Mikä on esimerkki elävästä järjestelmästä siitä, kuinka molekyylimuoto on kriittinen?

Matkailun aikana tiedemaailmassa tai vain jokapäiväisessä elämässä olet saattanut kohdata termin "muoto sopii toiminto" tai jonkin muun muunnelman samasta lauseesta. Yleensä se tarkoittaa, että jotain, mitä kohtaat, on todennäköinen vihje siitä, mitä se tekee tai miten sitä käytetään. Monissa yhteyksissä tämä maksiimi on niin selvästi ilmeinen, että se uhmaa etsintää.

Esimerkiksi, jos satut esineen yli, jota voidaan pitää kädessä ja joka lähettää valoa yhdestä päästä kytkimen painalluksella, voit olla varma, että laite on työkalu välittömän ympäristön valaisemiseen ilman riittävää luonnollista kevyt.

Biologian maailmassa (ts. Elävät olennot) tämä maksi on edelleen voimassa muutamalla varoituksella. Yksi on se, että kaikki muodon ja toiminnan välisestä suhteesta ei välttämättä ole intuitiivista.

Ensimmäinen, joka seuraa ensimmäisestä, on se, että atomien arvioinnissa mukana olevat pienet asteikot sekä atomien yhdistelmistä syntyvät molekyylit ja yhdisteet muodostavat yhteyden muodon ja toimia vaikeasti ymmärrettävissä, ellet tiedä hiukan enemmän atomien ja molekyylien vuorovaikutuksesta, etenkin dynaamisen elävän järjestelmän yhteydessä, jossa on erilaisia ​​ja vaihtuvia hetki-hetki tarpeisiin.

Ennen kuin tutkitaan, kuinka tietyn muodon atomi, molekyyli, alkuaine tai yhdiste on välttämätön sen toiminnalle, se on ymmärrettävä mitä nämä termit tarkoittavat kemiassa, koska niitä käytetään usein keskenään - toisinaan oikein, joskus ei.

An atomi on kaikkien elementtien yksinkertaisin rakenneyksikkö. Kaikki atomit koostuvat tietystä määrästä protoneja, neutroneja ja elektroneja, jolloin vety on ainoa alkuaine, joka ei sisällä neutroneja. Vakiomuodossaan kunkin elementin kaikilla atomeilla on sama määrä positiivisesti varautuneita protoneja ja negatiivisesti varautuneita elektroneja.

Kun siirryt korkeammalle jaksollinen järjestelmä alkioista (katso alla), huomaat, että neutronien lukumäärä tietyn atomin yleisimmässä muodossa pyrkii kasvamaan jonkin verran nopeammin kuin protonien lukumäärä. Atomia, joka menettää tai saa neutronit protonien lukumäärän pysyessä kiinteänä, kutsutaan isotoopiksi.

Isotoopit ovat saman atomin eri versioita, kaikilla samoilla paitsi neutroniluvulla. Tällä on vaikutuksia atomien radioaktiivisuuteen, kuten pian opit.

An elementti on tietyntyyppinen aine, eikä sitä voida erottaa eri osiksi, vain pienemmiksi. Jokaisella elementillä on oma merkintänsä jaksollisessa elementtitaulukossa, josta löydät fyysiset ominaisuudet (esim. koko, muodostuneiden kemiallisten sidosten luonne), jotka erottavat minkä tahansa elementin muusta 91 luonnossa esiintyvästä elementistä elementtejä.

Atomien taajaman, riippumatta siitä kuinka suuri se onkin, katsotaan olevan alkuaine, jos se ei sisällä muita lisäaineita. Siksi saatat tapahtua "alkuaine" helium (He) -kaasun läpi, joka koostuu vain Hän-atomista. Tai saatat tapahtua kilogrammassa "puhdasta" (ts. Alkukullaa, joka sisältää käsittämättömän määrän Au-atomeja; tämä ei todennäköisesti ole idea, johon panosta taloudellinen tulevaisuutesi, mutta se on fyysisesti mahdollista.

A molekyyli on pienin muodossa tietyn aineen; kun näet kemiallisen kaavan, kuten C₆H₁₂O₆ (sokeriglukoosi), näet yleensä sen molekyylinen kaava. Glukoosia voi esiintyä pitkissä ketjuissa, joita kutsutaan glykogeeniksi, mutta tämä ei ole sokerin molekyylimuoto.

• Jotkut alkuaineet, kuten Hän, esiintyvät molekyyleinä atomi- tai monatomisessa muodossa. Näille atomi on molekyyli. Toiset, kuten happi (O₂) ovat diatomisessa muodossa luonnollisessa tilassaan, koska tämä on energisesti suotuisa.

Lopuksi a yhdiste on jotain, joka sisältää useamman kuin yhden tyyppisen alkuaineen, kuten veden (H₂O). Siksi molekyylihappi ei ole atomihappi; samaan aikaan vain happiatomeja on läsnä, joten happikaasu ei ole yhdiste.

Paitsi, että molekyylien todelliset muodot ovat tärkeitä, on myös pelkkä kyky korjata nämä mielessäsi. Voit tehdä tämän "todellisessa maailmassa" pallo- ja keppi-mallien avulla tai voit luottaa enemmän hyödyllinen oppikirjoissa tai kolmiulotteisten objektien kaksiulotteisista esityksistä verkossa.

Lähes koko kemian, erityisesti biokemian, keskellä (tai jos haluat, huippumolekyylitasolla) oleva elementti on hiili. Tämä johtuu hiilen kyvystä muodostaa neljä kemiallista sidosta, mikä tekee siitä ainutlaatuisen atomien keskuudessa.

Esimerkiksi metaanilla on kaava CH₄ ja koostuu keskeisestä hiilestä, jota ympäröi neljä identtistä vetyatomia. Kuinka vety atomit luonnollisesti tilaa itsensä niin, että suurin mahdollinen etäisyys niiden välillä?

Kuten tapahtuu, CH₄ olettaa karkeasti tetraedrisen tai pyramidin muotoisen. Tasaiselle pinnalle asetetussa pallo- ja keppi-mallissa olisi kolme H-atomia, jotka muodostavat pyramidin pohjan, C-atomin ollessa hieman korkeampi ja neljännen H-atomin kyydissä suoraan C-atomin päällä. Rakenteen kiertäminen siten, että erilainen H-atomien yhdistelmä muodostaa pyramidin kolmiopohjan, ei itse asiassa muuta mitään.

Typpi muodostaa kolme sidosta, happi kaksi ja vety yhden. Nämä sidokset voivat esiintyä yhdessä saman atomiparin yli.

Esimerkiksi vetysyanidimolekyyli tai HCN koostuu yksittäisestä sidoksesta H: n ja C: n välillä ja kolmoissidoksesta C: n ja N: n välillä. Sekä yhdisteen molekyylikaavan että sen yksittäisten atomien sitoutumiskäyttäytymisen tunteminen antaa sinulle usein mahdollisuuden ennustaa paljon sen rakenteesta.

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

Kaksi nukleiinihapot ovat deoksiribonukleiinihappo (DNA) ja ribonukleiinihappo (RNA), ja niissä on geneettinen koodi tarvitaan elävien esineiden ja kaiken niiden sisällä kokoamiseen.

Hiilihydraatit tai "hiilihydraatit" on valmistettu C-, H- ja O-atomista. Nämä ovat aina suhteessa 1: 2: 1 tässä järjestyksessä, mikä osoittaa jälleen molekyylimuodon tärkeyden. Rasvoissa on myös vain C-, H- ja O-atomeja, mutta ne on järjestetty hyvin eri tavalla kuin hiilihydraateissa; proteiinit lisäävät joitain N-atomia kolmelle muulle.

aminohappoja proteiineissa ovat esimerkkejä elävien järjestelmien hapoista. Elimistön 20 eri aminohaposta tehdyt pitkät ketjut ovat proteiinin määritelmä, kun nämä happoketjut ovat riittävän pitkiä.

Paljon on sanottu joukkovelkakirjoista täällä, mutta mitä nämä tarkalleen ovat kemiassa?

Sisään kovalenttiset sidokset, elektronit jaetaan atomien kesken. Sisään ionisidokset, yksi atomi luovuttaa elektroninsa kokonaan toiselle atomille. Vety sidokset voidaan pitää erityisenä kovalenttisena sidoksena, mutta sellainen eri molekyylitasolla, koska vetyillä on vain yksi elektroni.

Van der Waalsin vuorovaikutus ovat "sidoksia", joita esiintyy vesimolekyylien välillä; vetysidokset ja van der Waalsin vuorovaikutukset ovat muuten samanlaisia.