CHON: Węgiel C, wodór H, tlen O i azot N to grupa pierwiastków chemicznych tworzących materię żywą. Ze względu na położenie w układzie okresowym, atomy te mają wspólne cechy, które sprawiają, że nadają się do tworzenia cząsteczek organicznych i kowalencyjnych..
Te cztery pierwiastki chemiczne stanowią większość cząsteczek istot żywych, zwanych biopierwiastkami lub pierwiastkami biogennymi. Należą do grupy pierwotnych lub głównych biopierwiastków, ponieważ stanowią 95% cząsteczek istot żywych.
Cząsteczki i atomy CHON są pokazane na górnym obrazku: sześciokątny pierścień jako jednostka molekularna w węglu; cząsteczka H.dwa (Zielony kolor); dwuatomowa cząsteczka Odwa (kolor niebieski); i dwuatomową cząsteczkę Ndwa (w kolorze czerwonym), z potrójnym wiązaniem.
Oprócz wspólnych właściwości mają pewne osobliwości lub cechy, które wyjaśniają, dlaczego nadają się do tworzenia biomolekuł. Dzięki niskiej masie lub masie atomowej są one bardzo elektroujemne i tworzą stabilne, mocne i wysokoenergetyczne wiązania kowalencyjne..
Wiążą się ze sobą, tworząc część struktury organicznych biocząsteczek, takich jak białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe. Uczestniczą także w tworzeniu nieorganicznych cząsteczek niezbędnych do istnienia życia; takie jak woda, H.dwaLUB.
Indeks artykułów
Mają niską masę atomową. Masy atomowe C, H, O i N to: 12u, 1u, 16u i 14u. To powoduje, że mają mniejszy promień atomowy, co z kolei pozwala im na ustanowienie stabilnych i silnych wiązań kowalencyjnych..
Wiązania kowalencyjne powstają, gdy atomy uczestniczące w tworzeniu cząsteczek mają wspólne elektrony walencyjne..
Mając małą masę atomową, a zatem mniejszy promień atomowy, atomy te są bardzo elektroujemne.
C, H, O i N są bardzo elektroujemne: silnie przyciągają wspólne elektrony, gdy tworzą wiązania w cząsteczce.
Wszystkie typowe właściwości opisane dla tych pierwiastków chemicznych sprzyjają stabilności i wytrzymałości tworzonych przez nie wiązań kowalencyjnych..
Wiązania kowalencyjne, które tworzą, mogą być niepolarne, gdy te same elementy łączą się, tworząc cząsteczki dwuatomowe, takie jak Odwa. Mogą być również polarne (lub względnie polarne), gdy jeden z atomów jest bardziej elektroujemny niż drugi, jak w przypadku O w odniesieniu do H.
Te pierwiastki chemiczne przemieszczają się między istotami żywymi a środowiskiem, co jest znane jako cykl biogeochemiczny występujący w naturze..
Poniżej wymieniono pewne cechy szczególne lub właściwości, które posiada każdy z tych pierwiastków chemicznych, które uzasadniają jego strukturalną funkcję biocząsteczek.
-Ze względu na swoją tetrawalencję C może tworzyć 4 wiązania z 4 różnymi lub równymi pierwiastkami, tworząc dużą różnorodność cząsteczek organicznych.
-Może być przyłączony do innych atomów węgla, tworząc długie łańcuchy, które mogą być liniowe lub rozgałęzione.
-Może również tworzyć cząsteczki cykliczne lub zamknięte.
-Może tworzyć cząsteczki z pojedynczymi, podwójnymi lub potrójnymi wiązaniami. Jeśli w strukturze oprócz C znajduje się czysty H, to mówimy o węglowodorach: odpowiednio alkanach, alkenach i alkinach.
-Łącząc się z O lub N, wiązanie nabiera polarności, co ułatwia rozpuszczalność cząsteczek, z których pochodzi..
-W połączeniu z innymi atomami, takimi jak O, H i N, tworzy różne rodziny cząsteczek organicznych. Może tworzyć między innymi aldehydy, ketony, alkohole, kwasy karboksylowe, aminy, etery, estry.
-Cząsteczki organiczne będą miały różną konformację przestrzenną, która będzie związana z funkcjonalnością lub aktywnością biologiczną..
-Ma najniższą liczbę atomową ze wszystkich pierwiastków chemicznych i łączy się z O, tworząc wodę.
-Ten atom H jest obecny w dużej części w szkieletach węglowych, które tworzą cząsteczki organiczne..
-Im większa liczba wiązań C-H w biocząsteczkach, tym większa energia wytwarzana przez ich utlenianie. Z tego powodu utlenianie kwasów tłuszczowych generuje więcej energii niż ta wytwarzana podczas katabolizmu węglowodanów..
Jest to biopierwiastek, który razem z H tworzy wodę. Tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór, co pozwala mu tworzyć dipole w cząsteczce wody..
Te dipole ułatwiają tworzenie silnych oddziaływań, zwanych wiązaniami wodorowymi. Słabe wiązania, takie jak mostki H, mają zasadnicze znaczenie dla rozpuszczalności molekularnej i utrzymania struktury biocząsteczek..
-Występuje w grupie aminowej aminokwasów oraz w grupie zmiennej niektórych aminokwasów, takich jak histydyna m.in..
-Jest niezbędny do tworzenia aminocukrów, zasad azotowych nukleotydów, koenzymów i innych cząsteczek organicznych.
H i O są połączone wiązaniami kowalencyjnymi, tworząc wodę w stosunku 2H i O. Ponieważ tlen jest bardziej elektroujemny niż wodór, łączą się tworząc wiązanie kowalencyjne typu polarnego..
Posiadając tego typu wiązanie kowalencyjne, umożliwia rozpuszczanie wielu substancji poprzez tworzenie z nimi wiązań wodorowych. Woda jest częścią struktury organizmu lub żywej istoty w około 70 do 80%.
Woda jest uniwersalnym rozpuszczalnikiem, pełni wiele funkcji w przyrodzie i istotach żywych; ma funkcje strukturalne, metaboliczne i regulacyjne. W środowisku wodnym między innymi zachodzi większość reakcji chemicznych istot żywych..
Przez połączenie apolarnego typu kowalencyjnego, to znaczy bez różnicy elektroujemności, łączą się równe atomy, takie jak O. W ten sposób powstają gazy atmosferyczne, takie jak azot i tlen cząsteczkowy, niezbędne dla środowiska i istot żywych..
Te biopierwiastki łączą się ze sobą oraz z innymi biopierwiastkami, tworząc cząsteczki istot żywych.
Są one połączone wiązaniami kowalencyjnymi, dając początek jednostkom monomerycznym lub prostym cząsteczkom organicznym. Te z kolei są połączone wiązaniami kowalencyjnymi i tworzą polimery lub złożone cząsteczki organiczne i supramolekuły..
Zatem aminokwasy tworzą białka, a monosacharydy są jednostkami strukturalnymi węglowodanów lub węglowodanów. Kwasy tłuszczowe i glicerol tworzą zmydlane lipidy, a mononukleotydy tworzą kwasy nukleinowe DNA i RNA.
Wśród supramolekuł są m.in .: glikolipidy, fosfolipidy, glikoproteiny, lipoproteiny m.in..
Jeszcze bez komentarzy