CHON: SPOLEČNÉ VLASTNOSTI, ZVLÁŠTNOSTI A MOLEKULY - CHEMIE - 2025

CHON: C uhlík, vodík, kyslík a dusík jsou skupina chemických prvků, které tvoří živou hmotu. Díky jejich poloze v periodické tabulce sdílejí tyto atomy vlastnosti, díky nimž jsou vhodné pro vytváření organických a kovalentních molekul.

Tyto čtyři chemické prvky tvoří většinu molekul živých bytostí, které se nazývají bioelementy nebo biogenní prvky. Patří do skupiny primárních nebo hlavních bioelementů, protože jsou 95% v molekulách živých bytostí.

Zdroj: Gabriel Bolívar

Molekuly a atomy CHON jsou zobrazeny na horním obrázku: hexagonální kruh jako molekulární jednotka v uhlíku; H ₂ molekula (zelené barvy); diatomic molekula O ₂ (modré barvy); a diatomic molekula N ₂ (červená), s trojnou vazbou.

Mají, kromě společných vlastností, některé zvláštnosti nebo vlastnosti, které vysvětlují, proč jsou vhodné pro tvorbu biomolekul. Mají nízkou atomovou hmotnost nebo hmotnost, což z nich dělá velmi elektronegativní a tvoří stabilní, silné, vysokoenergetické kovalentní vazby.

Vazají se společně a tvoří část struktury organických biomolekul, jako jsou proteiny, uhlohydráty, lipidy a nukleové kyseliny. Také se podílejí na tvorbě anorganických molekul nezbytných pro existenci života; jako je voda, H ₂ O.

CHON Společné funkce

Nízká atomová hmotnost

Mají nízkou atomovou hmotnost. Atomové hmotnosti C, H, O a N jsou: 12u, 1u, 16u a 14u. To způsobuje, že mají menší atomový poloměr, což jim umožňuje vytvářet stabilní a silné kovalentní vazby.

Kovalentní vazby se vytvářejí, když atomy, které se podílejí na tvorbě molekul, sdílejí jejich valenční elektrony.

Díky nízké atomové hmotnosti, a proto nižšímu atomovému poloměru, jsou tyto atomy velmi elektronegativní.

Vysoká elektronegativita

C, H, O a N jsou vysoce elektronegativní: silně přitahují elektrony, které sdílejí, když vytvářejí vazby v molekule.

Všechny společné vlastnosti popsané pro tyto chemické prvky jsou příznivé pro stabilitu a pevnost kovalentních vazeb, které vytvářejí.

Kovalentní vazby, které vytvářejí, mohou být nepolární, když se spojí stejné prvky, vytvářející diatomické molekuly, jako je O ₂. Mohou být také polární (nebo relativně polární), když je jeden z atomů elektronegativnější než druhý, jako v případě O s ohledem na H.

Tyto chemické prvky mají pohyb mezi živými bytostmi a prostředím známým jako biogeochemický cyklus v přírodě.

Speciální funkce

Níže jsou uvedeny některé zvláštnosti nebo vlastnosti každého z těchto chemických prvků, které zdůvodňují jeho strukturální funkci biomolekul.

Atom uhlíku C

-V důsledku své tetravalence může C tvořit 4 vazby se 4 různými nebo stejnými prvky, které vytvářejí velké množství organických molekul.

-Může být připojen k jiným atomům uhlíku, které tvoří dlouhé řetězce, které mohou být lineární nebo rozvětvené.

-Může také vytvářet cyklické nebo uzavřené molekuly.

-Může tvořit molekuly s jednoduchými, dvojitými nebo trojitými vazbami. Pokud je vedle struktury C čistý H, pak mluvíme o uhlovodících: alkanech, alkenech a alkynech.

- Spojením s O nebo N získá vazba polaritu, což usnadňuje rozpustnost molekul, ze kterých pochází.

-V kombinaci s jinými atomy, jako jsou O, H a N, tvoří různé rodiny organických molekul. Může tvořit mimo jiné aldehydy, ketony, alkoholy, karboxylové kyseliny, aminy, ethery, estery.

- Organické molekuly budou mít různou prostorovou konformaci, která bude souviset s funkčností nebo biologickou aktivitou.

H atom

-Má nejmenší atomové číslo všech chemických prvků a kombinuje se s O za vzniku vody.

-Tento atom H je přítomen ve velké části v uhlíkových kostrech, které tvoří organické molekuly.

- Čím větší je množství vazeb CH v biomolekulách, tím větší je energie produkovaná jejich oxidací. Z tohoto důvodu oxidace mastných kyselin generuje více energie než energie produkovaná při katabolismu uhlohydrátů.

O atom

Je to bioelement, který spolu s H tvoří vodu. Kyslík je více elektronegativní než vodík, což mu umožňuje vytvářet dipóly v molekule vody.

Tyto dipóly usnadňují vytváření silných interakcí, nazývaných vodíkové vazby. Slabé vazby, jako jsou H můstky, jsou nezbytné pro molekulární rozpustnost a pro zachování struktury biomolekul.

Atom atomu dusíku

-Je přítomen v aminokyselinové skupině aminokyselin a ve variabilní skupině některých aminokyselin, jako je histidin, mimo jiné.

- Je nezbytný pro tvorbu aminosacharidů, dusíkatých bází nukleotidů, koenzymů, mezi jinými organickými molekulami.

Molekuly tvořící CHON

Voda

Zdroj: Pixabay

H a O jsou spojeny kovalentními vazbami, které vytvářejí vodu v poměru 2H a O. Protože kyslík je více elektronegativní než vodík, spojují se dohromady a vytvářejí kovalentní vazbu polárního typu.

Tím, že má tento typ kovalentní vazby, umožňuje mnoha látkám rozpustnost vytvářením vodíkových vazeb s nimi. Voda je asi 70 až 80% součástí struktury organismu nebo živé bytosti.

Voda je univerzální rozpouštědlo, které plní mnoho funkcí v přírodě a v živých bytostech; má strukturální, metabolické a regulační funkce. Ve vodném médiu se většina chemických reakcí živých bytostí provádí, mimo jiné v mnoha dalších funkcích.

Plyny

Zdroj: Pixabay

Spojením nepolárního kovalentního typu, tj. Bez rozdílu v elektronegativitě, se sjednotí stejné atomy, jako je O. Vznikají tedy atmosférické plyny, jako je dusík a molekulární kyslík, nezbytné pro životní prostředí a živé bytosti.

Biomolekuly

Zdroj: Max Pixel

Tyto bioelementy se spojují mezi sebou navzájem as dalšími bioelementy a vytvářejí molekuly živých bytostí.

Jsou spojeny kovalentními vazbami, čímž vznikají monomerní jednotky nebo jednoduché organické molekuly. Ty jsou zase spojeny kovalentními vazbami a vytvářejí komplexní organické molekuly nebo polymery a supramolekuly.

Aminokyseliny tedy tvoří proteiny a monosacharidy jsou strukturální jednotky uhlohydrátů nebo uhlohydrátů. Mastné kyseliny a glycerol tvoří saponifikovatelné lipidy a mononukleotidy tvoří DNA a RNA nukleových kyselin.

Mezi supramolekuly patří například glykolipidy, fosfolipidy, glykoproteiny, lipoproteiny.

Reference

1. Carey F. (2006). Organická chemie. (6. ed.). Mexiko, Mc Graw Hill.
2. Kurz Hrdina. (2018). 2 funkce bioelementů bioelementů primární mezi. Obnoveno z: Coursehero.com
3. Cronodone. (sf). Bioelementy. Obnoveno z: cronodon.com
4. Životní osoba. (2018). Bioelementy: Klasifikace (primární a sekundární). Obnoveno z: lifepersona.com
5. Mathews, Holde a Ahern. (2002). Biochemistry (3. vydání). Madrid: PEARSON