I. Оргмомент.

II. Актуализация знаний.

Чтобы узнать тему нашего урока, давайте разгадаем кроссворд. Слайд №1.

Презентация.

Вопросы к кроссворду:

1. Прибор для измерения времени.
2. Всё то, что существует во Вселенной независимо от нашего сознания.
3. Наука о явлениях природы.
4. Буквенная запись закона.
5. Наименьшая частица вещества.
6. Агрегатное состояние вещества.
7. Особое расположение молекул.
8. Изменения, происходящие с телами и веществами в окружающем мире.

Итак, тема нашего урока:

III. Мотивация.

Слайд №2.

Прекрасная дама нюхала розы,
Но расчихалась — закапали слёзы!
Неужто из-за : диффузии
Такие бывают конфузии?

Слайд №3.

На этом уроке мы с вами узнаем:

• Что такое диффузия?
• Причины возникновения диффузии.
• От чего зависит процесс диффузии
• Каково значение диффузии.

IV. Усвоение новых знаний.

(Перед уроком незаметно для учеников разрезать апельсин).

В. Ребята, а вам не кажется, что чем то пахнет у нас в классе?

А как вы думаете, почему запах быстро становится ощутимым?

Ответ: распространение запахов происходит из-за того, что молекулы движутся. Молекулы апельсина на своём пути сталкиваются с молекулами газов, которые входят в состав воздуха, они постоянно меняют направление движения, и беспорядочно перемещаясь, разлетаются по всей комнате.

Сегодня прекрасное настроение, так и хочется взять краски и нарисовать что-нибудь красивое (красный цветок).

В. А у вас какое настроение? Какую вы посоветуете взять краску?

Ой, а что это у нас с водой? Была чистая, прозрачная вода, а теперь красная, что произошло?

В. Из чего состоят все вещества?

Давайте представим этот пример более наглядно: молекулы воды — это пшено (в стакане небольшое количество пшена), а молекулы краски — крашеное в красный цвет пшено (насыпать осторожно сверху). Между ними чёткая граница.

В. А что произойдёт, если я немного встряхну этот стакан — задам движение молекулам?

В. А другие вещества могут сами собой перемешиваться? Вы встречались в жизни с такими ситуациями? (дети приводят примеры)

Вывод: (делают ученики). Что такое диффузия? Какова причина возникновения диффузии?

В. Мы рассмотрели примеры диффузии в газах, жидкостях, а протекает ли диффузия в твёрдых телах?

Работа с учебником: стр. 22, рис 25.

V. Обобщение новых знаний.

В. Из чего состоят все вещества?

В. А из каких мельчайших частиц состоят молекулы? (в этот момент раздать разноцветные кружки — атомы).

Слайд №4.

Я предлагаю вам побыть в роли атомов и создать свои молекулы, которые изображены на листах (3 молекулы, таким образом, сформировались 3 группы).

В группе выбирается докладчик — самый высокий ученик и секретарь — самый маленький.

Каждой группе ставится первая проблема:

• 1 группа — как протекает диффузия в газах;
• 2 группа — в жидкостях;
• 3 группа — в твёрдых телах.

Учащиеся заполняют таблицу.

	Газы
Расстояние между молекулами
Скорость распространения диффузии
Примеры диффузии

	Жидкости
Расстояние между молекулами
Скорость распространения диффузии
Примеры диффузии

	Твёрдые тела
Расстояние между молекулами
Скорость распространения диффузии
Примеры диффузии

Слайд №5. Заполнить таблицу по мере выступления докладчиков с каждой группы.

Вывод: (делают учащиеся)

В. От чего зависит скорость распространения диффузии?

Ответ: от состояния вещества: жидкого, твёрдого или газообразного.

Мы все с вами каждое утро сталкиваемся с диффузией, когда пьём кофе или чай, насыпая в него сахар.

В. Что происходит в этот момент?

В. А если мы насыплем сахар не в горячую, а в холодную воду? Сахар так же быстро растворится в воде? Почему?

Вывод: (делают учащиеся) От чего зависит скорость распространения диффузии?

Ответ: от температуры вещества.

Слайд №6.

Мы на уроке рассмотрели примеры полезной диффузии.

В. Как вы думаете существует ли вредная диффузия?

Группам ставится вторая проблема:

• 1 группа — привести примеры полезной диффузии;
• 2 группа — привести примеры вредной диффузии;
• 3 группа — какую роль диффузия играет в жизни человека.

VI. Итог урока.

Какое новое явление мы сегодня изучили?

Давайте нашей героине посвятим стихотворение.

Составляется синквейн — французское стихотворение. Слайд №7.

VII. Домашнее задание (разноуровневое и творческое).

Параграф 9 стр.21.

Составить кроссворд, ребусы.

Проект, доклад «Роль диффузии в жизни человека».

Диффузия. Движение молекул.

Диффузия в жидкостях, газах и твердых телах.

Глинтвейн. Состав глинтвейна. Польза глинтвейна. (Инфографика).

Ингредиенты и состав глинтвейна. Польза глинтвейна и его компонентов.

Есть множество рецептов приготовления глинтвейна, во многих из них ингредиенты в составе глинтвейна похожи. Каждый ингредиент вносит свой вклад в волшебный аромат глинтвейна. На инфографике рассматриваются некоторые из ключевых химических соединений, каждый из которых входит в состав глинтвейна и придает неповторимый вкус и аромат. Подробнее о каждом из них рассмотрим ниже.

Вино – основа состава глинтвейна

Начнем с основного ингредиента, который является основой этого напитка. Красное вино, по существу, является одним из самых приятных напитков. В химический состав, как и во всех алкогольных напитках, входит этанол. Но напиток также содержит ряд других органических соединений, которые влияют на его вкус и цвет. Цвет вина обеспечивается антоцианами, которые также могут взаимодействовать с другими химическими веществами в вине – флаванолами, влияющими на оттенок вина. Горечь вину придают вещества из другой химической группы флаванолов. Терпкость придают танины, обладающие дубильными свойствами и характерным вяжущим вкусом.

Апельсины и лимоны – витамины в составе глинтвейна

Цитрусовые являются еще одним ключевым элементом, и они оказывают большое влияние на вкус глинтвейна. Одна апельсиновая корка содержит огромное количество соединений: терпенов, дубильных веществ, фенолов, сапонинов. Одно из соединений, d-лимонен, является существенным компонентом, влияющим на аромат апельсинов. Значительное количество которого содержится в кожуре цитрусовых – он составляет 98% эфирного масла, полученного из кожуры.

Фруктовые кислоты также играют значительную роль в создании окончательного вкуса вина. Они включают в себя соединения, такие как лимонная кислота (отвечает за кислый вкус лимона), аскорбиновая кислота (более известна как витамин С) и яблочная кислота (находится в более значительных количествах в яблоках).

Сахар – сладкая добавка в состав глинтвейна

В состав большинства рецептов глинтвейна в значительном количестве входит сахар (химическое название – сахароза). Особое расположение молекулы сахарозы и других молекул, придающих сладкий вкус и аромат – является причиной, по которой мы ощущаем этот сладкий вкус. Согласно теории ” треугольника сладости”, молекула сахарозы должна соответствовать трем ключевым пунктам для того, чтобы она была сладкой на вкус:

1. иметь функциональную группу с атомом водорода, способным к образованию водородной связи;
2. иметь функциональную группу с атомом кислорода, способным к образованию водородных связей;
3. иметь неполярный атом или группу атомов, которые не образуют водородные связи.

В теории, чем лучше молекула соответствует ‘треугольнику сладости’, тем более сладкий чувствуется на рецепторах вкус!

Гвоздика

Гвоздика является одной из ключевых специй, необходимой для приготовления глинтвейна, придающей ему пряный, ароматный вкус. Это в значительной степени свидетельствует о присутствии соединения – эвгенол, который составляет большую часть эфирного масла, извлекаемого из гвоздик. Другие соединения, присутствующие в меньших количествах, включают 2-гептанон, который имеет фруктовый, пряный запах, и метилсалицилат, более известный как масло грушанки, который имеет сладкий и немного лекарственный запах.
Эвгенол также обладает обезболивающим эффектом, который является одной из причин того, что гвоздичное масло иногда используется в качестве традиционного лекарственного средства от зубной боли.

Мускатный орех

Мускатный орех является еще одной специей, которую обычно добавляют в глинтвейн. Сабинен является одним из главных составляющих эфирного масла, а также способствует вкусу, но в сочетании с другими соединениями может нести ответственность. Эти соединения представляют собой группы веществ, называемые фенольные эфиры, которые включают в себя сафрол, миристицин и элемицин. Миристицин на самом деле придает мускатному ореху галлюциногенные свойства, но только в дозах, превышающих те, которые обычно используются в кулинарии и в рецептах для приготовления глинтвейна.

Корица

Наконец, сладкий, ароматный вкус корицы, которая является ключевой составляющей глинтвейна. Коричный альдегид, который составляет около 90% эфирного масла коры корицы, является основным источником этого аромата. Также эфирные масла корицы были использованы в жевательных резинках, и исследования показали, что они обладают противомикробным действием.

Наслаждайтесь и согревайтесь с пользой!

Страница не найдена

Родительский контроль школьного питания

Мы ждём ваши отзывы о питании в школьной столовой

Вы можете записаться на дегустацию блюд

89856130294

Горячие линии Министерства образования:

1) Горячая линия по вопросам дошкольного образования в Центре Управления Регионом: 8 (498) 602-11-23 (доб. 4-38-62)

2) Горячая линия по вопросам оплаты труда по муниципальным образовательным организациям:

8 (498) 602-13-76

3) Горячая линия по вопросам приема в первый класс:

8 (498) 602-10-27

4) Горячая линия по вопросам ЕГЭ:

8 (498) 602-10-95, 8 (498) 602-11-42, 8 (498) 602-11-43

Дистанционное обучение

Для чего будет использоваться платформа: «ФОКСФОРД» kmo.foxford.ru.
Просим ознакомиться с инструкциями по работе с системой.

Инструкция для родителей

Инструкция для детей

Телефон горячей линии по вопросам организации дистанционного обучения

8-916-253-97-53, 8-985-862-18-98

Горячая линия «ФОКСФОРД»: 8-800-500-80-11

Уважаемые родители!

Приём документов в первый класс для детей, зарегистрированных на закрепленной за МБОУ СОШ №29 территории, начинается с 1 апреля 2021 года. Прием заявлений в первый класс не зарегистрированных на закрепленной территории детей (при наличии свободных мест) — с 6 июля по 5 сентября 2021 года.

Независимая оценка качества образовательной деятельности

Региональная инновационная площадка

Опрос

Уважаемые пользователи сайта просим вас пройти Опрос

ПРОТЕОЛИТИЧЕСКИЕ ПРОИЗВОДНЫЕ ПЛАЗМИНОГЕНА ПРИ РАЗВИТИИ ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ НОВООБРАЗОВАНИЙ

В ряду молекулярных трансформаций, определяющих регуляцию множества физиологических процессов, особое место занимают активационные превращения, ведущие к образованию активных белковых форм. Как известно, большинство белков синтезируется в организме в виде неактивных предшественников — проформ, проферментов, профакторов и т.д. Один из основных путей их превращения в активные формы опосредован конформационными изменениями, вызванными ферментативным расщеплением строго определенных, так называемых активационных, связей. В качестве ферментов-активаторов обычно выступают сериновые протеиназы (П) трипсинового ряда, обладающие повышенным сродством к соответствующим участкам подлежащего активации белка [1, 2]. С другой стороны, чрезмерное активационное и гидролитическое действие П ограничивается белковыми ингибиторами (И), формирующими с ферментами устойчивые инактивированные комплексы [3]. Проактивированные ферменты зачастую сами оказываются активаторами других белков, формируя тем самым сложные и многокомпонентные активационные каскады, регулирующие многие важнейшие пути метаболизма [4]. Понятно, что нарушение активаторно-ингибиторного баланса (АИБ) любого из компонентов подобных каскадов неизбежно скажется на функционировании сопряженных систем и всего организма в целом, составляя молекулярную основу множества патологий [5–7]. В частности, активаторно-ингибиторный дисбаланс составляет неотъемлемую черту онкологических заболеваний. В процессах роста раковой опухоли, инвазии и метастазирования участвуют все 5 классов внеклеточных и внутриклеточных протеолитических

ферментов — аспарагиновые, цистеиновые, сериновые, треониновые и металлопротеиназы [8–10]. Одно из следствий подобного рода «протеолитической вспышки» состоит в формировании структурно ущербных белков, подвергшихся дополнительному, функционально необоснованному протеолизу. Особого внимания при этом заслуживают протеолитические производные плазминогена (Плг) — профермента ключевого компонента фибринолитической системы крови плазмина (Пл) (К.Ф.3.4.21.7). Среди многочисленных П, задействованных в патогенезе онкологических заболеваний, Плг и Пл занимают особое место [8, 10–12]. Обусловлено оно, по всей видимости, уникальным комплексом адгезивных, протеолитических и активаторных свойств этих молекул при высокой степени защищенности сорбированного фермента от инактивации циркулирующими в кровотоке И.

Как известно, Плг представляет собой одноцепочечный гликопротеид с молекулярной массой около 92 кДа, содержащий 790 аминокислот и до 2% углеводов. Активация Плг в Пл опосредована расщеплением пептидной связи Arg561-Val562 [13]. При этом образуются тяжелая (60 кДа) и легкая (26 кДа) цепи Пл, соединенные двумя дисульфидными свя-

зями Cys545-Cys665 и Cys557-Cys565. Легкая цепь формирует активный центр фермента и имеет ярко выраженную гомологию с трипсином, химотрипсином, эластазой, фактором Ха и соответствующей цепью протромбина [15–17]. Тяжелая цепь состоит из преактивационного пептида и пяти высокогомологичных трехпетлевых («складчатых») структур. Каждая

из этих структур, обычно именуемых кринглами, содержит около 80 аминокислотных остатков, стабилизированных тремя дисульфидными связями [18].

Кринглы составляют достаточно стандартный доменный мотив многих регуляторных белков. Помимо Плг, крингловые структуры присутствуют в молекулах многих белков системы свертывания крови и фибринолиза — протромбине, факторе XII, тканевом активаторе Плг, урокиназе. Выявлены они и в факторе роста гепатоцитов, структура же аполипопротеина состоит из многократного их повторения [4]. Уникальные свойства Плг в значительной мере обусловлены расположенными в крингловых структурах участками связывания, обеспечивающими направленность действия активного центра фермента на строго определенные, функционально обусловленные пептидные связи расщепляемых белков. В частности, ферментативное расщепление Плг фибринового сгустка носит выраженный блочный характер, обусловленный участием комплекса связывающих участков фермента, последовательно направляющих активный центр на строго определенные пептидные связи фибрина [19, 20]. Именно поэтому Пл, существенно уступая трипсину в отношении гидролиза низкомолекулярных субстратов, многократно более эффективен как фибринолитик [59]. По той же причине полученные in vitro протеолитически деградированные производные Пл, не уступая интактному ферменту в отношении гидролиза низкомолекулярных субстратов, в качестве фибринолитиков малоэффективны [21–24].

Среди размещенных в крингловых структурах участков межмолекулярного взаимодействия наиболее подробно и систематично изучены лизинсвязывающие участки, играющие ключевую роль во взаимодействии Плг и Пл не только с фибрином, но и с α2-антиплазмином и клеточными рецепторами [25–27]. Лизинсвязывающими участка-

ми (ЛСУ) называют структурные группы, способные эффективно связывать ω-аминокарбоновые кислоты (с расстоянием между аминои карбоксильными составляющими порядка 0,7 нм) [28, 29]. Они эффективно взаимодействуют с заряженными дипольными парами типа лизил-карбоксил или аргинил-карбоксил, причем составляющие подобную пару лиганды не обязательно должны принадлежать одной С-концевой молекуле лизина или аргинина. Расположены ЛСУ в крингловых структурах тяжелой цепи Плг (Пл) [30]. Ключевая активационная стадия фибринолитического процесса — связывание как Плг, так и тканевого активатора Плг (К.Ф.3.4.21.68) с фибриновой сетью — также опосредована лизинсвязывающими участками [4, 19]. Необходимо отметить, что в отношении определения специфичности связывающих участков Плг в специальной литературе до недавнего времени царила редкостная путаница, вызванная способностью Плг и Пл эффективно связывать разнообразные низкомолекулярные лиганды — бензамидин, алифатические кислоты, аминогексильные группы [31–33]. Лишь в отношении бензамидинсвязывающих участков было изначально установлено отли-

чие как от «гидрофобного кармана» активного центра Пл, так и от лизинсвязывающих участков [33]. Комплексное применение методов протеолитической фрагментации Плг, аффинной хроматографии и дифференциальной сканирующей калориметрии при исследовании связывающих свойств и отдельных структурных доменов позволили внести ясность в локализацию и лигандную специфичность связывающих участков Плг (Пл) [34–37]. Помимо дипольных лизинсвязывающих участков, в Плг содержатся участки связывания аргинильных остатков, не требующие наличия в лиганде свободной карбоксильной группы. Два из них, локализованные в крингле 5 и легкой цепи Пл, идентифицированы как ранее известные бензамидинсвязывающие участки, третий же, находящийся во фрагменте К1–3, с бензамидином не взаимодействует [38].

Вследствие мультидоменной структуры Плг ограниченный протеолиз эластазой, пепсином, химотрипсином и Пл позволяет выделять отдельные домены молекулы, производя своего рода блочную разборку [39–41]. При характерных для онкологических заболеваний нарушениях АИБ протеолитических ферментативных систем [8–10] блочная фрагментация Плг также приводит к формированию ряда деградированных производных. Выявление последних представляется перспективным для выявления онкологического процесса на ранних, доклинических, стадиях, оценки эффективности терапии и распознавания рецидива [42], однако не меньшего внимания заслуживает рассмотрение их роли в молекулярных дисфункциях, опосредующих развитие онкологического процесса в целом.

Среди циркулирующих в кровотоке продуктов протеолитической деградации Плг в первую очередь следует упомянуть об ангиостатине (Аст), вернее сказать — группе кринглсодержащих фрагментов Плг, объединенных под этим названием. Открыт Аст сравнительно недавно — в 1994 г. — вследствие поисков причин интенсивной неоваскуляризации и роста метастазов после хирургического удаления первичной опухоли. Угнетение пролиферации клеток мочой и плазмой мышей с опухолями обусловило предположение о существовании соответствующего И, продуцируемого самой опухолью. Им оказался белок с молекулярной массой 38 кДа, впоследствии идентифицированный по аминокислотной последовательности как фрагмент К1–4 Плг [43]. Поскольку процесс формирования Аст в условиях in vivo зависит от исследуемой модели опухоли и задействованных в процессе протеолитических ферментов, образуются формы, отличающиеся между собой как по молекулярной массе, так и по антиангиогенному действию [44]. Описаны варианты К1–3, К2–3, К1–4, К1–4.85, К1–5 и

отдельные кринглы Плг [45]. Однозначно признается, что функциональная активность Аст напрямую зависит от сохранения крингловых структур и содержащихся в них участков межмолекулярного

взаимодействия [46, 47]. Иными словами, антиангиогенное действие Аст определяется его способностью эффективно конкурировать со значительными количествами циркулирующих в кровотоке Плг и тканевого активатора Плг за участки специфической сорбции, уменьшая тем самым функционально необоснованную активацию Плг. Закономерно возникает вопрос — каким образом небольшая примесь кринглсодержащих форм ангиостатина оказывается способной к столь эффективной конкуренции, делая Аст одним из наиболее перспективных антиметастатиков [48]. Изложенные данные о расположении и специфичности связывающих участков Плг позволяют объяснить эту способность максимальной открытостью и функциональной эффективностью соответствующих связывающих участков белка. Как известно, циркулирующий в кровотоке

Глу1-Плг представляет собой закрытую спиралеобразную структуру, стабилизированную комплексом внутримолекулярных взаимодействий. При отщеплении N-концевого пептида наблюдается переход из закрытой спиралеобразной α-конформации к характерной для частично автолизированной Лиз77— формы Плг более открытой β. Структура же Пл (так называемая γ-конформация) — еще более открыта [49]. Основная роль в стабилизации конформационных форм Плг принадлежит внутримолекулярным взаимодействиям, опосредованным связывающими участками крингловых структур. Присутствие лигандов, блокирующих те или иные связывающие участки, приводит к аналогичным конформацион-

ным изменениям. Так, структура Глу1-Плг в присутствии 6-аминогексановой кислоты трансформи-

руется в подобную Лиз77-форме β-конформацию, в присутствии же как 6-аминогексановой кислоты, так и бензамидина образуется характерная для Пл γ-конформация [49]. Понятно, что раскрытость крингловых структур и расположенных в них связывающих участков у всех форм Аст существенно

выше, чем у нативного Плг. Тем самым обеспечивается эффективная конкуренция Аст с циркулирующими в кровотоке Плг и тканевым активатором Плг за потенциальные участки сорбции, предупреждая тем самым физиологически необоснованную активацию и способствуя восстановлению нарушенного АИБ.

Выраженное антиметастатическое действие разнообразных форм кринглсодержащих Аст обусловило неослабевающий интерес к исследованию их структуры, путей формирования и возможности разработки на их основе эффективных терапевтических средств. Однако не меньшего внимания заслуживает и лишенная кринглов протеолитическая часть, формируемая в ходе неконтролируемого протеолитического расщепления Плг. Отсутствие направляющего действия расположенных в крингловых структурах связывающих участков превращает ферментативную часть Пл в низкоселективную трипсинподобную П. Подобное производное сохра-

няет гидролитическое и активаторное действие при существенно уменьшенных возможностях их ограничения циркулирующими в кровотоке И. Как известно, высвобождаемый в кровоток по мере лизиса фибринового сгустка Пл в ходе двухстадийной реакции необратимо ингибируется α2-антиплазмином. Первая, быстрая, стадия этого процесса опосредо-

вана лизинсвязывающими участками [26, 27], при их же отсутствии или насыщении соответствующими лигандами α2-антиплазмин оказывается практически неэффективным [27, 50]. Поэтому появление лишенной крингловых структур ферментной формы не может не сказаться самым негативным образом на поддержании АИБ.

Суммируя изложенный материал, следует признать двойственную роль протеолитически деградированных производных Плг в онкологическом процессе. С одной стороны, кринглсодержащие фрагменты оказываются эффективными блокаторами участков функционально необоснованной активации Плг, способствуя тем самым восстановлению нарушенного АИБ, с другой же — лишение крингловых структур протеолитической части фермента предохраняет ее от

ингибирования α2-антиплазмином при сохранении гидролитической и активаторной активности, усугубляя тем самым упомянутый дисбаланс. Следует также отметить, что существование частично деградированных форм не является чем-то необычным и, по всей видимости, составляет функционально важную стадию процессинга многих белков. В частности, суще-

ствует обильная литература, посвященная роли фрагментов фибриногена/фибрина, образующихся в ходе фибринолитического процесса и существенно влияющих на ход как свертывания крови, так и фибринолиза [51–55]. Для многих пептидгидролаз также известно несколько структурных изоформ, отличающихся друг от друга участками расщепления первичной последовательности и, как следствие, целым комплексом физико-химических и ферментативных свойств. Так, одна их простейших классобразующих сериновых П— трипсин (К.Ф. 3.4.21.4), помимо основной одноцепочечной β-формы [56], формирует ряд автолитически деградированных производных с дополнительными расщеплениями в полипептидной цепи, каталитические свойства и субстратная специфичность которых существенно отличаются от нативного β-трипсина [57–59]. Для химотрипсина также известно несколько степеней деградации, отличающихся как местом и числом расщеплений прошитой дисульфидными связями молекулы, так и ферментативными свойствами производных форм [60]. Подобное разнообразие характерно и для других П серинового ряда, в том числе и для ключевых ферментов системы гемостаза — тромбина (К.Ф. 3.4.21.5) и Пл (К.Ф. 3.4.21.7).

Существенные различия в активности, проявляемые изоформами этих ферментов в отношении нативных белковых субстратов и получивших широкое распространение в лабораторно-диагностической практике синтетических хромогенных субстратов,

существенно снижает информационную значимость соответствующих методов, делая проведенную с их помощью оценку состояния систем свертывания крови и фибринолиза малодостоверной. Так, амидолитическая активность подвергшихся автолитическому расщеплению β- и γ-форм тромбина в отношении низкомолекулярных субстратов мало отличается от активности α-тромбина, а в отношении к фибриногену их активность на два порядка ниже [24]. Ферментативно деградированные формы Пл по своему действию на низкомолекулярные субстраты даже превосходят нативный Пл, однако значительно уступают в отношении фибринолитического действия [21–23]. С другой стороны, различия ферментативных свойств нативной и деградированных форм П могут быть выявлены при комплексном применении субстратов разных видов, что создает новые методические подходы в диагностике обусловленных (или сопровождающихся) нарушением АИБ патологий [42]. По всей видимости, формирование подвергшихся ограниченному протеолизу частично деградированных производных составляет неотъемлемую часть процессинга многих функционально важных белков. Недооценка значения подобных производных едва ли допустима, поскольку учитывать их роль необходимо как для понимания соответствующих физиологических и патофизиологических процессов, так и для создания новых методических подходов к диагностике и терапии самого широкого спектра заболеваний [42, 61].

ЛИТЕРАТУРА

1. Активация. В кн: Химия протеолиза / Под ред: ВК Антонова / Москва: Наука, 1991: 265–6.

2. Протеиназы в образовании активных форм ферментов и гормонов В кн: Протеолиз в норме и при патологии / Под ред: КН Веремеенко, ОП Голобородько, АИ Кизима / Киев: Здоров’я, 1988: 6–16.

3. Мосолов ВВ. Природные ингибиторы протеолитических ферментов. Усп биол хим 1982; 22: 100–18.

4. Волков ГЛ, Платонова ТН, Савчук АН и др. Современные представления о системе гемостаза. Киев: Наукова думка, 2005: 296 с.

5. Протеиназы, их активаторы и ингибиторы в патогенезе и лечении некоторых заболеваний. В кн: Протеолиз в норме и при патологии / Под ред: КН Веремеенко, ОП Голобородько, АИ Кизима / Киев: Здоров’я, 1988: 128–35.

6. Сыновец АС, Левицкий АП. Ингибиторы протеолитических ферментов в медицине. Киев: Здоров’я, 1985: 72 c.

7. Roche M, Pattabiraman TN. Further studies on proteinases and alpha 2-macroglobulin activity in diabetic plasma. Indian J Biochem Biophys 1992; 29: 189–91.

8. Веремеенко КН, Заболотный ДИ, Кизим АИ. Роль протеолиза в инвазии и метастазировании злокачественных опухолей. Журн АМН України 2002; 8: 217–37.

9. Ходосова ИА. Ферменты опухолевых клеток. Ленинград: Наука, 1988. 176 с.

10. McIntyre JO, Matrisian LM. Molecular imaging of proteolytic activity in cancer. J Cell Biochem 2003; 90: 1087–97.

11. Berger D. Plasmin/plasminogen system in colorectal cancer. World J Surg 2002; 26: 767–71.

12. Lijnen HR. Patophysiology of the plasminogen/plasmin system. Int J Clin Lab Res 1996; 26: 1–6.

13. Robbins K, Summaria L, Shah R. The peptide chains of human plasmin. Mechanism of activation of human plasminogen to plasmin. J Biol Chem 1967; 242: 2333–42.

14. Petersen TE, Martzen MR, Ichinose A,

    et al. Characterization of the gene for human plasminogen, a key proenzyme in fibrinolytic system. J Biol Chem 1990; 265: 6104–11.

15. Magnusson S, Petersen T, Sottrup-Jensen L,

    et al. Complete primary structure of prothrombine: isolation, structure and reactivity of ten carboxylated glutamic acid residues and regulation of prothrombine activation by thrombine. In: Cold Spring Harbor. NY, 1975: 123–49.

16. Shotton P, Hartley B. Amino-acid sequence of porcine pancreatic elastase and its homologics with other serine proteases. Nature 1970; 225: 802–6.

17. WallenP,WimanB.Characterizationofhumanplasminogen.II. Separation and partial characterization of different molecular forms of plasminogen. Biochim Biophys Acta 1972; 257: 122–34.

18. Claeus H, Sottrup-Jensen L, Zaidel M,

    et al. Multiple gene duplication in the evolution of plasminogen. Five regions of sequence homology with the two internally homologous structures in prothrombin. FEBS Lett 1976; 61: 20–4.

19. Гриненко ТВ. Регуляція фібринолізу некаталітичними ділянками плазміногену/плазміну. [Автореф дис… д-ра біол наук]. Київ, 2007. 42 c.

20. Cesarman-Maus G, Hajjar K. Molecular mechanisms of fibrinolysis. Br J Haematol 2005; 129: 307–21.

21. Андрианов СИ, Макогоненко ЕМ, Кудинов СА. Роль кринглов К4 и К5 тяжелой цепи плазмина в разрушении структуры фибринового сгустка. Укр биохим журн 1992; 64: 31–8.

22. Андрианов СИ, Макогоненко ЕМ, Кудинов СА. Особенности гидролиза полимерного фибрина плазмином, миниплазмином, микроплазмином и трипсином. Укр биохим журн 1992; 64: 14–20.

23. Золотарева ЭН, Гриненко ТВ, Скоморовская ЕВ и др. Влияние аргинина на гидролиз фибриногена плазмином и миниплазмином. Укр биохим журн 1992; 64: 3–9.

24. Elion J, Boissel J-P, Le Bonniec B,

    et al. Proteolytic derivatives of thrombin. Ann NY Acad Sci 1986; 485: 16–26.

25. Miles LA, Dahlberg CM, Plescia J,

    et al. Role of cell-surface lysines in plasminogen binding to cells: identification of α-Enolase as a candidate plasminogen receptor. Biochemistry 1991; 30: 1682–91.

26. Wiman B, Collen D. Molecular mechanism of physiological fibrinolysis. Nature 1978; 272: 549–50.

27. Wiman B, Collen D. On the kinetic of reaction between human antiplasmin and plasmin. Eur J Biochem 1978; 84: 573–8.

28. Okamoto S, Oshiba S, Mihara H, Okamoto U. Synthetic inhibitors of fibrinolysis: in vitro and in vivo mode of action. Ann NY Acad Sci 1968; 146: 414–29.

29. Violand B, Byrne R, Castellino F. The effect of α,ω-amino acids on human plasminogen. J Biol Chem 1978; 253: 5395–401.

30. Wiman B. Primary structure of the β-chain of human plasminogen. Eur J Biochem 1977; 76: 129–37.

31. Christensen U. The AH-site of plasminogen and two C-terminal fragments. Biochem J 1984; 223: 413–21.

32. Higazi A, Aziza R, Samara A, Mayer M. Regulation of fibrinolysis by non-esterified fatty acids. Biochem J 1994; 300: 251–5.

33. Holleman W, Anders W, Weiss L. The relationship between the lysine and p-aminobenzamidine-binding sites of human plasminogen. Thromb Res 1975; 7: 683–93.

34. Андрианов СИ. Изучение роли крингловых структур молекулы плазминогена в процессе протеолитического разрушения фибринового сгустка. [Автореф дисс … канд биол наук]. Киев, 1992. 17 с.

35. Веревка СВ. Изучение лигандной специфичности лизили аргинилсвязывающих участков плазминогена человека. [Автореф дисс … канд биол наук]. Киев, 1988. 19 c.

36. Лежен ТИ. Изучение взаимодействия плазминогена и его фрагментов с продуктами деградации фибриногена. [Автореф дисс … канд биол наук]. Киев, 1987. 17 c.

37. Мацука ЮВ. Локализация и структурная характеристика лизинсвязывающих участков молекулы плазминогена. [Автореф дисс … канд биол наук]. Киев, 1989. 17 c.

38. Verevka SV, Kudinov SA, Grinenko TV. Arginyl-binding Sites of Human Plasminogen. Thromb Res 1986; 41: 689–98.

39. Новохатний ВВ, Мацука ЮВ. Плазминоген: структура и физико-химические свойства. Биохимия животных и человека 1989; 13: 36–45.

40. Lerch PG, Rickli EE. Studies on the chemical nature of lysine-binding sites and on their localization in human plasminogen. Biochem Biophys Acta 1980; 10: 3254–63.

41. Sottrup-JensenL,ClaeysH,ZajdelM,

    etal.Theprimarystructure of human plasminogen: isolation of two lysine-binding fragments and one

    «mini-plasminogen» (M.W. 38000) by elastase catalyzed specific limited proteolysis. In: Progress in Chemical Fibrinolysis and Thrombolysis. Eds: VF Davidson, RH Rowan, MM Samama, DC Desnoyers. Raven Press, New-York, 1978, 3: 191–209.

42. Клысь ЮГ, Зайцева НВ, Кизим АИ, Веревка СВ. Протеолитические производные плазминогена и их возможное диагностическое значение при онкологических процессах. Лаб диагност 2008; 2 (44): 52–8.

43. O’Reilly MS, Holmgren L, Shing Y,

    et al. Angiostatin: a novel angiogenesis inhibitor that mediates the suppression of metastases by Lewis lung carcinoma. Cell 1994; 79: 315–28.

44. Doll JA, Soff A. Angiostatin. Cancer Treat Res 2005; 126: 175–204.

45. Perri S, Martineau D, Francois M,

    et al. Plasminogen kringle 5 blocks tumor progression by antiangiogenic and proinflammatory pathways. Mol Cancer Ther 2007; 6: 441–9.

46. Cao Y, Cao R, Veitonmaki N. Kringle structures and antiangiogenesis. Curr Med Chem Anti-Canc Agents 2002; 2: 667–81.

47. MacDonald NJ, Murad AC, Fogler WE,

    et al. The tumor- suppressing activity of angiostatin protein residues withing kringles 1 to 3. Biochem Biophys Res Communs 1999; 264: 469–77.

48. Soff GA. Angiostatin and angiostatin-related proteins. Cancer Metastas Rev 2000; 19: 97–107.

49. Marshall JM, Brown AJ, Ponting CP. Conformational studies of human plasminogen and plasminogen fragments: evidence for a novel third conformation of plasminogen. Biochemistry 1994; 33: 3599–606.

50. Wiman B, Boman L, Collen D. On the kinetics of the reaction between human antiplasmin and a low-molecular-weight form of plasmin. Eur J Biochem 1978; 87: 143–6.

51. Медведь ЛВ, Лукинова НИ, Литвинович СВ, Платонова ТН, Гусак НП. Структурная организация «сверхактивной» фракции Д-фрагмента молекулы фибриногена. ДАН УССР, Сер Б 1987; 5: 70–4.

52. Litvinovich S, Platonova T, Lukinova N,

    et al. Preparation and characterization of the fibrinogen DD fragment with increased anticlotting activity. Blood Coagulation and Fibrinolysis. An Int J Haemostasis Thrombosis 1993; 4: 832.

53. Platonova T, Lukinova N. Inhibitory effect of D and DD fragments on fibrin polimerization. Укр біохім журн 1996; 68: 17.

54. Чернишенко ТМ, Платонова ТМ, Сломінський ОЮ. Активація проферментів системи зсідання крові за присутності високомолекулярного фрагмента Е фібрину. Укр біохім журн 2002; 74: 62.

55. Лежен ТИ, Кудинов СА. Изучение влияния фрагментов Е и Д на плазминовый гидролиз фибринового сгустка. Биохимия 1986; 51: 967–9.

56. Walsh KA. Trypsinogens and Trypsins of Various Species. Meth Enzymol 1970; 19: 41–63.

57. Maroux S, Desnuelle P. On Some Autolyzed Derivatives of Bovine Trypsin. Biochim Biophys Acta 1969; 181: 59–72.

58. Schroeder D, Shaw E. Chromatography of Trypsin and its Derivatives. J Biol Chem 1968; 243: 2943–9.

59. Smith RL, Shaw E. Pseudotrypsin. J Biol Chem 1968;

    244: 4704–12.

60. Miller D, Horbett T, Teller D. Reevaluation of the activation of bovine chymotrypsin. Biochemistry 1971; 10: 4641–8.

61. Веревка СВ. К вопросу о молекулярных механизмах системной энзимотерапии. Укр біохім журн 2002; 74 (3): 126–32.

Твердые Недвижимости | Безграничная химия

Кристаллическая структура: упаковочные сферы

Рассмотрите расположение сфер внутри решетки, чтобы получить представление о структуре и сложности кристаллических материалов.

Цели обучения

Покажите, как атомы или молекулы упаковываются в кристаллические материалы.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Координационное число данного атома в кристаллическом веществе определяет количество атомов, которые непосредственно соседствуют с данным атомом.
• Атомные сферы кристаллических веществ упаковываются в элементарные ячейки, которые являются фундаментальными строительными блоками кристаллических решеток.
• Понимание того, как сферы упакованы в данном кристаллическом материале, способствует пониманию исследователями свойств данного материала.

Ключевые термины

• элементарная ячейка : В кристалле, наименьшая повторяющаяся структура (параллелепипед) атомов, по которой можно сделать вывод о структуре всего кристалла.
• координационное число : общее количество атомов, которые непосредственно соседствуют с центральным атомом в молекуле или ионе.
• кристаллическая структура : Уникальное трехмерное расположение атомов или молекул в кристаллическом твердом теле.

Трехмерная решетка

Уникальное расположение атомов или молекул в кристаллическом твердом теле называется кристаллической структурой этого материала. Кристаллическая структура отражает периодический узор атомов, составляющих кристаллическое вещество.Кристаллические материалы настолько упорядочены, что кристаллическая решетка возникает в результате повторения одного и того же рисунка во всех трех пространственных измерениях. Кристаллическая решетка представляет собой трехмерную структуру атомных / молекулярных компонентов кристалла.

Единичная ячейка

Структуру кристаллической решетки материала можно описать несколькими способами. Наиболее распространенный способ описания кристаллической структуры — это определение размера и формы характерной элементарной ячейки материала, которая является простейшей повторяющейся единицей в кристалле.В принципе, можно восстановить структуру всего кристалла, повторяя элементарную ячейку, чтобы создать трехмерную решетку.

Элементарная ячейка флюорита : Здесь показана простейшая повторяющаяся единица в кристалле молекулы флюорита или фторида кальция (CaF ₂ ). Обратите внимание, что эта элементарная ячейка содержит несколько атомов. Ионы кальция изображены серыми сферами, а ионы фтора — желтыми.

Упаковка атомов в элементарную ячейку

В кристаллическом веществе каждый атом можно представить себе как сферу.Эти сферы упакованы в элементарные ячейки. Каждая сфера, которая участвует в кристаллической структуре, имеет координационное число, которое соответствует количеству сфер в кристаллической структуре, которые касаются оцениваемой сферы. Для сферы внутри кристаллической решетки количество сфер, контактирующих с оцениваемой сферой, известно как объемное координационное число . Для сферы на поверхности кристалла количество сфер, контактирующих с оцениваемой сферой, известно как координационное число поверхности .

Кристаллическая решетка : Кристаллическая решетка хлорида натрия

Рассматривая расположение атомных сфер относительно друг друга, их координационные числа и размеры элементарной ячейки, можно составить общее представление о структуре и сложности конкретных кристаллических структур.

Кристаллическая структура: самая плотная упаковка

Плотная упаковка относится к наиболее эффективному способу упорядочения атомов в кристаллических элементарных ячейках.

Цели обучения

Обсудите два наиболее эффективных способа упаковки атомов / молекул в кристаллы.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Самая эффективная конформация атомных сфер, которую могут принять в элементарной ячейке, известна как конфигурация наиболее плотной упаковки.
• Плотно упакованные атомные сферы существуют в двух режимах: гексагональная плотнейшая упаковка (ГПУ) и кубическая плотнейшая упаковка (ГПК).
• Форма упаковки сфер в элементарную ячейку может влиять на физические, химические, электрические и механические свойства данного кристаллического материала.

Ключевые термины

• самая плотная упаковка : Явление, приводящее к тому, что кристаллическая структура атомов / молекул имеет свои составные части как можно ближе друг к другу.
• решетка : регулярный интервал или расположение геометрических точек.

Структура кристаллического материала обычно представляется состоящей из элементарных ячеек. Эти ячейки периодически располагаются для образования кристаллической решетки.В этом разделе рассматривается, как упаковка атомов внутри элементарных ячеек способствует структуре решетки кристаллического твердого тела.

Интерактивное: молекулярный взгляд на твердое тело : исследуйте структуру твердого тела на молекулярном уровне.

Два типа упаковки атомов в кристалле

Трехмерная структура твердого кристаллического материала устанавливается посредством периодической структуры атомов, составляющих кристалл. Наиболее эффективная конформация атомных сфер в элементарной ячейке известна как формирование плотнейшей упаковки.В трехмерном представлении этой гипотетической элементарной ячейки — со сферами, упакованными как можно эффективнее — есть два метода плотной упаковки ячейки.

Представьте себе один слой сфер, упакованных на дно элементарной ячейки.

1. В первом методе каждый последующий слой сфер закрывает промежутки в предыдущем слое. Три соседние сферы в первом слое образуют полое пространство на стыке. Сферы в одном слое выравниваются, чтобы поместиться в пустоты, образованные в предыдущем слое.Третий слой выравнивается прямо над первым слоем. Поскольку третий слой выровнен так же, как и первый, эта конфигурация называется «ABA» и приводит к гексагональной плотнейшей упаковке (HCP).
2. В качестве альтернативы зазоры в первом слое закрываются вторым слоем. Но третий слой смещен относительно межсферных промежутков первого слоя. Третий слой сфер не совпадает с , а с первым слоем. Эта конфигурация называется «ABC» и приводит к кубической плотнейшей упаковке (CCP).

Два способа штабелирования сфер с наиболее плотной упаковкой : Два метода упаковки сфер в элементарную ячейку позволяют получить наиболее распространенные конформации с наиболее плотной упаковкой: CCP и HCP.

Устройство CCP имеет всего 4 сферы на элементарную ячейку, а устройство HCP имеет 8 сфер на элементарную ячейку. Однако обе конфигурации имеют координационное число 12.

Эффективность упаковки — это доля объема кристаллической структуры, которая занята составляющими частицами, а не пустым пространством.Чтобы найти это, объем сфер нужно разделить на общий объем (включая пустые пространства), занятый упакованными сферами. Как для HCP, так и для CCP эффективность упаковки составляет 74,05%.

Важность упаковки

Расположение атомов в кристаллическом твердом теле влияет на координационные числа атомов, межатомные расстояния, а также на типы и силу связей, возникающих в твердом теле. Понимание атомной упаковки в элементарной ячейке и кристаллической решетке может дать представление о физических, химических, электрических и механических свойствах данного кристаллического материала.

Определение атомных структур с помощью рентгеновской кристаллографии

Рентгеновская кристаллография — это метод определения расположения атомов в молекулах.

Цели обучения

Опишите метод рентгеновской кристаллографии, используемый для определения структуры молекул.

Основные выводы

Ключевые моменты

• Для измерения дифракции рентгеновских лучей необходимы три компонента: образец кристалла, источник рентгеновских лучей и детектор.
• Данные эксперимента по рентгеновской кристаллографии используются для создания трехмерной модели молекул, составляющих кристалл. Все знания ученых о молекулярных формах, углах связи и длине основаны на результатах таких экспериментов.
• Рентгеновская кристаллография — мощный инструмент, который находит широкое применение при определении структур как органических, так и неорганических соединений.

Ключевые термины

• отражений : Дифракция рентгеновских лучей на слоях атомов внутри кристалла дает пятна или отражения, регистрируемые детектором.Наличие и интенсивность отражений являются исходными данными рентгеноструктурного эксперимента.
• рентгеновская кристаллография : рентгеновская кристаллография — это метод определения трехмерного расположения атомов в молекуле.

Рентгеновская кристаллография

Рентгеновская кристаллография — это метод определения расположения атомов в кристаллической структуре. Вещества, включая неорганические соли и минералы, полупроводники, а также органические и биологические соединения, могут образовывать кристаллы при подходящих и конкретных условиях.Этот метод полезен при определении структуры молекул, что позволяет исследователям охарактеризовать и понять их поведение и функции. Этот метод определения структуры предоставил ученым самые надежные доказательства того, как формируются молекулы, а также каковы углы и длина их связей.

Дифракционный эксперимент

Для проведения измерений дифракции рентгеновских лучей необходимы три компонента:

• кристалл образца
• Источник рентгеновских лучей
• детектор

Наилучшие рентгеновские кристаллографические структуры получены из образцов самых чистых кристаллов, то есть образцов, которые содержат только молекулы одного типа и как можно меньше примесей.Образцы кристаллов, загрязненные примесями, образцы слишком малого размера и образцы, которые не являются однородными, могут привести к образованию несовершенных кристаллов, дефекты которых влияют на качество данных, которые могут быть получены. Как только кристалл считается достаточно качественным, его обычно устанавливают на специальные инструменты и «стреляют» интенсивным пучком рентгеновских лучей.

Рентгеновская кристаллография : При облучении рентгеновским излучением кристаллы демонстрируют характерную дифракционную картину.

Этот процесс показывает геометрию атомов внутри молекул. Рентгеновские лучи дифрагируют по характерному рисунку, который вызывает отражения, темные пятна на детекторе, которые представляют собой места, где произошла конструктивная интерференция дифрагированного света. Детектор регистрирует отражения на двумерной поверхности. Кристалл обычно поворачивают относительно разных осей и снова снимают рентгеновскими лучами, так что регистрируются дифракционные картины под всеми углами рентгеновских лучей, попадающих на кристалл.

Рентгенограмма белка : Рентгенограмма кристаллизованной белковой молекулы. Двумерный образец отражения можно использовать для определения атомной структуры белка.

Затем применяются математические алгоритмы для декодирования информации, содержащейся в записанных отражениях. Карта строится для описания электронной плотности молекул в кристалле. Также создаются атомные модели молекул; этим можно объяснить экспериментально наблюдаемую электронную плотность.

Рабочий процесс для определения молекулярной структуры с помощью рентгеновской кристаллографии : На этом рисунке показаны этапы процесса определения трехмерной структуры молекулы.

Конечный результат — трехмерная структура молекул в кристалле. Это наиболее прямой из существующих методов «увидеть», как выглядят молекулы. С помощью этого метода выявляются такие детали, как атомные радиусы, валентные углы и длины, а также геометрия молекул.

Историческое значение

Рентгеновская кристаллография — мощный инструмент, который находит широкое применение при определении структур как органических, так и неорганических соединений. На протяжении всей истории химии и биохимии рентгеновская кристаллография была одним из наиболее важных методов, помогающих ученым понять атомную структуру и связи. Данные рентгеновской дифракции оказались полезными для идентификации структур белковых частей вирусов, таких как ВИЧ, что сыграло важную роль в разработке лекарств, которые могут специфически воздействовать на необходимые механизмы вируса в течение его жизненного цикла.

молекул | Введение в химию

Цель обучения

• Распознавать общие свойства молекул

Ключевые моменты

• Молекулы нейтральны и не несут заряда.
• Молекула может состоять из неметаллических атомов одного химического элемента, как в случае кислорода (O ₂ ), или из различных элементов, как в случае воды (H ₂ O).
• Геометрия и состав молекулы определяют ее химические и физические свойства.
• Изомеры — это молекулы с одинаковыми атомами в разном геометрическом расположении.

Условия

• молекула Два или более атома, которые удерживаются вместе химической ковалентной связью.
• , когда два или более разных атома удерживаются вместе ковалентной связью. Все соединения являются молекулами, но не все молекулы являются соединениями.
• ковалентный, когда 2 или более неметаллических атома связаны друг с другом за счет обмена электронами.
Изомер
• Молекулы с одинаковым числом атомов в разном геометрическом расположении.

Атомы и молекулы

Атом определяется как основная единица материи, которая содержит централизованное плотное ядро, окруженное электронным облаком. Когда два или более атома удерживаются вместе химической ковалентной связью, этот новый объект известен как молекула. Слово «молекула» — это расплывчатый термин, который в разговорной речи имеет разные значения в разных областях исследований.Например, термин «молекулы» используется в кинетической теории газов и относится к любой газовой частице независимо от ее состава.

Чаще всего термин «молекулы» относится к нескольким атомам; молекула может состоять из одного химического элемента, например кислорода (O ₂ ), или из нескольких элементов, таких как вода (H ₂ O). Молекулы нейтральны и не несут заряда; это свойство отличает их от многоатомных ионов, например нитрата (NO ₃ ^— ).

Размер молекулы варьируется в зависимости от количества атомов, составляющих молекулу. Большинство молекул слишком малы, чтобы их можно было увидеть невооруженным глазом. Самая маленькая молекула — двухатомный водород (H ₂ ) с длиной связи 0,74 ангстрем. Макромолекулы — это большие молекулы, состоящие из более мелких субъединиц; этот термин из биохимии относится к нуклеиновым кислотам, белкам, углеводам и липидам.Некоторые макромолекулы можно наблюдать в специализированные микроскопы.

Часто состав соединения также может быть обозначен эмпирической формулой, которая представляет собой простейшее целочисленное соотношение составляющих его химических элементов. Однако эта эмпирическая формула не всегда описывает конкретную молекулу, о которой идет речь, поскольку она дает только соотношение ее элементов. Полный элементный состав молекулы может быть точно представлен ее молекулярной формулой, которая указывает точное количество атомов в молекуле.

Пример:

• C ₆ H ₁₂ O ₆ = молекулярная формула глюкозы
• CH ₂ O = эмпирическая (упрощенное соотношение) формула для глюкозы

Изомеры

Изомеры — это молекулы с одинаковыми атомами в разном геометрическом расположении. Из-за такого разного расположения изомеры часто имеют очень разные химические и физические свойства. На рисунке ниже 1-пропанол в основном используется в синтезе других соединений и имеет менее неприятный запах, тогда как 2-пропанол является обычным бытовым спиртом.

Boundless проверяет и курирует высококачественный контент с открытой лицензией из Интернета. Этот конкретный ресурс использовал следующие источники:

4.1: Хиральность — Chemistry LibreTexts

Цель обучения

• распознает и классифицирует молекулы как хиральные или ахиральные и идентифицирует плоскости симметрии

Стереоизомеры — это изомеры, которые различаются пространственным расположением атомов, а не порядком их связи.Один из их наиболее интересных типов изомеров — это зеркальные стереоизомеры, не наложенный друг на друга набор двух молекул, которые являются зеркальным отображением друг друга. Существование этих молекул определяется концепцией, известной как хиральность.

Введение

Органические соединения, молекулы, созданные вокруг цепочки атомов углерода (более известной как углеродный остов), играют важную роль в химии жизни. Эти молекулы получают свое значение из энергии, которую они несут, главным образом в форме потенциальной энергии между атомными молекулами.Поскольку на такую ​​потенциальную силу можно широко влиять из-за изменений в расположении атомов, важно понимать концепцию изомера, молекулы, имеющей тот же атомный состав, что и другая, но отличающаяся структурным расположением. Эта статья будет посвящена конкретным изомерам, называемым стереоизомерами, и их свойству хиральности (рис. 1).

Концепции стероизомерии и хиральности имеют большое значение в современной органической химии, поскольку эти идеи помогают понять физические и теоретические причины образования и структуры многочисленных органических молекул, которые являются основной причиной энергии, заключенной в этих важных химических веществах.В отличие от более известной конституционной изомерии, которая развивает изотопные соединения просто за счет разной атомной связности, стереоизомерия обычно поддерживает равные атомные связи и порядки строительных блоков, а также имеет одинаковое количество атомов и типы элементов.

Что же делает стереоизомеры такими уникальными? Чтобы ответить на этот вопрос, учащийся должен уметь мыслить и воображать не только в двухмерных изображениях, но и в трехмерном пространстве. Это связано с тем, что стереоизомеры являются изомерами, потому что их атомы отличаются от других с точки зрения пространственного расположения.

Пространственное устройство

Прежде всего, необходимо понять концепцию пространственного расположения, чтобы понять стереоизомерию и хиральность. Пространственное расположение атомов касается того, как различные атомные частицы и молекулы расположены в пространстве вокруг органического соединения, а именно его углеродной цепи. В этом смысле пространственное расположение органической молекулы отличается от другого, если атом смещен в любом трехмерном направлении хотя бы на один градус.Это открывает очень широкие возможности для разных молекул, каждая со своим уникальным расположением атомов в трехмерном пространстве.

Стереоизомеры

Стереоизомеры, как упоминалось выше, содержат внутри себя изомеры различных типов, каждый из которых имеет различные характеристики, которые в дальнейшем разделяют друг друга как разные химические соединения, имеющие разные свойства. Тип, называемый энтаниомером, представляет собой ранее упомянутые зеркальные стереоизомеры, и они будут подробно объяснены в этой статье.Другой тип, диастереомер, имеет другие свойства и будет представлен позже.

Множество синонимов хирального углерода

Имейте в виду — все следующие термины могут использоваться для описания хирального углерода.

хиральный углерод = асимметричный углерод = оптически активный углерод = стереоуглерод

Энантиомеры

Этот тип стереоизомера является важным зеркальным, неперемещаемым типом стереоизомера, представленным в начале статьи.Рисунок 3 представляет собой прекрасный пример; обратите внимание, что серая плоскость в середине понижает уровень зеркальной плоскости.

Обратите внимание, что даже если перевернуть левую молекулу вправо, пространственное расположение атомов не будет одинаковым. Это эквивалентно соотношению «левая рука — правая рука» и уместно называется «управляемостью» в молекулах. Это может показаться несколько нелогичным, поэтому в этой статье читателю рекомендуется попробовать «ручной» пример. Положите обе ладони вверх и руки рядом друг с другом. Теперь переверните одну сторону на другую. Одна рука должна показывать тыльную сторону ладони, а другая — ладонь.Они не совпадают и не накладываются друг на друга.

Именно здесь концепция хиральности входит в число наиболее важных и определяющих идей стереоизомерии.

Хиральность

Хиральность, по сути, означает «зеркальное отображение, не накладываемые друг на друга молекулы», и сказать, что молекула хиральна, значит сказать, что ее зеркальное отражение (оно должно быть) не то же самое, что и она сама. Является ли молекула хиральной или ахиральной, зависит от определенного набора перекрывающихся условий. На рисунке 4 показан пример двух молекул, хиральной и ахиральной соответственно.Обратите внимание на отличительную особенность ахиральной молекулы: она содержит два атома одного и того же элемента. Теоретически и в реальности, если создать плоскость, проходящую через два других атома, они смогут создать так называемую плоскость, делающую пополам: изображения по обе стороны от плана такие же, как и на другом (рис. ).

В этом случае молекула считается «ахиральной». Другими словами, чтобы отличить хиральную молекулу от ахиральной молекулы, нужно искать наличие в молекуле биссектрисы.Все хиральные молекулы лишены биссектрисы, простой или сложной.

Как правило, никакие молекулы с различными окружающими атомами не являются ахиральными. Хиральность — это простая, но важная идея для поддержки концепции стереоизомерии, используемая для объяснения одного ее типа. Химические свойства хиральной молекулы отличаются от ее зеркального отображения, и в этом заключается значение хиларности по отношению к современной органической химии.

Определите следующее как конституциональный изомер или стереоизомер.Если стереоизомер, определите, является ли он энантиомером или диастереомером. Объясните причину ответа. Также отметьте хиральность каждой молекулы.

а) б) в)

Решения

а) ахиральный

б) хиральный

в) хиральный

Упражнение 2

Определите хиральные центры в каждом из следующих объектов:

Решения

Список литературы

1. Анслин, Эрик В.и Догерти, Деннис А. Современная физическая органическая химия. Чикаго, Иллинойс: Университетская наука. 2005
2. Хик, Дженис М. Физическая химия хиральности. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Публикация Американского химического общества. 2001.
3. Воллхардт, К. Питер С. и Шор, Нил Э. Органическая химия: структура и функции. Пятое издание. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Компания W. H. Freeman Company, 2007.

Авторы и авторство

• Дэн Чонг
• Джонатан Муни (Университет Макгилла)

5.1. Изомеры — Chemistry LibreTexts

Результаты обучения

• Определите изомер.
• Определите изомерные отношения между парой молекул.
• Определите хиральные центры в молекуле.
• Опишите различные типы изомеров.

Одним из интересных аспектов органической химии является то, что она трехмерна. Молекула может иметь форму в пространстве, которая может влиять на ее свойства. Молекулы могут отличаться по расположению атомов — одна и та же комбинация атомов может быть собрана более чем одним способом.Эти соединения известны как изомеров . Изомеры — это молекулы с одинаковыми молекулярными формулами, но с различным расположением атомов. Существует несколько различных типов изомеров, которые будут описаны, и блок-схема (см. Рисунок ниже) может помочь вам определить, какой тип изомеров присутствует.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): блок-схема изомера.

Конформационные изомеры

Конформационные изомеры , также известные как конформеры, отличаются друг от друга своим вращением вокруг одинарной связи.Вращения происходят свободно вокруг одинарных углерод-углеродных связей. В отличие от двойных и тройных связей, которые «заблокированы» в своей ориентации, одинарные связи не имеют таких ограничений.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Конформационные изомеры пентана.

Структурные изомеры

Структурный изомер , также известный как конституционный изомер, представляет собой изомер, в котором два или более органических соединения имеют одинаковые молекулярные формулы, но разные структуры. Две молекулы, представленные ниже, имеют одинаковую химическую формулу, но являются разными молекулами, потому что они различаются расположением метильной группы.

Алкены также могут демонстрировать структурную изомерию. В алкенах существует несколько структурных изомеров в зависимости от того, где в цепи встречается двойная связь. Конденсированные структурные формулы 1-бутена и 2-бутена показывают это.

Число в названии алкена относится к атому углерода с наименьшим номером в цепи, которая является частью двойной связи.

Стереоизомеры

Стереоизомеры имеют одинаковую связность в своих атомах, но другое расположение в трехмерном пространстве.Существуют разные классификации стереоизомеров в зависимости от того, как их расположение отличается друг от друга. Обратите внимание, что в структурных изомерах была некоторая разница в связи атомов. Например, 1-бутен имеет двойную связь, за которой следуют две одинарные связи, в то время как 2-бутен имеет одинарную связь, затем двойную связь, затем одинарную связь. Стереоизомер будет иметь одинаковую связь между всеми атомами в молекуле.

Геометрические изомеры

С такой молекулой, как 2-бутен, можно наблюдать другой тип изомерии, называемый геометрической изомерией. Геометрические изомеры — это изомеры, в которых порядок связи атомов одинаков, но расположение атомов в пространстве отличается. Двойная связь в алкене не может свободно вращаться из-за природы связи. Таким образом, существует два разных способа создания молекулы 2-бутена (см. Рисунок ниже). На изображении ниже показаны два геометрических изомера, называемые цис, -2-бутен и транс, -2-бутен.

Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): 2-бутен

Изомер цис имеет два одиночных атома водорода на одной стороне молекулы, в то время как изомер транс имеет их на противоположных сторонах молекулы.В обеих молекулах порядок связывания атомов одинаков. Для существования геометрических изомеров в молекуле должна быть жесткая структура, предотвращающая свободное вращение вокруг связи. Это происходит с двойной связью или кольцом. Кроме того, каждый из двух атомов углерода должен иметь две разные группы, чтобы существовали геометрические изомеры. Пропен (см. Рисунок ниже) не имеет геометрических изомеров, потому что один из атомов углерода (крайний слева), участвующих в двойной связи, имеет два связанных с ним простых атома водорода.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): пропен не имеет геометрического изомера.

Физические и химические свойства геометрических изомеров в целом различны. Как и алкены, алкины проявляют структурную изомерию, начиная с 1-бутина и 2-бутина. Однако геометрических изомеров с алкинами не существует, потому что есть только одна другая группа, связанная с атомами углерода, которые участвуют в тройной связи.

Авторы и авторство

• Фонд CK-12 Шэрон Бьюик, Ричард Парсонс, Тереза ​​Форсайт, Шонна Робинсон и Жан Дюпон.

• Эллисон Султ, Ph.D. (Кафедра химии, Университет Кентукки)

Isomer — обзор | Темы ScienceDirect

16.3.2.1 Стереоизомеры α и β

Изомеры, как упоминалось в Разделе 16.2.1, представляют собой разные соединения, которые имеют одинаковую молекулярную формулу, но атомы присоединены по-разному. Существует два класса изомеров (рис. 16.3.7): конституциональных изомеров, и стереоизомеров.Конституционные изомеры (или структурные изомеры) различаются последовательностью их связывания, и их атомы соединяются по-разному. Число конституционных изомеров возрастает экспоненциально с увеличением количества атомов углерода в каждом соединении. Например, бутан (C ₄ H ₁₀ ) имеет два изомера, n -бутан и изобутан (метилпропан), а додекан (C ₁₀ H ₂₂ ) и эйкозан (C ₂₀ H ₄₂ ) может иметь 75 и 355 возможных изомеров соответственно. Стереоизомеры подробно обсуждаются в следующих разделах.

Рисунок 16.3.7. Типы изомеров.

Асимметричный или хиральный атом углерода

Атом углерода, который связан с четырьмя различными группами, называется асимметричным углеродом или хиральным атомом углерода и часто обозначается знаком *. Например, возможные хиральные центры для стеранов находятся в C-5, C-14, C-17, C-20 и C-24 (для стеранов C ₂₈ и C ₂₉ ).

Стереохимия — это раздел органической химии, посвященный трехмерным молекулярным структурам. Одним из важных аспектов стереохимии является стереоизомерия . Стереоизомеры представляют собой изомеры, атомы которых связаны вместе в одной и той же последовательности, но отличаются друг от друга ориентацией атомов в пространстве. Геометрические изомеры цис-транс (такие как цис — и транс -1,2-диметилциклопентан) являются особыми типами стереоизомеров .Различия в особой ориентации могут показаться несущественными, но стереоизомеры часто имеют заметно разные физические, химические и биологические свойства.

Как описано в Таблице 16.3.2, атомы водорода, которые присоединены к асимметричному или хиральному углероду в кольцевой структуре и находятся ниже плоскости молекулы, называются α-атомами водорода, и связь изображена пунктирной линией. линия и обозначена как имеющая α-конфигурацию. И наоборот, атомы водорода, расположенные над плоскостью молекулы, называются β-атомами водорода, а связь выполняется клиновой связью и обозначается как имеющая β-конфигурацию.Во многих обычных кольцевых системах α-атомы водорода, обнаруженные в кольцевых соединениях, обычно опускаются для ясности. Например, в 17α (H), 21β (H) -гопане (C ₃₀ H ₅₂ , рис. 16.3.5) атомы водорода при углеродном номере 17 и 21 находятся в нижнем и верхнем положении; в то время как в 5a (H), 14p (H), 17p (H) -холестане (C ₂₇ H ₄₈ , рисунок 16.3.5) водород, присоединенный к углеродному номеру 5, 14 и 17, понижается, увеличивается и вверх.

Гопаны существуют в виде трех стереоизомеров: 17α (H). 21β (H) -опан, 17β (H), 21β (H) -опан и 17P (H).21α (H) -опан (Waples, Machihara, 1991; Peters, Moldowan, 1993). Гопаны в серии βα также называют моретанами. Гопаны с 17αβ-конфигурацией в диапазоне от C ₂₇ до C ₃₅ характерны для нефти из-за их большей термодинамической стабильности по сравнению с другими эпимерными рядами (ββ и αα).

Гопаноиды, продуцируемые живыми организмами, обычно имеют ββ-конфигурацию. С увеличением зрелости термодинамически менее стабильные ββ-гопаны теряются или превращаются в αβ- и βα-гопаны.Ряд ββ, как правило, не встречается в нефти, поскольку он термически нестабилен. Серии αα не считались натуральными продуктами, и, поскольку их стабильность низка по сравнению с рядами αβ и βα, маловероятно, что они встречаются в нефти более чем в следовых количествах (Waples and Machihara, 1991; Peters and Moldowan, 1993). Однако механические расчеты показали, что α-гопаны должны быть менее стабильными, чем αβ- и βα-гопаны, но более стабильными, чем αα-гопаны. Недавно Nytoft и Bojesen-Koefoed (2001) показали умеренные количества 17α (H).21α (H) -гопаны присутствуют в нескольких отложениях и нефтях. Соотношения C ₃₀ 17a (H). 21a (H) -опан до C ₃₀ 17a (H). 21β (H) -опан обычно составляет 0,02–0,04 в сырой нефти и зрелых отложениях, но в незрелых отложениях были обнаружены отношения до 0,10.

Гилберт Ньютон Льюис | Институт истории науки

Химическая связь лежит в основе химии. В 1916 году Гилберт Ньютон Льюис (1875–1946) опубликовал свою основополагающую статью, в которой предполагалось, что химическая связь — это пара электронов, разделяемых двумя атомами.

Когда физики, изучающие структуру атома, начали понимать, что электроны, окружающие ядро, имеют особое расположение, химики начали исследовать, как эти теории соответствуют известной химии элементов и их связывающим способностям. Льюис сыграл важную роль в разработке теории связи, основанной на количестве электронов во внешней «валентной» оболочке атома.

Общие электроны и химические связи

В 1902 году, когда Льюис пытался объяснить своим ученикам валентность, он изобразил атомы в виде концентрических кубов с электронами на каждом углу.Этот «кубический атом» объяснил восемь групп в периодической таблице и представил его идею о том, что химические связи образуются переносом электронов, чтобы дать каждому атому полный набор из восьми внешних электронов («октет»). Теория химической связи Льюиса продолжала развиваться, и в 1916 году он опубликовал свою основополагающую статью, в которой предполагалось, что химическая связь — это пара электронов, разделяемых двумя атомами. (Исследователь General Electric Ирвинг Ленгмюр впоследствии развил эту идею и ввел термин ковалентная связь .) Для случаев, когда не использовалось разделение, Льюис в 1923 году переопределил кислоту как любой атом или молекулу с неполным октетом, которая, таким образом, была способна принимать электроны от другого атома; базы были, конечно, донорами электронов.

Вклад в термодинамику

Льюис также сыграл важную роль в развитии области термодинамики и применении ее законов к реальным химическим системам. В конце 19 века, когда он начал работать, закон сохранения энергии и другие термодинамические соотношения были известны только как изолированные уравнения.Льюис опирался на работы другого американского пионера термодинамики, Джозайи Уилларда Гиббса из Йельского университета, чей вклад мало-помалу получил признание. Их работа имела огромное значение для предсказания того, пойдут ли реакции почти до конца, достигнут равновесия или почти не пойдут вообще, и можно ли разделить смесь химических веществ дистилляцией.

Образование и карьера

Льюис получил домашнее образование, а его семья жила в Массачусетсе и Небраске, пока ему не исполнилось 14 лет.Его последующее образование было более традиционным, но, тем не менее, стимулирующим, и включало докторскую степень в Гарвардском университете, полученную под руководством Теодора У. Ричардса. Затем Льюис совершил паломничество в Германию, чтобы работать с физико-химиками Вальтером Нернстом и Вильгельмом Оствальдом. Он работал на нескольких факультетах университетов, в том числе в Массачусетском технологическом институте и Калифорнийском университете в Беркли, где он расширил программы по химии и химической инженерии.Льюиса 35 раз номинировали на Нобелевскую премию, но так и не выиграли.

Информация, содержащаяся в этой биографии, последний раз обновлялась 11 декабря 2017 г.

СохранитьСохранитьСохранитьСохранить

Вода, универсальный растворитель

• Школа наук о воде ГЛАВНАЯ • Темы о свойствах воды •

Знаете ли вы, что можно растворить M в M&M? Все, что вам нужно сделать, p , кроме нескольких M & M в воде стороной M вверх и наблюдайте, что происходит!

Кредит: кофейные чашки и мелки.com

Воду называют «универсальным растворителем», потому что она способна растворять больше веществ, чем любая другая жидкость. Это важно для каждого живого существа на земле. Это означает, что куда бы вода ни попадала — по воздуху, земле или через наши тела, она уносит с собой ценные химические вещества, минералы и питательные вещества.

Химический состав и физические свойства воды делают ее таким прекрасным растворителем. Молекулы воды имеют полярное расположение атомов кислорода и водорода: одна сторона (водород) имеет положительный электрический заряд, а другая сторона (кислород) — отрицательный.Это позволяет молекуле воды притягиваться ко многим другим типам молекул . Вода может настолько сильно притягиваться к другому соединению, как соль (NaCl), что может нарушить силы притяжения, которые удерживают натрий и хлорид в соединении соли вместе, и, таким образом, растворяют его.

Наши почки и вода составляют отличную пару

Наши собственные почки и растворяющие свойства воды составляют отличную пару для сохранения жизни и здоровья.Почки отвечают за фильтрацию веществ, которые попадают в наш организм из продуктов и напитков, которые мы потребляем. Но почки должны избавляться от этих веществ после того, как они накапливают их. Вот тут-то и помогает вода; будучи таким прекрасным растворителем, вода, промывающая почки, растворяет эти вещества и выводит их из нашего тела.

На этой диаграмме показаны положительные и отрицательные части молекулы воды. Он также показывает, как заряд, например, на ионе (например, Na или Cl), может взаимодействовать с молекулой воды.

Кредит: Мариана Руис Вильярреал, Фонд CK-12

Почему соль растворяется в воде

На молекулярном уровне соль растворяется в воде из-за электрических зарядов и из-за того, что и вода, и солевые соединения полярны, с положительными и отрицательными зарядами на противоположных сторонах молекулы. Связи в солевых соединениях называются ионными, потому что они оба имеют электрический заряд — ион хлорида заряжен отрицательно, а ион натрия — положительно.Точно так же молекула воды имеет ионную природу, но связь называется ковалентной, когда два атома водорода располагаются с положительным зарядом на одной стороне атома кислорода, который имеет отрицательный заряд. Когда соль смешивается с водой, она растворяется, потому что ковалентные связи воды сильнее, чем ионные связи в молекулах соли.

Положительно заряженная сторона молекул воды притягивается к отрицательно заряженным ионам хлорида, а отрицательно заряженная сторона молекул воды притягивается к положительно заряженным ионам натрия.