Տեղեկատվություն

SS1_2018_Lecture_01 - Կենսաբանություն


Կենսաբանություն

Կենսաբանությունը կյանքի գիտական ​​ուսումնասիրությունն է: Սա հնարավորություն է փորփրելու մարդկության ամենախորը հարցերը մեր ծագման, մեր մոլորակի պատմության և այլ կենդանի էակների (մեծ և փոքր/գոյություն ունեցող կամ անհետացած) հետ մեր կապերի մեջ: Այն նաև հնարավորություն է տալիս սուզվել խնդիրների գործնական լուծման աշխարհ և լավ մտածել առողջապահության բարելավման, կայուն սննդի պաշարների պահպանման և վերականգնվող էներգիայի տեխնոլոգիաների արտադրության հնարավոր լուծումների մասին:

Կենսաբանություն ուսումնասիրելը օգնում է մեզ հասկանալ խնդիրները և լուծել առօրյա խնդիրները: Օրինակ, դուք կարող եք ավելի լավ հասկանալ, թե ինչպես է այն, ինչ ուտում եք և ինչ քանակությամբ եք ազդում ձեր առողջության վրա, երբ հասկանում եք կենսաքիմիական ռեակցիաները, որոնք նկարագրում են, թե ինչպես է սնունդը (նյութը) փոխակերպվում, ինչպես է այն և ձեր մարմինը պահում էներգիան և ինչպես կարող է լինել այդ էներգիան: սննդից փոխանցվում է ձեր մկաններին: Որոշել, թե արդյոք գնել «հակամանրէային» կամ «պրոբիոտիկ» տերմիններով ապրանքներ, կարող է ավելի հեշտ լինել, եթե հասկանաք, թե ինչ են անում մանրէները, որոնք ապրում են մեզ վրա և մեր շուրջը: Հասկանալով կենսաքիմիական սկզբունքները, որոնք նկարագրում են այն փոփոխությունները, որոնք տեղի են ունենում ձվերի եփման ժամանակ, կարող է օգնել մեզ հասկանալ, թե նման ֆիզիկական գործընթացները կարող են առանցքային լինել բջջային սթրեսի արձագանքման և որոշ հիվանդությունների համար: Ձեր աչքերի գույնը կարելի է ավելի լավ գնահատել՝ հասկանալով գենետիկական և կենսաքիմիական մեխանիզմները, որոնք կապում են գենետիկական տեղեկատվությունը ֆիզիկական հատկությունների հետ:

Կենսաբանություն ուսումնասիրելը նույնիսկ օգնում է մեզ հասկանալ «այս աշխարհից դուրս» բաները: Օրինակ, կյանքի պահանջները հասկանալը կարող է օգնել մեզ կյանք փնտրել այնպիսի վայրերում, ինչպիսին է Մարսը կամ Երկրի ընդերքի խորքում: Երբ մենք հասկանանք, թե ինչպես ճիշտ «վերամիավորել» բջջային որոշումների կայացման ցանցերը, մենք կարող ենք վերջապես կարողանանք վերականգնել ֆունկցիոնալ վերջույթները կամ օրգանները ինչ-որ մեկի սեփական հյուսվածքից կամ վերածրագրավորել հիվանդ հյուսվածքները: Շատ հետաքրքիր հնարավորություններ կան: Հիմնական կետն այն է, որ մի քանի հիմնական սկզբունքների տիրապետումը օգնում է ձեզ հասկանալ և ավելի խորը մտածել թեմաների լայն զանգվածի վերաբերյալ: Հիշեք այս հասկացությունը ամբողջ դասընթացի ընթացքում:

Կենսաբանություն. Միջառարկայական գիտություն

Կենսաբանության հարցերը ընդգրկում են տասը կարգից ավելի մեծության սանդղակներ՝ սկսած ատոմային կազմից և առանձին մոլեկուլների քիմիական վարքագծից մինչև փոխազդող էկոլոգիաների մոլորակային մասշտաբի համակարգեր: Անկախ հետաքրքրության մասշտաբից ՝ կենսաբանության խոր և ֆունկցիոնալ ընկալում զարգացնելու համար, մենք նախ պետք է գնահատենք կենսաբանական հասկացությունները. Սա ներառում է կարևոր գաղափարների և գործիքների ինտեգրում գիտության ողջ սպեկտրից, ներառյալ քիմիան, ֆիզիկան և մաթեմատիկան: Կենսաբանությունն իսկապես միջառարկայական գիտություն է:

Գիտելիքի պոտենցիալ կիրառումը լայն է

Որոշ մարդիկ կարող են մտածել, որ կենսաբանություն ուսումնասիրելը միայն բժշկության մասին է, սակայն այն կարող է հանգեցնել կամ ազդել բազմաթիվ տարբեր կարիերայի: Կենսաբանությունն ունի ինչպես լայն, այնպես էլ լայն կիրառություններ: Դիմումները ներառում են (մարդկանց կամ այլ կենդանիների) հիվանդների բուժում, գյուղատնտեսական պրակտիկայի կատարելագործում, նոր շինանյութերի մշակում, էներգիայի նոր քաղաքականության գրառում, կլիմայի գլոբալ փոփոխության շտկում, արվեստի նոր ստեղծագործությունների ստեղծում. Ցանկը շարունակվում է: Հետաքրքրասերների համար կենսաբանությունն ունի բազմաթիվ չբացահայտված առեղծվածներ:

Երբ դուք ուսումնասիրում եք կենսաբանությունը, գնահատեք դրա հուզիչ հարցերն ու թեմաները և եղեք լայնախոհ: Թեև դասընթացի թեմաները կարող են ոչ միշտ թվում է սկզբում դրանք կապված են, ամենայն հավանականությամբ: Բաց մտածելակերպն օգնում է ձեզ բացահայտել և գնահատել դասընթացի թեմաների և ձեր հետաքրքրությունների միջև կապերը: Բացահայտելով, թե ինչպես են թվացյալ տարբեր թեմաները փոխկապակցված, կարող է ձեզ ավելի խորը գնահատել այն բաները, որոնք ձեզ դուր են գալիս, և գուցե նույնիսկ նոր կիրք առաջացնել:

BIS2A - մոլեկուլներից մինչև բջիջներ

BIS2A- ն կենտրոնանում է բջիջի վրա ՝ կյանքի ամենահիմնական միավորներից մեկի վրա: Բջիջները կարող են լինել նույնքան պարզ, որքան հիվանդություն առաջացնող բակտերիան Mycoplasma genitalium, որի գենոմը կոդավորում է ընդամենը 525 գեն (որոնցից միայն 382 -ը էական են կյանքի համար), կամ նույնքան բարդ, որքան բազմաբջիջ բույսին պատկանող բջիջը Oryza sativa (բրինձ), որի գենոմը հավանաբար կոդավորում է ,000 51,000 գեն: Այնուամենայնիվ, չնայած այս բազմազանությանը, բոլոր բջիջները կիսում են որոշ հիմնարար հատկություններ: BIS2A- ում մենք ուսումնասիրում ենք հիմնական խնդիրները, որոնցով պետք է զբաղվեն բոլոր բջիջները: Մենք ուսումնասիրում ենք բջիջների կառուցվածքը, դրանց հիմնական կենսաքիմիական հատկությունները, ինչպես է կենսաբանական տեղեկատվությունը ծածկագրվում և արտահայտվում գենետիկական նյութում, և թե ինչպես է այս ամենը համատեղվում կենդանի համակարգ ստեղծելու համար: Մենք նաև կքննարկենք որոշ ուղիներ, որոնցով կենդանի համակարգերը նյութ, էներգիա և տեղեկատվություն են փոխանակում իրենց միջավայրի հետ (ներառյալ այլ կենդանի էակներ): Մենք կենտրոնանում ենք հիմնականում այն ​​հիմնական սկզբունքների վրա, որոնք ընդհանուր են Երկրի վրա գոյություն ունեցող բոլոր կյանքի համար, և կենսաբանության մեծ լայնության պատճառով մենք այդ գաղափարները դնում ենք տարբեր ենթատեքստերի եռամսյակի ընթացքում:

Էվոլյուցիա և բնական ընտրություն

Հակիրճ ակնարկ

Էվոլյուցիա և բնական ընտրություն կենսաբանության հիմնական հասկացություններն են, որոնք սովորաբար կոչվում են օգնելու բացատրել Երկրի վրա գոյություն ունեցող և անհետացած կյանքի բազմազանությունը և հարաբերությունները: Բարեբախտաբար, BIS2A- ում դուք պետք է հասկանաք և օգտագործեք էվոլյուցիայի և բնական ընտրության հետ կապված ընդամենը մի քանի հիմնական գաղափար: Մենք դրանք նկարագրում ենք ստորև: Դուք կընդլայնեք ձեր ըմբռնումը և մանրամասներ կավելացնեք այս հիմնական հասկացություններին BIS2B և BIS2C- ում:

Առաջին գաղափարը, որը պետք է ընկալել, այն է, որ էվոլյուցիան կարող է պարզապես սահմանվել որպես ժամանակի ընթացքում ինչ -որ բանի զարգացում/փոփոխություն: Ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ կարելի է ասել, որ մեքենաների ձևերն ու առանձնահատկությունները զարգանում են (ժամանակի փոփոխություն): Նորաձևության մեջ կարելի է ասել, որ ոճը զարգանում է: Կենսաբանության, կյանքի և, մասնավորապես, վերարտադրող պոպուլյացիաներ օրգանիզմների հետ տարբեր հատկություններ զարգանալ

Երկրորդ բանը, որ պետք է հասկանալ, այն է, որ բնական ընտրությունը գործընթաց է, որով բնությունը զտում է պոպուլյացիայի օրգանիզմներին: Ի՞նչ է զտիչը: Այստեղ այն դառնում է մի փոքր ավելի բարդ (բայց միայն մի փոքր): Ամենապարզ բացատրությունն այն է, որ ընտրովի ֆիլտրը պարզապես միջավայրի բոլոր կենդանի և ոչ կենդանի գործոնների համադրություն է, որոնք ազդում են օրգանիզմի հաջող վերարտադրման վրա: Գործոնները, որոնք ազդում են օրգանիզմի վերարտադրման ունակության վրա, հայտնի են որպես ընտրովի ճնշումներ. Մի փոքր, բայց կարևոր բարդություն այն է, որ այդ գործոններն ամենուր նույնը չեն. դրանք փոխվում են ըստ ժամանակի և տեղանքի: Այսպիսով, ֆիլտր ստեղծող ընտրովի ճնշումները մշտապես փոխվում են (երբեմն արագ, երբեմն դանդաղ), և օրգանիզմները նույն վերարտադրվող բնակչությունը կարող են տարբեր ճնշումներ ապրել տարբեր ժամանակներում և տարբեր վայրերում:

Բնական ընտրության միջոցով էվոլյուցիայի տեսությունը միավորում է այս երկու գաղափարները. այն սահմանում է, որ կենսաբանության փոփոխությունը տեղի է ունենում ժամանակի ընթացքում, և որ պոպուլյացիայի տատանումները մշտապես ենթարկվում են ընտրության՝ հիմնված այն բանի վրա, թե ինչպես են հատկությունների տարբերությունները ազդում վերարտադրության վրա: Բայց որոնք են այդ հատկանիշները կամ հատկությունները? Ո՞ր հատկանիշները/հատկանիշները/գործառույթները կարող են ենթարկվել ընտրության: Կարճ պատասխանը հետևյալն է. այն օրգանիզմի հետ կապված ամեն ինչ, որի համար գոյություն ունի պոպուլյացիայի մեջ տատանումներ, և որոնց համար այս փոփոխությունը հանգեցնում է սերունդ առաջացնելու տարբեր հավանականության, հավանաբար ենթակա կլինի զտման բնական ընտրությամբ: Այս հատկությունները մենք նաև ժառանգական ենք անվանում ֆենոտիպեր. Պոպուլյացիայի այն օրգանիզմները, որոնք ունեն ֆենոտիպեր, որոնք նրանց հնարավորություն են տալիս ավելի արդյունավետ կերպով անցնել ընտրովի ֆիլտրը, քան մյուսները, ասվում է, որ ունեն ընտրովի առավելություն և/կամ ավելի մեծ մարզավիճակ.

Կարևոր է կրկնել, որ մինչ առանձին օրգանիզմների կրած ֆենոտիպերը կարող են ենթարկվել ընտրության, բնական ընտրության էվոլյուցիայի գործընթացը պահանջում և գործում է ֆենոտիպային տատանումներ ներսում պոպուլյացիաներ. Եթե ​​գոյություն չունեն ոչ տատանումներ, ոչ էլ պոպուլյացիաներ, որոնցում այդ տատանումները կարող են բնակվել, ընտրության հնարավորություն կամ կարիք չկա: Ամեն ինչ կա և մնում է նույնը:

Սովորական թյուր կարծիքներ և դասընթացի հատուկ նշում

Վերջապես, մենք ձեր ուշադրությունը հրավիրում ենք կենսաբանության սկսնակ ուսանողների շրջանում կրիտիկական կետի և տարածված սխալ պատկերացման վրա: Այս թյուր կարծիքը կարող է առաջանալ, երբ քննարկման համար մենք որոշում ենք մարդակերպել բնությունը՝ նրան ինտելեկտ տալով: Օրինակ, մենք կարող ենք փորձել էվոլյուցիայի օրինակ կառուցել բնական ընտրության միջոցով՝ առաջարկելով, որ որոշակի սննդի ավելցուկ գոյություն ունի միջավայրում, և մոտակայքում կա մի օրգանիզմ, որը սովամահ է լինում: Correctիշտ կլինի պատճառաբանել, որ եթե օրգանիզմը կարողանա ուտել այդ սնունդը, դա կարող է նրան ընտրովի առավելություն տալ այլ օրգանիզմների նկատմամբ, որոնք չեն կարող: Եթե ​​հետագայում մենք գտնենք այնպիսի օրգանիզմների օրինակ, որոնք ունակ են ուտել այդ ավելորդ սնունդը, գայթակղիչ կլինի ասել, որ բնությունը զարգացել է ՝ լուծելու ավելցուկային սննդի խնդիրը: Բնական ընտրության միջոցով էվոլյուցիայի գործընթացը, սակայն, տեղի է ունենում պատահականորեն և առանց ուղղության: Այսինքն, բնությունը ՉԻ բացահայտում «խնդիրներ», որոնք սահմանափակում են պիտանիությունը: Բնությունը ՉԻ բացահայտում այնպիսի հատկանիշներ, որոնք օրգանիզմին կդարձնեն ավելի հաջողակ, այնուհետև սկսում է ստեղծել այս կարիքը բավարարող բազմազան լուծումներ: Տատանումների սերունդը չի առաջնորդվում: Տատանումները տեղի են ունենում, և բնական ընտրությունը զտում է այն, ինչ ավելի լավ է աշխատում: Դիտարկումը, որ գոյություն ունի մի օրգանիզմ, որը կարող է ուտել ավելցուկային սնունդը, բնության արտացոլումը չէ, որն ակտիվորեն լուծում է խնդիր, այլ, ավելի շուտ, արտացոլումն է այն գործընթացների, որոնք հանգեցրել են ֆենոտիպային փոփոխության նախնիների պոպուլյացիայի մեջ, որը ստեղծել է ֆենոտիպ, ի թիվս բազմաթիվ այլ տարբերակների: որ բարձրացրել է պիտանիությունը (հավանաբար այն պատճառով, որ նախնիների օրգանիզմները կարողացել են ուտել ավելորդ սնունդ):

Նախորդ պարբերության այս կետը հատկապես կարևոր է հասկանալ BIS2A- ի համատեքստում, քանի որ այն կերպը, որով մենք կօգտագործենք դիզայնի մարտահրավերը `կենսաբանությունը հասկանալու համար: Թեև Դիզայնի մարտահրավերը կոչված է օգնելու կենտրոնացնել մեր ուշադրությունը ընտրված գործառույթների վրա և դրանց առնչությունը ֆիթնեսը որոշելու հետ, կարող է հեշտ լինել, եթե ուշադիր չլինենք, խոսել այն լեզվի մեջ, որը կհուշի, որ բնությունը նպատակաուղղված լուծումներ է մշակում կոնկրետ խնդիրներ լուծելու համար: . Միշտ հիշեք, որ մենք հետահայաց ենք նայում այն, ինչ ընտրել է բնությունը, և որ մենք փորձում ենք հասկանալ, թե ինչու է հնարավոր հատուկ ֆենոտիպ ընտրված լինել շատ այլ հնարավորությունների պատճառով: Դա անելով ՝ մենք մեր հնարավորությունների սահմաններում (ինչը երբեմն սխալ է) կներկայացնենք կամ վարկած կտանք խելամիտ պատճառ բացատրելու համար, թե ինչու ֆենոտիպը կարող էր ընտրովի առավելություն ապահովել: Մենք ՉԵՆՔ ասում, որ ֆենոտիպը զարգացել է ՝ որոշակի ընտրովի առավելություն ապահովելու համար: Այս երկու գաղափարների միջև տարբերությունը կարող է լինել նուրբ, բայց դա կարևոր է:

Նշում. Հնարավոր քննարկում

Ի՞նչ ֆիզիկական հատկություններ կարող եք մտածել, որոնք ընտրովի առավելություն են տալիս որոշ տեսակների: Ի՞նչ պայմաններում այս հատկությունը կտար այդ առավելությունները: Ի՞նչ պայմաններում այդ հատկությունը կարող է լինել ընտրովի թերություն:

Նշում. Հնարավոր քննարկում

Ընտանեկան շների ցեղատեսակների մեծ տեսակները, որոնցից մենք կարող ենք ընտրել ընկերակցության համար, նույնպես ընտրության միջոցով էվոլյուցիայի գործընթացի արդյունք են: Նմանապես, շատ տարբեր տեսք ունեցող մշակաբույսերի ՝ կաղամբի, բրյուսելի ծիլերի, կոլրաբիի, կաղամբի, բրոկկոլիի և ծաղկակաղամբի զարգացումը նույնպես ընտրության միջոցով էվոլյուցիայի արդյունք է: Այնուամենայնիվ, այս երկու դեպքում վերաբերում է ընտրության կամ զտման գործընթացին արհեստական ​​ընտրություն այլ ոչ թե բնական ընտրություն: Քննարկե՞ք, թե որքանով են արհեստական ​​և բնական ընտրությունը նման և տարբեր:

Նշում. Հնարավոր քննարկում

Ինչպե՞ս են բնապահպանական և քաղաքական գործոններն ազդում արտադրական գործընթացների վրա, ինչպիսին է ավտոմեքենաների դիզայնը: Նորաձեւությու՞ն: և այլն: Ո՞ր կողմերն են նման օրգանիզմի էվոլյուցիայի, և ո՞ր կողմերն են տարբեր:

Նշում. Հնարավոր քննարկում

Բնական ընտրության միջոցով էվոլյուցիայի հետ կապված, բայց մի փոքր այլ սխալ պատկերացումն այն է, որ այս գործընթացը հանգեցնում է խնդիրների առավել արդյունավետ լուծումների ստեղծմանը: Ո՞րն է այս հասկացության խնդիրը:

Ընդհանուր մոտեցում կենսամոլեկուլների տեսակներին BIS2A-ում

Նախքան սկսելը

Անհրաժեշտության դեպքում խնդրում ենք վերանայել «Դիզայն մարտահրավեր» մոդուլը `« Դիզայն մարտահրավեր »ռուբրիկը վերանայելու համար:

Որոշ համատեքստ և մոտիվացիա

BIS2A- ում մենք հիմնականում մտահոգված ենք կենսաբանական բջիջի ֆունկցիոնալ ընկալման զարգացմամբ: Նախագծման խնդրի համատեքստում մենք կարող ենք ասել, որ մենք ցանկանում ենք լուծել բջիջ կառուցելու խնդիրը: Եթե ​​այս մեծ առաջադրանքը բաժանենք ավելի փոքր խնդիրների, կամ այլընտրանքով, հարցնենք, թե ինչպիսի բաներ պետք է հասկանանք դա անելու համար, ողջամիտ կլինի եզրակացնել, որ կարևոր կլինի հասկանալ, թե ինչից է բաղկացած բջիջը: Ասել է թե ՝ բավարար չէ գնահատել, թե ինչից է կազմված բջիջը: Մենք նաև պետք է հասկանանք բջիջը կազմող նյութերի Ո theՆԵՎՈԹՅՈՆՆԵՐԸ: Սա մեզանից պահանջում է մի փոքր քիմիա ուսումնասիրել ՝ գիտելիք «իրերի» (նյութի) գիտությունը:

Մոլեկուլային քիմիայի և թերմոդինամիկայի մասին խոսելու այս հեռանկարը կենսաբանության որոշ ուսանողների մտավախություն է առաջացնում: Հուսանք, սակայն, մենք ցույց կտանք, որ մեզ հետաքրքրող կենսաբանական գործընթացներից շատերը ուղղակիորեն ծագում են կյանքը կազմող «իրերի» քիմիական հատկություններից, և որ որոշ հիմնական քիմիական հասկացությունների ֆունկցիոնալ ընկալման զարգացումը կարող է չափազանց օգտակար լինել: մտածելով, թե ինչպես կարելի է լուծել բժշկության, էներգիայի և շրջակա միջավայրի խնդիրները ՝ հարձակվելով դրանց հիմքում:

Քիմիական կազմի կարևորությունը

Որպես BIS2A- ի ուսանող, ձեզանից կպահանջվի մակրոմոլեկուլները խմբերի դասակարգել ՝ նայելով դրանց քիմիական բաղադրությանը և, ելնելով այս կազմից, նաև եզրակացնել, թե ինչ հատկություններ կարող են ունենալ դրանք: Օրինակ, ածխաջրերը սովորաբար ունեն մի քանի հիդրօքսիլ խմբեր: Հիդրոքսիլային խմբերը բևեռային ֆունկցիոնալ խմբեր են, որոնք ընդունակ են ջրածնային կապեր ձևավորել: Հետևաբար, տարբեր ածխաջրերի կենսաբանորեն համապատասխան որոշ հատկություններ կարելի է հասկանալ որոշ մակարդակով `հավասարակշռության միջև այն բանի միջև, թե ինչպես են նրանք հակված ձևավորել ջրածնի կապեր ջրի, իրենց կամ այլ մոլեկուլների հետ:

Կառուցվածքը ֆունկցիայի հետ կապելը

Յուրաքանչյուր մակրոմոլեկուլ որոշակի դեր է խաղում բջիջների ընդհանուր գործունեության մեջ: Մակրոմոլեկուլի քիմիական հատկությունները և կառուցվածքը ուղղակիորեն կապված են նրա ֆունկցիայի հետ: Օրինակ, ֆոսֆոլիպիդի կառուցվածքը կարելի է բաժանել երկու խմբի ՝ հիդրոֆիլ գլխի և հիդրոֆոբ պոչերի խումբ: Այս խմբերից յուրաքանչյուրը դեր է խաղում ոչ միայն բջջային թաղանթի հավաքման, այլև նյութերի ընտրողականության մեջ, որոնք կարող են/չեն կարող անցնել թաղանթը:

Ատոմի կառուցվածքը

Ան ատոմ նյութի ամենափոքր միավորն է, որը պահպանում է տարրի բոլոր քիմիական հատկությունները: Տարրեր նյութի այնպիսի ձևեր են, որոնք ունեն հատուկ քիմիական և ֆիզիկական հատկություններ, որոնք սովորական քիմիական ռեակցիաներով չեն կարող բաժանվել ավելի փոքր նյութերի:

BIS2A- ում քննարկվող քիմիան մեզանից պահանջում է ատոմի մոդել օգտագործել: Թեև կան ավելի բարդ մոդելներ, այս դասընթացում օգտագործված ատոմային մոդելը պարզեցնող ենթադրություն է անում, որ ստանդարտ ատոմը բաղկացած է երեք ենթաատոմային մասնիկներից. պրոտոն, է նեյտրոն, եւ էլեկտրոն. Պրոտոններն ու նեյտրոնները ունեն մոտավորապես մեկ ատոմային զանգվածի զանգված (ա.մ.): Մեկ ատոմային զանգվածի միավորը մոտավորապես 1.660538921 x 10 է-27կգ - ածխածնի ատոմի զանգվածի մոտավորապես 1/12-ը (ավելի ճշգրիտ արժեքի համար տե՛ս ստորև բերված աղյուսակը): Էլեկտրոնի զանգվածը 0.000548597 ա.մ. կամ 9,1 x 10-31կգ Նեյտրոններն ու պրոտոնները գտնվում են ատոմի կենտրոնում ՝ կոչվող տարածաշրջանում միջուկ մինչդեռ էլեկտրոնները միջուկի շուրջը պտտվում են կոչվող գոտիներում ուղեծրեր, ինչպես պատկերված է ստորև: Այս նկարագրության միակ բացառությունը ջրածնի (H) ատոմն է, որը բաղկացած է մեկ պրոտոնից և մեկ էլեկտրոնից `առանց նեյտրոնների: Ատոմին նշանակվում է ատոմային համարը հիմնվելով միջուկի պրոտոնների քանակի վրա: Չեզոք ածխածինը (C), օրինակ, ունի վեց նեյտրոն, վեց պրոտոն և վեց էլեկտրոն: Այն ունի վեց ատոմային թիվ և 12-ից մի փոքր ավելի զանգված:

Աղյուսակ 1. Ենթատոմային մասնիկների լիցքը, զանգվածը և տեղադրությունը

Պրոտոններ, նեյտրոններ և էլեկտրոններ
ԼիցքավորումՊատարագ (a.m.u.)Massանգված (կգ)Գտնվելու վայրը
Պրոտոն+1~11,6726 x 10-27միջուկ
Նեյտրոն0~11,6749 x 10-27միջուկ
Էլեկտրոն–1~09.1094 x 10-31ուղեծրեր

Աղյուսակ 1 -ում ներկայացված են երեք ենթատոմային մասնիկների լիցքն ու տեղակայումը `նեյտրոնը, պրոտոնը և էլեկտրոնը: Ատոմային զանգվածի միավոր = a.m.u. (a.k.a. dalton [Դա]) - սա սահմանվում է որպես չեզոք ածխածնի ատոմի զանգվածի մոտ մեկ տասներկուերորդ մասը կամ 1.660538921 x 10−27 կգ. Սա մոտավորապես պրոտոնի կամ նեյտրոնի զանգված է:

Գծապատկեր 2. Տարրերը, ինչպես օրինակ այստեղ պատկերված հելիումը, կազմված են ատոմներից: Ատոմները կազմված են պրոտոններից և նեյտրոններից, որոնք տեղակայված են միջուկում և միջուկը շրջապատող էլեկտրոններից, որոնք կոչվում են օրբիտալներ: (Նշում. Այս պատկերը պատկերում է Բորի մոդելը ատոմի համար. Մենք կարող ենք օգտագործել նոր բաց կոդ, որը պատկերում է օրբիտալների ավելի ժամանակակից մոդել: Եթե որևէ մեկը գտնի, խնդրում ենք ուղարկել այն):
Աղբյուր.(https://commons.wikimedia.org/wiki/F...um_atom_QM.svg)
Օգտվողի կողմից ՝ Yzmo (Սեփական աշխատանք) [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) կամ CC-BY-SA-3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/ 3.0/)], Wikimedia Commons- ի միջոցով

Տարրերի հարաբերական չափերը և բաշխումը

Տիպիկ ատոմն ունի մեկից երկու անգստրոմ (Å) շառավիղ։ 1Å = 1 x 10-10մ Տիպիկ միջուկն ունի 1 x 10 շառավիղ-5Å կամ 10 000 փոքր ամբողջ ատոմի շառավղից: Ըստ անալոգիայի, տիպիկ մեծ վարժություն գնդակն ունի 0,85 մ շառավիղ: Եթե ​​սա ատոմ լիներ, ապա միջուկը կունենար ձեր ամենաբարակ մազերի 1/2-ից 1/10-ի շառավիղը: Այդ ամբողջ լրացուցիչ ծավալը զբաղեցնում են էլեկտրոնները կոչվող շրջաններում ուղեծրեր. Իդեալական ատոմի համար օրբիտալները միջուկի շուրջը հավանականության սահմաններում գտնվող տարածքներ են, որոնցում կարելի է ակնկալել, որ էլեկտրոն կգտնվի:

Ատոմային կառուցվածքի վերաբերյալ լրացուցիչ հիմնական տեղեկությունների համար սեղմեք այստեղ:
Օրբիտալների մասին լրացուցիչ հիմնական տեղեկությունների համար այստեղ:

Տեսահոլովակներ

Ատոմային կառուցվածքի վերանայման համար դիտեք այս Youtube- ի տեսանյութը `ատոմային կառուցվածքը:

Կենդանի և ոչ կենդանի նյութերի հատկությունները մեծապես որոշվում են դրանց բաղկացուցիչ տարրերի կազմով և կազմակերպվածությամբ: Հինգ տարրերը ընդհանուր են բոլոր կենդանի օրգանիզմների համար ՝ թթվածին (O), ածխածին (C), ջրածին (H), ֆոսֆոր (P) և ազոտ (N): Կյանքի համար անհրաժեշտ են նաև այլ տարրեր, ինչպիսիք են ծծումբը (S), կալցիումը (Ca), քլորիդը (Cl), նատրիումը (Na), երկաթը (Fe), կոբալտը (Co), մագնեզիումը, կալիումը (K) և մի շարք այլ հետքի տարրեր: , բայց սովորաբար հանդիպում են շատ ավելի քիչ առատությամբ, քան վերը նշված «լավագույն հնգյակը»: Որպես հետևանք, կյանքի քիմիան և, ընդ որում, համապատասխանության քիմիան BIS2A- ում, մեծապես կենտրոնանում է կենսաբանության «գլխավոր հնգյակի» հիմնական ատոմների և ընդհանուր արձագանքների վրա:

Գծապատկեր 3. Մարդու մարմնում տարրերի առատությունը պատկերող աղյուսակ: Կարկանդակ գծապատկեր, որը ցույց է տալիս առատորեն փոխհարաբերությունները չորս ամենատարածված տարրերի միջև:
Վարկ. Տվյալներ Վիքիպեդիայից (http://hy.wikipedia.org/wiki/Abundan...mical_elements); գծապատկեր ՝ ստեղծված Marc T. Facciotti- ի կողմից

Պարբերական աղյուսակ

Տարբեր տարրերը կազմակերպված և ցուցադրված են պարբերական աղյուսակ. Ռուս քիմիկոս Դմիտրի Մենդելեևի (1834–1907) կողմից 1869 թ. Տարրերի ատոմային կառուցվածքը պատասխանատու է նրանց ֆիզիկական հատկությունների համար, ներառյալ ՝ արդյոք դրանք գազերում, պինդ նյութերում կամ հեղուկներում գոյություն ունեն որոշակի պայմաններում և քիմիական ռեակտիվություն, տերմին, որը վերաբերում է միմյանց և այլ տարրերի հետ համատեղվելու և քիմիապես կապվելու ունակությանը:

Ստորև ներկայացված պարբերական աղյուսակում տարրերը կազմակերպվում և ցուցադրվում են ըստ իրենց ատոմային թվի և դասավորված են մի շարք տողերի և սյունակների մեջ՝ հիմնված ընդհանուր քիմիական և ֆիզիկական հատկությունների վրա: Բացի յուրաքանչյուր տարրի ատոմային համարը տրամադրելուց, պարբերական աղյուսակը ցույց է տալիս նաև տարրի ատոմային զանգվածը: Ածխածինին նայելով, օրինակ, հայտնվում են նրա խորհրդանիշը (C) և անունը, ինչպես նաև նրա ատոմային թիվը՝ վեց (վերևի աջ անկյունում, որը ցույց է տալիս չեզոք միջուկի պրոտոնների թիվը) և ատոմային զանգվածը՝ 12.11 (գումարը): էլեկտրոնների, պրոտոնների և նեյտրոնների զանգվածի):

Գծապատկեր: Պարբերական աղյուսակը ցույց է տալիս յուրաքանչյուր տարրի ատոմային զանգվածը և ատոմային թիվը: Ատոմային թիվը հայտնվում է տարրի խորհրդանիշի վերևում, իսկ մոտավոր ատոմային զանգվածը՝ ձախ կողմում:
Աղբյուրը. Մինչև 2012rc (ինքնուրույն ՝ օգտագործելով inkscape) [Հասարակական տիրույթ] ՝ Wikimedia Commons- ի միջոցով Փոփոխված ՝ Marc T. Facciotti - 2016 թ.

Էլեկտրաբացասականություն

Մոլեկուլները ատոմների հավաքածու են, որոնք կապված են միմյանց հետ կապերի միջոցով: Խելամիտ է ակնկալել, և դա էմպիրիկորեն, որ տարբեր ատոմներ կցուցաբերեն տարբեր ֆիզիկական հատկություններ, ներառյալ այլ ատոմների հետ փոխազդեցության կարողությունները: Նման հատկություններից մեկը `ատոմների էլեկտրոնները գրավելու միտումը, նկարագրվում է քիմիական հասկացությամբ և տերմինով` էլեկտրաբացասականություն: Մինչ էլեկտրաբացասականության չափման մի քանի մեթոդներ են մշակվել, կենսաբաններին ամենից հաճախ սովորեցնողը Լինուս Պոլինգի ստեղծածն է:

Այն նկարագրությունը, թե ինչպես կարելի է հաշվարկել Պաուլինգի էլեկտրաբացասականությունը, դուրս է BIS2A- ի շրջանակներից: Այնուամենայնիվ, կարևոր է իմանալ, որ էլեկտրաբացասականության արժեքները փորձարարական և/կամ տեսականորեն որոշվել են պարբերական աղյուսակի գրեթե բոլոր տարրերի համար: Արժեքներն առանց միավորի են և հաղորդվում են ստանդարտ հղման՝ ջրածնի համեմատ, որի էլեկտրաբացասականությունը 2,20 է: Որքան մեծ է էլեկտրաբացասական արժեքը, այնքան մեծ է ատոմը էլեկտրոններ գրավելու միտում: Օգտագործելով այս սանդղակը, կարելի է քանակապես համեմատել տարբեր ատոմների էլեկտրաբացասականությունը։ Օրինակ՝ օգտագործելով ստորև Աղյուսակ 1-ը, դուք կարող եք հաղորդել, որ թթվածնի ատոմները (O) ավելի էլեկտրաբացասական են, քան ֆոսֆորի ատոմները (P):

Աղյուսակ 1. Պաուլինգի էլեկտրաբացասական արժեքները BIS2A- ի հետ առնչվող ընտրված տարրերի, ինչպես նաև էլեկտրաբացասականության սանդղակի երկու ծայրահեղ (ամենաբարձր և ամենացածր) տարրերի համար:

Հատկանիշ ՝ Marc T. Facciotti (օրիգինալ աշխատանք)

Պոլինգի էլեկտրաբացասականության սանդղակի օգտակարությունը BIS2A-ում քիմիական հիմք է տալիս բացատրելու կապերի տեսակները, որոնք ձևավորվում են կենսաբանական համակարգերում սովորաբար հանդիպող տարրերի միջև և բացատրել որոշ հիմնական փոխազդեցություններ, որոնք մենք սովորաբար դիտում ենք: Մենք զարգացնում ենք կապերի և մոլեկուլային փոխազդեցությունների մասին էլեկտրաբացասականության վրա հիմնված փաստարկների մեր ըմբռնումը` համեմատելով երկու ատոմների էլեկտրաբացասականությունը: Հիշեցնենք, որ որքան մեծ է էլեկտրաբացասականությունը, այնքան ավելի ուժեղ է ատոմը «ձգում» մոտակա էլեկտրոնների վրա:

Մենք կարող ենք դիտարկել, օրինակ, թթվածնի (O) և ջրածնի (H) ընդհանուր փոխազդեցությունը: Ենթադրենք, որ O- ն և H- ը փոխազդում են (կապ են ստեղծում) և այդ փոխազդեցությունը գրենք որպես O-H, որտեղ տառերի միջև ընկած գծիկը ներկայացնում է երկու ատոմների փոխազդեցությունը: Այս փոխազդեցությունն ավելի լավ հասկանալու համար մենք կարող ենք համեմատել յուրաքանչյուր ատոմի հարաբերական էլեկտրաբացասականությունը: Ուսումնասիրելով վերը նշված աղյուսակը՝ տեսնում ենք, որ O-ն ունի 3,44 էլեկտրաբացասականություն, իսկ H-ն՝ 2,20:

Ելնելով էլեկտրաբացասականության հայեցակարգից, ինչպես մենք հիմա հասկանում ենք այն, մենք կարող ենք ենթադրել, որ թթվածնի (O) ատոմը հակված է «քաշելու» էլեկտրոնները ջրածնից (H), երբ նրանք փոխազդում են: Սա կհանգեցնի մի փոքր, բայց զգալի բացասական լիցքի O ատոմի շուրջը (էլեկտրոնների ՝ O ատոմի հետ ասոցացման ավելի մեծ միտումի պատճառով): Սա նաև հանգեցնում է H ատոմի շուրջ մի փոքր դրական լիցքի առաջացմանը (մոտակայքում էլեկտրոն գտնելու հավանականության նվազման պատճառով): Քանի որ էլեկտրոնները հավասարապես չեն բաշխվում երկու ատոմների միջև և, հետևաբար, էլեկտրական լիցքը նույնպես հավասարաչափ բաշխված չէ, մենք այս փոխազդեցությունը կամ կապը նկարագրում ենք որպես. բևեռային. Գործող երկու բևեռ կա՝ բացասական բևեռը թթվածնի մոտ և դրական բևեռը ջրածնի մոտ:

Այս հայեցակարգի օգտակարությունը ընդլայնելու համար մենք այժմ կարող ենք հարցնել, թե ինչպես է թթվածնի (O) և ջրածնի (H) փոխազդեցությունը տարբերվում ծծմբի (S) և ջրածնի (H) փոխազդեցությունից: Այսինքն՝ ինչո՞վ է O-H-ն տարբերվում S-H-ից։ Եթե ​​քննենք վերը նշված աղյուսակը, ապա կտեսնենք, որ O- ի և H- ի միջև էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 1.24 է (3.44 - 2.20 = 1.24), և որ S- ի և H- ի էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 0.38 է (2.58 - 2.20 = 0.38): Այսպիսով, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ O-H կապն ավելի բևեռային է, քան S-H կապը: Այս տարբերությունների հետևանքները կքննարկենք հաջորդ գլուխներում:

Գծապատկեր 2: Պարբերական աղյուսակը՝ թվարկված յուրաքանչյուր ատոմի էլեկտրաբացասականությամբ:

Հատկանշում ՝ DMacks- ի կողմից (https://hy.wikipedia.org/wiki/Electronegativity) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Վիքիպահեստների միջոցով

Տարրերի պարբերական աղյուսակի ուսումնասիրությունը (Նկար 2) ցույց է տալիս, որ էլեկտրաբացասականությունը կապված է որոշ ֆիզիկական հատկությունների հետ, որոնք օգտագործվում են տարրերը աղյուսակում կազմակերպելու համար: Որոշ միտումներ ակնհայտ են: Օրինակ, ամենամեծ էլեկտրաբացասականություն ունեցող այդ ատոմները սովորաբար գտնվում են պարբերական աղյուսակի վերին աջ անկյունում, ինչպիսիք են ֆտորը (F), թթվածինը (O) և քլորը (Cl), մինչդեռ ամենափոքր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տարրերը սովորաբար հանդիպում են։ սեղանի մյուս ծայրում ՝ ներքևի ձախ մասում, օրինակ ՝ Ֆրանցիում (Fr), esեզիում (Cs) և Ռադիում (Ra):

Հետևաբար, BIS2A-ում էլեկտրաբացասականության հայեցակարգի հիմնական օգտագործումը կլինի հայեցակարգային հիմք ապահովելը քիմիական կապերի տարբեր տեսակների քննարկման համար, որոնք առաջանում են բնության մեջ ատոմների միջև: Մենք կենտրոնանալու ենք հիմնականում երեք տեսակի պարտատոմսերի վրա. Իոնային պարտատոմսեր, Կովալենտային պարտատոմսեր և Hրածնային կապեր.

Պարտատոմսերի տեսակները

BIS2A-ում մենք կենտրոնանում ենք հիմնականում երեք տարբեր տեսակի պարտատոմսերի վրա. իոնային կապեր, կովալենտային կապեր, և ջրածնային կապեր. Մենք ակնկալում ենք, որ ուսանողները կկարողանան ճանաչել յուրաքանչյուր տարբեր կապի տեսակ մոլեկուլային մոդելներում: Բացի այդ, կենսաբանության մեջ սովորաբար հանդիպող կապերի համար մենք ակնկալում ենք, որ ուսանողը կներկայացնի քիմիական բացատրություն, որը հիմնված է էլեկտրաբացասականության գաղափարների վրա, այն մասին, թե ինչպես են այդ կապերը նպաստում կենսաբանական մոլեկուլների քիմիային:

Իոնային կապեր

Իոնային կապեր էլեկտրաստատիկ փոխազդեցություններ են, որոնք ձևավորվում են հակառակ լիցքերի իոնների միջև: Օրինակ, մեզանից շատերը գիտեն, որ նատրիումի քլորիդի (NaCl) մեջ դրական լիցքավորված նատրիումի իոնները և բացասական լիցքավորված քլորիդի իոնները էլեկտրաստատիկ (+ գրավում -) փոխազդեցությունների միջոցով միանում են նատրիումի քլորիդի բյուրեղներին կամ սեղանի աղին ՝ ստեղծելով բյուրեղային մոլեկուլ զրո ցանցով: գանձել։ Այս փոխազդեցությունների ծագումը կարող է ծագել չեզոք ատոմների միավորումից, որոնց էլեկտրաբացասականության տարբերությունը բավական բարձր է: Վերցրեք վերը նշված օրինակը: Եթե ​​պատկերացնենք, որ նատրիումի չեզոք ատոմը և քլորի չեզոք ատոմը մոտենում են միմյանց, հնարավոր է, որ երկու ատոմների միջև էլեկտրաբացասականության համեմատաբար մեծ տարբերության պատճառով մոտ տարածությունների վրա չեզոք նատրիումի ատոմից էլեկտրոնը տեղափոխվի քլորի չեզոք ատոմ, որի արդյունքում բացասական լիցքավորված քլորիդ իոն և դրական լիցքավորված նատրիումի իոն: Այս իոնները այժմ կարող են փոխազդել իոնային կապի միջոցով:

Գծապատկեր 1: Պատկերված է նատրիումի և քլորի միջև իոնային կապի ձևավորումը: Ա վահանակում, նատրիումի և քլորի միջև էլեկտրաբացասականության բավարար տարբերությունը հրահրում է էլեկտրոնի փոխանցումը նատրիումից քլորին, ձևավորելով երկու իոն, ինչպես ցույց է տրված Բ վահանակում: C վահանակում երկու իոնները միանում են էլեկտրաստատիկ փոխազդեցության միջոցով: Նշում ՝ ԲրյուսԲլաուսի կողմից (սեփական աշխատանք) [CC BY-SA 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], Վիքիպահեստի միջոցով

Էլեկտրոնների այս շարժումը մի ատոմից մյուսը կոչվում է էլեկտրոնների փոխանցում: Վերոնշյալ օրինակում, երբ նատրիումը կորցնում է էլեկտրոնը, այն այժմ ունի 11 պրոտոն, 11 նեյտրոն և 10 էլեկտրոն ՝ թողնելով նրան ընդհանուր լիցքը +1 (ամփոփիչ լիցքեր. 11 պրոտոն +1 -ում լիցքավորում են յուրաքանչյուրը և 10 էլեկտրոն -1 -ով) գանձել յուրաքանչյուրը = +1): Լիցքավորվելուց հետո նատրիումի ատոմը կոչվում է նատրիումի իոն: Նմանապես, ելնելով իր էլեկտրաբացասականությունից, չեզոք քլորի (Cl) ատոմը ձգտում է ձեռք բերել էլեկտրոն՝ 17 պրոտոնով, 17 նեյտրոնով և 18 էլեկտրոնով իոն ստեղծելու համար՝ տալով նրան զուտ բացասական (–1) լիցք։ Այժմ այն ​​կոչվում է քլորիդ իոն:

Մենք կարող ենք մեկնաբանել վերը նշված էլեկտրոնների փոխանցումը `օգտագործելով էլեկտրաբացասականության հայեցակարգը: Սկսեք համեմատելով նատրիումի և քլորի էլեկտրաբացասականությունը՝ ուսումնասիրելով ստորև ներկայացված տարրերի պարբերական աղյուսակը: Մենք տեսնում ենք, որ քլորը գտնվում է սեղանի վերին աջ անկյունում, իսկ նատրիումը գտնվում է վերին ձախ մասում: Քլորի և նատրիումի էլեկտրաբացասական արժեքները ուղղակիորեն համեմատելով ՝ մենք տեսնում ենք, որ քլորի ատոմն ավելի էլեկտրաբացասական է, քան նատրիումը: Քլորի (3.16) և նատրիումի (0.93) էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 2.23 է (օգտագործելով ստորև բերված աղյուսակի սանդղակը): Հաշվի առնելով, որ մենք գիտենք, որ էլեկտրոնի փոխանցումը տեղի կունենա այս երկու տարրերի միջև, մենք կարող ենք եզրակացնել, որ ~2.2-ի էլեկտրաբացասականության տարբերությունները բավական մեծ են, որպեսզի էլեկտրոնը տեղափոխվի երկու ատոմների միջև, և որ այդպիսի տարրերի միջև փոխազդեցությունը հնարավոր է իոնային կապերի միջոցով:

Գծապատկեր 2: Տարրերի պարբերական աղյուսակը, որը թվարկում է էլեկտրաբացասականության արժեքները յուրաքանչյուր տարրի համար: Նատրիումի և քլորի տարրերը տուփով փակված են մուգ տերևով: Հատկանշում ՝ DMacks- ի կողմից (https://hy.wikipedia.org/wiki/Electronegativity) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], Վիքիպահեստների միջոցովՓոփոխվել է Marc T. Facciotti- ի կողմից

Նշում. Հնարավոր քննարկում

5 դյույմ x 5 դյույմ սեղանի աղի (NaCl) ատոմները, որոնք նստած են ձեր խոհանոցի վաճառասեղանին, գրեթե ամբողջությամբ միասին պահված են իոնային կապերով: Այդ դիտարկման հիման վրա ինչպե՞ս կբնութագրեք իոնային կապերի ուժը:

Այժմ հաշվի առեք նույն սեղանի աղյուսը այն բանից հետո, երբ գցվել է միջին բակի լողավազան: Մի քանի ժամ հետո աղյուսը լիովին կլուծարվի, և նատրիումի և քլորիդի իոնները հավասարաչափ կբաշխվեն ամբողջ լողավազանում: Ի՞նչ կարող եք եզրակացնել այս դիտումից իոնային կապերի ամրության մասին:

Առաջարկե՛ք պատճառ, թե ինչու օդում NaCl-ի իոնային կապերը կարող են տարբեր կերպ վարվել, քան ջրում: Ի՞նչ նշանակություն ունի սա կենսաբանության համար:

Լրացուցիչ տեղեկությունների համար.

Ստուգեք Խանի ակադեմիայի հղումը իոնային կապերի վերաբերյալ:

Կովալենտային պարտատոմսեր

Մենք կարող ենք նաև օգտագործել էլեկտրաբացասականության հայեցակարգը՝ օգնելու նկարագրել ատոմների միջև փոխազդեցությունները, որոնց էլեկտրաբացասականության տարբերությունները չափազանց փոքր են, որպեսզի ատոմները իոնային կապ ձևավորեն: Այս տեսակի փոխազդեցությունները հաճախ հանգեցնում են կապի, որը կոչվում է կովալենտային կապ: Այս կապերում էլեկտրոնները կիսվում են երկու ատոմների միջև՝ ի տարբերություն իոնային փոխազդեցության, երբ էլեկտրոնները մնում են իոնի յուրաքանչյուր ատոմի վրա կամ փոխանցվում են խիստ տարբեր էլեկտրաբացասականություն ունեցող տեսակների միջև։

Մենք սկսում ենք ուսումնասիրել կովալենտային կապը՝ դիտելով օրինակ, որտեղ էլեկտրաբացասականության տարբերությունը զրո է: Դիտարկենք կենսաբանության մեջ շատ տարածված փոխազդեցություն ՝ ածխածնի երկու ատոմների փոխազդեցությունը: Այս դեպքում յուրաքանչյուր ատոմ ունի նույն էլեկտրաբացասականությունը ՝ 2,55; Այսպիսով, էլեկտրաբացասականության տարբերությունը զրո է: Եթե ​​մենք կառուցենք այս փոխազդեցության մեր մտավոր մոդելը՝ օգտագործելով էլեկտրաբացասականության հայեցակարգը, մենք կհասկանանք, որ ածխածին-ածխածին զույգի յուրաքանչյուր ածխածնի ատոմ էլեկտրոնները դեպի իրեն «քաշելու» նույն միտումն ունի: Այս դեպքում, երբ ձևավորվում է կապ, երկու ածխածնի ատոմներից և ոչ մեկը չի հակված մյուսից էլեկտրոններ «քաշելու» (լավ մարդամորֆիզմ): Նրանք փոխարենը հավասարապես «կկիսեն» էլեկտրոնները (մեկ այլ անթրոպոմորֆիզմ):

Մի կողմ՝ սահմանային օրինակ

Վերոնշյալ երկու օրինակները ՝ (1) նատրիումի և քլորի փոխազդեցությունը, և (2) երկու ածխածնի ատոմների փոխազդեցությունը, քննարկում են «սահմանափակման» կամ ասիմպտոտիկ վերլուծության միջոցով (տես ավելի վաղ ընթերցում): Մենք ուսումնասիրեցինք, թե ինչ է տեղի ունենում ֆիզիկական համակարգի հետ երկու ծայրահեղություններ դիտարկելիս: Այս դեպքում ծայրահեղությունները եղել են փոխազդող ատոմների էլեկտրաբացասական տարբերությունների մեջ: Նատրիումի և քլորի փոխազդեցությունը ցույց տվեց, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ երկու ատոմներ ունեն մեծ տարբերություն էլեկտրաբացասականության մեջ, իսկ ածխածնի-ածխածնի օրինակը ցույց է տալիս, թե ինչ է տեղի ունենում, երբ այդ տարբերությունը զրո է: Երբ մենք ստեղծում ենք այն մտավոր նպատակների գրառումները, որոնք նկարագրում են այն, ինչ տեղի է ունենում ծայրահեղությունների մեջ, ապա ավելի հեշտ է պատկերացնել, թե ինչ կարող է տեղի ունենալ դրանց միջև, այս դեպքում, այն, ինչ տեղի է ունենում, երբ էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 0 -ից 2.2 -ի միջև է: Մենք դա անում ենք հաջորդիվ:

Երբ երկու կովալենտային կապով ատոմների միջև էլեկտրոնների բաշխումը գրեթե հավասար է, մենք այդ կապերն անվանում ենք ոչ բևեռային կովալենտային կապեր: Եթե ​​հակառակը, էլեկտրոնների բաշխումը հավասար չէ երկու ատոմների միջև (հավանաբար ատոմների միջև էլեկտրաբացասականության տարբերության պատճառով), մենք կոչում ենք այդ կապերը. բևեռային կովալենտ պարտատոմսեր.

Մեջ բևեռային կովալենտ կապ, էլեկտրոններն անհավասարաչափ կիսվում են ատոմների կողմից և մեկ միջուկից ավելի են ձգվում, քան մյուսը: Բևեռային կովալենտային կապի ատոմների միջև էլեկտրոնների անհավասար բաշխման պատճառով կապի յուրաքանչյուր բևեռում մի փոքր դրական (նշվում է δ+) կամ մի փոքր բացասական (նշվում է δ–) լիցքով: Մի փոքր դրական (δ+) լիցքը կզարգանա ավելի քիչ էլեկտրաբացասական ատոմի վրա, քանի որ էլեկտրոններն ավելի շատ են ձգվում դեպի փոքր -ինչ ավելի էլեկտրաբացասական ատոմը: Մի փոքր բացասական (δ–) լիցք կզարգանա առավել էլեկտրաբացասական ատոմի վրա: Քանի որ կան երկու բևեռներ (դրական և բացասական բևեռներ), ասվում է, որ կապը ունի a դիպոլ.

Ոչ բևեռային կովալենտային և բևեռային կովալենտային կապերի օրինակներ կենսաբանորեն համապատասխան մոլեկուլներում

Ոչ բևեռային կովալենտային կապեր

Մոլեկուլային թթվածին

Մոլեկուլային թթվածին (Օ2) ստացվում է թթվածնի երկու ատոմների միացումից։ Քանի որ երկու ատոմները կիսում են նույն էլեկտրաբացասականությունը, մոլեկուլային թթվածնի կապերը ոչ բևեռային կովալենտ են:

Մեթան

Ոչ բևեռային կովալենտային կապի մեկ այլ օրինակ է մեթան գազում հայտնաբերված C-H կապը (CH4): Ի տարբերություն մոլեկուլային թթվածնի այն դեպքի, երբ երկու կապված ատոմները կիսում են նույն էլեկտրաբացասականությունը, ածխածինը և ջրածինը չունեն նույն էլեկտրաբացասականությունը. C = 2.55 և H = 2.20 - էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 0.35 է:

Գծապատկեր 3: Մոլեկուլային թթվածնի, մեթանի և ածխածնի երկօքսիդի մոլեկուլային գծերի գծագրեր: Վերագրում՝ Մարկ Տ. Ֆաչիոտտի (սեփական աշխատանք)

Ձեզանից ոմանք այժմ կարող են շփոթված լինել: Եթե ​​երկու ատոմների միջև էլեկտրաբացասականության տարբերություն կա, ապա կապը բնորոշ չէ բևեռակա՞ն: Պատասխանը և՛ այո, և՛ ոչ է, և կախված է բևեռի սահմանումից, որն օգտագործում է բանախոսը/գրողը: Քանի որ սա օրինակ է այն բանի, թե ինչպես որոշակի բառապաշարի օգտագործման դյուրանցումները երբեմն կարող են շփոթության հանգեցնել, մենք մի պահ տրամադրում ենք դա քննարկել այստեղ: Պարզաբանման համար տե՛ս ստորև ներկայացված կեղծ փոխանակումը ուսանողի և ուսուցչի միջև.

1. Ուսուցիչ. «Կենսաբանության մեջ մենք հաճախ ասում ենք, որ C-H կապը ոչ բևեռ է»:

2. Ուսանող. «Բայց կա էլեկտրաբացասականության տարբերություն C-ի և H-ի միջև, հետևաբար, թվում է, որ C-ն պետք է ունենա էլեկտրոններ ներգրավելու մի փոքր ավելի ուժեղ միտում: Այս էլեկտրաբացասականության տարբերությունը պետք է ստեղծի փոքր, բացասական լիցք ածխածնի շուրջ և փոքր, դրական: լիցքավորել ջրածնի շուրջը »:

3. Ուսանող. «Քանի որ լիցքի տարբերակիչ բաշխում կա պարտատոմսով, թվում է, որ, ըստ սահմանման, սա պետք է դիտվի որպես բևեռային կապ»:

4. Ուսուցիչ. «Փաստորեն, կապն իսկապես ունի փոքր բևեռային բնույթ»:

5. Ուսանող. «Ուրեմն, բևեռ է, ես շփոթված եմ»:

6. Ուսուցիչ. Խստորեն ասած, կապը փոքր -ինչ բևեռային է, գործնական տեսանկյունից այն արդյունավետորեն ոչ բևեռային է: Այսպիսով, մենք այն անվանում ենք ոչ բևեռային »:

7. Ուսանող.

8. Ուսուցիչ. «Այո, դա վատ է: Ուղղումն այն է, որ ես պետք է հնարավորինս պարզ լինեմ, երբ խոսեմ ձեզ հետ, թե ինչպես եմ օգտագործում «բևեռականություն» տերմինը: Ես նաև պետք է տեղեկացնեմ ձեզ, որ դուք կգտնեք սա: դյուրանցում (և ուրիշներ), որոնք օգտագործվում են, երբ դուք դաշտ եք դուրս գալիս, և ես ձեզ խրախուսում եմ սկսել սովորել ճանաչել այն, ինչ նախատեսված է զրույցի համատեքստում:

Այս նույն խնդրի իրական անալոգիան կարող է լինել «թերթ» բառի օգտագործումը: Այն կարող է օգտագործվել նախադասության մեջ ՝ որոշ նորություններ հրապարակող ընկերությանը վերաբերելու համար, Կամ այն ​​կարող է վերաբերել ընկերության արտադրած իրական նյութին: Այս դեպքում այլաբանությունը հեշտությամբ կատարվում է բնիկ անգլերեն խոսողների կողմից, քանի որ նրանք կարող են ճիշտ իմաստը որոշել համատեքստից; ոչ բնիկ խոսողները կարող են ավելի շփոթված լինել: Մի անհանգստացեք; գիտության մեջ տեխնիկական բառերի օգտագործման ավելի շատ օրինակներ տեսնելով, դուք կսովորեք ճիշտ իմաստներ կարդալ նաև համատեքստերից »:

Մի կողմ:

Որքա՞ն մեծ պետք է լինի էլեկտրաբացասականության տարբերությունը, որպեսզի ստեղծվի «բավականաչափ բևեռային» կապ, որը մենք որոշենք այն անվանել բևեռային կենսաբանության մեջ: Անշուշտ, ճշգրիտ արժեքը կախված է մի շարք գործոններից, սակայն, որպես կանոն, մենք երբեմն օգտագործում ենք 0,4 տարբերությունը որպես գուշակություն:

Այս լրացուցիչ տեղեկատվությունը զուտ ձեր տեղեկատվության համար է: Ձեզանից չի պահանջվի BIS2A-ում այս չափանիշների հիման վրա բևեռականություն հատկացնել: Այնուամենայնիվ, դուք պետք է գնահատեք այն հասկացությունը, թե ինչպես կարելի է որոշել բևեռականությունը ՝ օգտագործելով էլեկտրաբացասականության հայեցակարգը: Դուք նաև պետք է գնահատեք բևեռականության ֆունկցիոնալ հետևանքները (այս մասին ավելին այլ բաժիններում) և այս տերմինների հետ կապված նրբությունները (օրինակ՝ վերը նշված քննարկման մեջ):

Բևեռային կովալենտային կապեր

The բևեռային կովալենտ կապը կարելի է ցույց տալ՝ ուսումնասիրելով ջրի մեջ O-ի և H-ի միջև կապը (H2Օ): Թթվածինն ունի 3,44 էլեկտրաբացասականություն, իսկ ջրածինը` 2,20։ Էլեկտրաբացասականության տարբերությունը 1.24 է: Ստացվում է, որ էլեկտրաբացասականության այս չափի տարբերությունը բավական մեծ է, որ մոլեկուլում երկբևեռը նպաստում է հետաքրքրության քիմիական երևույթին:

Սա լավ կետ է նշելու ուսանողական շփոթության ևս մեկ տարածված աղբյուր՝ կապված բևեռային տերմինի օգտագործման հետ: Waterուրն ունի բեւեռային պարտատոմսեր. Այս հայտարարությունը վերաբերում է հատկապես առանձին O-H պարտատոմսերին: Այս կապերից յուրաքանչյուրն ունի դիպոլ: Այնուամենայնիվ, ուսանողները նույնպես կլսեն, որ ջուրը բևեռ է մոլեկուլ. Սա նույնպես ճիշտ է: Այս վերջին պնդումը վերաբերում է այն փաստին, որ երկու կապի երկբևեռների գումարը ստեղծում է երկբևեռ ամբողջ մոլեկուլում: Ա մոլեկուլ կարող է լինել ոչ բևեռ, բայց դեռ ունեն որոշ բևեռային կապեր:

Գծապատկեր 4: Molecրի մոլեկուլն ունի երկու բևեռային O-H կապ: Քանի որ լիցքի բաշխումը մոլեկուլում ասիմետրիկ է (պայմանավորված կապի դիպոլների քանակով և հարաբերական կողմնորոշմամբ), մոլեկուլը նույնպես բևեռային է։ Տարրերի անվանումը և էլեկտրաբացասականությունը հաղորդվում են համապատասխան ոլորտում: Facciotti (սեփական աշխատանք)

Լրացուցիչ տեղեկությունների համար դիտեք այս կարճ տեսանյութը՝ իոնային և կովալենտային կապի անիմացիա տեսնելու համար:

Կովալենտային և իոնային կապերի շարունակականությունը

Վերոնշյալ կապերի տեսակների քննարկումը ընդգծում է, որ բնության մեջ դուք կտեսնեք կապեր մի շարունակականության վրա՝ ամբողջովին ոչ բևեռային կովալենտից մինչև զուտ իոնային՝ կախված փոխազդող ատոմներից: Ուսումնասիրությունները շարունակելիս դուք կբացահայտեք, որ ավելի մեծ, բազմաոտոմ մոլեկուլներում ատոմի շուրջ էլեկտրոնների տեղայնացումը նույնպես ազդում է բազմաթիվ գործոնների վրա: Օրինակ, այլ ատոմներ, որոնք նույնպես կապված են մոտակայքում, ազդեցություն կունենան միջուկի շուրջ էլեկտրոնների բաշխման վրա այնպես, որ հեշտությամբ հաշվի չառնվի ՝ էլեկտրաբացասականության զույգ համեմատությունների պարզ փաստարկներ բերելով: Այլ ոչ կապված ատոմների արտադրած տեղական էլեկտրաստատիկ դաշտերը նույնպես կարող են ազդեցություն ունենալ: Իրականությունը միշտ ավելի բարդ է, քան մեր մոդելները: Այնուամենայնիվ, եթե մոդելները մեզ թույլ են տալիս տրամաբանել և կանխատեսել «բավականին լավ» ճշգրտությամբ կամ հասկանալ որոշ հիմնական հիմքում ընկած հասկացությունները, որոնք կարող են ավելի ուշ ընդլայնվել, դրանք բավականին օգտակար են:

Հիմնական պարտատոմսեր BIS2A-ում

BIS2A- ում մենք մտահոգված ենք բիոմոլեկուլների ատոմների քիմիական վարքագծով և կապերով: Բարեբախտաբար, կենսաբանական համակարգերը կազմված են համեմատաբար փոքր քանակությամբ ընդհանուր տարրերից (օրինակ՝ C, H, N, O, P, S և այլն) և որոշ հիմնական իոններից (օրինակ՝ Na+, Cl-, Ca):2+, K+և այլն): Սկսեք ճանաչել սովորաբար հանդիպող կապերը և քիմիական հատկությունները, որոնք մենք հաճախ տեսնում ենք նրանց կողմից: Որոշ ընդհանուր կապեր ներառում են C-C, C-O, C-H, N-H, C=O, C-N, P-O, O-H, S-H և որոշ տարբերակներ: Դրանք հետագայում կքննարկվեն ֆունկցիոնալ խմբերի համատեքստում: Խնդիրն այնքան էլ սարսափելի չէ, որքան թվում է:

Ուշադրություն դարձրեք ուսանողների շփոթության ընդհանուր կետին

Այս ընթերցման ընթացքում մենք խոսում էինք բևեռականության մասին պարտատոմսեր. Այսինքն, մենք սովորում էինք, թե ինչպես նկարագրել երկու ատոմներին միացնող մեկ կապի բևեռականությունը (այսինքն ՝ ինչպե՞ս են երկու ատոմների միջև էլեկտրոնները բաշխված համապատասխան միջուկների շուրջ): Կենսաբանության մեջ մենք երբեմն խոսում ենք a- ի բևեռականության մասին մոլեկուլ. Մոլեկուլի բևեռականությունը տարբերվում է մոլեկուլում գտնվող կապի բևեռականությունից: Վերջինս հարցնում է, թե ամբողջ մոլեկուլն ունի՞ զուտ դիպոլ։ The մոլեկուլները երկբևեռը կարող է մոտավորապես համարվել որպես դրա ամբողջ գումարը կապ դիպոլներ. Օրինակ, եկեք ուսումնասիրենք CO2-ի մոլեկուլը, որը պատկերված է վերևի նկարում: Եթե ​​հարցնենք, թե արդյոք C = ​​O- ից մեկը պարտատոմսեր բևեռային է, մենք կհանգենք այն եզրակացության, որ թթվածինը զգալիորեն ավելի էլեկտրաբացասական է այն ածխածնի հետ, որին կովալենտորեն կապված է: Այնուամենայնիվ, եթե հարցնենք, թե արդյոք մոլեկուլ O = C = O- ը բևեռային է, մենք եզրակացնում էինք, որ դա այդպես չէ: Ինչո՞ւ։ Նայեք վերը նշված CO2- ի պատկերին: Յուրաքանչյուր CO կապ ունի դիպոլ. Այնուամենայնիվ, այս երկու երկբևեռներն ուղղված են ուղիղ հակառակ ուղղություններով: Եթե ​​գումարենք այս երկուսը կապ երկբևեռները միասին ստանում են զուտ երկբևեռը մոլեկուլ ոչինչ չենք ստանում `երկուսը կապ դիպոլները «չեղարկում են» մեկը մյուսին։ Ի հակադրություն, եթե քննենք ջրի կառուցվածքը վերևում, ապա կտեսնենք նաև, որ յուրաքանչյուր O-H կապ ունի դիպոլ. Այս դեպքում, երբ մենք հարցնում ենք, թե արդյոք մոլեկուլ ունի ցանցի դիպոլ (կատարվում է ավելացնելով կապ երկբևեռ միասին) մենք տեսնում ենք, որ պատասխանը այո է: Երկուսի գումարը կապ դիպոլները դեռ տալիս են զուտ դիպոլային մոմենտ: Ուստի մենք ասում ենք, որ սա մոլեկուլ բևեռային է: Մենք կարող ենք անել այս նույն վարժությունը մոլեկուլների մասերի համար, քանի դեռ մենք սահմանում ենք, թե կոնկրետ որ մասն ենք մենք նայում:

Hրածնային կապեր

Երբ ջրածինը ձևավորում է բևեռային կովալենտային կապ ավելի բարձր էլեկտրաբացասական ատոմի հետ, ջրածնի շրջակայքը կունենա կոտորակային դրական լիցք (տերմինը δ+): Երբ այս կոտորակային դրական լիցքը հանդիպում է մասնակի բացասական լիցքի (կոչվում է δ-) մեկ այլ էլեկտրաբացասական ատոմից, որին ջրածինը կապված չէ, և այն բացասական լիցքին ներկայացվում է համապատասխան կողմնորոշմամբ, փոխազդեցության հատուկ տեսակ, որը կոչվում է ջրածնային կապ կարող է ձևավորվել: Մինչ քիմիկոսները դեռ վիճում են ջրածնի կապի ճշգրիտ բնույթի մասին, BIS2A- ում մենք սիրում ենք դա ընկալել որպես թույլ էլեկտրաստատիկ փոխազդեցություն δ+ ջրածնի և δ- լիցքավորում էլեկտրաբացասական ատոմի վրա: Մասամբ լիցքավորված ջրածնի ատոմին նպաստող մոլեկուլը մենք անվանում ենք «ջրածնային կապ դոնոր«և մասնակի բացասական լիցքով ատոմը» ջրածնի կապը ընդունողՁեզանից կպահանջվի սկսել սովորել ճանաչել կենսաբանական ջրածնային կապերի ընդհանուր դոնորներին և ընդունողներին և բացահայտել ենթադրյալ ջրածնային կապերը մոլեկուլային կառուցվածքների մոդելներից:

Ջրածնային կապերը տարածված են կենսաբանության մեջ և՛ բոլոր տեսակի կենսամոլեկուլների ներսում, և՛ դրանց միջև: Hրածնային կապերը նաև կարևոր փոխազդեցություններ են կենսամոլեկուլների և դրանց լուծիչի ՝ ջրի միջև: Սովորական է, ինչպես երևում է ստորև նկարում, ջրածնային կապերը գծված գծերով ներկայացնելը:

Գծապատկեր 1: Waterրի երկու մոլեկուլներ պատկերված են ջրածնային կապի ձևավորման միջոցով (գծված որպես կտրված կապույտ գիծ): Topրի մոլեկուլը «նվիրում» է մասամբ լիցքավորված ջրածին, իսկ ներքևի ջրի մոլեկուլն ընդունում է այդ մասնակի լիցքը ՝ ներկայացնելով լրացուցիչ բացասական լիցքավորված թթվածնի ատոմ:

Հատկանիշ ՝ Marc T. Facciotti (օրիգինալ աշխատանք)

Ֆունկցիոնալ խմբեր

Ֆունկցիոնալ խումբը մոլեկուլի ներսում ատոմների հատուկ խումբ է, որը պատասխանատու է այդ մոլեկուլի բնութագրի համար: Շատ կենսաբանական ակտիվ մոլեկուլներ պարունակում են մեկ կամ մի քանի ֆունկցիոնալ խմբեր: BIS2A- ում մենք կվերանայենք կենսաբանական մոլեկուլներում հայտնաբերված հիմնական ֆունկցիոնալ խմբերը: Դրանք ներառում են հետևյալը. հիդրօքսիլ, մեթիլ, կարբոնիլ, կարբոքսիլ, ամինո և ֆոսֆատ (տես նկար 1):

Գծապատկեր 1: Այստեղ ցուցադրված ֆունկցիոնալ խմբերն առկա են բազմաթիվ տարբեր կենսաբանական մոլեկուլներում: «R» - ն ներկայացնում է մոլեկուլի ցանկացած այլ ատոմ կամ ընդլայնում:
Վերագրում՝ Մարկ Տ. Ֆաչիոտտի (սեփական աշխատանք՝ հարմարեցված անհայտ աղբյուրի նախորդ պատկերից)

Ֆունկցիոնալ խումբը կարող է մասնակցել տարբեր քիմիական ռեակցիաներին: Կենսաբանական մոլեկուլների որոշ կարևոր ֆունկցիոնալ խմբեր ներկայացված են վերևում՝ հիդրոքսիլ, մեթիլ, կարբոնիլ, կարբոքսիլ, ամինո, ֆոսֆատ և սուլֆհիդրիլ (ցուցադրված չէ): Այս խմբերը կարևոր դեր են խաղում մոլեկուլների ձևավորման մեջ, ինչպիսիք են ԴՆԹ -ն, սպիտակուցները, ածխաջրերը և լիպիդները: Ֆունկցիոնալ խմբերը երբեմն կարելի է դասակարգել որպես բևեռային կամ ոչ բևեռային հատկություններ `կախված դրանց ատոմային կազմից և կազմակերպությունից: Բևեռ տերմինը նկարագրում է մի բան, որն ունի դրա մեջ համաչափ հատկություն. Այն կարող է ունենալ տարբեր բևեռներ (քիչ թե շատ ինչ -որ բան տարբեր վայրերում): Կապերի և մոլեկուլների դեպքում մեզ համար կարևոր հատկությունը սովորաբար էլեկտրոնների բաշխումն է, հետևաբար ՝ էլեկտրական լիցքը ատոմների միջև: Ոչ բևեռային կապում կամ մոլեկուլում էլեկտրոններն ու լիցքը համեմատաբար հավասարաչափ բաշխված կլինեն: Բևեռային կապում կամ մոլեկուլում էլեկտրոնները հակված են լինելու ավելի կենտրոնացված որոշ տարածքներում, քան մյուսները: Ոչ բևեռային խմբի օրինակ է մեթանի մոլեկուլը (ավելի մանրամասն տես քննարկումը Պարտատոմսերի տեսակների գլխում): Բևեռային ֆունկցիոնալ խմբերի շարքում է կարբոքսիլ խումբը, որը գտնվում է ամինաթթուներում, որոշ ամինաթթուների կողային շղթաներում և ճարպաթթուներում, որոնք ձևավորում են տրիգլիցերիդներ և ֆոսֆոլիպիդներ:

Ոչ բևեռային ֆունկցիոնալ խմբեր

Մեթիլ R-CH3

Մեթիլ խումբը միակ ոչ բևեռ ֆունկցիոնալ խումբն է մեր դասի վերևում: Մեթիլ խումբը բաղկացած է ածխածնի ատոմից, որը կապված է երեք ջրածնի ատոմների հետ: Այս դասում մենք կվերաբերվենք այս C-H պարտատոմսերին որպես արդյունավետ ոչ բևեռային կովալենտային կապերի (դրա մասին ավելին ՝ Պարտատոմսերի տեսակներ) գլխում: Սա նշանակում է, որ մեթիլ խմբերը չեն կարողանում ջրածնային կապեր ստեղծել և չեն փոխազդի բևեռային միացությունների հետ, ինչպիսին է ջուրը:

Գծապատկեր 2: Ձախ կողմում isoleucine ամինաթթուն է, իսկ աջում ՝ խոլեստերինը: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի կարմիր գույնով շրջապատված մեթիլ խումբ: Վերագրում՝ ստեղծվել է Մարկ Տ. Ֆաչիոտտիի կողմից (սեփական աշխատանք՝ հարմարեցված Էրին Իսլոնից)

Վերևում ընդգծված մեթիլային խմբերը հայտնաբերված են մի շարք կենսաբանորեն համապատասխան միացություններում: Որոշ դեպքերում միացությունը կարող է ունենալ մեթիլ խումբ, բայց դեռևս ընդհանուր առմամբ բևեռային միացություն է՝ բևեռային հատկություններով այլ ֆունկցիոնալ խմբերի առկայության պատճառով (տես ստորև բերված բևեռային ֆունկցիոնալ խմբերի քննարկումը):

Երբ մենք ավելին իմանանք այլ ֆունկցիոնալ խմբերի մասին, մենք կավելացնենք ոչ բևեռային ֆունկցիոնալ խմբերի ցանկը: Եղեք զգոն:

Բևեռային ֆունկցիոնալ խմբեր

Հիդրոքսիլ R-OH

Հիդրոքսիլը (ալկոհոլային խումբ) -OH խումբ է, որը կովալենտորեն կապված է մեկ այլ ատոմի հետ: Կենսաբանական մոլեկուլներում հիդրօքսիլ խումբը հաճախ (բայց ոչ միշտ) հայտնաբերվում է ածխածնի ատոմի հետ կապված, ինչպես ստորև պատկերված է: Թթվածնի ատոմը շատ ավելի էլեկտրաբացասական է, քան ջրածինը կամ ածխածինը, ինչը կբերի, որ կովալենտային կապերի էլեկտրոնները ավելի շատ ժամանակ անցկացնեն թթվածնի շուրջ, քան C կամ H. լինել բևեռային կովալենտային կապեր: Նկար 3 -ը պատկերում է մասնակի լիցքերը, δ+ և դ-, որոնք կապված են հիդրոքսիլ խմբի հետ:

Գծապատկեր 3: Այստեղ ցուցադրված հիդրօքսիլ ֆունկցիոնալ խումբը բաղկացած է թթվածնի ատոմից, որը կապված է ածխածնի ատոմի և ջրածնի ատոմի հետ: Այս կապերը բևեռային կովալենտ են, այսինքն ՝ կապերի ձևավորման մեջ ներգրավված էլեկտրոնը հավասարապես բաշխված չէ C-O և O-H կապերի միջև: Facciotti (սեփական աշխատանք)

Գծապատկեր 4: Հիդրոքսիլ ֆունկցիոնալ խմբերը կարող են ձևավորել ջրածնային կապեր, որոնք ցուցադրվում են որպես կետավոր գիծ: δ-ի միջև կձևավորվի ջրածնային կապ - թթվածնի ատոմի և δ + ջրածնի ատոմից: Երկպուլերը ցուցադրվում են կապույտ սլաքներով: Facciotti (բնօրինակ աշխատանք)

Հիդրօքսիլային խմբերը շատ տարածված են կենսաբանական մոլեկուլներում: Հիդրօքսիլային խմբերը հայտնվում են ածխաջրերի (A), որոշ ամինաթթուների (B) և նուկլեինաթթուների (C) վրա։ Կարո՞ղ եք գտնել որևէ հիդրօքսիլային խումբ (D) ֆոսֆոլիպիդում:

Նկար 5. Հիդրօքսիլային խմբերը հայտնվում են ածխաջրերի (A, գլյուկոզա), որոշ ամինաթթուների (B, Serine) և նուկլեոտիդների (C, ադենոզին տրիֆոսֆատ) վրա։ D-ն ֆոսֆոլիպիդ է: Հատկանիշ. Ստեղծվել է Marc T. Facciotti- ի կողմից (սեփական աշխատանք)

Կարբոքսիլ R-COOH

Կարբոքսիլաթթուն կարբոնիլ խմբի և հիդրօքսիլ խմբի համակցություն է, որը կցված է նույն ածխածնին, ինչը հանգեցնում է նոր բնութագրերի: Կարբոքսիլ խումբը կարող է իոնացվել, ինչը նշանակում է, որ այն կարող է հանդես գալ որպես թթու և ազատել ջրածնի ատոմը հիդրոքսիլ խմբից ՝ որպես ազատ պրոտոն (H+): Սա հանգեցնում է մնացորդային բացասական լիցքի մնացած թթվածնի ատոմների: Կարբոքսիլային խմբերը կարող են հետ ու առաջ անցնել պրոտոնացված (R-COOH) և ապապրոտոնացված (R-COO-) վիճակներ՝ կախված լուծույթի pH-ից:

Կարբոքսիլային խումբը շատ բազմակողմանի է: Իր պրոտոնացված վիճակում այն ​​կարող է ջրածնային կապեր ստեղծել այլ բևեռային միացությունների հետ։ Իր ապապրոտոնացված վիճակում այն ​​կարող է իոնային կապեր ստեղծել դրական լիցքավորված այլ միացությունների հետ: Սա կունենա մի քանի կենսաբանական հետևանքներ, որոնք ավելի շատ կուսումնասիրվեն, երբ քննարկենք ֆերմենտները:

Կարո՞ղ եք նույնականացնել բոլոր կարբոքսիլ խմբերը մակրոմոլեկուլների վրա, որոնք ներկայացված են Նկար 5-ում:

Amino R-NH3

Ամինո խումբը բաղկացած է ազոտի ատոմից, որը միացված է ջրածնի ատոմներին: Ամինային խումբ պարունակող օրգանական միացությունը կոչվում է ամին: Թթվածնի պես, ազոտը նույնպես ավելի էլեկտրաբացասական է, քան ածխածինը և ջրածինը, ինչը հանգեցնում է նրան, որ ամինախումբը ցուցադրում է բևեռային բնույթ:

Ամինո խմբերը կարող են նաև հանդես գալ որպես հիմքեր, ինչը նշանակում է, որ ազոտի ատոմը կարող է կապվել չորրորդ ջրածնի ատոմի հետ, ինչպես ցույց է տրված Նկար 6 -ում: Երբ դա տեղի ունենա, ազոտի ատոմը ստանում է դրական լիցք և այժմ կարող է մասնակցել իոնային կապերին:

Նկար 6. Ամինային ֆունկցիոնալ խումբը կարող է գոյություն ունենալ ապապրոտոնացված կամ պրոտոնացված վիճակում: Երբ պրոտոնացվում է, ազոտի ատոմը կապված է ջրածնի երեք ատոմների հետ և ունի դրական լիցք։ Այս խմբի ապապրոտոնացված ձևը չեզոք է: Վերագրում՝ ստեղծվել է Էրին Իսլոնի կողմից (սեփական աշխատանք)

Ֆոսֆատ R-PO4-

Ֆոսֆատ խումբը ֆոսֆորի ատոմ է կովալենտորեն կապված չորս թթվածնի ատոմների հետ և պարունակում է մեկ P=O կապ և երեք P-O։ պարտատոմսեր. Թթվածնի ատոմներն ավելի էլեկտրաբացասական են, քան ֆոսֆորի ատոմը, ինչը հանգեցնում է բևեռային կովալենտային կապերի: Հետևաբար, թթվածնի այս ատոմներն ունակ են ջրածնի կապեր կազմել մոտակա ջրածնի ատոմների հետ, որոնք նույնպես ունեն δ+(ջրածնի ատոմները կապված են մեկ այլ էլեկտրաբացասական ատոմի հետ): Ֆոսֆատային խմբերը պարունակում են նաև բացասական լիցք և կարող են մասնակցել իոնային կապերին:

Ֆոսֆատային խմբերը տարածված են նուկլեինաթթուներում և ֆոսֆոլիպիդներում («ֆոսֆո» տերմինը վերաբերում է լիպիդի վրա գտնվող ֆոսֆատային խմբին): Նկար 7 -ում պատկերված են նուկլեոտիդ, դեօքսիադենոզին մոնֆոսֆատ (ձախ) և ֆոսֆոսերին (աջ):

Գծապատկեր 7: Նուկլեոտիդ ՝ դեօքսիադենոզին մոնֆոսֆատ, ձախ կողմում է, իսկ ֆոսֆոսերինը ՝ աջ: Նրանցից յուրաքանչյուրն ունի կարմիր գույնով շրջապատված ֆոսֆատային խումբ:
Հատկանիշ. Ստեղծվել է Marc T. Facciotti- ի կողմից (սեփական աշխատանք)


Դիտեք տեսանյութը: Rikspokalen 2018 ss3 KRIS LundbergArhusiander (Դեկտեմբեր 2021).