Structura chimica a materiei vii

Structura chimica a materiei vii

A fi viu ca si a fi om este rezultatul ansamblului a miliarde de celule.Fiecare din aceste celule este ea insasi formata din organite celulare (organitele sunt mici structuri ce se pot observa in interiorul celulei). Aceste organite sunt formate din molecule organice mari care la randul lor sunt alcatuite din molecule organice mai mici.Moleculele, la randul lor,fiind rezultate din uniunea atomilor.

Metanul este cea mai simpla molecula organica (CH₄)

Cum majoritatea moleculelor prezente in materia vie au o structura de baza alcatuita din atomi de carbon, termenul de chimie organica se aplica studiului compusilor carbonului care provin din lumea vie sau nu.

Toate moleculele care contin carbon, cu exceptia a acelora care nu contin hidrogen ca de exemplu dioxidul de carbon sau carbonatii, sunt considerate molecule organice.

Dintre cele 92 de elemente chimice existente pe pamant in stare naturala, cand s-a format viata, nu s-au selectionat decat patru elemente principale:

• Carbon (C)
• Hidrogen (H)
• Oxigen (O)
• Azot (N)

Esential este ca molaculele ce au format materia vie au plecat de la aceste patru elemente.Vom gasi adesea, in cantitati mult mai mici, si alte elemente asociate acestor molecule:

Ca, K, P, S, Na, Fe, Mg, Si, Al, Cl, i, Cu, Co, Mn etc.

Fiecare atom este caracterizat (printre altele) de conformatia sa electronica (dispozitia electronilor in jurul nucleului). Aceasta dispozitie a electronilor in jurul nucleului determina proprietatile chimice ale fiecarui element chimic si deci tipul si numarul de lagaturi pe care la poate face un atom cu un altul.

In cazul C, H, O, N:

Carbonul: tetravalent (patru legaturi posibile)

Hidrogenul: monovalent (o singura legatura)

Oxigenul: bivalent (doua legaturi)

Azotul: trivalent (trei legaturi)

De exempu: -Metanul - cea mai simpla molecula organica (CH₄ )

   

- Metanolul (alcoolul metilic)

sau CH₃OH

-Etanolul: (alcool etilic)

sau CH₃ ―CH₂―OH

Se poate de asemenea scrie:C₂H₆O dar aceasa formula nu reprezinta doar etanolul.Ea poate corespunde si altor molecule:

C₂H₆O    C₂H₆O

CH₃ ―CH₂―OH    CH₃―O―CH₃

Etanol Eter dimetilic

sau dimetil-cetona (acetona)

Astfel cu 40 atomi de carbon si 82 de hidrogen, putem teoretic, forma 62.5 milioane de molecule cu o structura si proprietati fizice si chimice diferite una de alta.Molecule organice de aceasta marime sunt foarte frecvente.

Se numesc izomeri doua molecule care sunt diferite dar formate din aceiasi atomi. Etanolul si eterul dimetilic sunt doi izomeri.

Legaturile chimice pot fi simple, duble sau triple:

Cum s-a vazut, carbonul poate forma 4 legaturi simple cu alti atomi. In plus, si este proprietatea lui cea mai remarcabila, el se poate lega de el insusi formand lungi lanturi liniare, ramificate sau ciclice permitand formarea unei mari varietati de molecule.

Carbonul poate servi ca schelet pentru a forma o mare varietate de molecule.Structura unei celule este foarte complexa, constructia sa si buna functionare necesita un foarte mare numar de molecule cu forme si proprietati chimice foarte diverse.

Daca viata ar exista si in alta parte a Universului, este probabil sa fie ca a noastra, bazata pe chimia carbonului.

Putem grupa marea majoritate a moleculelor care formeaza    celula in trei mari familii:

• glucide (zaharuri sau hidrati de carbon)
• lipide (grasimi)
• proteine

Glucidele si lipidele sunt importante surse de energie, ca si proteinele care in plus sunt esentiale ca meterial de constructie, indeplinind o multime de functii in celula.

Chiar daca moleculele ce formeaza materia vie pot fi foarte mari ( mii de atomi intr-o molecula), sa nu uitam ca ele sunt incredibil de mici comparativ cu marimea noastra chiar si in raport cu marimea microscopica a unei celule.

De exemplu: 180 ml de apa (un pahar) contin 6 miliarde de miliarde de molecule de apa (6.02 10²¹ molecule H₂O).

Un gram de zahar alb contine in jur de 1750 miliarde de miliarde de molecule (1.75 10²¹ )

Intr-o celula atat de mica cat o bacterie, gasim in jur de 4000 de miliarde de molecule de apa (70% din masa bacteriei) si aproape un miliard de molecule de proteine (in jur de o treime din greutatea la sec a unei bacterii e constituita din proteine).