Вы ладите со своими соседями? (у нас хорошие отношения)

Мы с нетерпением ждем встречи с вами 22 числа. (с удовольствием предвкушаю)

Предмет (подчеркнутый ниже) всегда стоит сразу после предлога, а не в какой-либо другой позиции:

Она была замечательным учителем.Мы все посмотрели на ее . (уважаемый)

Не: Мы все на нее смотрели. или Мы все смотрели на нее снизу вверх.

Некоторые фразово-предложные глаголы также принимают прямое дополнение после глагола, а также объект предлога:

(do = прямой объект; po = объект предложения [оба подчеркнуты])

Она устроила [ДО] нас с [ПО] учителем скрипки.Мы ей очень благодарны. ( поставили нас с = устроили для нас)

Мы просто списали [DO] аварию на [PO] невезение; нет другой причины. ( отнесено к = думаю, причина или причина)

Абстрактное искусство — Art Term

Строго говоря, слово «абстрактное» означает отделение или изъятие чего-либо из чего-то другого.

Термин может применяться к искусству, основанному на объекте, фигуре или ландшафте, формы которого были упрощены или схематизированы.

Он также применяется к искусству, использующему формы, такие как геометрические фигуры или жесты, которые вообще не имеют источника во внешней визуальной реальности. Некоторые художники этой «чистой» абстракции предпочитают такие термины, как конкретное искусство или беспредметное искусство, но на практике слово «абстрактное» используется повсеместно, и различие между ними не всегда очевидно.

Абстрактное искусство часто рассматривается как несущее моральное измерение, поскольку оно символизирует такие добродетели, как порядок, чистота, простота и духовность.

С начала 1900-х годов абстрактное искусство сформировало центральное направление современного искусства.

Абстракция через столетие

Экспрессионизм (начало двадцатого века): в произведениях экспрессионизма использовались очень интенсивные цвета и ненатуралистическая манера письма, часто основанная на внутренних чувствах художника.Кандинский видел в своих абстрактных картинах альтернативный путь к духовной реальности.

Кубизм (с 1907/8): кубистские произведения всегда начинались с предмета из реальности (часто объектов и фигур), а затем его элементы разбивались на отдельные области или плоскости, отображающие одновременно разные точки зрения.Кубизм напрямую повлиял на другие формы абстракции, включая конструктивизм, неопластизм и орфизм.

Соня Делоне
Электрические призмы 1913

Орфизм (1912–13): придуман французским поэтом и искусствоведом Гийомом Аполлинером. Название происходит от имени музыканта Орфея из древнегреческих мифов, поскольку Аполлинер считал, что живопись должна быть подобна музыке.Главные художники Робер Делоне и Соня Делоне также использовали термин симультанизм для описания своих работ этого периода.

Супрематизм (1913): Малевич создал новую форму абстракции, чтобы освободить искусство от реального мира. Наряду с «супрематическим квадратом» Малевич разработал целый ряд форм, часто возникающих в ярких цветах, плавающих на обычно белом фоне.

Конструктивизм (около 1917 г.): конструктивисты, разработанные русским авангардом, находились под влиянием кубистических трехмерных абстрактных натюрмортов, сделанных из металлолома. материалы.Конструктивисты создавали собственные конструкции из промышленных материалов, чтобы отразить динамизм современного мира.

De Stijl / Неопластизм (около 1919 г.): движение, направленное на создание картин в их «чистейшем виде», было прямым ответом на хаос Первой мировой войны.Использовались только основные и нецветные цвета в виде квадратов, прямоугольников, прямых, горизонтальных или вертикальных линий, чтобы придерживаться основных элементов живописи: цвета, линии и формы.

Автоматизм (около 1920 г.): Вдохновленные идеей Фрейда о свободных ассоциациях (желании раскрыть бессознательное), художники, такие как Джоан Миро и Макс Эрнст, создали автоматические картины.Этот свободный способ создания искусства привел к появлению упрощенных органических форм, которые Миро превратил в свой собственный язык жестов.

Живопись в жанре «экшн» (1940–1950-е гг.): Абстрактные экспрессионисты, работающие в жанре «экшн», находились под непосредственным влиянием автоматизма.Поллок направил это на создание жестов, импровизированных «капельных картин», положив холст на землю и вылив на него краску из банки или волоча кистью или палкой.

Живопись цветового поля (1940–1950-е): еще одна форма абстрактного экспрессионизма, художники цветового поля создавали простые композиции, сделанные из больших областей цвета с мягкими краями без очевидного фокуса внимания с целью вызвать у зрителя медитационный отклик.

Пост-живописная абстракция (1950-е годы): эта форма абстракции больше, чем когда-либо прежде, фокусировалась на основных элементах живописи: форме, цвете, фактуре, масштабе, композиции и была безжалостна в своем отказе от них. мистицизм и любые ссылки на внешний мир.

Живопись с твердыми краями (1960-е): рассматриваемый как подраздел пост-живописной абстракции, этот стиль жесткой геометрической абстракции реагировал на более жесткие формы абстрактного экспрессионизма, используя только монохроматический поля с чистыми краями, подчеркивающими ровность поверхности изображения.

Оп-арт (1960-е): рассматриваемый как подраздел пост-живописной абстракции, этот стиль жесткой геометрической абстракции реагировал на более жесткие формы абстрактного экспрессионизма, используя только монохроматические поля. цвета с чистыми краями, что усиливало ровность поверхности изображения.

Художники-кубисты и фовисты зависели от визуального мира в своих предметах, но открывали двери для более экстремальных подходов к абстракции. Пионерами «чистой» абстрактной живописи были Казимир Малевич и Пит Мондриан примерно 1910–20 годов. Пионером абстрактной скульптуры, взявшей ссылки из современного мира, был русский конструктивист Наум Габо.

Молекулярный состав клеток — Клетка

Клетки состоят из воды, неорганических ионов и углеродсодержащих (органических) молекул.Вода — самая распространенная молекула в клетках, составляющая 70% или более от общей клеточной массы. Следовательно, взаимодействие между водой и другими составляющими клетки имеет центральное значение в биологической химии. Важнейшим свойством воды в этом отношении является то, что это полярная молекула, в которой атомы водорода имеют небольшой положительный заряд, а кислород — небольшой отрицательный заряд (). Из-за своей полярной природы молекулы воды могут образовывать водородные связи друг с другом или с другими полярными молекулами, а также взаимодействовать с положительно или отрицательно заряженными ионами.В результате этих взаимодействий ионы и полярные молекулы легко растворяются в воде (гидрофильные). Напротив, неполярные молекулы, которые не могут взаимодействовать с водой, плохо растворимы в водной среде (гидрофобны). Следовательно, неполярные молекулы стремятся минимизировать свой контакт с водой, вместо этого тесно связываясь друг с другом. Как обсуждается далее в этой главе, такие взаимодействия полярных и неполярных молекул с водой и друг с другом играют решающую роль в формировании биологических структур, таких как клеточные мембраны.

Рисунок 2.1

Характеристики воды. (A) Вода — полярная молекула с небольшим отрицательным зарядом (δ ^— ) на атоме кислорода и небольшим положительным зарядом (δ ⁺ ) на атомах водорода. Из-за этой полярности молекулы воды могут образовывать водородные связи (пунктирная (подробнее …)

Неорганические ионы клетки, включая натрий (Na ⁺ ), калий (K ⁺ ), магний (Mg ^{2). +} ), кальций (Ca ²⁺ ), фосфат (HPO ₄ ^2-), хлорид (Cl ^—) и бикарбонат (HCO ₃ ^—) составляют 1% или менее клеточной массы.Эти ионы участвуют во многих аспектах клеточного метаболизма и, таким образом, играют решающую роль в функционировании клетки.

Однако органические молекулы являются уникальными составляющими клеток. Большинство этих органических соединений относятся к одному из четырех классов молекул: углеводов, липидов, белков и нуклеиновых кислот. Белки, нуклеиновые кислоты и большинство углеводов (полисахариды) представляют собой макромолекулы, образованные путем объединения (полимеризации) сотен или тысяч низкомолекулярных предшественников: аминокислот, нуклеотидов и простых сахаров соответственно.Такие макромолекулы составляют от 80 до 90% сухой массы большинства клеток. Липиды — еще одна важная составляющая клеток. Остальная часть клеточной массы состоит из множества небольших органических молекул, включая макромолекулярные предшественники. Таким образом, основную химию клеток можно понять с точки зрения структур и функций четырех основных классов органических молекул.

Углеводы

Углеводы включают простые сахара, а также полисахариды. Эти простые сахара, такие как глюкоза, являются основными питательными веществами клеток.Как обсуждается далее в этой главе, их распад обеспечивает как источник клеточной энергии, так и исходный материал для синтеза других компонентов клетки. Полисахариды являются формами хранения сахаров и образуют структурные компоненты клетки. Кроме того, полисахариды и более короткие полимеры сахаров действуют как маркеры для множества процессов распознавания клеток, включая адгезию клеток к своим соседям и транспорт белков в соответствующие внутриклеточные пункты назначения.

Структура типичных простых сахаров (моносахаридов) проиллюстрирована на.Основная формула этих молекул (CH ₂ O) _n , от которой происходит название углевод (C = «углевод» и H ₂ O = «гидрат»). Шестиуглеродная ( n = 6) сахарная глюкоза (C ₆ H ₁₂ O ₆ ) особенно важна для клеток, поскольку она обеспечивает основной источник клеточной энергии. Другие простые сахара содержат от трех до семи атомов углерода, из которых наиболее распространены трех- и пятиуглеродные сахара. Сахара, содержащие пять или более атомов углерода, могут циклизоваться с образованием кольцевых структур, которые являются преобладающими формами этих молекул в клетках.Как показано на рисунке, циклизованные сахара существуют в двух альтернативных формах (называемых α или β), в зависимости от конфигурации углерода 1.

Рисунок 2.2

Структура простых сахаров. Проиллюстрированы типичные сахара, содержащие три, пять и шесть атомов углерода (триоза, пентоза и гексоза, соответственно). Сахара с пятью или более атомами углерода могут циклизоваться с образованием колец, которые существуют в двух альтернативных формах (подробнее …)

Моносахариды могут быть соединены вместе реакциями дегидратации, в которых удаляется H ₂ O, а сахара связываются посредством гликозидная связь между двумя их атомами углерода ().Если соединить вместе только несколько сахаров, полученный полимер называется олигосахаридом. Если задействовано большое количество (сотни или тысячи) сахаров, полученные полимеры представляют собой макромолекулы, называемые полисахаридами.

Рисунок 2.3

Образование гликозидной связи. Два простых сахара соединяются в результате реакции дегидратации (реакции, при которой удаляется вода). В показанном примере две молекулы глюкозы в α-конфигурации соединены связью между атомами углерода 1 и 4, которые (более…)

Два обычных полисахарида — гликоген и крахмал — являются формами хранения углеводов в клетках животных и растений, соответственно. И гликоген, и крахмал полностью состоят из молекул глюкозы в α-конфигурации (). Основная связь — между углеродом 1 одной глюкозы и углеродом 4 второй. Кроме того, как гликоген, так и одна из форм крахмала (амилопектин) содержат случайные α (1 → 6) связи, в которых углерод 1 одной глюкозы соединен с углеродом 6 второй. Как показано в, эти связи приводят к образованию разветвлений в результате соединения двух отдельных α (1 → 4) связанных цепей.Такие ответвления присутствуют в гликогене и амилопектине, хотя другая форма крахмала (амилоза) представляет собой неразветвленную молекулу.

Рисунок 2.4

Структура полисахаридов. Полисахариды — это макромолекулы, состоящие из сотен или тысяч простых сахаров. Гликоген, крахмал и целлюлоза полностью состоят из остатков глюкозы, которые соединены α (1 → 4) гликозидом (подробнее …)

Таким образом, структуры гликогена и крахмала в основном похожи, как и их функция: хранить глюкозу.Целлюлоза, напротив, выполняет совершенно определенную функцию в качестве основного структурного компонента стенки растительной клетки. Возможно, удивительно, что целлюлоза также полностью состоит из молекул глюкозы. Однако остатки глюкозы в целлюлозе имеют β, а не α конфигурацию, а целлюлоза является неразветвленным полисахаридом (см.). Связывание остатков глюкозы связями β (1 → 4), а не α (1 → 4) заставляет целлюлозу образовывать длинные вытянутые цепи, которые упаковываются бок о бок, образуя волокна с большой механической прочностью.

Помимо своей роли в хранении энергии и структуре клетки, олигосахариды и полисахариды играют важную роль в различных процессах передачи сигналов в клетке. Например, олигосахариды часто связаны с белками, где они служат маркерами белков-мишеней для транспорта на поверхность клетки или включения в различные субклеточные органеллы. Олигосахариды и полисахариды также служат маркерами на поверхности клеток, играя важную роль в распознавании клеток и взаимодействии между клетками в тканях многоклеточных организмов.

Липиды

Липиды играют в клетках три основные роли. Во-первых, они обеспечивают важную форму хранения энергии. Во-вторых, что имеет большое значение для клеточной биологии, липиды являются основными компонентами клеточных мембран. В-третьих, липиды играют важную роль в передаче сигналов в клетке как стероидные гормоны (например, эстроген и тестостерон), так и как молекулы-посредники, которые передают сигналы от рецепторов клеточной поверхности к мишеням внутри клетки.

Самыми простыми липидами являются жирные кислоты, которые состоят из длинных углеводородных цепей, чаще всего содержащих 16 или 18 атомов углерода, с карбоксильной группой (COO ^— ) на одном конце ().Ненасыщенные жирные кислоты содержат одну или несколько двойных связей между атомами углерода; в насыщенных жирных кислотах все атомы углерода связаны с максимальным числом атомов водорода. Длинные углеводородные цепи жирных кислот содержат только неполярные связи C — H, которые не могут взаимодействовать с водой. Гидрофобная природа этих цепей жирных кислот во многом определяет поведение сложных липидов, особенно при формировании биологических мембран.

Рисунок 2.5

Структура жирных кислот.Жирные кислоты состоят из длинных углеводородных цепей, оканчивающихся карбоксильной группой (COO ^— ). Пальмитат и стеарат представляют собой насыщенные жирные кислоты, состоящие из 16 и 18 атомов углерода соответственно. Олеат — ненасыщенная 18-углеродная жирная кислота (подробнее …)

Жирные кислоты хранятся в форме триацилглицеринов или жиров, которые состоят из трех жирных кислот, связанных с молекулой глицерина (). Триацилглицерины нерастворимы в воде и поэтому накапливаются в цитоплазме в виде капелек жира. При необходимости их можно разделить для использования в реакциях выделения энергии, которые обсуждаются далее в этой главе.Примечательно, что жиры являются более эффективной формой хранения энергии, чем углеводы, давая более чем в два раза больше энергии на вес расщепленного материала. Таким образом, жиры позволяют накапливать энергию, составляющую менее половины массы тела, которая потребовалась бы для хранения такого же количества энергии в углеводах — что особенно важно для животных из-за их подвижности.

Рисунок 2.6

Структура триацилглицеринов. Триацилглицерины (жиры) содержат три жирные кислоты, присоединенные к глицерину.В этом примере все три жирные кислоты представляют собой пальмитат, но триацилглицерины часто содержат смесь различных жирных кислот.

Фосфолипиды, основные компоненты клеточных мембран, состоят из двух жирных кислот, связанных с полярной головной группой (). В фосфолипидах глицерина две жирные кислоты связаны с атомами углерода в глицерине, как в триацилглицеринах. Однако третий углерод глицерина связан с фосфатной группой, которая, в свою очередь, часто присоединяется к другой небольшой полярной молекуле, такой как холин, серин, инозитол или этаноламин.Сфингомиелин, единственный неглицериновый фосфолипид в клеточных мембранах, содержит две углеводородные цепи, связанные с полярной головной группой, образованной из серина, а не из глицерина. Все фосфолипиды имеют гидрофобные хвосты, состоящие из двух углеводородных цепей, и гидрофильные головные группы, состоящие из фосфатной группы и ее полярных присоединений. Следовательно, фосфолипиды представляют собой амфипатические молекулы, частично растворимые в воде и частично нерастворимые в воде. Это свойство фосфолипидов является основой для образования биологических мембран, как обсуждается далее в этой главе.

Рисунок 2.7

Структура фосфолипидов. Фосфолипиды глицерина содержат две жирные кислоты, присоединенные к глицерину. Жирные кислоты могут отличаться друг от друга и обозначаются R1 и R2. Третий углерод глицерина присоединен к фосфатной группе (образуя фосфатидную (подробнее …)

Помимо фосфолипидов, многие клеточные мембраны содержат гликолипиды и холестерин. Гликолипиды состоят из двух углеводородных цепей, связанных с полярными головными группами, которые содержат углеводы ( ).Таким образом, они похожи на фосфолипиды в своей общей организации как амфипатические молекулы. Холестерин, напротив, состоит из четырех углеводородных колец, а не из линейных углеводородных цепей (). Углеводородные кольца сильно гидрофобны, но гидроксильная (ОН) группа, присоединенная к одному концу холестерина, слабо гидрофильна, поэтому холестерин также является амфипатическим.

Рисунок 2.8

Структура гликолипидов. Две углеводородные цепи присоединены к полярной головной группе, образованной из серина и содержащей углеводы (например,г., глюкоза).

Рисунок 2.9

Холестерин и стероидные гормоны. Холестерин, важный компонент клеточных мембран, является амфипатической молекулой из-за его полярной гидроксильной группы. Холестерин также является предшественником стероидных гормонов, таких как тестостерон и эстрадиол (форма (подробнее …)

Помимо своей роли в качестве компонентов клеточных мембран, липиды действуют как сигнальные молекулы как внутри, так и между клетками. стероидные гормоны (например, эстрогены и тестостерон) являются производными холестерина (см.).Эти гормоны представляют собой разнообразную группу химических посредников, каждая из которых содержит четыре углеводородных кольца, к которым присоединены различные функциональные группы. Производные фосфолипидов также служат в качестве молекул-посредников внутри клеток, передавая сигналы от рецепторов клеточной поверхности к внутриклеточным мишеням (см. Главу 13).

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты — ДНК и РНК — являются основными информационными молекулами клетки. Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) играет уникальную роль в качестве генетического материала, который в эукариотических клетках располагается в ядре.Различные типы рибонуклеиновой кислоты (РНК) участвуют в ряде клеточных активностей. Информационная РНК (мРНК) несет информацию от ДНК к рибосомам, где она служит матрицей для синтеза белка. Два других типа РНК (рибосомная РНК и транспортная РНК) участвуют в синтезе белка. Еще другие виды РНК участвуют в процессинге и транспорте как РНК, так и белков. Помимо того, что РНК действует как информационная молекула, она также способна катализировать ряд химических реакций.В современных клетках они включают реакции, участвующие как в синтезе белка, так и в процессинге РНК.

ДНК и РНК представляют собой полимеры нуклеотидов, которые состоят из пуриновых оснований и пиримидиновых оснований , связанных с фосфорилированными сахарами (). ДНК содержит два пурина (аденин и гуанин) и два пиримидина (цитозин и тимин). Аденин, гуанин и цитозин также присутствуют в РНК, но РНК содержит урацил вместо тимина. Основания связаны с сахарами ( 2 ‘-дезоксирибоза в ДНК или рибоза в РНК) с образованием нуклеозидов.Нуклеотиды дополнительно содержат одну или несколько фосфатных групп, связанных с 5′-атомом углерода нуклеозидных сахаров.

Рисунок 2.10

Компоненты нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты содержат пуриновые и пиримидиновые основания, связанные с фосфорилированными сахарами. Основание нуклеиновой кислоты, связанное только с сахаром, является нуклеозидом. Нуклеотиды дополнительно содержат одну или несколько фосфатных групп.

Полимеризация нуклеотидов с образованием нуклеиновых кислот включает образование фосфодиэфирных связей между 5′-фосфатом одного нуклеотида и 3′-гидроксилом другого ().Олигонуклеотиды — это небольшие полимеры, содержащие всего несколько нуклеотидов; большие полинуклеотиды, из которых состоят клеточные РНК и ДНК, могут содержать тысячи или миллионы нуклеотидов соответственно. Важно отметить, что полинуклеотидная цепь имеет определенное направление, причем один конец цепи оканчивается 5′-фосфатной группой, а другой — 3′-гидроксильной группой. Полинуклеотиды всегда синтезируются в направлении от 5 ‘к 3’, причем свободный нуклеотид добавляется к 3 ‘ОН-группе растущей цепи.По соглашению, последовательность оснований в ДНК или РНК также записывается в направлении от 5 ‘к 3’.

Рисунок 2.11

Полимеризация нуклеотидов. Фосфодиэфирная связь образуется между 3′-гидроксильной группой одного нуклеотида и 5′-фосфатной группой другого. У полинуклеотидной цепи есть чувство направления, один конец заканчивается 5 ‘(подробнее …)

Информация в ДНК и РНК передается в порядке оснований в полинуклеотидной цепи. ДНК — это двухцепочечная молекула, состоящая из двух полинуклеотидных цепей, идущих в противоположных направлениях (см. Главу 3).Основания находятся внутри молекулы, и две цепи соединены водородными связями между комплементарными парами оснований — соединение аденина с тимином и гуанина с цитозином (). Важным следствием такого комплементарного спаривания оснований является то, что одна цепь ДНК (или РНК) может действовать как матрица для управления синтезом комплементарной цепи. Таким образом, нуклеиновые кислоты обладают уникальной способностью управлять собственной саморепликацией, что позволяет им функционировать в качестве основных информационных молекул клетки.Информация, переносимая ДНК и РНК, направляет синтез определенных белков, которые контролируют большую часть клеточной активности.

Рисунок 2.12

Комплементарное спаривание между основаниями нуклеиновых кислот. Образование водородных связей между основаниями на противоположных цепях ДНК приводит к специфическому спариванию гуанина (G) с цитозином (C) и аденина (A) с тимином (T).

Нуклеотиды важны не только как строительные блоки нуклеиновых кислот; они также играют важную роль в других клеточных процессах.Возможно, наиболее ярким примером является аденозин-5′-трифосфат (АТФ), который является основной формой химической энергии в клетках. Другие нуклеотиды аналогичным образом действуют как переносчики энергии или реактивных химических групп в широком спектре метаболических реакций. Кроме того, некоторые нуклеотиды (например, циклический АМФ) являются важными сигнальными молекулами внутри клеток (см. Главу 13).

Белки

Хотя нуклеиновые кислоты несут генетическую информацию клетки, основная ответственность белков заключается в выполнении задач, управляемых этой информацией.Белки являются наиболее разнообразными из всех макромолекул, и каждая клетка содержит несколько тысяч различных белков, которые выполняют самые разные функции. Роли белков включают в себя выполнение функций структурных компонентов клеток и тканей, действие в транспорте и хранении малых молекул (например, перенос кислорода гемоглобином), передачу информации между клетками (например, белковых гормонов) и обеспечение защиты от инфекция (например, антитела). Однако наиболее фундаментальным свойством белков является их способность действовать как ферменты, которые, как обсуждается в следующем разделе, катализируют почти все химические реакции в биологических системах.Таким образом, белки управляют практически всей деятельностью клетки. На центральное значение белков в биологической химии указывает их название, которое происходит от греческого слова proteios , что означает «первого ранга».

Белки представляют собой полимеры 20 различных аминокислот. Каждая аминокислота состоит из атома углерода (называемого α-углеродом), связанного с карбоксильной группой (COO ^— ), аминогруппы (NH ₃ ⁺ ), атома водорода и характерной боковой цепи () .Конкретные химические свойства различных боковых цепей аминокислот определяют роль каждой аминокислоты в структуре и функции белка.

Рисунок 2.13

Структура аминокислот. Каждая аминокислота состоит из центрального атома углерода (α-углерода), связанного с атомом водорода, карбоксильной группы, аминогруппы и определенной боковой цепи (обозначенной R). При физиологическом pH как карбоксил, так и амино (подробнее …)

Аминокислоты можно разделить на четыре широкие категории в соответствии со свойствами их боковых цепей ().Десять аминокислот имеют неполярные боковые цепи, которые не взаимодействуют с водой. Глицин — простейшая аминокислота, боковая цепь которой состоит только из атома водорода. Аланин, валин, лейцин и изолейцин имеют боковые углеводородные цепи, содержащие до четырех атомов углерода. Боковые цепи этих аминокислот гидрофобны и поэтому обычно располагаются внутри белков, где они не контактируют с водой. У пролина также есть углеводородная боковая цепь, но он уникален тем, что его боковая цепь связана с азотом аминогруппы, а также с α-углеродом, образуя циклическую структуру.Боковые цепи двух аминокислот, цистеина и метионина, содержат атомы серы. Метионин довольно гидрофобен, но цистеин менее гидрофобен из-за его сульфгидрильной (SH) группы. Как обсуждается ниже, сульфгидрильная группа цистеина играет важную роль в структуре белка, поскольку дисульфидные связи могут образовываться между боковыми цепями различных остатков цистеина. Наконец, две неполярные аминокислоты, фенилаланин и триптофан, имеют боковые цепи, содержащие очень гидрофобные ароматические кольца.

Рисунок 2.14

Аминокислоты. Для каждой аминокислоты указаны трехбуквенные и однобуквенные сокращения. Аминокислоты сгруппированы в четыре категории в соответствии со свойствами их боковых цепей: неполярные, полярные, основные и кислотные.

Пять аминокислот имеют незаряженные, но полярные боковые цепи. К ним относятся серин, треонин и тирозин, которые имеют гидроксильные группы на их боковых цепях, а также аспарагин и глутамин, которые имеют полярные амидные (O = C-NH ₂ ) группы.Поскольку полярные боковые цепи этих аминокислот могут образовывать водородные связи с водой, эти аминокислоты гидрофильны и имеют тенденцию располагаться снаружи белков.

Аминокислоты лизин, аргинин и гистидин имеют боковые цепи с заряженными основными группами. Лизин и аргинин являются очень основными аминокислотами, и их боковые цепи имеют положительный заряд в клетке. Следовательно, они очень гидрофильны и находятся в контакте с водой на поверхности белков. Гистидин может быть либо незаряженным, либо положительно заряженным при физиологическом pH, поэтому он часто играет активную роль в ферментативных реакциях, включающих обмен ионами водорода, как показано на примере ферментативного катализа, обсуждаемом в следующем разделе.

Наконец, две аминокислоты, аспарагиновая кислота и глутаминовая кислота, имеют кислотные боковые цепи, оканчивающиеся карбоксильными группами. Эти аминокислоты имеют отрицательный заряд внутри клетки и поэтому часто называются аспартатом и глутаматом. Как и основные аминокислоты, эти кислые аминокислоты очень гидрофильны и обычно расположены на поверхности белков.

Аминокислоты соединены пептидными связями между α-аминогруппой одной аминокислоты и α-карбоксильной группой второй ().Полипептиды представляют собой линейные цепи аминокислот, обычно длиной в сотни или тысячи аминокислот. Каждая полипептидная цепь имеет два различных конца, один из которых заканчивается α-аминогруппой (амино- или N-конец), а другой — α-карбоксильной группой (карбокси или C-конец). Полипептиды синтезируются от амино до карбокси-конца, и последовательность аминокислот в полипептиде записывается (по соглашению) в том же порядке.

Рисунок 2.15

Образование пептидной связи.Карбоксильная группа одной аминокислоты связана с аминогруппой второй.

Определяющей характеристикой белков является то, что они представляют собой полипептиды с определенными аминокислотными последовательностями. В 1953 году Фредерик Сэнджер первым определил полную аминокислотную последовательность белка, гормона инсулина. Было обнаружено, что инсулин состоит из двух полипептидных цепей, соединенных дисульфидными связями между остатками цистеина (). Самое главное, эксперимент Сэнгера показал, что каждый белок состоит из определенной аминокислотной последовательности.В настоящее время белки секвенированы с использованием автоматизированных методов, и теперь известны полные аминокислотные последовательности более 100 000 белков. Каждый состоит из уникальной последовательности аминокислот, определяемой порядком нуклеотидов в гене (см. Главу 3).

Рисунок 2.16

Аминокислотная последовательность инсулина. Инсулин состоит из двух полипептидных цепей, одна из 21, а другая из 30 аминокислот (обозначенных здесь их однобуквенными кодами). Боковые цепи трех пар остатков цистеина соединены дисульфидными связями, две из которых (больше…)

Аминокислотная последовательность белка — это только первый элемент его структуры. Вместо того, чтобы быть протяженными цепочками аминокислот, белки принимают различные трехмерные конформации, которые имеют решающее значение для их функции. Эти трехмерные конформации белков являются результатом взаимодействий между составляющими их аминокислотами, поэтому формы белков определяются их аминокислотными последовательностями. Впервые это было продемонстрировано в экспериментах Кристиана Анфинсена, в которых он нарушил трехмерные структуры белков с помощью таких обработок, как нагрев, которые разрывают нековалентные связи — процесс, называемый денатурацией ().После инкубации в более мягких условиях такие денатурированные белки часто самопроизвольно возвращались к своим природным конформациям, что указывает на то, что эти конформации непосредственно определялись аминокислотной последовательностью.

Рисунок 2.17

Денатурация и рефолдинг белка. Рибонуклеаза (РНКаза) представляет собой белок из 124 аминокислот (обозначенных цифрами). Белок обычно свернут в свою нативную конформацию, которая содержит четыре дисульфидные связи (обозначены парными кружками, представляющими (больше…)

Трехмерная структура белков наиболее часто анализируется с помощью рентгеновской кристаллографии, метода высокого разрешения, который может определять расположение отдельных атомов в молекуле. Луч рентгеновских лучей направляется на кристаллы белка, подлежащего анализу, и картина рентгеновских лучей, которые проходят через кристалл белка, регистрируется на рентгеновской пленке. Когда рентгеновские лучи попадают на кристалл, они рассеиваются по характерным узорам, определяемым расположением атомов в молекуле.Таким образом, структура молекулы может быть выведена из картины рассеянных рентгеновских лучей (картины дифракции).

В 1958 году Джон Кендрю первым определил трехмерную структуру белка миоглобина — относительно простого белка из 153 аминокислот (). С тех пор были проанализированы трехмерные структуры нескольких тысяч белков. Большинство из них, как и миоглобин, представляют собой глобулярные белки с полипептидными цепями, сложенными в компактные структуры, хотя некоторые (например, структурные белки соединительной ткани) представляют собой длинные волокнистые молекулы.Анализ трехмерных структур этих белков выявил несколько основных принципов, которые управляют сворачиванием белка, хотя структура белка настолько сложна, что предсказать трехмерную структуру белка непосредственно по его аминокислотной последовательности невозможно.

Рисунок 2.18

Трехмерная структура миоглобина. Миоглобин — это белок из 153 аминокислот, который участвует в транспорте кислорода. Полипептидная цепь свернута вокруг гемовой группы, которая служит сайтом связывания кислорода.

Белковая структура обычно описывается как имеющая четыре уровня. Первичная структура белка — это последовательность аминокислот в его полипептидной цепи. Вторичная структура — это регулярное расположение аминокислот в локализованных областях полипептида. Особенно распространены два типа вторичной структуры, которые впервые были предложены Линусом Полингом и Робертом Кори в 1951 году: α-спираль и β-лист. Обе эти вторичные структуры удерживаются вместе водородными связями между группами CO и NH пептидных связей.Спираль α образуется, когда участок полипептидной цепи наматывается вокруг себя, причем группа CO одной пептидной связи образует водородную связь с группой NH пептидной связи, расположенной на четыре остатка ниже по ходу линейной полипептидной цепи (). Напротив, β-лист образуется, когда две части полипептидной цепи лежат бок о бок с водородными связями между ними. Такие β-листы могут быть образованы между несколькими полипептидными цепями, которые могут быть ориентированы либо параллельно, либо антипараллельно друг другу.

Рисунок 2.19

Вторичная структура белков. Наиболее распространенными типами вторичной структуры являются α-спираль и β-лист. В α-спирали водородные связи образуются между группами CO и NH пептидных связей, разделенными четырьмя аминокислотными остатками. (подробнее …)

Третичная структура — это сворачивание полипептидной цепи в результате взаимодействий между боковыми цепями аминокислот, которые лежат в разных областях первичной последовательности (). В большинстве белков комбинации α-спиралей и β-листов, соединенных петлевыми участками полипептидной цепи, складываются в компактные глобулярные структуры, называемые доменами, которые являются основными единицами третичной структуры.Небольшие белки, такие как рибонуклеаза или миоглобин, содержат только один домен; более крупные белки могут содержать несколько разных доменов, которые часто связаны с разными функциями.

Рисунок 2.20

Третичная структура рибонуклеазы. Участки вторичных структур α-спирали и β-листка, соединенные участками петель, складываются в нативную конформацию белка. В этом схематическом представлении полипептидной цепи (подробнее …)

Критическим детерминантом третичной структуры является локализация гидрофобных аминокислот внутри белка и гидрофильных аминокислот на поверхности, где они взаимодействуют с вода.Таким образом, внутренняя часть свернутых белков состоит в основном из гидрофобных аминокислот, расположенных в α-спиралях и β-листах; эти вторичные структуры обнаруживаются в гидрофобных сердцевинах белков, поскольку водородные связи нейтрализуют полярный характер групп CO и NH основной цепи полипептида. Участки петель, соединяющие элементы вторичной структуры, находятся на поверхности свернутых белков, где полярные компоненты пептидных связей образуют водородные связи с водой или с полярными боковыми цепями гидрофильных аминокислот.Взаимодействия между полярными боковыми цепями аминокислот (водородными связями и ионными связями) на поверхности белка также являются важными детерминантами третичной структуры. Кроме того, ковалентные дисульфидные связи между сульфгидрильными группами остатков цистеина стабилизируют складчатые структуры многих белков клеточной поверхности или секретируемых белков.

Четвертый уровень структуры белка, четвертичная структура, состоит из взаимодействий между различными полипептидными цепями в белках, состоящих из более чем одного полипептида.Гемоглобин, например, состоит из четырех полипептидных цепей, удерживаемых вместе одними и теми же типами взаимодействий, которые поддерживают третичную структуру ().

Рисунок 2.21

Четвертичная структура гемоглобина. Гемоглобин состоит из четырех полипептидных цепей, каждая из которых связана с гемовой группой. Две α-цепи и две β-цепи идентичны.

Таким образом, различные химические характеристики 20 различных аминокислот приводят к значительным вариациям в трехмерных конформациях свернутых белков.Следовательно, белки представляют собой чрезвычайно сложную и разнообразную группу макромолекул, подходящих для широкого круга задач, которые они выполняют в клеточной биологии.

Box

Ключевой эксперимент: сворачивание полипептидных цепей.

Организованная преступность Модуль 1 Ключевые вопросы: деятельность, организация, состав

Этот модуль является ресурсом для преподавателей

Деятельность

Изучая описания и определения организованной преступности в уголовных кодексах и тематических исследованиях, можно выделить три основные категории незаконного поведения.Эти категории отражают отдельные преступления, которые чаще всего связаны с организованной преступной деятельностью (Albanese, 2015). Эти три категории включают предоставление незаконных услуг, предоставление незаконных товаров (оба они более подробно рассматриваются в Модуле 3) и проникновение в законный бизнес или правительство (основное внимание в Модуле 4). Внутри каждой из этих категорий есть более конкретные правонарушения.

Предоставление незаконных услуг является попыткой удовлетворить общественный спрос, например, на сексуальные и другие формы труда, запрещенные законом, а также на обеспечение или содействие незаконному въезду или пребыванию человека в стране.Конкретные преступления в этой категории включают торговлю людьми, в том числе в целях сексуальной эксплуатации, и незаконный ввоз мигрантов. Более подробная информация о предоставлении незаконных услуг представлена ​​в Модуле 3.

Помимо незаконных услуг, организованные преступные группы также предоставляют определенные продукты, которые часть населения желает, но не может получить на законных основаниях. Многие люди хотят покупать нелегальные или легальные продукты по минимально возможной цене, независимо от того, где продавец их изначально приобрел, или не подозревая, что эти продукты могут быть небезопасными.В связи с этим спросом возникают организованные преступные группы, которые производят, покупают и продают украденные, поддельные или фальсифицированные товары, то есть украденные предметы искусства и другие культурные ценности, фальсифицированные медицинские изделия, незаконно изготовленное / продаваемое огнестрельное оружие, незаконные продукты дикой природы и поддельные продукты питания. Украденное, поддельное или фальсифицированное имущество может также включать автомобили, ювелирные изделия, стереооборудование, мобильные телефоны, программное обеспечение или любую другую продукцию, на которую существует высокий потребительский спрос. Более подробная информация о поставках незаконных товаров представлена ​​в Модуле 3.

Третья категория преступной деятельности — это проникновение в законный бизнес или правительство. Примером может служить запугивание со стороны работников, которое включает использование силы или угроз для получения денег для обеспечения работы или мира на строительных площадках. Эти правонарушения часто влекут за собой угрозы работодателям или служащим, что, если деньги не будут выплачены, у них не будет работы или что в компаниях работодателя будут иметь место насилие, забастовки или вандализм. Существует четкая связь между коррупцией и проникновением в бизнес или правительство, потому что в таких случаях государственных служащих часто добровольно подкупают или коррумпируют, или их принуждают с помощью запугивания или угроз.Более подробная информация о преступлениях, лежащих в основе проникновения бизнеса и правительства, представлена ​​в Модуле 4.

Предоставление незаконных товаров и предоставление незаконных услуг можно отличить от проникновения в законный бизнес в их консенсуальном характере и отсутствии присущего насилия, хотя есть явные исключения, например, в случае торговли людьми . Организованные преступные группы, предлагающие наркотики, украденное имущество или поддельные товары, полагаются на существующий спрос среди населения, чтобы заработать деньги.Поскольку они также в значительной степени полагаются на бизнес по возврату, они хотят, чтобы незаконная сделка прошла успешно, чтобы обеспечить незаконные продажи и обмен в будущем.

При предоставлении незаконных товаров и услуг представители общественности, заинтересованные в этих товарах и услугах, чаще всего ищут незаконные возможности. Эти обмены обычно ненасильственными, но насилие или угрозы возникают, когда одна из сторон транзакции чувствует себя обманутой или обманутой. Насилие также может иметь место, когда организованная преступная группа пытается монополизировать незаконный рынок, угрожая своим криминальным конкурентам.

Организованная преступность причиняет также много вреда, и некоторые из них не всегда заметны. Оборот и предоставление незаконных товаров и услуг наносят экономический ущерб законной экономике, поддерживая подпольную, не облагаемую налогом незаконную экономику. Также наносится вред здоровью и жертвам этих преступлений. Ущерб, причиненный проникновением в законный бизнес или правительство, связан с коррупцией и вымогательством. Эти правонарушения часто связаны с запугиванием, угрозами или насилием, причинением экономического ущерба в дополнение к ущербу для легитимности государственных учреждений и неправомерному использованию государственных средств в преступных целях.

Рисунок 1.2 Виды, виды деятельности и вред организованной преступности

Организация

Членство и иерархия

Организованные преступные группы организованы по-разному. Некоторые организованные преступные группы имеют иерархическую структуру с определенной структурой и руководством внутри группы, как это было обнаружено в некоторых мафиозных группах. Некоторые организованные преступные группы связаны этнически или культурно, но могут не иметь четкой иерархической структуры.Многие группы больше напоминают сети, организованные необходимыми навыками или доступом к экономическим возможностям на незаконных рынках, а не полагаются на уже существующие отношения. Конечно, существуют различия и совпадения в способах организации различных организованных преступных групп внутри общества и за его пределами.

Территориальные организованные преступные группы против нетерриториальных

Организованные преступные группы различаются по своему отношению к конкретным территориям или юрисдикциям.Некоторые группы сосредотачиваются на местной территории и пытаются сохранить монопольный контроль над незаконной деятельностью в этом районе, усиливая свой контроль с помощью вымогательства и коррупции. Территориальные группы включают некоторые традиционные мафиозные группы, уличные банды и группы морского пиратства. Другие организованные преступные группы не являются территориальными, и их деятельность регулярно выходит за пределы юрисдикции и национальных границ. Организованные преступные группы, которые занимаются киберпреступностью, экологическими преступлениями и незаконным оборотом огнестрельного оружия, обычно не имеют территориального характера, что создает различные проблемы для правоприменения за пределами юрисдикции (Barker, 2014; De Ruyver, Vermeulen, Vander Beken, 2002; van Dijk, 2008). ; Виано, 2017).Незаконный ввоз мигрантов по определению носит транснациональный характер. Более подробная информация о природе различных типов организованных преступных групп представлена ​​в Модуле 7.

Композиция

Некоторые типологии организованной преступности пытаются классифицировать, глядя на , кто вовлечен в деятельность, а не на саму деятельность. Типологии организованной преступности чаще всего сосредотачиваются на этнической принадлежности и характере структуры организованной преступной группы.

Этническая принадлежность или культура против криминальных рынков

Этническая принадлежность (т. Е. Происхождение или культура определенной группы людей), возможно, является наиболее распространенной из всех категорий организованной преступности, но это не очень хорошее описание. Это связано с тем, что уголовные дела и исследования показывают, что организованная преступная деятельность часто совершается межэтническими группами, а имеющиеся криминальные возможности заставляют группы возникать из самых разных слоев общества. Как показала оценка угрозы организованной преступности Европола, «организованные преступные группы столь же разнообразны, как рынки, которые они обслуживают, и деятельность, на которой они участвуют» (Europol, 2017).Таким образом, криминальные рынки и деятельность позволяют лучше понять организованную преступность, чем этническая или национальная принадлежность (UNODC, 2010).

Как исторически, так и в современном обществе существует множество примеров межэтнической и международной организованной преступности (Block Alan, 1979; Blom and Jennissen, 2014; Bovenkerk, Siegel 2003; Siegel and Bovenkerk, 2000). Европол обнаружил, что преступники более 180 национальностей были причастны к серьезной организованной преступности в ЕС, и большинство организованных преступных группировок, действующих на международном уровне, состояли из членов более чем одной национальности (Europol, 2017).Биографические атрибуты, такие как этническая принадлежность или культура, могут помочь описать конкретного человека или группу, но они мало что делают для объяснения поведения этого человека или группы, что требует анализа криминальных рынков и деятельности.

Незаконная деятельность, которую желает общественность, в сочетании с наличием на местах или другими факторами возможностей, по-видимому, диктует, как и какой тип преступной группы появится, чтобы воспользоваться этой возможностью. Это менее распространено, но иногда группа пытается создать криминальную возможность путем запугивания или вымогательства.

Было проведено много исследований преступных групп, и многие из них обнаружили, что они имеют слабую организацию из-за личных интересов каждого участника. Было установлено, что столь высоко структурированные организованные преступные группы менее распространены (Адлер, 1985; Антонопулос, 2009; Янни и Ройсс-Янни, 1973; Судейн и Климанс, 2009). Член мафии, ставший осведомителем, Джозеф Валачи в 1960-х годах свидетельствовал о своем опыте работы с итальянско-американской организованной преступностью. Он заявил, что функция «семьи» или группы — взаимная защита; в противном случае «каждый действует сам по себе» (У.С. Комитет Сената по правительственным операциям, Постоянный подкомитет по расследованиям, 1963 г.). Следовательно, необходимо уделять внимание тому, как криминальные рынки и возможности влияют на формирование определенных типов организованных преступных групп.

Гендер и организованная преступность

Организованная преступность исторически рассматривалась как мужское поведение с вовлечением женщин только в целях эксплуатации или как молчаливые сторонники сомнительной деятельности своих партнеров. В последние годы пристальное внимание стало уделяться роли женщин в организованной преступной деятельности.Было установлено, что женщины являются лидерами организованных преступных групп, в том числе организаторами организованной преступной деятельности и равноправными соучастниками в преступлении. Было также установлено, что они берут на себя роли помощников и помощников, подчиняясь мужчинам-преступникам в качестве стабильной и часто центральной системы поддержки. Среди таких задач — забота о финансах организованной преступной группы. Было установлено, что в делах о торговле людьми женщины выступают в качестве посредников между преступниками и жертвами, часто путем «повышения» от жертвы до руководящей должности (Arsovska and Allum, 2014; Global Initiative Секретариат, 2017; Pizzini-Gambetta, 2014; УНП ООН, 2016).

Другой анализ выявил значительные доказательства того, что женщины знали и знали о преступной принадлежности своих коллег-мужчин, а в некоторых случаях были активными участниками в поддержании и сокрытии преступной деятельности (Bonanno and Donofrio, 1991; Calder, 1995; O’Brien and Куриньс, 1991; Сан, 2011). Вероятно, что дополнительные расследования дадут больше доказательств причастности женщин к организованной преступности.

Молодые женщины и организованная преступность

«Девочки и молодые женщины вовлекаются в банды на протяжении всей своей жизни и воздействия в районах, где банды являются основными формами социальной организации молодых людей… Результат — это череда погибших и усиление «цикла бандитизма и насилия», поскольку маленькие дети, которых они рожают, сами уязвимы для вовлечения в жизнь банды ».

8.9: Дистилляция — Химия LibreTexts

Диаграммы точек кипения, представленные в предыдущем разделе, применимы к растворам, которые ведут себя достаточно идеальным образом, то есть к растворам, которые не слишком отклоняются от закона Рауля.Как мы объяснили выше, смеси жидкостей, межмолекулярные взаимодействия которых сильно различаются, не ведут себя идеально, и их невозможно разделить с помощью обычной перегонки. Причина этого в том, что при определенных условиях составы жидкости и пара в равновесии с ней становятся идентичными, что исключает дальнейшее разделение. Эти точки перехода выглядят как «перегибы» на диаграммах точек кипения.

Азеотропы с высокой и низкой температурой кипения

Таким образом, на этой диаграмме точки кипения для смеси, демонстрирующей положительное отклонение от закона Рауля, последовательные фракционирования смесей соответствуют либо или приближают перегонку к азеотропному составу, указанному пунктирной вертикальной линией.По достижении этой точки дальнейшая перегонка просто дает больше того же «высококипящего» азеотропа.

Дистилляция смеси, имеющей отрицательное отклонение от закона Рауля, приводит к аналогичному тупику, в данном случае получая азеотроп «с низкой температурой кипения». Азеотропы с высокой и низкой температурой кипения обычно называют смесями с постоянной температурой кипения , и они встречаются чаще, чем думает большинство людей.

Рисунок \ (\ PageIndex {13} \) : Максимальный азеотроп Bioling

«Разрушение» азеотропа

Есть четыре основных способа обращения с азеотропами.Первые два из них известны под общим названием азеотропная дистилляция .

• Добавление третьего вещества , которое изменяет межмолекулярное притяжение, является наиболее распространенной уловкой. Недостатком является то, что для удаления этого другого вещества обычно требуется другая процедура.
• Перегонка с переменным давлением использует тот факт, что диаграммы точки кипения ( T, X ) представляют собой двумерные срезы диаграммы ( T, X, P ), в которой давление является третьей переменной.Это означает, что азеотропный состав зависит от давления, поэтому перегонка при некотором давлении, отличном от 1 атм, может позволить «перепрыгнуть» азеотроп.
• Использование молекулярного сита — пористый материал, избирательно поглощающий одну из жидкостей, чаще всего воду, когда последняя присутствует в низкой концентрации.
• Сдаться. Часто бывает, что азеотропная композиция настолько полезна, что обычно не стоит тратить силы на получение более чистого продукта.Этим объясняются концентрации многих коммерческих химикатов, таких как минеральные кислоты.

Дистилляция этанола

Этанол является одним из основных промышленных химикатов и, конечно же, важным компонентом напитков, которые были частью цивилизации на протяжении всей письменной истории. Большая часть этанола производится путем ферментации крахмала, присутствующего в зерновых, или сахаров, образующихся в результате ферментативного разложения целлюлозы.Поскольку этанол токсичен для организмов, ферменты которых опосредуют процесс ферментации, концентрация этанола в ферментированной смеси обычно ограничивается примерно 15%. Затем жидкую фазу смеси отделяют и перегоняют.

Для применений, требующих безводного этанола («абсолютный этанол»), наиболее распространенным методом является использование молекулярных сит на основе цеолита для поглощения оставшейся воды. Добавление бензола может разрушить азеотроп, и в прежние годы это был наиболее распространенный метод производства. Для некоторых критических применений, где требуется чистейший этанол, его синтезируют непосредственно из этилена.

Специальные методы дистилляции

Здесь можно кратко обсудить два метода дистилляции, с которыми студенты, вероятно, столкнутся в более продвинутых курсах органической лаборатории.

Вакуумная перегонка: Многие органические вещества становятся нестабильными при высоких температурах, имеют тенденцию разлагаться, полимеризоваться или вступать в реакцию с другими веществами при температуре около 200 ° C или выше. Жидкость закипит, когда давление ее пара станет равным давлению газа над ней, которое обычно равно атмосферному.Если это давление уменьшить, кипение может происходить при более низкой температуре. (Даже чистая вода будет кипеть при комнатной температуре в частичном вакууме.) «Вакуумная перегонка», конечно, неправильное название; более точным термином будет «перегонка при пониженном давлении». Вакуумная дистилляция очень часто проводится в лаборатории и будет знакома студентам, которые проходят более продвинутые лабораторные курсы по органической продукции. Иногда он также используется в больших промышленных масштабах.

Установка вакуумной дистилляции аналогична той, что используется при обычной дистилляции, с некоторыми дополнениями:

• Вакуумная линия подсоединяется к изогнутому переходнику над приемной колбой.
• Во избежание неравномерного кипения и перегрева («ударов») колба для кипячения обычно снабжена тонким капилляром («кипятильником»), через который при утечке воздуха образуются пузырьки, образующие зародыши кипящей жидкости.
• Вакуум обычно создается механическим насосом, реже водяным аспиратором или линией «домашнего вакуума».
• Колбу для кипячения предпочтительно нагревают с помощью водяной или паровой бани, что обеспечивает более эффективную передачу тепла к колбе и позволяет избежать локального перегрева.Примерно до 1960 года в студенческих лабораториях обычно использовалось открытое пламя, что приводило к случайным пожарам, которые оживляли полдень, но снижали оценки студента.
• Дистилляционная головка типа Клайзена (ниже) обеспечивает удобное средство доступа к колбе для кипячения для вставки капилляра утечки воздуха или введения дополнительной жидкости через делительную воронку. Эта головка Claisen-Vigreux включает фракционирующую колонну.

Паровая дистилляция : Строго говоря, эта тема не относится к данной установке, поскольку паровая дистилляция используется для разделения несмешивающихся жидкостей , а не растворов .Но поскольку несмешивающиеся жидкие смеси не рассматриваются на начальных курсах, мы представляем здесь краткое описание паровой дистилляции для студентов, которые могут столкнуться с ней в ходе лабораторных занятий по органическим веществам. Смесь несмешивающихся жидкостей закипит, когда их совокупное давление паров достигнет атмосферного давления. Это комбинированное давление пара представляет собой просто сумму давлений пара каждой жидкости в отдельности и не зависит от количества каждой присутствующей фазы.

Поскольку вода кипит при 100 ° C, смесь воды и несмешивающейся жидкости («масло»), даже если она имеет высокую температуру кипения, гарантированно закипит на ниже 100 °, поэтому данный метод особенно ценен для отделения высококипящих жидкостей от смесей, содержащих нелетучие примеси.Конечно, смесь воды и масла в приемной колбе должна быть отделена, но обычно это легко достигается с помощью делительной воронки, поскольку их плотности обычно различаются.

Однако есть одна загвоздка: чем ниже давление паров масла, тем большее количество воды совместно с ним перегоняется. Это причина использования пара: он обеспечивает источник воды, способный постоянно восстанавливать то, что потеряно из кипящей колбы. Паровая дистилляция из водомасляной смеси без введения дополнительного пара также будет работать и фактически используется для некоторых специальных целей, но выход продукта будет очень ограниченным.Паровая дистилляция широко используется в таких отраслях, как нефтепереработка (где ее часто называют «паровой отгонкой»), а также в индустрии ароматизаторов и парфюмерии для выделения эфирных масел.

Термин эфирное масло относится к ароматам («эссенциям») этих [в основном простых] органических жидкостей, встречающихся в естественных условиях в растениях, из которых они выделяются с помощью паровой дистилляции или экстракции растворителем. Паровая дистилляция была изобретена в 13 веке Ибн аль-Байтером, одним из величайших ученых и врачей Золотого века ислама в Андалусии.

Промышленная дистилляция и фракционирование нефти

Дистилляция — одна из основных «единичных операций» в химической перерабатывающей промышленности, особенно связанной с переработкой нефти и биотоплива, разделением жидкого воздуха и пивоварением. Лабораторные дистилляции обычно представляют собой периодические операции и используют относительно простые фракционирующие колонны для получения чистого продукта. Напротив, промышленная дистилляция чаще всего предназначена для получения смесей, имеющих желаемый диапазон кипения, а не чистых продуктов.

В промышленных предприятиях обычно используются фракционирующие колонки с пузырьковыми крышками (редко встречающиеся в лабораториях), хотя иногда используются насадочные колонки. Возможно, наиболее отличительной особенностью крупномасштабных промышленных перегонок является то, что они обычно работают в непрерывном режиме, при котором предварительно нагретая сырая смесь предварительно нагревается в печи и подается в ректификационную колонну в некоторой промежуточной точке. Ребойлер поддерживает постоянную нижнюю температуру.Компоненты с более высокой температурой кипения затем опускаются до уровня, при котором они испаряются, в то время как более легкий (более низкокипящий) материал перемещается вверх, чтобы конденсироваться в соответствующей точке.

Нефть представляет собой сложную смесь многих типов органических молекул, в основном углеводородов, которые были образованы под воздействием тепла и давления на растительные материалы (в основном водоросли), которые росли в регионах, которые тектонические движения Земли погребли на протяжении миллионов лет. Эта смесь жидкости и газов мигрирует вверх через пористую породу, пока не будет захвачена непроницаемым слоем осадочной породы.Молекулярный состав сырой нефти (жидкая фракция нефти) сильно варьируется, хотя ее общий элементный состав обычно отражает состав типичных растений.

Основными молекулярными составляющими сырой нефти являются

• алканы: также известные как парафины , это насыщенные молекулы с линейной или разветвленной цепью, имеющие общую формулу C _n H _{2 n +2} , где n в основном находится между 5 и 40.
• ненасыщенные алифатические соединения: молекулы с линейной или разветвленной цепью, содержащие одну или несколько двойных или тройных связей (алкены или алкины).
• Циклоалканы: также известные как нафтены, это насыщенные углеводороды C _n H _{2 n} , содержащие одну или несколько кольцевых структур.
• Ароматические углеводороды: они содержат одно или несколько конденсированных бензольных колец C _n H _n , часто с углеводородными боковыми цепями.

Слово бензин предшествовало его использованию в качестве моторного топлива; Впервые он был использован в качестве местного лекарства для избавления людей от головных вшей, а также для удаления жирных пятен и пятен с одежды. Первым важным шагом очистки является фракционирование сырой нефти до различных диапазонов кипения.