Молекулярный уровень: общая характеристика
Химический состав живых организмов и его особенности
Параграф знакомит с особенностями химического состава живых организмов. Указывается, что живые системы содержат около 80 химических элементов, но лишь небольшая часть из них находится в значительных количествах. Макроэлементы, такие как кислород, углерод, водород и азот, составляют около 96% массы организма. Элементы, присутствующие в очень малых дозах (менее 0,01%), называются микроэлементами. Таблица 1 демонстрирует различия в содержании некоторых элементов в организме человека и земной коре, подчеркивая, что жизнь избирательно накапливает определенные элементы.
Атомы, молекулы и химические связи
Обсуждаются базовые структурные единицы: атом (неделимая частица элемента) и молекула (соединение атомов). Объясняется, что образование молекул происходит за счет химических связей, самыми важными из которых являются ковалентная и ионная. Ковалентная связь образуется за счет обобществления валентных электронов и является основной в органических молекулах. Ионная связь возникает при большой разнице в электроотрицательности, приводящей к полному переходу электронов и образованию ионов (катионов и анионов).
Органические и неорганические вещества
Проводится различие между неорганическими (вода, минеральные соли) и органическими веществами, которые являются соединениями углерода, за исключением небольшого числа исключений. Уникальные особенности атома углерода, такие как его способность образовывать четыре прочные ковалентные связи и формировать длинные цепи, разветвленные и циклические структуры, объясняют огромное разнообразие органических молекул. Эти структуры составляют углеродный скелет, основу всех биомолекул.
Биополимеры и их типы
Органические вещества представлены как низкомолекулярными, так и высокомолекулярными соединениями, известными как биополимеры. Биополимеры состоят из многократно повторяющихся звеньев — мономеров. Выделяют гомополимеры (из одинаковых мономеров, например, крахмал из глюкозы) и гетерополимеры (из разных мономеров, например, белки из аминокислот). В свою очередь, они могут быть регулярными (с упорядоченным чередованием) или нерегулярными (с уникальной последовательностью, например, ДНК, РНК, белки).
Проблема углеродной и кремниевой жизни
В завершающем разделе поднимается вопрос о возможности существования жизни, основанной не на углероде. Кремний, находящийся в той же группе Периодической системы, рассматривается как главный альтернативный кандидат для создания структурно-образующих полимеров (силонов). Обсуждаются причины доминирования углерода на Земле и теоретические условия, при которых могла бы развиться кремниевая жизнь (например, на планетах с очень высокими температурами и давлением), а также упоминается роль кремния в некоторых земных организмах (например, в панцирях диатомовых водорослей).
Живые организмы состоят из ~80 химических элементов. Основу составляют макроэлементы (O, C, H, N – 96% массы), а в малых количествах присутствуют микроэлементы.
Жизнь строится из атомов и молекул, соединенных химическими связями – ковалентными (обобществление электронов) и ионными (переход электронов).
Основой органических молекул является углерод, способный образовывать прочные связи и сложные структуры – углеродный скелет. Неорганические вещества – вода и минеральные соли.
Органические вещества делятся на низкомолекулярные и биополимеры (многократные повторения мономеров). Выделяют гомополимеры (одинаковые мономеры) и гетерополимеры (разные мономеры).
Возможна ли жизнь на основе кремния? Он схож с углеродом, но условия для кремниевой жизни сложнее (высокие температура и давление). Углерод доминирует на Земле благодаря своим уникальным свойствам.
Основные понятия и определения:
Задали работу по теме параграфа?
Реферат, доклад или проект по параграфу: план, текст, таблицы и оформление по требованиям.
Список готовых проектов к текущему параграфу.
ВНИМАНИЕ: Представленные фрагменты из учебных материалов используются исключительно в научно-образовательных целях в объеме, оправданном поставленной целью.
Данное использование осуществляется в рамках, установленных законодательством об авторском праве (в частности, нормами о свободном использовании произведения для образовательных целей).
В соответствии с законодательством, автор и источник заимствования указаны для каждого используемого фрагмента.
