн давуу тал нь тэдгээрийн био нийцтэй байдал, бие махбодид шингэж, боловсруулах чадвар бөгөөд зарим синтетик полимерүүдээс ялгаатай нь гаж нөлөө эсвэл харшлын урвал үүсгэж болзошгүй юм.
Байгалийн полимерүүд нь байгаль орчинд ээлтэй байдал, тогтвортой байдлын гол давуу талуудыг санал болгодог бөгөөд экосистемийг бохирдуулж, гэмтээж болзошгүй химийн бодисоос хамааралтай байдлыг бууруулдаг. Байгалийн полимерүүдийг үргэлжлүүлэн ашиглах, хөгжүүлэх нь байгаль орчинд ээлтэй, сэргээгдэх нөөцөд суурилсан эдийн засгийг дэмждэг.
Дүгнэлт
Байгалийн полимерүүд нь амьдралын болон технологийн янз бүрийн талуудад чухал материал юм. Тэдгээрийн шинж чанар, бүтэц, биосинтез, хэрэглээг ойлгосноор бид байгалийн полимерүүдийн янз бүрийн салбарт ашиг тус, боломжит хэрэглээг илүү гүнзгий судлах боломжтой. Дээр дурдсан дасгалуудаар дамжуулан суралцах нь байгалийн полимерүүдийн талаарх бидний ойлголт, практик хэрэглээг өдөр тутмын амьдралдаа бэхжүүлж чадна.
