Помощь по Теле2, тарифы, вопросы

Свойства и характеристики любого вещества определяются его химическим составом. В современных лабораториях проводятся химические экспертизы, позволяющие определить качественный и количественный состав практически любого объекта, например, почвы или пищевого продукта.

Химическая связь, строение и свойства вещества

Взаимодействия, результатом которых становится объединение химических частиц в вещества, принято делить на химические и межмолекулярные связи. Первая группа, в свою очередь, подразделяется на ионную, ковалентную и металлическую связи.

Ионная связь представляет собой связь разноименно заряженных ионов. Такая связь возникает за счет электростатического притяжения. Для того чтобы ионная связь образовалась, ионы должны быть разного размера. Это обусловлено тем, что ионы определенного размера склонны отдавать электроны, а другие - принимать их.

Ковалентная связь возникает за счет образования общей пары электронов. Для ее возникновения необходимо, чтобы радиус атомов был одинаковым или схожим.

Металлическая связь возникает за счет обобществления валентных электронов. Она образуется в случае, если размер атомов большой. Такие атомы обычно отдают электроны.

По типу строения все вещества можно разделить на молекулярные и немолекулярные. Большинство органических веществ относится к первому типу. По типу химической связи различают вещества с ковалентными, ионными и металлическими связями.

Основные положения теории химического строения органических веществ

Теория Бутлерова - научный фундамент всей органической химии. Опираясь на ее основные положения, Бутлеров дал объяснение изомерии, что впоследствии помогло ему открыть несколько изомеров.

Согласно теории химического строения органических веществ, соединение атомов в молекулах строго упорядочено. Оно происходит в определенной последовательности (в зависимости от валентности атомов). Последовательность межатомных связей принято называть химическим строением молекулы.

Другим важным положением этой теории является возможность использования различных химических методов для определения строения вещества.

Группы атомов в молекуле взаимосвязаны и оказывают воздействие друг на друга. Основные свойства вещества, согласно данной теории, определяются его химическим строением.

Химическое строение органических веществ

Как известно, в составе органических веществ всегда присутствует углерод. Этим органические вещества отличаются от неорганических. Органические вещества используются в быту, они служат сырьевой базой для производства продуктов питания и различных продовольственных товаров.

Ученым удалось синтезировать множество видов органических веществ, которых нет в природе (различные виды пластмасс, каучук и другие). Органические вещества отличаются от неорганических своим химическим строением. Атомы углерода образуют различные цепи и кольца. Этим объясняется огромное разнообразие органических веществ в природе.

Атомные связи в таких веществах имеют ярко выраженный ковалентный характер. При нагревании органические вещества полностью разлагаются. Это объясняется небольшой прочностью межатомных связей.

Среди органических соединений широко распространено такое явление, как изомерия.

Исследование химического вещества

Исследование химических веществ, как правило, проводится в специальных лабораториях и экспертных центрах. Это позволяет определить точный количественный и качественный состав исследуемого материала.

Если химический состав вещества полностью неизвестен, сотрудники лаборатории применяют целый комплекс аналитических методов. Специалисты выявляют точное содержание в образцах вещества тех или иных химических элементов.

Проведение исследования химического состава вещества происходит поэтапно:

• сначала специалисты определяют цели своей работы;
• затем, проводят классификацию образцов вещества;
• далее, идет количественный и качественный анализ.

Часто в лабораторных условиях различные вещества проверяются на содержание токсичных элементов и промышленных материалов.

Химические реакции

Химические реакции - это превращения одних веществ (исходных реагентов) в другие. При этом происходит перераспределение электронов. В отличие от ядерных реакций, химические реакции не влияют на общее количество ядер атомов и не изменяют изотопный состав химических элементов.

Условия протекания химических реакций могут быть различными. Они могут проходить при физическом контакте реагентов, их смешивании, нагревании, а также при воздействии света, электрического тока, ионизирующего излучения. Часто химические реакции протекают под влиянием катализаторов.

Скорость химической реакции зависит от концентрации активных частиц во взаимодействующих веществах и от разницы между энергией связи, которая разрывается, и той энергией, которая образуется.

В результате химических процессов образуются новые вещества, свойства которых отличны от свойств исходных реагентов. Однако во время химических реакций не происходит образования атомов новых элементов.

Российский регистр химических и биологических веществ

Российский регистр потенциально опасных химических и биологических веществ занимается проведением независимых экспертиз различной продукции с целью установить ее соответствие санитарно-эпидемиологическим и гигиеническим требованиям.

Это учреждение проводит маркировку химических веществ в соответствии с общепризнанной классификацией. Задачей регистра является информационное обеспечение в сфере химической безопасности, а также содействие интеграции нашей страны в мировое экономическое сообщество.

Российский регистр ежегодно публикует списки химических веществ, представляющие угрозу для жизни людей, данные об их транспортировке, утилизации, токсичности и других параметрах.

В открытом доступе можно найти списки химических веществ, прошедших государственную регистрацию, базу данных опасных веществ.

Федеральный регистр является главным информационным ресурсом, который обеспечивает реализацию многих международных договоров, которые заключила наша страна в отношении опасных химических веществ и пестицидов.

Производители и поставщики химических веществ для промышленных предприятий

Химические вещества для различных отраслей производства изготавливаются на крупных комбинатах и заводах. Лидером среди производителей подобной продукции является компания "РУСХИМТЕХ". Она специализируется на разработке инноваций в области органической химии.

Другим предприятием, которое специализируется на производстве химических веществ, является компания «Сарсилика». Предприятие производит диоксид кремния для заводов.

Среди крупных поставщиков химического сырья можно отметить фирму “БИО-ХИМ”. Компания занимается поставками различных химических веществ на отечественные заводы и фабрики.

Производство, получение химических веществ и химических продуктов

Производство химических веществ дает возможность получать синтетические материалы, способные заменить природные. В свое время такая необходимость была продиктована нехваткой природных материалов или их стоимостью, поэтому человечеству пришлось изобрести синтетические заменители.

С помощью химических реакций можно значительно быстрее получить некоторые природные вещества, которые естественным путем образовываются очень долго. Кроме экономии природного сырья, химическое производство позволяет улучшить физико-механические характеристики и химические свойства полученных материалов.

Для получения многих химических веществ используются такие химические реакции, как катализ, гидролиз, электролиз, химический распад и другие.

Химические свойства используются:

• в металлургии;
• в производстве полиэтиленов, пластмасс;
• для получения азотных и фосфорных удобрений, лекарственных препаратов и других полезных материалов практически в любой области производства и сфере деятельности человека.

Оборудование для получения химических веществ

Учитывая многопрофильность химического производства, оборудование для разных видов продукции значительно отличается. Но в общем случае на производстве задействованы нагревательные элементы, специальные, устойчивые к высоким температурам и агрессивным средам емкости, смесители. Любая переработка происходит на принципах химических реакций (например, обработка химических волокон, нанесение защитных слоев на стекло или металл).

Использование химических веществ

Химические вещества применяются очень широко в связи с тем, что синтетические заменители сейчас существуют практически во всех областях промышленности.

Химические вещества:

• являются сырьем для производства пищевых продуктов;
• служат основой для создания сельскохозяйственных удобрений;
• используются в лакокрасочном производстве, в металлообработке;
• необходимы для стеклопроизводства.

Химические вещества в промышленности

В промышленности используются два типа химических веществ: органические и неорганические.

К первым относятся производные природной нефти и газа, ко вторым:

• слабые и сильные кислоты;
• щелочи;
• цианиды;
• сернистые соединения;
• тяжелые жидкости (типа бромоформа).

Производители и поставщики химических веществ для производств

Наиболее крупными представителями производства и поставок сырья для химического производства в России являются компании:

• «Сибур Холдинг» (Москва) - нефтехимический холдинг;
• «Салаватнефтеоргсинтез» (Салават, Башкортостан) - комбинат, имеющий в свое составе химический, нефтехимический, нефтеперерабатывающий заводы, завод нефтехимических производств, заводы "Синтез", "Мономер", завод минеральных удобрений;
• «Нижнекамскнефтехим» (Нижнекамск, Татарстан) - нефтехимическая компания;
• «Еврохим» (Москва) - удобрения, кормовые фосфаты, минеральное сырье и промышленные продукты;
• «Уралкалий» (Березники, Пермский край) - мировой лидер по производству калия.,
• «Акрон» (Великий Новгород) - минеральные удобрения.

Химические вещества в продуктах питания

В химических продуктах часть химических добавок является непреднамеренными. Это остаточные явления после удобрения полей, на которых выращивались овощи или фрукты, остатки препаратов, которыми лечили животных, вещества, выделяемые из пластиковых упаковочных материалов.

К преднамеренным химикатам в продуктах относят консерванты неприродного происхождения для более длительного хранения продуктов.

Техника безопасности при работе с химическими веществами

К опасным химическим веществам относятся такие, которые при непосредственном контакте наносят вред здоровью человека, провоцирую производственные травмы и заболевания. Последние могут проявляться как сразу после воздействия, так и позже, влиять на продолжительность жизни человека и его детей.

При работе с ядовитыми газами, ядовитыми, токсичными, радиоактивными, легковоспламеняющимися веществами, в условиях повышенного уровня пыли руководство обязано обеспечить условия по минимизации вредного воздействия. Сотрудники подобных предприятий имеют льготы по продолжительности рабочего дня, прибавку к отпуску и зарплате, раньше выходят на пенсию. Кроме того, они обязаны регулярно проходить профильное медицинское обследование, а непосредственно на рабочем месте строго соблюдать осторожность и правила техники безопасности.

Промышленные аварии с выбросом опасных химических веществ

Аварии на химических производствах обычно сопровождаются разливом или выбросом опасных химических веществ. Это приводит к гибели или химическому заражению людей, продовольствия, пищевого сырья и кормов, сельскохозяйственных животных и растений или к загрязнению окружающей природной среды.

Виды аварий с выбросом химически опасных веществ:

• аварии с выбросом (угрозой выброса) химически опасных веществ (ХОВ) при их производстве, переработке или хранении (захоронении);
• аварии на транспорте с выбросом (угрозой выброса) ХОВ;
• образование и распространение ХОВ в процессе химических реакций;
• аварии с химическими боеприпасами.

Основным показателем степени опасности химически опасных объектов считают численность населения, проживающего в зоне возможного химического заражения в случае аварии. Подобные аварии могут происходить непосредственно на заводах по переработке или производству ХОВ, на нефтеперерабатывающих предприятиях, при их транспортировке, на складах хранения ХОВ.

Современные предприятия химической области постоянно внедряют новые технологии производств, направленные на минимизацию возможности возникновения аварий с выбросом опасных химических веществ.

Многих людей всегда интересовало, почему некоторые признаки, имеющиеся у родителей, передаются ребенку (например, цвет глаз, волос, форма лица и другие). Наукой было доказано, что данная передача признака зависит от генетического материала, или ДНК.

Что такое ДНК?

Нуклеотид

Как было сказано, основной структурной единицей дезоксирибонуклеиновой кислоты является нуклеотид. Это сложное образование. Состав нуклеотида ДНК следующий.

По центру нуклеотида находится пятикомпонентный сахар (в ДНК в отличие от РНК, в которой содержится рибоза). К нему присоединяется азотистое основание, которых выделяют 5 типов: аденин, гуанин, тимин, урацил и цитозин. Кроме того, каждый нуклеотид имеет в своем составе и остаток фосфорной кислоты.

В состав ДНК входят только те нуклеотиды, которые имеют указанные структурные единицы.

Все нуклеотиды расположены в виде цепи и следуют друг за другом. Группируясь по триплетам (по три нуклеотида), они образуют последовательность, в которой каждый триплет соответствует определенной аминокислоте. В результате образуется цепь.

Они объединяются между собой за счет связей азотистых оснований. Основная связь между нуклеотидами параллельных цепей - водородная.

Нуклеотидные последовательности являются основой генов. Нарушение в их структуре ведет к сбою в синтезе белков и проявлению мутаций. В состав ДНК входят одинаковые гены, определяющиеся практически у всех людей и отличающие их от других организмов.

Модификация нуклеотида

В некоторых случаях для более стабильной передачи того или иного признака используется модифицирование азотистого основания. Химический состав ДНК изменяется за счет присоединения метильной группы (СН3). Подобная модификация (на одном нуклеотиде) позволяет стабилизировать генную экспрессию и передачу признаков дочерним клеткам.

Подобное “улучшение” структуры молекулы никоим образом не сказывается на объединении азотистых оснований.

Данная модификация используется и при инактивации Х-хромосомы. В результате этого образуются тельца Барра.

При усиленном канцерогенезе анализ ДНК показывает, что цепочка нуклеотидов была подвержена метилированию на многих основаниях. В проведенных наблюдениях было замечено, что источником мутации обычно служит метилированный цитозин. Обычно при опухолевом процессе деметилирование может способствовать остановке процесса, но за счет своей сложности данная реакция не проводится.

Структура ДНК

В строении молекулы выделяют два типа структуры. Первый тип - линейная последовательность, образованная нуклеотидами. Их построение подчиняется некоторым законам. Запись нуклеотидов на молекуле ДНК начинается с 5’-конца и заканчивается 3’-концом. Вторая цепь, расположенная напротив, строится таким же образом, только в пространственном отношении молекулы находятся одна напротив другой, причем 5’-конец одной цепи расположен напротив 3’-конца второй.

Вторичная структура ДНК - спираль. Обуславливается наличием водородных связей между располагающимися друг напротив друга нуклеотидами. Водородная связь образуется между комплементарными азотистыми основаниями (например, напротив аденина первой цепи может находиться только тимин, а напротив гуанина - цитозин либо урацил). Подобная точность обусловлена тем, что построение второй цепи происходит на основе первой, поэтому между азотистыми основаниями наблюдается точное соответствие.

Синтез молекулы

Каким же образом образуется молекула ДНК?

В цикле ее образования выделяют три стадии:

• Рассоединение цепей.
• Присоединение синтезирующих единиц к одной из цепей.
• Достраивание второй цепи по принципу комплементарности.

На стадии разъединения молекулы основную роль играют ферменты - ДНК-гиразы. Данные ферменты ориентированы на разрушение водородных связей между цепями.

После расхождения цепей в дело вступает основной синтезирующий фермент - ДНК-полимераза. Ее присоединение наблюдается на участке 5’. Далее данный фермент движется в сторону 3’-конца, попутно присоединяя необходимые нуклеотиды с соответствующими азотистыми основаниями. Дойдя до определенного участка (терминатора) на 3’-конце, полимераза отсоединяется от исходной цепи.

После того как образовалась дочерняя цепь, между основаниями образуется водородная связь, которая и скрепляет вновь образованную молекулу ДНК.

Где можно найти данную молекулу?

Если углубиться в строение клеток и тканей, то можно увидеть, что ДНК в основном содержится в отвечает за образование новых, дочерних, клеток или их клонов. При этом находящаяся в нем, разделяется между новообразованными клетками равномерно (образуются клоны) или по частям (часто можно наблюдать такое явление при мейозе). Поражение ядра влечет за собой нарушение образования новых тканей, что приводит к мутации.

Кроме того, особый тип наследственного материала содержится в митохондриях. В них ДНК несколько отличается от таковой в ядре (митохондриальная дезоксирибонуклеиновая кислота имеет кольцевидную форму и выполняет несколько другие функции).

Сама молекула может выделяться из любых клеток организма (для исследования чаще всего используют мазок с внутренней стороны щеки либо кровь). Отсутствует генетический материал только в отшелушивающемся эпителии и некоторых клетках крови (эритроцитах).

Функции

Состав молекулы ДНК обуславливает выполнение ею функции передачи информации из поколения в поколение. Это происходит за счет синтеза определенных белков, обуславливающих проявление того или иного генотипического (внутреннего) или фенотипического (внешнего - например, цвет глаз или волос) признака.

Передача информации осуществляется за счет реализации ее из генетического кода. На основании сведений, зашифрованных в генетическом коде, происходит выработка специфических информационных, рибосомальных и транспортных РНК. Каждая из них отвечает за определенное действие - информационная РНК используется для синтеза белков, рибосомальная участвует в сборке белковых молекул, а транспортная образует соответствующие белки.

Любой сбой в их работе или изменение структуры приводят к нарушению выполняемой функции и появлению нетипичных признаков (мутаций).

ДНК-тест на отцовство позволяет определить наличие родственных признаков между людьми.

Генетические тесты

Для чего в настоящее время может использоваться исследование генетического материала?

Анализ ДНК используется для определения многих факторов или изменений в организме.

В первую очередь исследование позволяет определить наличие врожденных, передающихся по наследству заболеваний. К таким болезням можно отнести синдром Дауна, аутизм, синдром Марфана.

Для определения родственных связей также можно исследовать ДНК. Тест на отцовство уже давно получил широкое распространение во многих, в первую очередь юридических, процессах. Данное исследование назначают при определении генетического родства между внебрачными детьми. Часто этот тест сдают претенденты на наследство при возникновении вопросов со стороны органов власти.

15.04.2015 13.10.2015

Особенности структуры и функциональность «двойной спирали»

Сложно представить человека без генетических привычек, особенностей, наследственных изменений организма новорожденного. Оказывается, вся информация закодирована в пресловутых генах, что являются носителями генетической цепи нуклеотидов.

История открытия ДНК

Строение молекулы днк стало впервые известно миру в 1869 году. И.Ф. Мишер вывел известное для всех обозначение ДНК, которое состоит из клеток, а точнее молекул, отвечающих за передачу генетического кода развития живых организмов. Вначале это вещество называлось нуклеином, долгое время никто не мог определить количество цепочек структуры, их способы функционирования.

Сегодня ученые окончательно вывели состав днк, в который входят 4 типа нуклеотидов, что, в свою очередь, содержат:

· остатки фосфора Н3РО4;

· пептозы С5Н10О4;

· азотистого основания.

Все эти элементы находятся в клетке и входят в состав днк и соединяются в двойную спираль, которая была выведена Ф. Криком, Д. Уотсоном в 1953 году. Их исследования совершили прорыв в мире науке и медицине, работа стала основой для многих научных исследований, отворила врата для познания генетической наследственности каждого человека.

Структура соединений

Молекула ДНК находится в ядре, выполняя множество различных функций. Несмотря на то, что основная роль вещества – хранение информации гена, соединения отвечают за следующие виды работ:

· кодируют аминокислоту;

· контролируют работу клеток организма;

· вырабатывают белок для внешнего проявления генов.

Каждая часть соединения формирует спиралеобразные нити, так называемые хроматиды. Структурными единицами спирали являются нуклеотиды, которые находятся в середине цепи и дают возможность ДНК удваиваться. Это происходит таким образом:

1. Благодаря специальным ферментам в клетке организма производится расплетение спирали.

2. Водородные связи расходятся, освобождая фермент — полимераз.

3. Родительская молекула ДНК соединяется с одноцепочным фрагментом из 30 нуклеотидов.

4. Образуются две молекулы, в которых одна нить – материнская, вторая – синтетическая.

Чего же нуклеотидные цепочки еще обертываются вокруг нити? Дело в том, что количество ферментов очень большое, а таким образом, они беспрепятственно помещаются на одной оси. Такое явление носит название спирализация, нити укорачиваются в несколько раз, иногда до 30 единиц.

Молекулярно-генетические методы использования ДНК в медицине

Молекула ДНК, дала возможность человечеству имеет использовать структуру нуклеотидных соединений в различных направлениях. В первую очередь для диагностики наследственных заболеваний. Для моногенных заболеваний в результате сцепного наследования. При выявлении истории инфекционных, онкологических эксцессов. А также в судебной медицине для идентификации личности.

Возможностей использования ДНК очень много, на сегодняшний день имеется список моногенных болезней, что вышли из списка смертельных, благодаря концепции развития строений соединений и диагностики молекулярного биополя. В перспективе можно говорить о «генетическом документе новорожденного», который будет содержать весь список распространенных заболеваний индивидуального характера.

Все молекулярно-генетические процессы еще не изучены, это довольно сложный и трудоемкий механизм. Возможно, многие генетические болезни смогут предотвратить уже в скором будущем, изменив структуру зарожденной жизни человека!

Что же еще запланировано в будущем на основе этого вещества?

Компьютерные программы на базе нуклеотидных нитей имеют радужные перспективы для создания сверхумных вычислительных роботов. Родоначальником такой идеи является Л. Адлеман.

Задумка изобретения такова: для каждой нити синтезируется последовательность молекулярных оснований, которые смешиваются между собой и формируют различные варианты РНК. Такой компьютер сможет выполнять данные с точностью до 99,8%. По мнению ученых-оптимистов, такое направление скоро перестанет быть экзотикой, а через 10 лет станет видимой реальностью.

Воплощать в жизнь ДНК-компьютеры будут в живых клетках, выполняя цифровые программы, которые будут взаимодействовать с биохимическими процессами организма. Первые схемы таких молекул уже изобретены, значит, скоро начнется серийное их производство.

Удивительные и необыкновенные факты о ДНК

Интересный исторический факт свидетельствует о том, что множество лет назад «хомо сапиенс» скрещивались с неандертальцами. Сведения подтвердились в медицинском центре Италии, где был определен митохондрильный ДНК найденной особы, которой было предположительно 40 000 лет. Она унаследовала его от поколения людей-мутантов, которые много лет назад исчезли с планеты Земля.

Еще один факт повествует о составе ДНК. Известно случаи, когда беременности зачинаются как близнецы, но один из зародышей «втягивает в себя» другого. Это означает, что в организме новорожденного будет 2 ДНК. Такое явление известно многим из картинок истории греческой мифологии, когда организмы обладали несколькими частями тела разных животных. На сегодняшний день множество людей живут и не знают о том, что являются носителями двух структурных соединений. Даже генетические исследования не всегда могут подтвердить эти данные.

Внимание: в мире есть удивительные существа, чье ДНК являются вечными, а особы – бессмертными. Так ли это? Теория старения очень непростая. Говоря простыми словами, с каждым делением клетка теряет свою силу. Однако, если иметь постоянную структурную нить, то можно жить вечно. Некие омары, черепахи при особых условиях могут жить очень долго. Но вот болезни никто не отменял, это становиться причиной многих смертей животных-долгожителей.

ДНК дарит надежду на улучшение жизни каждого живого организма, помогая диагностировать тяжелые недуги, становиться более развитыми, совершенными личностями.