Mikä on esimerkki elävästä järjestelmästä, kuinka molekyylin muoto on kriittinen?

Sisältö

• Mitä tarkalleen ovat atomit?
• Elementit, molekyylit ja yhdisteet: "Aineiden" perusteet
• Molekyylitaso, koko ja muoto
• Yleisten yksinkertaisten yhdisteiden järjestelyt
• Biologian ensisijaiset molekyylit
• Kemialliset sidokset

Matkalla tiedemaailmaan tai vain arkielämässä olet saattanut kohdata termin "muoto sopii toimintaan" tai saman lauseen muunnoksen. Yleensä se tarkoittaa, että jotain, jonka satut olemaan, on todennäköisesti vihje siitä, mitä se tekee tai miten sitä käytetään. Monissa miinuksissa tämä maksimiarvo on niin selvästi ilmeinen, että se uhmaa etsintää.

Jos esimerkiksi tapahtuu kädessä pidettävän esineen yli, joka säteilee valoa yhdestä päästä kytkimen painalluksella, voit olla varma, että laite on työkalu valaisemaan lähiympäristöä ilman riittävää luonnollista valo.

Biologian (eli elävien asioiden) maailmassa tämä maksiimi pysyy yhä muutamilla varoituksilla. Yksi on, että kaikki muodon ja funktion välisestä suhteesta ei välttämättä ole intuitiivista.

Toinen, seuraavana ensimmäisestä, on, että atomien ja atomien yhdistelmistä johtuvien molekyylien ja yhdisteiden arvioinnissa mukana olevat pienet asteikot tekevät muodon ja toiminnan välisen yhteyden vaikeasti arvioitavissa, ellet tiedä hiukan enemmän siitä, kuinka atomit ja molekyylit ovat vuorovaikutuksessa. , etenkin dynaamisen elävän järjestelmän yhteydessä, jossa on erilaisia ​​ja muuttuvia hetkestä toiseen tarpeita.

Mitä tarkalleen ovat atomit?

Ennen kuin selvitetään, kuinka tietyn atomin, molekyylin, elementin tai yhdisteen muoto on välttämätöntä sen toiminnalle, on tarpeen ymmärtää tarkkaan, mitä nämä termit tarkoittavat kemiassa, koska niitä käytetään usein vaihtokelpoisesti - joskus oikein, joskus ei.

atomi on minkä tahansa elementin yksinkertaisin rakenneyksikkö. Kaikki atomit koostuvat muutamasta määrästä protoneja, neutroneja ja elektroneja, vedyn ollessa ainoa alkuaine, joka ei sisällä neutroneja. Vakiomuodossaan kunkin elementin kaikilla atomilla on sama määrä positiivisesti varautuneita protoneja ja negatiivisesti varautuneita elektroneja.

Kun siirryt korkeammalle jaksolliselle elementtitaululle (katso alla), huomaat, että tietyn atomin yleisimmässä muodossa olevien neutronien lukumäärä yleensä nousee jonkin verran nopeammin kuin protonien lukumäärä. Atomia, joka menettää tai saavuttaa neutroneja protonien lukumäärän pysyessä kiinteänä, kutsutaan isotoopiksi.

Isotoopit ovat saman atomin eri versioita, ja kaikilla on samat paitsi neutroniluku. Tällä on vaikutusta atomien radioaktiivisuuteen, kun pian opit.

Elementit, molekyylit ja yhdisteet: "Aineiden" perusteet

elementti on tietyn tyyppinen aine, eikä sitä voida jakaa eri komponentteihin, vain pienemmiksi. Jokaisella elementillä on oma merkintönsä jaksollisessa elementtitaulukossa, josta löydät fysikaaliset ominaisuudet (esim. Koko, muodostuneiden kemiallisten sidosten luonne), jotka erottavat minkä tahansa elementin muista 91 luonnossa esiintyvästä elementistä.

Atomien taajaman, riippumatta siitä kuinka suuri, katsotaan olevan olemassa elementtinä, jos se ei sisällä muita lisäaineita. Saatat siis tapahtua "alkuaine" helium (He) -kaasun läpi, joka koostuu vain Hänen atomista.Tai voi tapahtua yhden kilogramman "puhdasta" (ts. Alkuainekultaa, joka sisältäisi käsittämättömän määrän Au-atomeja) läpi; tämä ei luultavasti ole idea, johon vakaa taloudellinen tulevaisuutesi, mutta se on fyysisesti mahdollista.

molekyyli on pienin muoto tietyn aineen; kun näet kemiallisen kaavan, kuten C₆H₁₂O₆ (sokerin glukoosi), näet yleensä sen molekyyli- kaava. Glukoosi voi esiintyä pitkissä ketjuissa, joita kutsutaan glykogeeniksi, mutta tämä ei ole sokerin molekyylimuoto.

Lopuksi a yhdiste on jotain, joka sisältää enemmän kuin yhden tyyppisiä alkuaineita, kuten vettä (H₂O). Siten molekyylin happi ei ole atomihappi; samaan aikaan läsnä on vain happiatomeja, joten happikaasu ei ole yhdiste.

Molekyylitaso, koko ja muoto

Molekyylien todelliset muodot eivät ole tärkeitä, vaan myös tärkeä kyky korjata nämä mielessäsi. Voit tehdä tämän "todellisessa maailmassa" kuula- ja sauvamalleilla tai luottaa siihen, että kirjoista tai verkosta saatavissa olevat kolmiulotteisten esineiden kaksiulotteiset esitykset ovat hyödyllisempiä.

Lähes kaiken kemian, erityisesti biokemian, keskipiste (tai jos haluat, ylämolekyylitaso) istuva elementti on hiili. Tämä johtuu hiilen kyvystä muodostaa neljä kemiallista sidosta, mikä tekee siitä ainutlaatuisen atomien keskuudessa.

Esimerkiksi metaanilla on kaava CH₄ ja koostuu keskushiilestä, jota ympäröi neljä identtistä vetyatomia. Kuinka vetyatomit luonnostaan ​​tilaa itsensä, jotta niiden välinen etäisyys olisi mahdollisimman suuri?

Yleisten yksinkertaisten yhdisteiden järjestelyt

Kuten tapahtuu, CH₄ olettaa karkeasti tetraedrisen tai pyramidaalisen muodon. Tasaiselle pinnalle asetetussa kuula- ja tarttuvassa mallissa olisi kolme H-atomia, jotka muodostavat pyramidin perustan, C-atomin ollessa hiukan korkeampi ja neljäs H-atomi istuen suoraan C-atomin päälle. Rakenteen kiertäminen siten, että erilainen H-atomien yhdistelmä muodostaa pyramidin kolmionmuodon, käytännössä ei muuta mitään.

Typpi muodostaa kolme sidosta, happea kaksi ja vety yhden. Nämä sidokset voivat esiintyä yhdistelminä saman atomiparin välillä.

Esimerkiksi vetysyanidimolekyyli, tai HCN, koostuu yksinkertaisesta sidoksesta H: n ja C: n välillä ja kolmoissidosta C: n ja N: n välillä. Kun tiedät sekä yhdisteen molekyylikaavan että sen yksittäisten atomien sidoskäyttäytymisen, voit usein ennustaa paljon sen rakenteesta.

Biologian ensisijaiset molekyylit

Biomolekyylien neljä luokkaa ovat nukleiinihapot, hiilihydraatit, proteiinejaja lipidejä (tai rasvat). Kolme viimeistä näistä, jotka saatat tietää "makroina", koska ne ovat kolme makroravinteiden luokkaa, jotka muodostavat ihmisen ruokavalion.

Nämä kaksi nukleiinihappoa ovat deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja ribonukleiinihappo (RNA), ja ne kantavat geneettinen koodi tarvittavat elävien asioiden ja kaiken niiden sisälle kokoamiseksi.

Hiilihydraatit tai "hiilihydraatit" on valmistettu C-, H- ja O-atomeista. Ne ovat aina suhteessa 1: 2: 1 tässä järjestyksessä, mikä osoittaa jälleen molekyylin muodon merkityksen. Rasvoissa on myös vain C-, H- ja O-atomeja, mutta nämä ovat järjestetty hyvin eri tavalla kuin hiilihydraatit; proteiinit lisäävät joitain N-atomeja muihin kolmeen.

Proteiinien aminohapot ovat esimerkkejä elävien järjestelmien hapoista. Kehon 20: stä erilaisesta aminohaposta tehdyt pitkät ketjut ovat proteiinin määritelmä, kun nämä happoketjut ovat riittävän pitkiä.

Kemialliset sidokset

Täällä on paljon sanottu sidoksista, mutta mitkä nämä ovat kemiassa?

Sisään kovalenttiset sidokset, elektronit jakautuvat atomien kesken. Sisään ioniset sidokset, yksi atomi luovuttaa elektroninsa täysin toiselle atomille. Vety sidokset voidaan ajatella erityisenä kovalenttisena sidoksena, mutta yhtenä erilaisella molekyylitasolla, koska vetyillä on vain yksi elektroni aluksi.

Van der Waalsin vuorovaikutukset ovat "sidoksia", joita tapahtuu vesimolekyylien välillä; vety sidokset ja van der Waals vuorovaikutukset ovat muuten samanlaisia.