Unit 9 biopolymers

Упражнение 1. Прочитайте текст вслух.

Biopolymers are a class of polymers produced by living organisms. Biopolymers have been around for billions of years longer than synthetic polymers like plastics. Well-known biopolymers include starch, proteins, DNA, and RNA. Together these make up much of our bodies and the majority of the biosphere.

The starch polymer is made up of sugar monomers. When you consume starch, it gets broken down into sugar within the body. Starch provides an extended-release form of nutrition in contrast to more quickly-metabolized sugars.

Protein and peptide biopolymers have amino acids as their constituents. This is why amino acids are often referred to as “the building blocks of life”. DNA and RNA are made up of nucleic acids, which alternate in precise patterns to encode large quantities of data.

Biopolymers are used as an environmentally friendly alternative to petroleum-based polymers, which may take thousands of years to biodegrade. Biopolymers can be produced without toxic byproducts and biodegrade quickly, leaving a minimal human footprint on the environment.

In contrast to synthetic polymers, biopolymers tend to have a well-defined structure. Perhaps, this is because evolution tends to select for chemical reactions and structures that are largely predictable. Biopolymers have an evenly distributed set of molecular weights and are built using a template-directed process.

Упражнение 2. Подберите из текста английские эквиваленты к следующим словосочетаниям и выучите их наизусть.

протеины или пептиды
рибонуклеиновая кислота
полисахаридная цепь
биоразлагаемые полимеры
разлагаться до сахара
синтез по матрице
синтез белка
«строительные кирпичики» жизни
токсичные побочные продукты
быстро перерабатываемый организмом

Упражнение 3. Подберите русские эквиваленты к следующим словосочетаниям и выучите их наизусть.

living organism
RNA
DNA
sugar monomer
get broken down
environmentally friendly
minimal footprint on the environment
quickly-metabolized
set of molecular weights
petroleum-based polymer

Упражнение 4. Передайте на английском языке основное содержание текста упражнения 1.

Упражнение 5. Передайте устно на английском языке основное содержание текста.

Если представить молекулу биополимера в виде цепочки, состоящей из одинаковых звеньев, отдельное звено (мономер) в белках — аминокислота, в нуклеиновых кислотах — нуклеотид, в полисахариде — углевод.

Сырьем для материалов на основе биополимеров могут служить растения. Биополимеры могут рассматриваться, как экологически безопасная альтернатива традиционным полимерным материалам. Эти новые материалы по своим характеристикам не уступают, а подчас даже превосходят традиционные пластмассы.

В условиях грамотного компостирования биополимеры полностью разлагаются на такие безвредные компоненты, как вода, углекислый газ и гумус, которые естественным образом участвуют в природном цикле.

Упражнение 6. Переведите с листа на русский язык следующий отрывок:

Deoxyribonucleic acid (DNA) is a nucleic acid that contains the genetic instructions used in the development and functioning of all known living organisms. DNA is a long polymer made of repeating units called nucleotides. DNA polymers can be enormous molecules containing millions of nucleotides.

The backbone of the DNA strand is made of alternating phosphate and sugar residues. The sugar in DNA is 2-deoxyribose, which is a pentose (five-carbon) sugar. The sugars are joined together by phosphate groups that form phosphodiester bonds between the third and fifth carbon atoms of adjacent sugar rings.

The DNA double helix is stabilized by hydrogen bonds between the bases attached to the two strands. The four bases found in DNA are adenine (abbreviated A), cytosine (C), guanine (G) and thymine (T). These four bases are attached to the sugar/phosphate to form the complete nucleotide.

Упражнение 7. Переведите на слух по предложению следующий отрывок.

Polysaccharides are carbohydrate polymers consisting of tens to hundreds to several thousand monosaccharide units. All of the common polysaccharides contain glucose as the monosaccharide unit. Polysaccharides are synthesized by plants, animals, and humans to be stored for food, structural support, or for energy.

The term “starch” is used to describe a biopolymer system comprising predominantly of two polysaccharides — amylose and amylopectin. Amylose molecules consist of single mostly-unbranched chains with a molecular weight of up to 20,000. Each amylopectin molecule is branched and contains up to two million glucose residues in a compact structure with hydrodynamic radius of 21-75 nm.

Glycogen is a polysaccharide that is found in animals and is composed of a branched chain of glucose residues. It is stored in liver and muscles.

The structural components of plants are formed primarily from cellulose. Wood is largely cellulose and lignin, while paper and cotton are nearly pure cellulose.

Упражнение 8. Переведите письменно на русский язык следующие определения:

1. The structure of DNA is illustrated by a right handed double helix, with about 10 nucleotide pairs per helical turn.

2. Certain animals can digest cellulose, because bacteria possessing the enzyme are present in their gut. The classic example is the termite.

3. The sequence, or protein primary structure is specified by the sequence of the DNA containing a gene for that protein, and the sequence is unique to the individual protein.

4. Knowledge of the tertiary structure of proteins is often necessary to understand, since their most significant actions may involve only a single small active site on a very large molecule.

5. Biopolymers could also prove an asset to waste processing. Replacing the polyethylene used in coated papers by a biopolymer could help eliminate plastic scraps occurring in compost.

6. Proteins are large organic compounds made of amino acids arranged in a linear chain and joined together by peptide bonds between the carboxyl and amino groups of adjacent amino acid residues.

7. Enzymes are very specific protein catalysts. Complementary shape, charge and hydrophilic/hydrophobic characteristics of enzymes and substrates are responsible for this specificity.

8. Biochemists define four levels of protein structure: primary, the amino acid sequence; secondary, helix stabilized by hydrogen bonds; tertiary, the overall shape of a protein molecule; quaternary, two or more polypeptides.

9. Ribonucleic acid or RNA is a nucleic acid, consisting of many nucleotides that carry information about a protein sequence to the ribosomes, the protein synthesis factories in the cell.

10. Unlike petrochemical polymers, biopolymers are renewable, because they are made from biodegradable plant materials and are ecologically friendly.

Упражнение 9. Переведите письменно на английский язык следующие предложения.

1. Живые тела, существующие на Земле, представляют собой открытые, саморегулирующиеся и самовоспроизводящиеся системы, построенные из биополимеров — белков и нуклеиновых кислот.

2. Все нуклеиновые кислоты образованы из мономеров (нуклеотидов) и являются линейными гетерополимерами — сахарофосфатными цепочками, к звеньям которых присоединены боковые группы (азотистые основания).

3. Пространственная структура молекулы ДНК образована двумя комплементарными полимерными цепями и представляет собой двойную спираль.

4. Приготовление куриного яйца — пример распада третичной и вторичной структуры прозрачного белка овальбумина: он становится плотным и непрозрачным.

5. Известны смешанные биополимеры, например липопротеины (комплексы, содержащие белки и липиды) и гликопротеины (полисахаридные цепи, ковалентно связанные с пептидными цепями).

6. Хитин — природное соединение из группы азотсодержащих полисахаридов, является основным компонентом экзоскелета насекомых.

7. Крахмалом называется смесь двух полисахаридов, построенных из остатков циклической a-глюкозы: амилозы и амилопектина.

8. Белки (протеины, полипептиды) представляют собой высокомолекулярные органические вещества, состоящие из соединенных в цепочку пептидной связью аминокислот.

9. Ферменты являются полипептидными молекулами, обладающими каталитической активностью, которые катализируют реакции в процессах жизнедеятельности живых организмов.

10. Свойства биополимеров обусловлены их макромолекулярной и полиэлектролитной природой, а также межмолекулярными взаимодействиями, составом растворителя и свойствами среды.

Упражнение 10. Переведите на слух в быстром темпе следующие словосочетания

phosphodiester bonds — полисахаридная цепь — phosphodiester bonds — синтез по матрице — DNA — «строительные кирпичики» жизни — токсичные побочные продукты — биоразлагаемые полимеры — быстро перерабатываемый организмом — разлагаться до сахара — peptide bond — minimal footprint on the environment — протеины или пептиды — glucose residue — комплементарные полимерные цепи — рибонуклеиновая кислота — living organism — синтез белка — set of molecular weights — экологически безопасная альтернатива — RNA — sugar monomer — get broken down — environmentally friendly — quickly-metabolized — процесс жизнедеятельности — petroleum-based polymer — азотистые основания — природное соединение — ecologically friendly

Упражнение 11. Ответьте на вопросы по содержанию текстов данного урока.

1. What is a genetic code?

2. What are biological catalysts?

3. Describe the main biopolymers of human living cells.

4. Why do we think of biopolymer materials as environmentally friendly?

5. What happens to starch when we consume it?

Упражнение 12. Передайте основное содержание текстов урока на русском и английском языках.