Образовательный портал. Образование / Химия / Почему углерод особенно важен в жизни. В клетках они представлены в виде жиров, восков и других жироподобных веществ. В клетках - молекулы ДНК находятся в ядре, в хлоропластах и митохондриях

Почему углерод особенно важен в жизни. В клетках они представлены в виде жиров, восков и других жироподобных веществ. В клетках - молекулы ДНК находятся в ядре, в хлоропластах и митохондриях

14.07.2019

запомните

Все клетки живых организмов сходны по химическому составу.

запомните

Живая клетка характеризуется постоянством своего состава.

запомните

Способность клетки сохранять стабильность своего состава и свойств, называется – гомеостазом

запомните

Органические вещества – это углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты.
В органических соединениях важным элементом выступает – углерод.
Углеродные цепи и кольца являются скелетами сложных молекул.

запомните

В клетках синтезируются большие и малые органические молекулы.
Малые молекулы – мономеры.
Соединенные мономеры образуют – полимеры. (многочисленные)

запомните

Углеводы – это органические вещества, в состав которых входят углерод, водород и кислород.
Они выполняют в клетке различные функции.

запомните

Липиды – это нерастворимые в воде вещества, в состав которых входят части молекул глицерина и трех жирных кислот.
В клетках они представлены в виде жиров, восков и других жироподобных веществ.

Одним из компонентов оливкового масла является ненасыщенная жирная олеиновая кислота

Стеарин – основная составляющая свечей

Воск используются пчёлами в качестве строительного материала для сот

запомните

Биологическая роль липидов многообразна.
Без липидов, так же как без воды и углеводов жизнь клетки невозможна.
Для жизни клетки необходимы – белки и нуклеиновые кислоты .

Функции белков

Функции белков (продолжение)

запомните

ДНК – носитель наследственной информации клетки организма.
В клетках - молекулы ДНК находятся в ядре, в хлоропластах и митохондриях.

запомните

РНК – участвует в реализации наследственной информации, в биосинтезе белка. Различают несколько типов.
В клетках – молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, хлоропластах, митохондриях, рибосомах.

закрепление

Поясните, почему углерод особенно важен в жизни клетки.
Замените выделенные слова одним словом.

Неорганическое вещество, широко распространенное в природе, – важный химический компонент клетки.
Малые молекулы органических веществ образуют в клетке сложные молекулы .

Оглавление темы "Членистоногие. Хордовые.":

Иногда говорят, что основу жизни на нашей планете составляет углерод . Этот элемент обнаружен во всех органических молекулах. Понятие «органический» в смысле «живой» употреблялось первоначально потому, что в то время только живым существам приписывалась способность образовывать органические соединения.

Молекулы, которые содержат много нерасщепленных пар электронов, также более полярны. Характер и распределение его заряда являются доминирующими чертами при определении массовых физических свойств молекулярной структуры. Зная, что молекула является ионом, как правило, важнее, чем почти любая другая информация для понимания физического поведения молекулы. Если молекуле не хватает заряда, то утверждение о величине дипольного момента наиболее информативно относительно его физических свойств.

Одной из наиболее характерных особенностей полярных молекул и ионных видов является их способность растворяться в полярных растворителях. Как следствие, вода растворяет многие соли и многие молекулы, которые имеют большие дипольные моменты. Вода не растворяет молекулы, которые не имеют заряда или существенного дипольного момента. Неполярные молекулы, которые содержат много углерод-водородных и углерод-углеродных единиц, называются углеводородами и хорошо известны как масла и жиры. Их неполярность является общей причиной того, что нефть и вода не смешиваются.

Убеждение это опроверг немецкий химик Велер, синтезировавший в 1828 г. органическое вещество мочевину из неорганических исходных веществ. Это вынудило ученых признать, что для синтеза химических компонентов живого не требуется никакой магии, никакой особой «жизненной силы ».

Теоретически в наше время мы готовы к тому, чтобы синтезировать из неорганических исходных веществ даже ДНК , т. е. генетический материал, а значит, готовы уже «создать» жизнь.

Полярности молекул можно оценить по их молекулярным структурам. Электроотрицательности составляющих атомов являются ключом к составлению этих оценок. Отслеживается структура органической молекулы, идентифицируются полярные связи между атомами с различной электроотрицательностью и число тех полярных связей, которые присутствуют в молекуле относительно неполярных связей между углеродом и водородом, или между.

Поэтому связи между кислородом и этими атомами поляризованы для размещения дробного отрицательного заряда на атоме кислорода и дробного положительного заряда на атомах углерода или водорода. Углерода и другого углерода. Например, можно предсказать, что глюкоза, молекулярная структура которой, как видно, имеет много углерод-кислородных и кислород-водородных полярных связей, полярна и легко растворяется в воде, хотя она и не является ионом. Такие молекулы называются гидрофильными.

Но почему столь важен именно углерод ? Углерод образует с другими элементами прочные ковалентные , т. е. обобществляет с ними электроны. Он образует четыре ковалентные связи; его валентность, следовательно, равна 4. Простой пример такого обобществления электронов - метан, имеющий эмпирическую формулу СН 4 . Структурная формула метана представлена на рисунке.

Напротив, молекула октана, компонента бензина, имеет только атомы углерода и водорода 8 и 18 соответственно и, следовательно, только неполярные углерод-углеродные и углерод-водородные связи. Поэтому считается, что Октана неполярна и нерастворима в воде, но растворима в других маслах. Такие молекулы называются гидрофобными.

Проблема немного сложная, потому что облигации могут разрываться по-разному. Прочность связи обычно сообщается как гомолитическая диссоциация, при которой один из двух электронов, образующих связь, остается на каждом из атомов. Энергии диссоциации связей описывают прочность связи после того, как связь была нарушена, и никаких новых связей не образуется.

Биологические молекулы

Живые организмы состоят из ограниченного числа элементов; соединяясь, эти элементы образуют молекулы - строительные блоки живого. Молекулы бывают самых разных размеров - от совсем небольшых, вроде диоксида углерода или воды, до таких гигантских, как молекулы белка (макромолекулы). Малые молекулы растворимы и обычно участвуют в обшей химической активности клеток, в так называемом метаболизме.

В клетках они представлены в виде жиров, восков и других жироподобных веществ

Реактивность - это другое понятие, не связанное с прочностью связи, но часто зависящее от окружающей среды, поскольку атомы, которые больше не связаны, могут образовывать связи в другом месте. Ключом к химическим реакциям, включая биохимические реакции террана, при стандартных температурах и давлениях является реакционная способность углерод-углеродных и углерод-водородных связей в молекулах, которые также содержат связи углерод-гетероатом. Как правило, связывание с гетероатомами активирует углерод-углеродные и углерод-водородные связи.

Более крупные молекулы служат резервом энергии или выполняют структурные функции, а некоторые из них можно назвать «информационными»: они являются носителями генетической информации (ДНК и РНК) или участвуют в ее реализации (белки).

Из малых молекул больше всего в организме содержится воды - от 60 до 95% обшей сырой массы. Во всех организмах мы находим также и некоторые простые органические соединения, играющие роль «строительных блоков», из которых строятся более крупные молекулы. По мнению биологов, эти немногие виды молекул могли синтезироваться в «первичном бульоне » (т. е. концентрированном растворе химических веществ) в мировом океане на ранних этапах существования Земли, еше до появления жизни на ней. Простые молекулы строятся в свою очередь из еще более простых неорганических молекул, а именно из диоксида углерода, азота и воды.

В метаболизме террана наиболее важными гетероатомами являются кислород и азот, хотя также важна сера, и иногда играют роль другие гетероатомы, такие как фосфор. Влияние этих гетероатомов на реакционную способность молекул углеродистых лесов кратко рассмотрено в разделе 1. В качестве одного объединяющего принципа связи водород-гетероатом разрушаются и динамически перестраиваются в воде. Напротив, связи углерод-гетероатом редко разрушаются при стандартных температурах, если в то же время не образуется другая связь.

В общем, для химической реакции протекать в стандартных условиях со скоростью, метаболически полезной для терранских организмов, новые связи должны формироваться по мере разрушения старых связей или вскоре после этого. Учитывая большое количество дипольных связей С-О и большое количество не связанных электронов, можно предположить, что глюкоза является гидрофильной молекулой, которая хорошо растворяется в воде. Напротив, октан можно видеть по своей структуре, чтобы содержать только недиполярные связи С-С и С-Н, а также не разделенные электронные пары.

- Вернуться в оглавление раздела " "

Материалы по теме: