ชล: ลักษณะทั่วไปลักษณะเฉพาะและโมเลกุล - เคมี - 2025

CHON : C carbon, H ไฮโดรเจน, O ออกซิเจนและ N ไนโตรเจนเป็นกลุ่มขององค์ประกอบทางเคมีที่ประกอบกันเป็นสิ่งมีชีวิต เนื่องจากตำแหน่งของพวกมันบนตารางธาตุทำให้อะตอมเหล่านี้มีลักษณะที่เหมาะสมในการสร้างโมเลกุลอินทรีย์และโควาเลนต์

องค์ประกอบทางเคมีทั้งสี่นี้ประกอบขึ้นเป็นโมเลกุลของสิ่งมีชีวิตส่วนใหญ่เรียกว่าองค์ประกอบทางชีวภาพหรือองค์ประกอบทางชีวภาพ พวกมันอยู่ในกลุ่มของธาตุชีวภาพหลักหรือธาตุหลักเนื่องจาก 95% ในโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต

ที่มา: Gabriel Bolívar

โมเลกุลและอะตอมของ CHON แสดงในรูปด้านบน: วงแหวนหกเหลี่ยมเป็นหน่วยโมเลกุลในคาร์บอน โมเลกุล H ₂ (สีเขียว); โมเลกุลไดอะตอมของ O ₂ (สีน้ำเงิน); และโมเลกุลไดอะตอมของ N ₂ (สีแดง) ที่มีพันธะสาม

นอกเหนือจากคุณสมบัติทั่วไปแล้วลักษณะเฉพาะหรือลักษณะบางประการที่อธิบายว่าเหตุใดจึงเหมาะสำหรับการสร้างสารชีวโมเลกุล การมีน้ำหนักหรือมวลอะตอมต่ำทำให้มีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากและสร้างพันธะโควาเลนต์ที่มั่นคงแข็งแรงและมีพลังงานสูง

พวกมันจับตัวกันเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของสารชีวโมเลกุลอินทรีย์เช่นโปรตีนคาร์โบไฮเดรตลิพิดและกรดนิวคลีอิก พวกเขายังมีส่วนร่วมในการก่อตัวของโมเลกุลอนินทรีย์ที่จำเป็นต่อการดำรงชีวิต เช่นน้ำ H ₂ O.

คุณสมบัติทั่วไปของ CHON

มวลอะตอมต่ำ

พวกมันมีมวลอะตอมต่ำ มวลอะตอมของ C, H, O และ N คือ: 12u, 1u, 16u และ 14u สิ่งนี้ทำให้พวกมันมีรัศมีอะตอมที่เล็กลงซึ่งจะทำให้พวกมันสร้างพันธะโควาเลนต์ที่มั่นคงและแข็งแรง

พันธะโควาเลนต์เกิดขึ้นเมื่ออะตอมที่เข้าร่วมในการสร้างโมเลกุลแบ่งปันเวเลนซ์อิเล็กตรอน

การมีมวลอะตอมต่ำดังนั้นจึงมีรัศมีอะตอมต่ำกว่าทำให้อะตอมเหล่านี้มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีมาก

อิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง

C, H, O และ N เป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูง: พวกมันดึงดูดอิเล็กตรอนที่แบ่งปันอย่างมากเมื่อสร้างพันธะภายในโมเลกุล

คุณสมบัติทั่วไปทั้งหมดที่อธิบายไว้สำหรับองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้เอื้อต่อความเสถียรและความแข็งแรงของพันธะโควาเลนต์ที่ก่อตัวขึ้น

พันธบัตรวาเลนต์ที่พวกเขาในรูปแบบสามารถ apolar เมื่อองค์ประกอบเดียวกันเข้าร่วมสร้างโมเลกุลเช่น O 2 นอกจากนี้ยังสามารถเป็นขั้ว (หรือค่อนข้างมีขั้ว) ได้เมื่ออะตอมใดอะตอมหนึ่งมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าอีกอะตอมเช่นในกรณีของ O เทียบกับ H.

องค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้มีการเคลื่อนไหวระหว่างสิ่งมีชีวิตและสิ่งแวดล้อมที่เรียกว่าวัฏจักรชีวเคมีในธรรมชาติ

คุณสมบัติพิเศษ

ลักษณะเฉพาะหรือคุณสมบัติบางประการที่อยู่ในองค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้ซึ่งให้เหตุผลสำหรับหน้าที่โครงสร้างของสารชีวโมเลกุลมีการกล่าวถึงด้านล่าง

อะตอมของคาร์บอนค

- เนื่องจาก tetravalence ของมัน C สามารถสร้างพันธะ 4 พันธะโดยมีองค์ประกอบที่แตกต่างกันหรือเท่ากัน 4 ชนิดทำให้เกิดโมเลกุลอินทรีย์ที่หลากหลาย

- สามารถยึดติดกับอะตอมของคาร์บอนอื่น ๆ ที่สร้างโซ่ยาวซึ่งอาจเป็นเส้นตรงหรือแตกแขนงได้

- ยังสามารถสร้างโมเลกุลแบบวงกลมหรือแบบปิดได้

- สามารถสร้างโมเลกุลด้วยพันธะเดี่ยวคู่หรือสาม หากมี H บริสุทธิ์ในโครงสร้างนอกเหนือจาก C เราจะพูดถึงไฮโดรคาร์บอน: แอลเคนอัลคีนและอัลไคน์ตามลำดับ

- เมื่อเข้าร่วมกับ O หรือ N พันธะจะได้มาซึ่งขั้วซึ่งอำนวยความสะดวกในการละลายของโมเลกุลที่เกิดขึ้น

- เมื่อรวมกับอะตอมอื่น ๆ เช่น O, H และ N ทำให้เกิดโมเลกุลอินทรีย์ที่แตกต่างกัน สามารถสร้างอัลดีไฮด์คีโตนแอลกอฮอล์กรดคาร์บอกซิลิกเอมีนอีเทอร์เอสเทอร์และสารประกอบอื่น ๆ

- โมเลกุลอินทรีย์จะมีโครงสร้างเชิงพื้นที่ที่แตกต่างกันซึ่งจะเกี่ยวข้องกับการทำงานหรือกิจกรรมทางชีวภาพ

อะตอม H

- มีเลขอะตอมต่ำสุดขององค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดและรวมกับ O เพื่อสร้างน้ำ

- อะตอม H นี้มีอยู่เป็นสัดส่วนมากในโครงกระดูกคาร์บอนที่สร้างโมเลกุลอินทรีย์

- ยิ่งพันธะ CH ในสารชีวโมเลกุลมีมากเท่าไหร่พลังงานก็จะยิ่งมากขึ้นด้วยการเกิดออกซิเดชัน ด้วยเหตุนี้การออกซิเดชั่นของกรดไขมันจึงสร้างพลังงานได้มากกว่าที่เกิดจากการสลายตัวของคาร์โบไฮเดรต

อะตอม O

เป็นองค์ประกอบทางชีวภาพที่ร่วมกับ H ในรูปแบบน้ำ ออกซิเจนเป็นอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าไฮโดรเจนซึ่งทำให้สามารถสร้างไดโพลในโมเลกุลของน้ำได้

ไดโพลเหล่านี้ช่วยในการสร้างปฏิสัมพันธ์ที่รุนแรงเรียกว่าพันธะไฮโดรเจน พันธะที่อ่อนแอเช่นสะพาน H เป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการละลายของโมเลกุลและเพื่อรักษาโครงสร้างของสารชีวโมเลกุล

อะตอม N

- พบในกลุ่มอะมิโนของกรดอะมิโนและในกลุ่มตัวแปรของกรดอะมิโนบางชนิดเช่นฮิสทิดีนเป็นต้น

- จำเป็นสำหรับการสร้างน้ำตาลอะมิโน, ฐานไนโตรเจนของนิวคลีโอไทด์, โคเอนไซม์และโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ

โมเลกุลที่ประกอบขึ้นเป็น CHON

น้ำ

ที่มา: Pixabay

H และ O เชื่อมต่อกันด้วยพันธะโควาเลนต์ทำให้น้ำมีสัดส่วน 2H และ O เนื่องจากออกซิเจนมีอิเล็กโทรเนกาติวิตีมากกว่าไฮโดรเจนจึงรวมตัวกันเป็นพันธะโคเวเลนต์แบบมีขั้ว

การมีพันธะโควาเลนต์ประเภทนี้จะช่วยให้สารหลายชนิดละลายน้ำได้โดยสร้างพันธะไฮโดรเจนกับสารเหล่านี้ น้ำเป็นส่วนหนึ่งของโครงสร้างของสิ่งมีชีวิตหรือสิ่งมีชีวิตประมาณ 70 ถึง 80%

น้ำเป็นตัวทำละลายสากลทำหน้าที่หลายอย่างในธรรมชาติและในสิ่งมีชีวิต มีฟังก์ชั่นโครงสร้างการเผาผลาญและกฎระเบียบ ในสื่อที่เป็นน้ำปฏิกิริยาทางเคมีส่วนใหญ่ของสิ่งมีชีวิตจะเกิดขึ้นท่ามกลางหน้าที่อื่น ๆ อีกมากมาย

ก๊าซ

ที่มา: Pixabay

โดยการรวมตัวกันของชนิดอะโพลาร์โควาเลนต์นั่นคือไม่มีความแตกต่างของอิเล็กโทรเนกาติวิตีอะตอมที่เท่ากันเช่น O จะรวมกันดังนั้นก๊าซในชั้นบรรยากาศจึงเกิดขึ้นเช่นไนโตรเจนและออกซิเจนโมเลกุลซึ่งจำเป็นต่อสิ่งแวดล้อมและสิ่งมีชีวิต

สารชีวโมเลกุล

ที่มา: Max Pixel

องค์ประกอบทางชีวภาพเหล่านี้รวมตัวกันและกับองค์ประกอบทางชีวภาพอื่น ๆ ก่อตัวเป็นโมเลกุลของสิ่งมีชีวิต

พวกมันถูกเชื่อมด้วยพันธะโควาเลนต์ก่อให้เกิดหน่วยโมโนเมอริกหรือโมเลกุลอินทรีย์อย่างง่าย สิ่งเหล่านี้จะรวมเข้าด้วยกันด้วยพันธะโควาเลนต์และก่อตัวเป็นโมเลกุลอินทรีย์ที่ซับซ้อนหรือพอลิเมอร์และซูพราโมเลคิวลิส

ดังนั้นกรดอะมิโนจึงสร้างโปรตีนและโมโนแซ็กคาไรด์เป็นหน่วยโครงสร้างของคาร์โบไฮเดรตหรือคาร์โบไฮเดรด กรดไขมันและกลีเซอรอลเป็นส่วนประกอบของไขมันซาโปนิฟิเอเบิลและโมโนนิวคลีโอไทด์ประกอบขึ้นเป็นกรดนิวคลีอิก DNA และ RNA

ในบรรดาซูพราโมเลคิวลิส ได้แก่ ไกลโคลิปิด, ฟอสโฟลิปิด, ไกลโคโปรตีน, ไลโปโปรตีนและอื่น ๆ

อ้างอิง

1. แครี่ F. (2549). เคมีอินทรีย์. (ฉบับที่ 6) เม็กซิโก, Mc Graw Hill
2. แน่นอนฮีโร่ (2018) 2 หน้าที่ขององค์ประกอบทางชีวภาพองค์ประกอบทางชีวภาพหลักในหมู่. สืบค้นจาก: coursehero.com
3. Cronodon (เอสเอฟ) Bioelements สืบค้นจาก: cronodon.com
4. บุคคลในชีวิต. (2018) องค์ประกอบทางชีวภาพ: การจำแนกประเภท (ประถมศึกษาและมัธยมศึกษา) ดึงมาจาก: lifepersona.com
5. Mathews, Holde และ Ahern (2002) ชีวเคมี (ฉบับที่ 3) มาดริด: PEARSON