Шта је пример колико је молекуларни облик критичан у живом систему?

Током путовања научним светом или само у свакодневном животу, можда сте срели појам „облик одговара функцији“ или неку варијацију исте фразе. Генерално, то значи да је појава нечега што вам се дешава вероватно траг о томе шта ради или како се користи. У многим контекстима, ова максима је тако очигледна да пркоси истраживању.

На пример, ако се наиђете на објекат који се може држати у руци и с једног краја зрачи светлост додиром прекидача, можете бити уверени да је уређај алат за осветљавање непосредног окружења у одсуству одговарајућег природног светло.

У свету биологије (тј. Живих бића) ова максима и даље важи уз неколико упозорења. Једно је да није све у вези између облика и функције нужно интуитивно.

Друга, која следи из прве, је да ситне скале укључене у процену атома и молекула и једињења која настају комбинацијама атома чине везу између облика и функцију је тешко ценити ако не знате нешто више о томе како атоми и молекули међусобно делују, посебно у контексту динамичног живог система са различитим и променљивим тренутком у тренутак потребе.

Пре истраживања како је облик датог атом, молекул, елемент или једињење је неопходно за његову функцију, потребно је разумети тачно шта ови изрази значе у хемији, јер се често користе наизменично - понекад тачно, понекад не.

Ан атом је најједноставнија структурна јединица било ког елемента. Сви атоми се састоје од одређеног броја протона, неутрона и електрона, а водоник је једини елемент који не садржи неутроне. У свом стандардном облику, сви атоми сваког елемента имају једнак број позитивно наелектрисаних протона и негативно наелектрисаних електрона.

Како се крећете више горе Периодни систем елемената (види доле), открићете да број неутрона у најчешћем облику датог атома има тенденцију да расте нешто брже од броја протона. Атом који губи или добија неутроне док број протона остаје фиксиран назива се изотоп.

Изотопи су различите верзије истог атома, са свим истим, осим неутронског броја. То ће имати импликације на радиоактивност у атомима, како ћете ускоро сазнати.

Ан елемент је дата врста супстанце и не може се раздвојити на различите компоненте, већ само на мање. Сваки елемент има свој унос у периодном систему елемената, где можете пронаћи физичка својства (нпр. величина, природа хемијских веза) који разликују било који елемент од осталих 91 који се природно јављају елементи.

Сматра се да агломерација атома, без обзира колико је велика, постоји као елемент ако не садржи друге адитиве. Стога бисте се могли десити преко „елементарног“ гаса хелијума (Хе), који се састоји само од атома Хе Или се може десити килограм „чистог“ (тј. Елементарног злата, које би садржало недокучив број Ау атома; ово вероватно није идеја на којој бисте ставили своју финансијску будућност, али је физички могуће.

А. молекула је најмањи облик дате супстанце; када видите хемијску формулу, као што је Ц.₆Х.₁₂О.₆ (шећер глукоза), обично га видите молекуларни формула. Глукоза може постојати у дугим ланцима који се називају гликоген, али ово није молекуларни облик шећера.

• Неки елементи, попут Хе, постоје као молекули у атомском или монатомском облику. За њих је атом молекул. Други, попут кисеоника (О.₂) постоје у двоатомном облику у свом природном стању, јер је то енергетски повољно.

Коначно, а једињење је нешто што садржи више врста елемената, као што је вода (Х₂О). Дакле, молекуларни кисеоник није атомски кисеоник; истовремено су присутни само атоми кисеоника, па гас кисеоника није једињење.

Не само да су стварни облици молекула важни, већ је важно и само то што их можете поправити у свом уму. То можете учинити у „стварном свету“ уз помоћ модела лоптице и штапића или се можете поуздати у више корисно од дводимензионалних приказа тродимензионалних објеката доступних у уџбеницима или на мрежи.

Елемент који се налази у центру (или ако желите, највишем молекуларном нивоу) готово све хемије, посебно биохемије, је угљеник. То је због способности угљеника да формира четири хемијске везе, што га чини јединственим међу атомима.

На пример, метан има формулу ЦХ₄ а састоји се од централног угљеника окруженог са четири идентична атома водоника. Како то водоник атоми се природно размичу тако да омогућавају највећу удаљеност између њих?

Како то бива, ЦХ₄ поприма отприлике тетраедарски или пирамидални облик. Модел куглице и штапића постављен на равној површини имао би три атома Х која чине основу пирамиде, са атомом Ц мало вишим, а четврти атом Х смештен директно изнад атома Ц. Ротирањем структуре тако да другачија комбинација Х атома формира троугласту основу пирамиде у ствари не мења ништа.

Азот формира три везе, кисеоник две и водоник једну. Ове везе се могу појавити у комбинацији преко истог пара атома.

На пример, молекул водоник-цијанид или ХЦН састоји се од једноструке везе између Х и Ц и троструке везе између Ц и Н. Познавање молекуларне формуле једињења и понашања веза појединих атома често вам омогућава да много предвидете његову структуру.

Тхе четири класе биомолекула су нуклеинске киселине, угљени хидрати, протеини, и липиди (или масти). Последње три од њих можда знате као „макро“, јер су то три класе макронутријената који чине човекову исхрану.

Два нуклеинске киселине су деоксирибонуклеинска киселина (ДНК) и рибонуклеинска киселина (РНК) и они носе генетски код потребне за скупљање живих бића и свега што је у њима.

Угљени хидрати или „угљени хидрати“ су направљени од Ц, Х и О атома. Они су увек у омјеру 1: 2: 1 тим редоследом, што поново показује важност молекуларног облика. Масти такође имају само атоме Ц, Х и О, али су они распоређени врло другачије него у угљеним хидратима; протеини додају нека Н атома у остала три.

Тхе амино киселине у протеинима су примери киселина у живим системима. Дуги ланци направљени од 20 различитих аминокиселина у телу су дефиниција протеина, када су ови ланци киселина довољно дуги.

Овде је много речено о везама, али шта су то тачно у хемији?

У ковалентне везе, електрони се деле између атома. У јонске везе, један атом у потпуности предаје своје електроне другом атому. Водоничне везе може се сматрати посебном врстом ковалентне везе, али оном на различитом молекуларном нивоу, јер водоници за почетак имају само један електрон.

Ван дер Ваалсове интеракције су „везе“ које се јављају између молекула воде; водоничне везе и ван дер Ваалсове интеракције су иначе сличне.