Jaki jest przykład w żywym systemie tego, jak ważny jest kształt molekularny?

Posted on
Autor: Louise Ward
Data Utworzenia: 4 Luty 2021
Data Aktualizacji: 19 Listopad 2024
Anonim
Czy Rosja sięgnie po broń nuklearną? Wojna na Ukrainie - Marek Budzisz i Piotr Zychowicz
Wideo: Czy Rosja sięgnie po broń nuklearną? Wojna na Ukrainie - Marek Budzisz i Piotr Zychowicz

Zawartość

Podczas podróży w świecie nauki lub po prostu w życiu codziennym możesz spotkać się z terminem „forma pasuje do funkcji” lub inną odmianą tego samego wyrażenia. Zasadniczo oznacza to, że pojawienie się czegoś, na co się zdarza, jest prawdopodobną wskazówką na temat tego, co robi lub jak jest używany. Pod wieloma względami ta maksyma jest tak wyraźnie widoczna, że ​​przeciwstawia się eksploracji.

Na przykład, jeśli natkniesz się na przedmiot, który można trzymać w dłoni i emituje światło z jednego końca za dotknięciem przełącznika, możesz mieć pewność, że urządzenie to jest narzędziem do oświetlenia bezpośredniego otoczenia przy braku odpowiedniego naturalnego lekki.

W świecie biologii (tj. Żywych istot) ta maksyma wciąż obowiązuje z kilkoma zastrzeżeniami. Po pierwsze, nie wszystko w związku między formą a funkcją jest z konieczności intuicyjne.

Drugi, wynikający z pierwszego, jest taki, że małe skale uczestniczące w ocenie atomów oraz cząsteczki i związki powstające z kombinacji atomów sprawiają, że trudno jest docenić związek między formą a funkcją, chyba że wiesz trochę więcej na temat interakcji atomów i cząsteczek , szczególnie w obliczu dynamicznego systemu życia o różnych i zmieniających się chwilowych potrzebach.

Czym dokładnie są atomy?

Przed zbadaniem, w jaki sposób kształt danego atomu, cząsteczki, pierwiastka lub związku jest niezbędny do jego funkcji, konieczne jest dokładne zrozumienie, co te terminy oznaczają w chemii, ponieważ są one często używane zamiennie - czasem poprawnie, a czasem nie.

Na atom jest najprostszą jednostką strukturalną dowolnego elementu. Wszystkie atomy składają się z pewnej liczby protonów, neutronów i elektronów, przy czym wodór jest jedynym pierwiastkiem nie zawierającym neutronów. W swojej standardowej formie wszystkie atomy każdego pierwiastka mają tę samą liczbę dodatnio naładowanych protonów i ujemnie naładowanych elektronów.

Gdy przesuwasz się wyżej w górę układu okresowego pierwiastków (patrz poniżej), okazuje się, że liczba neutronów w najczęstszej postaci danego atomu zwykle rośnie nieco szybciej niż liczba protonów. Atom, który traci lub zyskuje neutrony, podczas gdy liczba protonów pozostaje stała, nazywa się izotopem.

Izotopy to różne wersje tego samego atomu, z tym samym wszystkim z wyjątkiem liczby neutronów. Ma to wpływ na radioaktywność atomów, o czym wkrótce się dowiesz.

Pierwiastki, cząsteczki i związki: podstawy „rzeczy”

Na element jest danym rodzajem substancji i nie można go podzielić na różne składniki, tylko na mniejsze. Każdy pierwiastek ma swój własny wpis w układzie okresowym pierwiastków, w którym można znaleźć właściwości fizyczne (np. Rozmiar, charakter utworzonych wiązań chemicznych), które odróżniają każdy pierwiastek od pozostałych 91 pierwiastków naturalnie występujących.

Aglomeracja atomów, bez względu na to, jak duża, uważana jest za element, jeżeli nie zawiera żadnych innych dodatków. Możesz zatem spotkać się z gazem helowym (He), który składa się tylko z atomów He.Lub możesz spotkać kilogram „czystego” (tj. Złota elementarnego, który zawierałby niezgłębioną liczbę atomów Au; prawdopodobnie nie jest to pomysł na postawienie twojej finansowej przyszłości, ale jest to fizycznie możliwe.

ZA cząsteczka jest najmniejszy Formularz danej substancji; gdy zobaczysz wzór chemiczny, taki jak C.6H.12O6 (glukoza cukrowa), zwykle ją widzisz molekularny formuła. Glukoza może istnieć w długich łańcuchach zwanych glikogenem, ale nie jest to forma molekularna cukru.

Wreszcie: złożony to coś zawierającego więcej niż jeden rodzaj pierwiastka, takiego jak woda (H2O). Zatem tlen cząsteczkowy nie jest tlenem atomowym; jednocześnie obecne są tylko atomy tlenu, więc gazowy tlen nie jest związkiem.

Poziom molekularny, rozmiar i kształt

Ważne są nie tylko rzeczywiste kształty molekuł, ale także umiejętność ich naprawy w umyśle. Możesz to zrobić w „prawdziwym świecie” za pomocą modeli z kulkami lub kijami lub możesz polegać na bardziej przydatnym dwuwymiarowym przedstawieniu trójwymiarowych obiektów dostępnych w książkach lub w Internecie.

Pierwiastek, który znajduje się w centrum (lub, jeśli wolisz, na najwyższym poziomie molekularnym) praktycznie całej chemii, w szczególności biochemii, jest węgiel. Wynika to z faktu, że węgle mogą tworzyć cztery wiązania chemiczne, co czyni je wyjątkowymi wśród atomów.

Na przykład metan ma wzór CH4 i składa się z centralnego węgla otoczonego czterema identycznymi atomami wodoru. W jaki sposób atomy wodoru naturalnie się rozmieszczają, aby zapewnić maksymalną odległość między nimi?

Układy wspólnych prostych związków

Tak się składa, że ​​CH4 przyjmuje kształt z grubsza czworościenny lub piramidalny. Model kija i kija ustawiony na płaskiej powierzchni miałby trzy atomy H tworzące podstawę piramidy, z atomem C nieco wyższym, a czwarty atom H był umieszczony bezpośrednio nad atomem C. Obracanie struktury w taki sposób, że inna kombinacja atomów H tworzy trójkątną podstawę piramidy, w efekcie niczego nie zmienia.

Azot tworzy trzy wiązania, tlen dwa i wodór jedno. Wiązania te mogą występować w kombinacji na tej samej parze atomów.

Na przykład cząsteczka cyjanowodór lub HCN składa się z pojedynczego wiązania między H i C i potrójnego wiązania między C i N. Znajomość zarówno wzoru cząsteczkowego związku, jak i zachowania jego poszczególnych atomów często pozwala na przewidywać wiele o jego strukturze.

Podstawowe cząsteczki w biologii

Cztery klasy biomolekuł to: kwasy nukleinowe, węglowodany, białka, i lipidy (lub tłuszcze). Ostatnie trzy z nich możesz znać jako „makra”, ponieważ są to trzy klasy makroskładników, które składają się na dietę człowieka.

Dwa kwasy nukleinowe to kwas dezoksyrybonukleinowy (DNA) i kwas rybonukleinowy (RNA), i niosą kod genetyczny potrzebne do zgromadzenia żywych istot i wszystkiego, co w nich jest.

Węglowodany lub „węglowodany” są zbudowane z atomów C, H i O. Są one zawsze w stosunku 1: 2: 1 w tej kolejności, pokazując ponownie znaczenie kształtu molekularnego. Tłuszcze mają również tylko atomy C, H i O, ale są one rozmieszczone zupełnie inaczej niż w węglowodanach; białka dodają trochę atomów N do pozostałych trzech.

Aminokwasy w białkach są przykładami kwasów w żywych układach. Długie łańcuchy złożone z 20 różnych aminokwasów w ciele są definicją białka, gdy te łańcuchy kwasów są wystarczająco długie.

Wiązania chemiczne

Wiele tu powiedziano o wiązaniach, ale czym dokładnie są chemia?

W wiązania kowalencyjne, elektrony są wspólne dla atomów. W wiązania jonowe, jeden atom całkowicie oddaje swoje elektrony drugiemu atomowi. Wiązania wodorowe można uznać za szczególny rodzaj wiązania kowalencyjnego, ale jedno na innym poziomie molekularnym, ponieważ wodory mają na początku tylko jeden elektron.

Interakcje Van der Waalsa są „wiązaniami” występującymi między cząsteczkami wody; wiązania wodorowe i interakcje van der Waalsa są poza tym podobne.