Yaşayan Bir Sistemde Moleküler Şeklin Ne Kadar Kritik Olduğuna İlişkin Bir Örnek Nedir?

Bilim dünyasındaki seyahatleriniz sırasında veya sadece günlük yaşamda, "biçim uyumu işlevi" terimiyle veya aynı ifadenin bir çeşitlemesiyle karşılaşmış olabilirsiniz. Genel olarak, karşılaştığınız bir şeyin görünümünün, ne yaptığı veya nasıl kullanıldığı hakkında olası bir ipucu olduğu anlamına gelir. Birçok bağlamda, bu düstur, araştırmaya meydan okuyacak kadar açıktır.

Örneğin, elinizde tutulabilen ve bir düğmeye dokunarak bir ucundan ışık yayan bir nesneye rastlarsanız, cihazın, yeterli doğal ortamın yokluğunda yakın çevreyi aydınlatmak için bir araç olduğundan emin olabilirsiniz. ışık.

Biyoloji dünyasında (yani canlılar), bu özdeyiş birkaç uyarıyla hâlâ geçerlidir. Birincisi, biçim ve işlev arasındaki ilişkiyle ilgili her şeyin mutlaka sezgisel olmadığıdır.

Birincisinden sonra gelen ikincisi, atomların ve atom kombinasyonlarından ortaya çıkan moleküllerin ve bileşiklerin değerlendirilmesinde yer alan küçük ölçeklerin form ve form arasındaki bağlantıyı kurmasıdır. Atomların ve moleküllerin nasıl etkileşime girdiği hakkında biraz daha fazla bilgi sahibi değilseniz, özellikle de çeşitli ve anbean değişen dinamik bir yaşam sistemi bağlamında, takdir edilmesi zor bir işlevdir. ihtiyaçlar.

Verilen bir şeklin nasıl olduğunu keşfetmeden önce atom, bir molekül, bir element veya bir bileşik, işlevi için vazgeçilmezdir, anlamak gerekir Bu terimlerin kimyada tam olarak ne anlama geldiği, genellikle birbirinin yerine kullanıldıkları için - bazen doğru olarak, bazen değil.

bir atom herhangi bir elemanın en basit yapısal birimidir. Tüm atomlar belirli sayıda proton, nötron ve elektrondan oluşur ve hidrojen nötron içermeyen tek elementtir. Standart formlarında, her elementin tüm atomları aynı sayıda pozitif yüklü protona ve negatif yüklü elektrona sahiptir.

Daha yükseğe çıktıkça periyodik tablo (aşağıya bakın), belirli bir atomun en yaygın biçimindeki nötron sayısının proton sayısından biraz daha hızlı yükselme eğiliminde olduğunu görürsünüz. Proton sayısı sabit kalırken nötron kaybeden veya kazanan atoma izotop denir.

izotoplar aynı atomun farklı versiyonlarıdır, nötron sayısı dışında her şey aynıdır. Yakında öğreneceğiniz gibi, bunun atomlardaki radyoaktivite üzerinde etkileri vardır.

bir eleman belirli bir madde türüdür ve farklı bileşenlere ayrılamaz, yalnızca daha küçük bileşenlere ayrılabilir. Her elementin, fiziksel özellikleri bulabileceğiniz periyodik element tablosunda kendi girişi vardır (örn. boyut, oluşan kimyasal bağların doğası) herhangi bir elementi doğal olarak oluşan diğer 91 elementten ayıran elementler.

Bir atom yığını, ne kadar büyük olursa olsun, başka hiçbir katkı maddesi içermiyorsa, bir element olarak var olduğu kabul edilir. Bu nedenle, yalnızca He atomlarından oluşan "temel" helyum (He) gazıyla karşılaşabilirsiniz. Veya bir kilogram "saf" (yani, akıl almaz sayıda Au atomu içeren temel altın; Bu muhtemelen finansal geleceğinizi riske atacağınız bir fikir değil, ancak fiziksel olarak mümkün.

bir molekül en küçüğü form belirli bir maddenin; C gibi bir kimyasal formül gördüğünüzde₆H₁₂Ö₆ (şeker glikoz), genellikle onun moleküler formül. Glikoz, glikojen adı verilen uzun zincirlerde bulunabilir, ancak bu şekerin moleküler şekli değildir.

• He gibi bazı elementler atomik veya monatomik formda moleküller olarak bulunurlar. Bunlar için bir atom bir moleküldür. Oksijen gibi diğerleri (O₂) doğal hallerinde iki atomlu formda bulunurlar, çünkü bu enerjik olarak uygundur.

Son olarak, bir bileşik su (H) gibi birden fazla tür element içeren bir şeydir.₂Ö). Dolayısıyla moleküler oksijen atomik oksijen değildir; aynı zamanda sadece oksijen atomları mevcuttur, dolayısıyla oksijen gazı bir bileşik değildir.

Moleküllerin sadece gerçek şekilleri değil, aynı zamanda bunları zihninizde sabitleyebilmek de önemlidir. Bunu "gerçek dünyada" top ve sopa modelleri yardımıyla yapabilir veya daha fazlasına güvenebilirsiniz. ders kitaplarında bulunan üç boyutlu nesnelerin iki boyutlu temsillerinden veya internet üzerinden.

Hemen hemen tüm kimyanın, özellikle de biyokimyanın merkezinde (veya tercih ederseniz, en üst moleküler seviyede) yer alan element, karbon. Bunun nedeni, karbonun atomlar arasında benzersiz kılan dört kimyasal bağ oluşturma yeteneğidir.

Örneğin metan, CH formülüne sahiptir.₄ ve dört özdeş hidrojen atomu ile çevrili bir merkezi karbondan oluşur. nasıl yapılır hidrojen atomlar, aralarındaki maksimum mesafeye izin verecek şekilde doğal olarak kendilerini boşlukta bırakırlar mı?

Olduğu gibi, CH₄ kabaca tetrahedral veya piramidal bir şekil alır. Düz bir yüzeye yerleştirilmiş bir top ve çubuk modelinde, C atomu biraz daha yüksek ve dördüncü H atomu doğrudan C atomunun üzerine tünemiş halde, piramidin tabanını oluşturan üç H atomu olacaktır. Piramidin üçgen tabanını farklı bir H atomu kombinasyonu oluşturacak şekilde yapıyı döndürmek aslında hiçbir şeyi değiştirmez.

Azot üç bağ oluşturur, oksijen iki ve hidrojen bir. Bu bağlar, aynı atom çifti arasında kombinasyon halinde meydana gelebilir.

Örneğin, hidrojen siyanür veya HCN molekülü, H ve C arasında tek bir bağdan ve C ile N arasında üçlü bir bağdan oluşur. Bir bileşiğin hem moleküler formülünü hem de tek tek atomlarının bağlanma davranışını bilmek, çoğu zaman yapısı hakkında çok şey tahmin etmenize olanak tanır.

dört sınıf biyomolekül bunlar nükleik asitler, karbonhidratlar, proteinler, ve lipitler (veya yağlar). Bunlardan son üçü, insan diyetini oluşturan üç makro besin sınıfı oldukları için "makrolar" olarak biliyor olabilirsiniz.

İki nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asittir (RNA) ve şunları taşırlar: genetik Kod canlıların ve içlerindeki her şeyin bir araya gelmesi için gereklidir.

Karbonhidratlar veya "karbonhidratlar" C, H ve O atomlarından yapılır. Bunlar her zaman bu sırayla 1:2:1 oranındadır ve yine moleküler şeklin önemini gösterir. Yağlar da sadece C, H ve O atomlarına sahiptir, ancak bunlar karbonhidratlardan çok farklı şekilde düzenlenmiştir; proteinler diğer üçüne bir miktar N atomu ekler.

amino asitler proteinlerde canlı sistemlerdeki asit örnekleridir. Vücuttaki 20 farklı amino asitten oluşan uzun zincirler, bu asit zincirleri yeterince uzun olduğunda bir proteinin tanımıdır.

Burada bağlar hakkında çok şey söylendi, ama bunlar kimyada tam olarak nedir?

İçinde kovalent bağlar, elektronlar atomlar arasında paylaşılır. İçinde iyonik bağlar, bir atom elektronlarını tamamen diğer atoma verir. Hidrojen bağları özel bir kovalent bağ türü olarak düşünülebilir, ancak farklı bir moleküler seviyede bir bağdır çünkü hidrojenlerin başlamak için sadece bir elektronu vardır.

Van der Waals etkileşimleri su molekülleri arasında oluşan "bağlardır"; hidrojen bağları ve van der Waals etkileşimleri aksi takdirde benzerdir.