ДӘРІС № 4. БИОПОЛИМЕРЛЕРДІ ЗЕРДЕЛЕУДІҢ ӘДІСТЕРІ.
Биополимерлер — бұл тірі организмдермен синтезделетін жоғарымолекулярлы қоспалар. Олардың кейбіреуінің физикалық және химиялық қасиеттері бар және азық-түлік, қайта өңдейтін және фармацевтикалық өнеркәсіпте қолданылады. Рекомбинатты ДНК технологияларының пайда болуынан жаңа биополимерлер құруға, синтетикалық өнімдерді олардың биологиялық заттарымен ауыстыруға, физикалық және құрылымдық сипатын жақсарту мақсатында биополимерлерді түрлендіруге, өнеркәсіп процестерінің тиімділігін жоғарылатуға, олардың бағасын төмендетуге мүмкіндік туды.
Кстантты шырышты алу мақсатында Xanthomonascampestris рекомбинантты бактерияларды жасау.
Xanthomonascampestris — құнды коммерциялық биополимер, ксант шырышын, жоғары молекулярлы экзополисахаридті синтездейтін грамотеріс ауалы топырақты бактерия. Оның құрылымдық қаңқасы глюкоза молекуласынан құралған сызықтық полимерлі шынжырдан тұрады. Әрбір екінші глюкоза қалдығынаглюкоза қышқылының бір қалдығынан және маннозаның екі қалдығынан тұратын үшсахаридті бүйірлі шынжыр қосылған. Ксантты шырыш жабысқақ болып келеді, агрессивті физикалық және химиялық ортада бұзылмайды және физикалық, химиялық қасиеттері бойынша пластикке ұқсайды. Оны негізінде тұрақтанған, эмульгивті, суспендиялы агент ретінде қолдануға болады. Ксантты шырыштың жақсы коммерциялық өндірісі үшін X. campestris арзан және қолжетімді көміртекте өсіру керек. X. campestris лактозадан басқа глюкозаны, сахарозаны және крахмалды пайдаға асырып жатыр. Ірімшікті өндірген кезде сарысу көп бөлінеді. Оның құрамында су (94—95%), лактоза (3,5—4%), ақуыз, минералды заттар және төменмолекулярлы органикалық қоспалар бар. Сарысудың көп мөлшерін сүт өнімі береді, ал оның утилизациясы бұл үлкен мәселе. Көп жағдайда сарысуды өзен мен көлдерге құяды, соның салдарынан қажетті ауа азаяды және көптеген су организмдері жойылып кетеді. Қоқыс тастайтын жерге сарысуды апарып төгу өте қымбатқа түседі және грунт суларының ластауы мүмкін. Қаржының көбі сарысудың қатты компоненттерін жоюға жұмсалады. Осының барлығы сарысуды тиімді өңдеудің тәсілдерін табуға мәжбүрледі.
Сарысуды құнды өндірістік микроорганизмдерді өсіргенде көміртек көзі ретінде қолдануға болады. X. campestris сарысуда өсу қабілетіне ие болу үшін келесі тәсіл жүргізілген. lacZY E. Coli гендерін, галактозидаза мен лактозопермеазаны, X. Campestris бір бактериофагасының бақылауында болатындай плазмидаға енгізген. Бұл конструкцияныE. Coli, содан кейін X. Campestris ауыстырған. Плазмидасы бар трансформанттарды көміртектің негізгі көзі ретінде глактозаны қолдана отырып синтездеген, сонымен қатар көміртекті, глюкозаны, лактозаны және сарысуды қолдана отырып, көп мөлшерде ксант шырын шығарған. X. Campestris глюкозада өскен жағдайда ғана көп мөлшерде ксант шырын шығаратынын атап өту керек.
Полимерлер дегеніміз көптеген атомдар немесе атомдық топтардан құралған, химиялық байланыспен қосылған, ұзын тізбекті болып келетін молекулаларды атайды. Полимерлердің химиялық құрылымының ерекшелігі физикалық қасиетіне байланысты.
Полимерлердің төменгі молекулярлы заттардан айқын ерекшелігі механикалық қасиетінде. Қатты денелер аз қайтымды деформация кезінде мығымды болатыны белгілі. Ал сүйықтықтар төмен мығымдықта шексіз деформацияға келеді. Полимерлер – қатты денелер мен сұйықтықтың механикалық қасиетіне ие материалдар. Олар өте мығым, сонымен қатар үлкен қайтымды деформацияларға ие болып келеді.
Полимерлі материалдарғабарлық тірі және өсетін материалдарды жатқызуға болады. Мысалы, жүн, тері, мүйіз, мақта, натуралды каучук және т.б., сонымен қатар синтетикалық материалдар – синтетикалық каучук, пластмасса, т.б..
Көбіне табиғи полимерлік материалдар ақуыздық заттардан құралады: жай ақуыздар – альбумин, глобулин; күрделі ақуыздар – казеин, кератин және коллагендер. Агар – агарда 85% көмірсудан, әсіресе полисахаридтерден құралады, олар да полимерлерге жатады.
Механикалық қасиетінен басқа полимерлер басқа да қасиеттерге ие. Мысалы, олардың ерітіндісі жоғары тұтқырлыққа ие; Полимерлер сұйықтықта өте күшті ісінеді.
Полимерлердің ұзын тізбекті құрылымды молекулалары пленқа мен волокнаны құрайды.Қазіргі уақытта полимерлерді диэлектриктер ретінде кең қолданады.
Қарапайым органикалық полимерлерге полиэтилен, полимерлің тізбек немесе көптеп қайталанатын макромолекулалар жатады:
n • CH2 = CH2 → [- CH2 – CH2 -] n
Полиэтилен – сызықты полимерлердің туындысы. Сызықты полимерлер дегеніміз ұзын тізбектен құралған макромолекулалар. Разветвленді полимер дегеніміз негізгі тізбегінен басқа бүйір жағынан да тізбектері бар болуы.
Кеңістікті торшада бір бірімен байланысқан, ұзын тізбектерден құралған, полимерлер торлы немесе кеңістікті болып келеді, ал бірдей полимерлерден құралғанды – гомополимерлер дейді.
Полимердің макромолекуласы қатаң болып келеді. Жылулық қозғалыстың нәтижесінде немесе сыртқы өрістің әсерінен оның кеңістікті түрі өзгереді. Осы өзгерістерді конформационды айналы деп атайды.
Жылулық қозғалыстың нәтижесінде макромолекулалар әртүрлі конформацияларға айналады. Макромолекулалар өте үлкен мөлшерлерге жете алады. Полимердің молекуласының үлкен мөлшерінің арқасында қайнау температурасы өте жоғары. Осыдан барлық полимерлердің бөліну температурасы қайнау температурасынан төмен болады. Яғни полимерлер конденсирленген жағдайда болады: сұйық немесе қатты. Қатты полимерлердің ішінде айыруға болады: аморфты және кристалдық.
Аморфты денелер жоғары серпімділік жағдайда қатты деформациялануы мүмкін (1000%), оның деформациясы қайтымды, қайтымсыз болмайды. Жоғары серпімділік жағдай деген сұйық пен қаттының арасындағы жағдай. Полимердің жоғары серпімділік жағдайы макромолекуласының майысқақтығының нәтижесінде болады.
Әртүрлі жағдайдағы полимерлерінің макромолекулалары тізімделген, сөйтіп молекула үстілік құрылымға айналады. Полимерлер молекула үстілік түрлілілікке ие болады тек кристалдылықта емес, аморфты жағдайда да. Осы құрылымның біріншілікті элементтеріне ішке майысқан глобулалар немесе сыртқа майысқан сызықты макромолекулаларлық полимерлі молекулалар жатады. Глобулаларының контакты кезінде глобулярлы құрылымдар түзілуі мүмкін, оның құрамында 1000 дейін молекулалар болады екен. Сыртқа майысқан макромолекулалардың контакты кезінде сопақша пачкалар түзіледі, олар флюктуациялық табиғатқа ие – кейбір жерде жоғалады, кейбір жерде пайда болады, сонымен қатар ұзақ уақыт болады.
Қарапайым біріншілікті молекула үстілік құрылым – полимерлік тізбекті пачкалар – кристалдық емес және кристалдық полимерлерде кездеседі.Кристаллизация кезінде пачкалар «ленталарға» айналадым.
Көптеген молекула үстілік құрылымды академик В.А. Каргин төрт негізгі типке бөлді: глобулярлы (бір молекула немесе молекулалық топтың айналуы), сызықты (жоғары серпімді барлық полимерлерінің құрылымы), фибриллярлы (сызықшалы пачкалар), ірі құрылымды (сферолиттер, бір ғана кристалдар және т.б.).
Молекула үстілік құрылымдардың формасы мен мөлшері полимерлердің мығымдылығына үлкен әсерін тигізеді. Мысалы, кіші сферолиттердің үлгісі жоғары мығымдылыққа және жақсы серпімділікке ие, ал ірі сферолиттердің үлгісі бұзылады.
Жоғарыдағы жазылғандарға қарасақ, полимерлі материалдар құнды физико – химиялық қасиеттерге ие, оларды ғылым мен техниканың әртүрлі аймақтарында қолдануға болады, медицинада да.
Жасушадағы маңызды биополимерлер. Нуклеин қышқылы және нәруыз биосинтезі[өңдеу]
Уикипедия — ашық энциклопедиясынан алынған мәлімет
Мұнда ауысу: шарлау, іздеу