CHON: SKUPNE ZNAČILNOSTI, POSEBNOSTI IN MOLEKULE - KEMIJA - 2026

CHON : C ogljik, H vodik, O kisik in N dušik so skupina kemičnih elementov, ki sestavljajo živo snov. Zaradi svoje lege na periodični tabeli si ti atomi delijo lastnosti, zaradi katerih so primerni za tvorbo organskih in kovalentnih molekul.

Ti štirje kemični elementi sestavljajo večino molekul živih bitij, ki jih imenujemo bioelementi ali biogeni elementi. Spadajo v skupino primarnih ali glavnih bioelementov, ker jih je 95% v molekulah živih bitij.

Vir: Gabriel Bolívar

Moleke in atomi CHON so prikazani na zgornji sliki: šesterokotni obroč kot molekularna enota v ogljiku; H ₂ molekula (zelene barve); diatomska molekula O ₂ (obarvana modro); in dvoatomna molekula N ₂ (rdeča), s trojno vezjo.

Poleg skupnih lastnosti imajo nekatere posebnosti ali značilnosti, ki pojasnjujejo, zakaj so primerne za tvorbo biomolekul. Zaradi majhne atomske teže ali mase je to zelo elektronegativno in tvorijo stabilne, močne, visokoenergijske kovalentne vezi.

Vežejo se skupaj in tvorijo del strukture organskih biomolekul, kot so beljakovine, ogljikovi hidrati, lipidi in nukleinske kisline. Sodelujejo tudi pri nastajanju anorganskih molekul, ki so bistvene za življenje; kot je voda, H ₂ O.

CHON Skupne lastnosti

Nizka atomska masa

Imajo nizko atomsko maso. Atomske mase C, H, O in N so: 12u, 1u, 16u in 14u. Zaradi tega imajo manjši atomski polmer, kar jim posledično omogoča, da vzpostavijo stabilne in močne kovalentne vezi.

Kovalentne vezi nastanejo, kadar atomi, ki sodelujejo pri tvorbi molekul, delijo svoje valenčne elektrone.

Zaradi majhne atomske mase in s tem manjšega atomskega polmera so ti atomi zelo elektronegativni.

Visoka elektronegativnost

C, H, O in N so zelo elektronegativni: močno privlačijo elektrone, ki si jih delijo, ko tvorijo vezi znotraj molekule.

Vse opisane skupne lastnosti teh kemičnih elementov so ugodne za stabilnost in trdnost kovalentnih vezi, ki jih tvorijo.

Kovalentne vezi, ki tvorijo lahko nepolarno pri isti elementi pridruži, ki tvori dvoatomna molekula, kot O ₂ . Lahko so tudi polarni (ali relativno polarni), kadar je eden od atomov bolj elektronegativen od drugega, kot v primeru O glede na H.

Ti kemični elementi se gibljejo med živimi bitji in okoljem, ki ga v naravi poznamo kot biogeokemični cikel.

Posebnosti

Spodaj so nekatere posebnosti ali lastnosti, ki jih ima vsak od teh kemičnih elementov, ki pojasnjujejo njegovo strukturno delovanje biomolekul.

Ogljikov atom C

-C lahko zaradi svoje tetravalentnosti tvori 4 vezi s 4 različnimi ali enakimi elementi, ki tvorijo veliko različnih organskih molekul.

- Lahko se pritrdi na druge atome ogljika, ki tvorijo dolge verige, ki so lahko linearne ali razvejane.

-To lahko tvorijo ciklične ali zaprte molekule.

-Mogle lahko tvorijo enojne, dvojne ali trojne vezi. Če je v strukturi poleg C čist H, potem govorimo o ogljikovodikih: alkani, alkeni in alkini.

-Z združitvijo z O ali N vez pridobi polarnost, kar olajša topnost molekul, ki jih izvirajo.

-Z združitvijo z drugimi atomi, kot so O, H in N, tvori različne družine organskih molekul. Med drugimi spojinami lahko tvori aldehide, ketone, alkohole, karboksilne kisline, amine, etre, estre.

-Organske molekule bodo imele različne prostorske konformacije, ki bodo povezane s funkcionalnostjo ali biološko aktivnostjo.

H atom

-Ima najnižje atomsko število vseh kemičnih elementov in se združuje z O, da tvori vodo.

-Ta atom H je v velikem deležu prisoten v ogljikovih okostjih, ki tvorijo organske molekule.

- Večja ko je količina CH-vezi v biomolekulah, večja je energija, ki nastane z njihovo oksidacijo. Zaradi tega oksidacija maščobnih kislin ustvarja več energije kot tista, ki nastane pri katabolizmu ogljikovih hidratov.

Atom O

Bioelement je, da skupaj s H tvori vodo. Kisik je bolj elektronegativen od vodika, kar mu omogoča, da tvori dipole v molekuli vode.

Ti dipoli olajšajo nastanek močnih interakcij, imenovanih vodikove vezi. Šibke vezi, kot so mostovi H, so bistvenega pomena za molekulsko topnost in ohranjanje strukture biomolekul.

Atom N

-Nahaja se v amino skupini aminokislin in v spremenljivi skupini nekaterih aminokislin, kot je histidin.

-Posnovno je za tvorbo amino sladkorjev, dušičnih baz nukleotidov, koencimov, med drugimi organskimi molekulami.

Molekule, ki sestavljajo CHON

Voda

Vir: Pixabay

H in O sta združeni s kovalentnimi vezmi in tvorita vodo v razmerju 2H in O. Ker je kisik bolj elektronegativen od vodika, se združijo v tvorbo kovalentne vezi polarnega tipa.

S tovrstno kovalentno vezjo omogoča, da so številne snovi topne tako, da z njimi tvorijo vodikove vezi. Voda je približno 70 do 80% sestavine organizma ali živega bitja.

Voda je univerzalno topilo, izpolnjuje številne funkcije v naravi in ​​živih bitjih; ima strukturne, presnovne in regulativne funkcije. Večina kemičnih reakcij živih bitij se med številnimi drugimi funkcijami odvija v vodnem mediju.

Plini

Vir: Pixabay

Z združitvijo apolarnega kovalentnega tipa, to je brez razlike v elektronegativnosti, so enaki atomi, kot je O. Tako nastajajo atmosferski plini, kot sta dušik in molekularni kisik, ki sta bistvena za okolje in živa bitja.

Biomolekule

Vir: Max Pixel

Ti bioelementi se združujejo med seboj in z drugimi bioelementi, tvorijo molekule živih bitij.

Pridružijo se kovalentne vezi, kar povzroči monomerne enote ali preproste organske molekule. Ti se nato povezujejo s kovalentnimi vezmi in tvorijo kompleksne organske molekule ali polimere in supramolekule.

Tako aminokisline tvorijo beljakovine, monosaharidi pa so strukturne enote ogljikovih hidratov ali ogljikovih hidratov. Maščobne kisline in glicerol sestavljajo liponifibilne lipide, mononukleotidi pa tvorijo DNK nukleinskih kislin in RNA.

Med supramolekule spadajo na primer: glikolipidi, fosfolipidi, glikoproteini, lipoproteini.

Reference

1. Carey F. (2006). Organska kemija. (6. izd.). Mehika, Mc Graw Hill.
2. Tečaj Hero. (2018). 2 funkcija bioelementov, ki so primarni med biološkimi elementi. Pridobljeno od: coursehero.com
3. Kronodon. (sf). Bioelementi. Pridobljeno: cronodon.com
4. Življenjska oseba. (2018). Bioelementi: Razvrstitev (primarna in sekundarna). Pridobljeno: lifepersona.com
5. Mathews, Holde in Ahern. (2002). Biokemija (3. izd.). Madrid: PEARSON