2.4C: Синтез зневоднення

Last updated
Save as PDF

Page ID: 69850

\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

ЦІЛІ НАВЧАННЯ

Поясніть реакції зневоднення (або конденсації)

Більшість макромолекул виготовляються з окремих субодиниць, або будівельних блоків, званих мономерами. Мономери поєднуються між собою за допомогою ковалентних зв'язків, утворюючи більші молекули, відомі як полімери. При цьому мономери виділяють молекули води як побічні продукти. Цей тип реакції відомий як синтез зневоднення, що означає «зібрати разом, втрачаючи воду». Це також вважається реакцією конденсації, оскільки дві молекули конденсуються в одну більшу молекулу з втратою меншої молекули (води).

У реакції синтезу зневоднення між двома неіонізованими мономерами, такими як моносахаридні цукру, водень одного мономера поєднується з гідроксильною групою іншого мономера, виділяючи молекулу води в процесі. Видалення водню з одного мономера і видалення гідроксильної групи з іншого мономера дозволяє мономерам ділитися електронами і утворювати ковалентний зв'язок. Таким чином, мономери, які з'єднуються разом, зневоднюються, щоб забезпечити синтез більшої молекули.

зображення

Реакція синтезу зневоднення за участю неіонізованих монерів.. : У реакції синтезу зневоднення між двома молекулами глюкози гідроксильна група з першої глюкози поєднується з воднем з другої глюкози, створюючи ковалентний зв'язок, який пов'язує два мономерних цукру (моносахариди) разом, утворюючи дисахаридну мальтозу. В процесі утворюється молекула води.

Коли мономери іонізуються, наприклад, у випадку з амінокислотами у водному середовищі, такому як цитоплазма, два водню з позитивно зарядженого кінця одного мономера поєднуються з киснем з негативно зарядженого кінця іншого мономера, знову утворюючи воду, яка виділяється як побічний продукт, і знову приєднання двох мономерів ковалентним зв'язком.

зображення

Реакція синтезу зневоднення за участю іонізованих мономерів. : У реакції синтезу зневоднення між двома амінокислотами, з іонізуються у водних середовищах, як клітина, кисень з першої амінокислоти поєднується з двома воднями з другої амінокислоти, створюючи ковалентний зв'язок, який пов'язує два мономери разом, утворюючи дипептид. В процесі утворюється молекула води.

Оскільки додаткові мономери приєднуються через множинні реакції синтезу зневоднення, ланцюг повторюваних мономерів починає утворювати полімер. Різні типи мономерів можуть поєднуватися в багатьох конфігураціях, породжуючи різноманітну групу макромолекул. Три з чотирьох основних класів біологічних макромолекул (складні вуглеводи, нуклеїнові кислоти та білки) складаються з мономерів, які з'єднуються між собою за допомогою реакцій синтезу зневоднення. З моносахаридів утворюються складні вуглеводи, з мононуклеотидів утворюються нуклеїнові кислоти, а білки - з амінокислот.

Існує велика різноманітність у тому, як мономери можуть поєднуватися, утворюючи полімери. Наприклад, мономери глюкози є складовими крохмалю, глікогену та целюлози. Ці три - полісахариди, класифіковані як вуглеводи, які утворилися в результаті багаторазових реакцій синтезу дегідратації між мономерами глюкози. Однак спосіб, за допомогою якого мономери глюкози з'єднуються разом, зокрема розташування ковалентних зв'язків між пов'язаними мономерами та орієнтацією (стереохімією) ковалентних зв'язків, призводить до утворення цих трьох різних полісахаридів з різними властивостями та функціями. У нуклеїнових кислотах та білках розташування та стереохімія ковалентних зв'язків, що з'єднують мономери, не змінюються від молекули до молекули, а натомість множинні види мономерів (п'ять різних мономерів в нуклеїнових кислотах, A, G, C, T та U мононуклеотиди; 21 різні мономери амінокислот в білки) об'єднуються у величезній різноманітності послідовностей. Кожен білок або нуклеїнова кислота з різною послідовністю - це різна молекула з різними властивостями.

Ключові моменти

Під час синтезу зневоднення або водень одного мономера з'єднується з гідроксильною групою іншого мономера, що виділяє молекулу води, або два водню з одного мономера об'єднуються з одним киснем з іншого мономера, що виділяють молекулу води.
Мономери, які з'єднуються за допомогою реакцій синтезу зневоднення, поділяють електрони і утворюють ковалентні зв'язки один з одним.
Оскільки додаткові мономери приєднуються через множинні реакції синтезу зневоднення, цей ланцюг повторюваних мономерів починає утворювати полімер.
Складні вуглеводи, нуклеїнові кислоти та білки - все це приклади полімерів, які утворюються при синтезі зневоднення.
Такі мономери, як глюкоза, можуть з'єднуватися між собою різними способами і виробляти різноманітні полімери. Мономери, такі як мононуклеотиди та амінокислоти, з'єднуються між собою в різних послідовностях, утворюючи різноманітні полімери.

Ключові умови

ковалентний зв'язок: тип хімічного зв'язку, де два атоми з'єднані один з одним шляхом спільного використання двох або більше електронів.
мономер: відносно невелика молекула, яка може бути ковалентно зв'язана з іншими мономерами, утворюючи полімер.