معلومة

7.1: الجزيئات العضوية - علم الأحياء

7.1: الجزيئات العضوية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أهداف التعلم

  • حدد العناصر والتراكيب المشتركة الموجودة في الجزيئات العضوية
  • اشرح مفهوم الايزومرية
  • تحديد أمثلة المجموعات الوظيفية
  • وصف دور المجموعات الوظيفية في تصنيع البوليمرات

التركيز السريري: الجزء 1

بيني طالبة تبلغ من العمر 16 عامًا زارت طبيبها وتشكو من طفح جلدي مصحوب بحكة. كان لديها تاريخ من نوبات الحساسية. نظر الطبيب إلى بشرتها المصبوغة بأشعة الشمس وسألها عما إذا كانت قد تحولت إلى كريم واق من أشعة الشمس مختلف. قالت إنها مصابة ، لذلك قام الطبيب بتشخيص إصابتها بالأكزيما التحسسية. كانت الأعراض خفيفة لذلك أخبر الطبيب بيني أن تتجنب استخدام واقي الشمس الذي تسبب في رد الفعل ووصف كريم ترطيب بدون وصفة طبية للحفاظ على بشرتها رطبة والمساعدة في الحكة.

تمرين ( PageIndex {1} )

  1. ما أنواع المواد التي تتوقع أن تجدها في كريم الترطيب؟
  2. ما هي الخصائص الفيزيائية أو الكيميائية لهذه المواد التي من شأنها أن تساعد في تخفيف الحكة والتهاب الجلد؟

الكيمياء الحيوية هي النظام الذي يدرس كيمياء الحياة ، وهدفه هو شرح الشكل والوظيفة على أساس المبادئ الكيميائية. الكيمياء العضوية هي التخصص المخصص لدراسة الكيمياء القائمة على الكربون ، وهي الأساس لدراسة الجزيئات الحيوية ونظام الكيمياء الحيوية. تعتمد كل من الكيمياء الحيوية والكيمياء العضوية على مفاهيم الكيمياء العامة ، وبعضها معروض في الملحق أ.

العناصر في الخلايا الحية

العنصر الأكثر وفرة في الخلايا هو الهيدروجين (H) ، يليه الكربون (C) ، والأكسجين (O) ، والنيتروجين (N) ، والفوسفور (P) ، والكبريت (S). نسمي هذه العناصر المغذيات الكبيرةس، وتشكل حوالي 99٪ من الوزن الجاف للخلايا. بعض العناصر مثل الصوديوم (Na) ، البوتاسيوم (K) ، المغنيسيوم (Mg) ، الزنك (Zn) ، الحديد (Fe) ، الكالسيوم (Ca) ، الموليبدينوم (Mo) ، النحاس (Cu) ، الكوبالت (Co) ، المنغنيز (Mn) ، أو الفاناديوم (Va) ، مطلوبة من قبل بعض الخلايا بكميات صغيرة جدًا وتسمى المغذيات الدقيقةس أو عنصر التتبعس. كل هذه العناصر ضرورية لوظيفة العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية ، وبالتالي فهي ضرورية للحياة.

العناصر الأربعة الأكثر وفرة في المادة الحية (C و N و O و H) لها أعداد ذرية منخفضة وبالتالي فهي عناصر خفيفة قادرة على تكوين روابط قوية مع الذرات الأخرى لإنتاج الجزيئات (الشكل ( PageIndex {1} )) . يشكل الكربون أربعة روابط كيميائية ، في حين أن النيتروجين يتكون من ثلاثة ، والأكسجين اثنين ، والهيدروجين واحد. عندما يرتبط الأكسجين والكبريت والنيتروجين معًا داخل الجزيئات ، غالبًا ما يكون له واحد أو أكثر من "الأزواج المنفردة" من الإلكترونات التي تلعب أدوارًا مهمة في تحديد العديد من الخصائص الفيزيائية والكيميائية للجزيئات (انظر الملحق أ). تسمح هذه السمات مجتمعة بتكوين عدد كبير من الأنواع الجزيئية المتنوعة اللازمة لتشكيل الهياكل وتمكين وظائف الكائنات الحية.

تحتوي الكائنات الحية على مركبات غير عضوية (بشكل رئيسي الماء والأملاح ؛ انظر الملحق أ) والجزيئات العضوية. تحتوي الجزيئات العضوية على الكربون ؛ المركبات غير العضوية لا تفعل ذلك. أكاسيد الكربون والكربونات استثناءات ؛ تحتوي على الكربون ولكنها تعتبر غير عضوية لأنها لا تحتوي على الهيدروجين. عادة ما يتم تنظيم ذرات الجزيء العضوي حول سلاسل من ذرات الكربون.

تشكل المركبات غير العضوية 1٪ - 1.5٪ من كتلة الخلية الحية. إنها مركبات صغيرة وبسيطة تلعب أدوارًا مهمة في الخلية ، على الرغم من أنها لا تشكل هياكل خلوية. ينشأ معظم الكربون الموجود في الجزيئات العضوية من مصادر الكربون غير العضوية مثل ثاني أكسيد الكربون الذي يتم التقاطه عن طريق تثبيت الكربون بواسطة الكائنات الحية الدقيقة.

تمرين ( PageIndex {2} )

  1. صف العناصر الأكثر وفرة في الطبيعة.
  2. وصف العناصر الأكثر وفرة في الطبيعة ما هي الاختلافات بين الجزيئات العضوية وغير العضوية؟

الجزيئات العضوية والتشابه

تكون الجزيئات العضوية في الكائنات الحية بشكل عام أكبر وأكثر تعقيدًا من الجزيئات غير العضوية. الهياكل العظمية الكربونية مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. إنها تشكل خلايا الكائن الحي وتؤدي التفاعلات الكيميائية التي تسهل الحياة. كل هذه الجزيئات تسمى جزيء حيويس لأنها جزء من مادة حية ، تحتوي على الكربون ، وهو اللبنة الأساسية للحياة. يعتبر الكربون عنصرًا فريدًا جدًا من حيث أنه يحتوي على أربعة إلكترونات تكافؤ في مداراته الخارجية ويمكنه تكوين أربع روابط تساهمية مفردة مع ما يصل إلى أربع ذرات أخرى في نفس الوقت (انظر الملحق أ). تتكون هذه الذرات عادة من الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والكبريت والفوسفور والكربون نفسه ؛ أبسط مركب عضوي هو الميثان ، حيث يرتبط الكربون بالهيدروجين فقط (الشكل ( PageIndex {2} )).

نتيجة لمزيج الكربون الفريد من الحجم وخصائص الترابط ، يمكن لذرات الكربون أن تترابط معًا بأعداد كبيرة ، وبالتالي تنتج سلسلة أو هيكلًا كربونيًا. يمكن أن يكون الهيكل الكربوني للجزيئات العضوية مستقيماً أو متفرعاً أو على شكل حلقة (دوري). تُبنى الجزيئات العضوية على سلاسل من ذرات الكربون بأطوال مختلفة ؛ عادةً ما تكون معظمها طويلة جدًا ، مما يسمح بوجود عدد كبير ومتنوع من المركبات. لا يوجد عنصر آخر لديه القدرة على تكوين العديد من الجزيئات المختلفة ذات الأحجام والأشكال المختلفة.

تسمى الجزيئات التي لها نفس التركيب الذري ولكن الترتيب الهيكلي المختلف للذرات أيزومرات. يعتبر مفهوم التزاوج مهمًا جدًا في الكيمياء لأن بنية الجزيء ترتبط دائمًا بوظيفتها بشكل مباشر. قد تؤدي التغييرات الطفيفة في الترتيبات الهيكلية للذرات في الجزيء إلى خصائص مختلفة تمامًا. يمثل الكيميائيون الجزيئات من خلال صيغتها الهيكلية ، وهي تمثيل رسومي للبنية الجزيئية ، توضح كيفية ترتيب الذرات. تسمى المركبات التي لها صيغ جزيئية متطابقة ولكنها تختلف في تسلسل الترابط للذرات أيزومرات بنيوية. تحتوي السكريات الأحادية الجلوكوز والجالاكتوز والفركتوز على نفس الصيغة الجزيئية ، C6ح12ا6، ولكن يمكننا أن نرى من الشكل ( PageIndex {3} ) أن الذرات مرتبطة ببعضها البعض بشكل مختلف.

الأيزومرات التي تختلف في الترتيبات المكانية للذرات تسمى الإيزومرات الفراغية. نوع فريد واحد هو enantiomers. اكتشف لويس باستور خواص المتغيرات في الأصل عام 1848 أثناء استخدام مجهر لتحليل منتجات التخمير المتبلورة للنبيذ. Enantiomers عبارة عن جزيئات لها خاصية chirality ، حيث تكون هياكلها عبارة عن صور مرآة غير قابلة للفك لبعضها البعض. تعد Chirality خاصية مهمة في العديد من الجزيئات المهمة بيولوجيًا ، كما يتضح من أمثلة الاختلافات الهيكلية في الأشكال التماثلية للجلوكوز أحادي السكاريد أو الأحماض الأمينية ألانين (الشكل ( PageIndex {4} )).

العديد من الكائنات الحية قادرة فقط على استخدام شكل تصويري واحد لأنواع معينة من الجزيئات كمواد مغذية وكلبنات بناء لتكوين هياكل داخل الخلية. بعض أشكال الأحماض الأمينية المتشابهة لها مذاق ورائحة مختلفة بشكل واضح عند تناولها كغذاء. على سبيل المثال ، L-aspartame ، المعروف باسم الأسبارتام ، طعمه حلو ، في حين أن D-aspartame لا طعم له. يمكن أن يكون للمضادات الدوائية تأثيرات دوائية مختلفة جدًا. على سبيل المثال ، يوجد methorphan المركب على هيئة اثنين من المتغيرات ، أحدهما يعمل كمضاد للسعال (ديكستروmethorphan ، مثبط للسعال) ، بينما يعمل الآخر كمسكن (ليفوmethorphan ، دواء مشابه في التأثير للكوديين).

تسمى Enantiomers أيضًا أيزومرات بصرية لأنها تستطيع تدوير مستوى الضوء المستقطب. بعض البلورات التي لاحظها باستير من تخمير النبيذ كانت تدور حول الضوء في اتجاه عقارب الساعة بينما قام البعض الآخر بتدوير الضوء عكس اتجاه عقارب الساعة. اليوم ، نشير إلى المتشاكلات التي تقوم بتدوير الضوء المستقطب في اتجاه عقارب الساعة (+) كما د ، والصورة المرآة لنفس الجزيء الذي يدور الضوء المستقطب عكس اتجاه عقارب الساعة (-) مثل ل شكل. ال د و ل تسميات مشتقة من الكلمات اللاتينية دكستر (على اليمين) و ليفوس (على اليسار) ، على التوالي. غالبًا ما يكون لهذين الأيزومرين البصريين المختلفين خصائص وأنشطة بيولوجية مختلفة جدًا. أنواع معينة من الفطريات والخميرة والبكتيريا مثل جذمور, يروية، و اكتوباكيللوس spp. ، على التوالي ، يمكنه فقط استقلاب نوع واحد من الأيزومير البصري ؛ الأيزومر المعاكس غير مناسب كمصدر للعناصر الغذائية. سبب آخر مهم لإدراك الأيزومرات الضوئية هو الاستخدام العلاجي لهذه الأنواع من المواد الكيميائية للعلاج بالعقاقير ، لأن بعض الكائنات الحية الدقيقة يمكن أن تتأثر فقط بأيزومر بصري واحد محدد.

تمرين ( PageIndex {3} )

نقول أن الحياة تعتمد على الكربون. ما الذي يجعل الكربون مناسبًا جدًا ليكون جزءًا من جميع الجزيئات الكبيرة للكائنات الحية؟

المجموعات الوظيفية ذات الأهمية البيولوجية

بالإضافة إلى احتوائها على ذرات الكربون ، تحتوي الجزيئات الحيوية أيضًا على مجموعات وظيفية - مجموعات من الذرات داخل الجزيئات والتي يتم تصنيفها حسب التركيب الكيميائي المحدد والتفاعلات الكيميائية التي تقوم بها ، بغض النظر عن الجزيء الذي توجد فيه المجموعة. يتم سرد بعض المجموعات الوظيفية الأكثر شيوعًا في الشكل ( PageIndex {5} ). في الصيغ ، يرمز الرمز R إلى "بقايا" ويمثل باقي الجزيء. قد يرمز R إلى ذرة هيدروجين واحدة فقط أو قد يمثل مجموعة من العديد من الذرات. لاحظ أن بعض المجموعات الوظيفية بسيطة نسبيًا ، وتتكون من ذرة واحدة أو ذرتين فقط ، بينما يشتمل بعضها على مجموعتين من هذه المجموعات الوظيفية الأبسط. على سبيل المثال ، مجموعة الكربونيل هي مجموعة وظيفية تتكون من ذرة كربون مزدوجة مرتبطة بذرة أكسجين: C = O. يوجد في عدة فئات من المركبات العضوية كجزء من مجموعات وظيفية أكبر مثل الكيتونات والألدهيدات والأحماض الكربوكسيلية والأميدات. في الكيتونات ، يوجد الكربونيل كمجموعة داخلية ، بينما في الألدهيدات يكون مجموعة نهائية.

الجزيئات الكبيرة

تشكل سلاسل الكربون الهياكل العظمية لمعظم الجزيئات العضوية. تتحد المجموعات الوظيفية مع السلسلة لتشكيل الجزيئات الحيوية. نظرًا لأن هذه الجزيئات الحيوية عادة ما تكون كبيرة ، فإننا نطلق عليها اسم الجزيئات الكبيرة. يتم تكوين العديد من الجزيئات الكبيرة ذات الصلة بيولوجيًا عن طريق ربط عدد كبير من الجزيئات العضوية الأصغر المتطابقة أو المتشابهة جدًا معًا. تعمل الجزيئات الأصغر كوحدات بناء وتسمى مونومرس، والجزيئات الكبيرة التي تنتج عن ارتباطها تسمى بوليمرس. تشمل الخلايا وتركيبات الخلايا أربع مجموعات رئيسية من الجزيئات الكبيرة التي تحتوي على الكربون: السكريات والبروتينات والدهون والأحماض النووية. ستتم دراسة المجموعات الثلاث الأولى من الجزيئات خلال هذا الفصل. ستتم مناقشة الكيمياء الحيوية للأحماض النووية في الكيمياء الحيوية للجينوم.

من بين الطرق العديدة الممكنة التي يمكن من خلالها دمج المونومرات لإنتاج البوليمرات ، فإن أحد الأساليب الشائعة التي تمت مواجهتها في تكوين الجزيئات الكبيرة البيولوجية هو تخليق الجفاف. في هذا التفاعل الكيميائي ، ترتبط جزيئات المونومر من طرف إلى آخر في عملية تؤدي إلى تكوين جزيئات الماء كمنتج ثانوي:

[ text {H — monomer — OH} + text {H — monomer — OH} ⟶ text {H — monomer — monomer — OH} + ce {H2O} ]

يوضح الشكل ( PageIndex {6} ) تخليق الجفاف لارتباط الجلوكوز معًا لتكوين المالتوز وجزيء الماء. يلخص الجدول ( PageIndex {1} ) الجزيئات الكبيرة وبعض وظائفها.

الجدول ( PageIndex {1} ): وظائف الجزيئات الكبيرة
جزيء ضخمالمهام
الكربوهيدراتتخزين الطاقة ، المستقبلات ، الغذاء ، الدور الهيكلي في النباتات ، جدران الخلايا الفطرية ، الهياكل الخارجية للحشرات
الدهونتخزين الطاقة ، هيكل الغشاء ، العزل ، الهرمونات ، الأصباغ
احماض نوويةتخزين ونقل المعلومات الوراثية
البروتيناتالإنزيمات والبنية والمستقبلات والنقل والدور البنيوي في الهيكل الخلوي للخلية والمصفوفة خارج الخلية

تمرين ( PageIndex {4} )

ما هو الناتج الثانوي لتفاعل تخليق الجفاف؟

المفاهيم الأساسية والملخص

  • أكثر العناصر وفرة في الخلايا هي الهيدروجين والكربون والأكسجين والنيتروجين والفوسفور والكبريت.
  • الحياة تعتمد على الكربون. يمكن لكل ذرة كربون أن ترتبط بذرة أخرى تنتج a هيكل عظمي من الكربون يمكن أن تكون مستقيمة أو متفرعة أو على شكل حلقة.
  • قد تترابط نفس أعداد وأنواع الذرات معًا بطرق مختلفة لإنتاج جزيئات مختلفة تسمى نظائر. قد تختلف الأيزومرات في تسلسل الترابط لذراتها (الايزومرات الهيكلية) أو في الترتيب المكاني للذرات التي تكون تسلسلات الترابط هي نفسها (الأيزومرات الفراغية) ، وقد تختلف خواصها الفيزيائية والكيميائية بشكل طفيف أو جذري.
  • المجموعات الوظيفية تمنح خصائص كيميائية محددة للجزيئات التي تحملها. المجموعات الوظيفية الشائعة في الجزيئات الحيوية هي الهيدروكسيل والميثيل والكربونيل والكربوكسيل والأمينو والفوسفات والسلفهيدريل.
  • الجزيئات الكبيرة نكون البوليمرات مجمعة من الوحدات الفردية ، و مونومرات، التي ترتبط ببعضها البعض مثل اللبنات الأساسية. يتم تشكيل العديد من الجزيئات الكبيرة ذات الأهمية البيولوجية بواسطة التوليف الجفاف، وهي عملية ترتبط فيها المونومرات ببعضها البعض عن طريق الجمع بين مجموعاتها الوظيفية وتوليد جزيئات الماء كمنتجات ثانوية.

متعدد الخيارات

أي من هذه العناصر هو ليس مغذيات دقيقة؟

أ. ج
ب. كاليفورنيا
شركة C.
D. النحاس

أ

أي مما يلي هو اسم الجزيئات التي تكون هياكلها عبارة عن صور مرآة لا يمكن استبدالها؟

أ. الايزومرات الهيكلية
المونومرات
جيم البوليمرات
د

د

خطأ صحيح

تحتوي جميع الألدهيدات والأميدات والأحماض الكربوكسيلية والإسترات والكيتونات على مجموعات الكربونيل.

حقيقي

جزيئين يحتويان على نفس أنواع وأعداد الذرات ولكن متواليات الترابط المختلفة تسمى متشابهة.

خاطئة

اجابة قصيرة

لماذا يعتبر الكربون والنيتروجين والأكسجين والهيدروجين العناصر الأكثر وفرة في المادة الحية ، وبالتالي تعتبر مغذيات كبيرة المقدار؟

حدد المجموعة الوظيفية في كل من الصيغ الهيكلية المصورة.

التفكير النقدي

الصيغة التركيبية الموضحة تتوافق مع البنسلين G ، وهو مضاد حيوي ضيق الطيف يُعطى عن طريق الوريد أو العضل كعلاج للعديد من الأمراض البكتيرية. يتم إنتاج المضاد الحيوي عن طريق الفطريات من الجنس بنسيليوم. (أ) حدد ثلاث مجموعات وظيفية رئيسية في هذا الجزيء تتكون كل منها من مجموعتين وظيفيتين أبسط. (ب) قم بتسمية مجموعتين وظيفيتين أبسط تتألفان من كل مجموعة من المجموعات الوظيفية الرئيسية المحددة في (أ).


35 قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء

ما هي المجموعات الوظيفية الموجودة في الجزيء أدناه. قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء.

تاموكسيفين C26h29no Pubchem

مجموعة كيتون ألدهيد استر هيدروكسيل.

قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء. تمنح المجموعات الوظيفية خصائص كيميائية محددة للجزيئات التي تشكل جزءًا منها. Ketone aldehyde ester hydroxyl group alcohol amino group amine carboxyl group carboxylic acid نشر قبل عام واحد. قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء.

قم بتصنيف المجموعات الوظيفية التالية باستخدام pr. كيتون ألدهيد استر مجموعة هيدروكسيل مجموعة أمينية am. قد تم حل هذه المشكله.

قم بتسمية المجموعات الوظيفية في هذا الجزيء. قم بتسمية المجموعات المحاطة بدائرة بالأرقام التي تشير إلى. إظهار نص الصورة المكتوبة.

قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء. احكم علي إذا كنت ترغب في ذلك ، لكنني حاولت بجدية هذا السؤال كثيرًا لدرجة أنني سأحصل على 40 فقط إذا فهمته بشكل صحيح الآن. مزيج من ذرتين على الأقل تشكلان أصغر وحدة يمكن التعرف عليها حيث يمكن فصل مادة غير مغشوشة مع الاحتفاظ بالترتيب والخصائص الكيميائية لتلك المادة.

كيتون ألدهيد استر مجموعة هيدروكسيل. قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء. في هذا النشاط سوف تحدد المركبات التي تظهر خصائص كيميائية معينة بالإضافة إلى أمثلة لتلك المركبات الستة المختلفة.

إجابة الخبير 100 58 تقييمات السؤال السابق السؤال التالي نسخ نص الصورة من هذا السؤال. يحتوي الجزيء الموضح هنا على أربع مجموعات وظيفية oh sh nh2 و opo23 مرتبطة بسلسلة كربون طولها ست ذرات كربون. المجموعة الوظيفية هي مجموعة من الذرات مرتبطة ببعضها البعض بطريقة معينة يمكنها أن تحل محل ذرة الهيدروجين في الهيدروكربون.

قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء. اسحب ملصق أبيض لجزيء واحد وملصق أزرق خاص بخصائص كيميائية إلى كل حاوية. الإجابة لتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا الجزيء.

قم بتسمية المجموعات الوظيفية في هذا الجزيء. Ketone aldehyde ester hydroxyl group alcohol amino group amine carboxyl group carboxylic acid نشر قبل عام واحد.

موارد محلولة 200 1000 درجة إرسال التخلي عن Westi

التفاعلات التخطيطية للمجموعات الوظيفية الدوبامين ورد الفعل

الكيمياء العضوية أنا أمب الثاني تعيين تسمية القراءة أعلى قبعة

تم حل تسمية التعلم المتقاربة الوظيفة المميزة G

حل Ion 15 من 18 ملصق Sapl Nglearning المميز

الكيتامين C13h16clno Pubchem

المجموعات الوظيفية كربون بيولوجيا مقالة أكاديمية خان

تعديل البروتين الكيميائي الانتقائي اتصالات الطبيعة

7 1 جزيئات عضوية ميكروبيولوجيا الطبعة الكندية

حدد المجموعات الوظيفية في الجزيء التالي أ كيتون عطري 1 إستر كحول ب ألدهيد 3 كحول عطري كيتون ج إستر عطري 1 كحول 1 كحول د كيتون 1

تم حل التسمية المجموعات الوظيفية المميزة في هذا Mo

درجة الواجب التي تم حلها 121 2000 من الموارد تتخلى عن تلميح

التفاعلات التخطيطية للمجموعات الوظيفية الدوبامين ورد الفعل

بيولوجيا المجموعات الوظيفية للتخصصات الأولى

أدوار متنوعة لمستقبلات الغلوتامات في التثبيط

المجموعات الوظيفية الكيمياء العضوية مخلب الفيديو الإعدادية

المجموعات الوظيفية الكيمياء العضوية مخلب الفيديو الإعدادية

التقدم الأخير في تقنيات وسم البروتين الأنزيمية و

محلول 2 5 2018 11 00 مساءً 4 10 9 16 02 2 2018 08 20 مساءً Pri

جزيئات خالية من مشتقات Chalcone النص الكامل واعدة

مواد متناهية الصغر خالية من المواد النانوية ذات النص الكامل كمواد نانوية ناعمة

تم حل السؤال 3 من 13 قم بتسمية الوظيفة المميزة

تعمل المجموعات الوظيفية المتعددة في Uio 66 على تحسين الحرب الكيميائية

02 4 المجموعات الوظيفية وكيمياء الجزيئات الكبيرة

3 1 المجموعات الوظيفية الكيمياء Libretexts

Bio Orthogonal Labeling كأداة لتصور وتحديد جديد

المجموعة الوظيفية Ester Misse Rsd7 Org

المزيد عن ورقة التوقيعات الكيميائية الكيميائية في خط الأنابيب

تُبنى البوليمرات من جزيئات مونومرات الحياة الحية

قم بتسمية المجموعات الوظيفية المميزة في صورة الجزيء هذه

الحل تحديد المجموعات الوظيفية الكيمياء العضوية

الوسم السريع والتثبيط التساهمي للمواطن الأصلي داخل الخلايا


1.7: الخواص الكيميائية للألكانات

جزيئات الألكان غير قطبية وبالتالي لا تتفاعل بشكل عام مع المركبات الأيونية مثل معظم الأحماض المختبرية أو القواعد أو العوامل المؤكسدة أو عوامل الاختزال. ضع في اعتبارك البيوتان كمثال:

لا تنجذب الأيونات الموجبة ولا الأيونات السالبة إلى جزيء غير قطبي.في الواقع ، تخضع الألكانات لعدد قليل جدًا من ردود الفعل التي يطلق عليها أحيانًا البارافيناتمن اللاتينية parum affinis، معنى و ldquolittle تقارب. & rdquo

تفاعلان مهمان يخضعان للألكانات هما الاحتراق والهالوجين. لا يحدث شيء عندما تختلط الألكانات بالأكسجين فقط ( (O_2 )) في درجة حرارة الغرفة ، ولكن عندما يوفر اللهب أو الشرارة طاقة التنشيط ، يستمر تفاعل الاحتراق شديد الحرارة بقوة. للميثان (CH4) ، يكون رد الفعل كما يلي:

[CH_4 + 2O_2 rightarrow CO_2 + 2H_2O + text التسمية <12.7.1> ]

إذا تم خلط المواد المتفاعلة بشكل كافٍ وكان هناك أكسجين كافٍ ، فإن المنتجات الوحيدة هي ثاني أكسيد الكربون ( (CO_2 )) ، والماء ( (H_2O )) ، والحرارة و mdashheat لطهي الأطعمة ، وتدفئة المنازل ، وتجفيف الملابس. نظرًا لأن الظروف نادرًا ما تكون مثالية ، يتم تكوين منتجات أخرى بشكل متكرر. عندما يكون إمداد الأكسجين محدودًا ، يكون أول أكسيد الكربون ( (CO )) منتجًا ثانويًا:

[2CH_4 + 3O_2 rightarrow & # 8203 2CO + 4H_2O label <12.7.2> ]

هذا التفاعل مسؤول عن عشرات الوفيات كل عام من سخانات الغاز غير المهواة أو المعدلة بشكل غير صحيح. (تحدث تفاعلات مماثلة مع نتائج مماثلة مع سخانات الكيروسين.)

تتفاعل الألكانات أيضًا مع هالوجينات الكلور ( (Cl_2 )) والبروم ( (Br_2 )) في وجود ضوء فوق بنفسجي أو عند درجات حرارة عالية لإنتاج ألكانات مكلورة ومبرومة. على سبيل المثال ، يتفاعل الكلور مع الميثان الزائد ( (CH_4 )) ليعطي كلوريد الميثيل ( (CH_3Cl )).

[CH_4 + Cl_2 rightarrow & # 8203 CH_3Cl + HCl label <12.7.3> ]

مع المزيد من الكلور ، يتم الحصول على خليط من المنتجات: CH3Cl ، CH2Cl2، CHCl3و CCl4. الفلور ( (F_2 )) ، أخف هالوجين ، يتحد بشكل متفجر مع معظم الهيدروكربونات. اليود ( (I_2 )) غير متفاعل نسبيًا. يتم إنتاج الألكانات المفلورة والمعالجة باليود بطرق غير مباشرة.


7.1: الجزيئات العضوية - علم الأحياء

أ الجزيء البيولوجي هو واحد موجود في الكائنات الحية. تشمل الجزيئات البيولوجية الجزيئات مثل الكربوهيدرات والبروتينات والأحماض النووية. الدهون هي أيضًا جزيئات كبيرة بيولوجية. إنها ضرورية لجميع أشكال الحياة المعروفة من أجل البقاء.

الجزيء البيولوجي هو بوليمر يحدث بشكل طبيعي في الكائنات الحية. هذه الجزيئات ضرورية لبقاء الحياة.

الكربوهيدرات

الكربوهيدرات تشمل السكريات وبوليمراتها. تتمثل إحدى السمات الرئيسية للكربوهيدرات في أنها تحتوي فقط على عناصر الكربون والهيدروجين والأكسجين. في مونومرات الكربوهيدرات ، كل كربون باستثناء واحد له مجموعة هيدروكسيل مرتبطة به ، وذرة الكربون المتبقية مرتبطة مرتين بذرة أكسجين لتشكيل مجموعة كربونيل. من أهم المونومرات في الكربوهيدرات الجلوكوز ([حلقة الوصل]). يمكن أن يوجد جزيء الجلوكوز في شكل سلسلة مفتوحة (لا حلقية) وحلقة (دائرية).

هيكل السلسلة المفتوحة (أ) والدوري (ب) لجزيء الجلوكوز

يتم إنتاج الجلوكوز أثناء البناء الضوئيالذي يحدث في النباتات. أثناء عملية التمثيل الضوئي ، يشارك ضوء الشمس (الطاقة الشمسية) والماء وثاني أكسيد الكربون في تفاعل كيميائي ينتج الجلوكوز والأكسجين. يتم تخزين هذا الجلوكوز بطرق مختلفة في النبات.

يكون رد فعل التمثيل الضوئي كما يلي:

6 CO 2 + 6 H 2 O + ضوء الشمس & # 8594 C 6 H 12 O 6 + 6 O 2 6 CO 2 + 6 H 2 O + ضوء الشمس & # 8594 C 6 H 12 O 6 + 6 O 2

الجلوكوز هو مصدر مهم ل طاقة لكل من النبات نفسه ، وكذلك للحيوانات والكائنات الأخرى التي قد تتغذى عليه. يلعب الجلوكوز دورًا مهمًا في التنفس الخلوي، وهو تفاعل كيميائي يحدث في خلايا جميع الكائنات الحية. خلال هذا التفاعل ، يتفاعل الجلوكوز والأكسجين لإنتاج ثاني أكسيد الكربون والماء والأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). ATP هو جزيء تستخدمه الخلايا للطاقة حتى تتمكن خلايا الجسم من العمل بشكل طبيعي. الغرض من يتناول الطعام إذن ، للحصول على الجلوكوز الذي يمكن للجسم تحويله بعد ذلك إلى ATP ، فإنه يحتاج إلى البقاء على قيد الحياة.

يكون رد فعل التنفس الخلوي كما يلي:

6 C 6 H 12 O 6 + 60 2 & # 8594 6 CO 2 + 6 H 2 O + ATP 6 C 6 H 12 O 6 + 60 2 & # 8594 6 CO 2 + 6 H 2 O + ATP

غالبًا لا نأكل الجلوكوز في شكله البسيط. في كثير من الأحيان ، نتناول الكربوهيدرات المعقدة التي يتعين على أجسامنا تقسيمها إلى جزيئات جلوكوز فردية قبل استخدامها في التنفس الخلوي. هذه الكربوهيدرات المعقدة عبارة عن بوليمرات تتكون من خلال تفاعلات التكثيف البلمرة ([رابط]). نشاء و السليلوز مثالان على الكربوهيدرات التي تتكون من بوليمرات مكونة من مونومرات الجلوكوز.

  • نشاء تستخدم النباتات النشا لتخزين الجلوكوز الزائد ، ويتكون من سلاسل طويلة من مونومرات الجلوكوز. تتكون البطاطس بالكامل تقريبًا من النشا. هذا هو السبب في أن البطاطس مصدر جيد للطاقة. الحيوانات أيضًا قادرة على تخزين الجلوكوز ، ولكن في هذه الحالة يتم تخزينه كمركب يسمى الجليكوجينبدلا من النشا.
  • السليلوز يتكون السليلوز أيضًا من سلاسل من جزيئات الجلوكوز ، لكن الترابط بين البوليمرات يختلف قليلاً عن الترابط في النشا. يوجد السليلوز في جدران خلايا النباتات وتستخدمه النباتات كمواد بناء.

البروتينات

تعد البروتينات جزءًا مهمًا للغاية في أي خلية ، وهي تؤدي عددًا من الوظائف مثل الدعم والتخزين والنقل داخل الجسم. تسمى مونومرات البروتينات أحماض أمينية. الحمض الأميني هو جزيء عضوي يحتوي على كربوكسيل ومجموعة أمينية ، بالإضافة إلى سلسلة جانبية كربونية. تختلف السلسلة الجانبية للكربون من حمض أميني إلى آخر ، وفي بعض الأحيان يتم تمثيلها ببساطة بالحرف "R" في الصيغة الهيكلية للجزيء. يعرض [رابط] بعض الأمثلة على الأحماض الأمينية المختلفة.

ثلاثة أحماض أمينية: جلايسين ، ألانين وسيرين

المناطق المشحونة في حمض أميني

في الحمض الأميني ، تعمل المجموعة الأمينية كقاعدة لأن ذرة النيتروجين تحتوي على زوج من الإلكترونات غير المزدوجة والتي يمكن استخدامها للارتباط بأيون الهيدروجين. لذلك تجذب المجموعة الأمينية أيون الهيدروجين من مجموعة الكربوكسيل ، وينتهي بها الأمر بشحن +1. مجموعة الكربوكسيل التي أخذ منها أيون الهيدروجين شحنة -1. لذلك يمكن أيضًا تمثيل جلايسين الأحماض الأمينية كما هو موضح في الشكل أدناه.

عندما يقترب اثنان من مونومرات الأحماض الأمينية من بعضهما البعض ، فقد يتم ربطهما ببعضهما البعض السندات الببتيد ([رابط]) لتشكيل ملف بولي ببتيد سلسلة. . التفاعل هو تفاعل تكثيف. يمكن أن تختلف الببتيدات في الطول من عدد قليل من الأحماض الأمينية إلى ألف أو أكثر. ثم يتم ربط سلاسل polpeptide ببعضها البعض بطرق مختلفة لتشكيل a بروتين. إن تسلسل الأحماض الأمينية في البوليمر هو الذي يعطي البروتين خصائصه الخاصة.

يُعرف تسلسل الأحماض الأمينية في السلسلة بالبروتين الهيكل الأساسي. مع زيادة حجم السلسلة ، تبدأ في الالتواء واللف والطي على نفسها. يتم تجميع الأجزاء المختلفة من البولي ببتيد معًا بواسطة روابط هيدروجينية ، والتي تتكون بين ذرات الهيدروجين في جزء واحد من السلسلة وذرات الأكسجين أو النيتروجين في جزء آخر من السلسلة. يُعرف هذا باسم الهيكل الثانوي من البروتين. في بعض الأحيان ، في هذا الهيكل الحلزوني الملفوف ، قد تتشكل الروابط بين السلاسل الجانبية (مجموعات R) للأحماض الأمينية. ينتج عن هذا المزيد من الالتواءات غير المنتظمة للبروتين. هذا يسمى الهيكل الثالث من البروتين.

يتحد نوعان من الأحماض الأمينية (الجلايسين والألانين) ليُشكلا جزءًا من سلسلة بولي ببتيد. ترتبط الأحماض الأمينية برابطة ببتيدية بين ذرة كربون من حمض أميني واحد وذرة نيتروجين للحمض الأميني الآخر.

هناك عشرين نوعًا من الأحماض الأمينية الموجودة في الطبيعة. جميع الخلايا ، النباتية والحيوانية ، تبني بروتيناتها من عشرين حمضًا أمينيًا فقط. في البداية ، يبدو هذا عددًا صغيرًا جدًا ، لا سيما بالنظر إلى العدد الهائل من البروتينات المختلفة الموجودة. ومع ذلك ، إذا كنت تعتقد أن معظم البروتينات تتكون من سلاسل متعددة الببتيد تحتوي على 100 حمض أميني على الأقل ، فستبدأ في إدراك التركيبات الممكنة التي لا نهاية لها من الأحماض الأمينية المتوفرة.

وظائف البروتينات

للبروتينات عدد من الوظائف في الكائنات الحية.

  • البروتينات الهيكلية مثل الكولاجين في الأنسجة الضامة للحيوان والكيراتين في الشعر والقرون وريش الريش ، كلها توفر الدعم.
  • بروتينات التخزين مثل الزلال في بياض البيض يوفر مصدرا للطاقة. تخزن النباتات البروتينات في بذورها لتوفير الطاقة للنبات الجديد.
  • بروتينات النقل نقل مواد أخرى في الجسم. الهيموجلوبين الموجود في الدم على سبيل المثال هو بروتين يحتوي على الحديد. الهيموجلوبين له انجذاب (جاذبية) للأكسجين ، لذا فهذه هي الطريقة التي ينتقل بها الأكسجين حول الجسم في الدم.
  • البروتينات الهرمونية تنسيق أنشطة الجسم. الأنسولين على سبيل المثال ، هو بروتين هرموني يتحكم في مستويات السكر في الدم.
  • الانزيمات هي محفزات كيميائية وتسريع التفاعلات الكيميائية. تساعد الإنزيمات الهاضمة مثل الأميليز في اللعاب على تكسير البوليمرات في الطعام. تلعب الإنزيمات دورًا مهمًا في جميع التفاعلات الخلوية مثل التنفس والتمثيل الضوئي والعديد من التفاعلات الأخرى.
مشروع البحث: الجزيئات الكبيرة في نظامنا الغذائي اليومي
  1. من أجل الحفاظ على صحة أجسامنا ، من المهم أن نتناول نظامًا غذائيًا متوازنًا يحتوي على كميات مناسبة من الكربوهيدرات والبروتينات والدهون. تعتبر الدهون مصدرًا مهمًا للطاقة ، فهي توفر العزل للجسم ، كما أنها توفر طبقة واقية حول العديد من الأعضاء الحيوية. تحتاج أجسامنا أيضًا إلى بعض الفيتامينات والمعادن الأساسية. تحتوي معظم عبوات المواد الغذائية على ملصق يوفر هذه المعلومات. اختر عددًا من العناصر الغذائية المختلفة التي تتناولها. انظر إلى الملصق الغذائي لكل منها ، ثم أكمل الجدول التالي:
    طعامالكربوهيدرات (٪)البروتينات (٪)الدهون (٪)
    1. أي نوع من الأطعمة يحتوي على أكبر نسبة من البروتين؟
    2. أي نوع من الأطعمة يحتوي على أكبر نسبة من الكربوهيدرات؟
    3. أي من أنواع الأطعمة التي أدرجتها قد تعتبرها "الأكثر صحة"؟ أعط سببا لإجابتك.
    • حمية نباتية
    • نظام غذائي منخفض الدهون
    • حمية اتكينز
    • مراقبو الوزن
    1. ما هي نظرية فقدان الوزن التي يقترحها كل نوع من أنواع النظام الغذائي؟
    2. ما هي فوائد من النظام الغذائي؟
    3. ما هي الإمكانات مشاكل مع النظام الغذائي؟
    الكربوهيدرات والبروتينات
    1. أعط الصيغة الهيكلية لكل مما يلي:
      1. سلسلة بوليمر تتكون من ثلاث جزيئات جلوكوز.
      2. سلسلة بولي ببتيد ، تتكون من جزيئين من ألانين وجزيء واحد من سيرين.
      1. أعط الصيغة الهيكلية للمونومرات التي تشكل عديد الببتيد.
      2. في الصيغة الهيكلية للمونومر الأول ، قم بتسمية المجموعة الأمينية ومجموعة الكربوكسيل.
      3. ما هي الصيغة الكيميائية لسلسلة جانبية الكربون في المونومر الثاني؟
      4. قم بتسمية الرابطة التي تتكون بين مونومرات عديد الببتيد.

      احماض نووية

      سوف تتذكر أننا ذكرنا سابقًا أن كل بروتين يختلف بسبب تسلسله الفريد من الأحماض الأمينية. ولكن ما الذي يتحكم في كيفية ترتيب الأحماض الأمينية لتكوين البروتينات المحددة التي يحتاجها الكائن الحي؟ هذه المهمة من أجل الجين. يحتوي الجين على DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) وهو بوليمر ينتمي إلى فئة من المركبات تسمى احماض نووية. الحمض النووي هو المادة الجينية التي ترثها الكائنات الحية من والديها. إن الحمض النووي هو الذي يوفر الترميز الجيني المطلوب لتشكيل البروتينات المحددة التي يحتاجها الكائن الحي. حمض نووي آخر هو RNA (حمض النووي الريبي). يوضح الرسم البياني الموجود في [link] جزيء RNA.

      يتكون بوليمر الحمض النووي من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. يحتوي كل نيوكليوتيد على ثلاثة أجزاء: سكر وفوسفات وقاعدة نيتروجينية. الحمض النووي هو حلزون مزدوج تقطعت به السبل (الحلزون هو في الأساس ملف). أو يمكنك التفكير في الأمر على أنه جزيئين من RNA مرتبطان ببعضهما البعض.

      تشكل مونومرات النوكليوتيدات بوليمر RNA

      هناك خمس قواعد نيتروجينية مختلفة: الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) ، الثايمين (T) واليوراسيل (U). إن تسلسل القواعد النيتروجينية في بوليمر DNA هو الذي سيحدد الكود الجيني لذلك الكائن الحي. توفر ثلاث قواعد نيتروجينية متتالية ترميز حمض أميني واحد. لذلك ، على سبيل المثال ، إذا كانت القواعد النيتروجينية على ثلاثة نيوكليوتيدات هي اليوراسيل, السيتوزين و اليوراسيل (بهذا الترتيب) ، واحد سيرين سيصبح الأحماض الأمينية جزءًا من سلسلة عديد الببتيد. يتم بناء سلسلة البولي ببتيد بهذه الطريقة حتى تصبح طويلة بما يكفي (وبتسلسل الأحماض الأمينية الصحيحة) لتكون بروتينًا. نظرًا لأن البروتينات تتحكم في الكثير مما يحدث في الكائنات الحية ، فمن السهل رؤية مدى أهمية الأحماض النووية كنقطة انطلاق لهذه العملية.

      يمكن لعيب واحد في نوكليوتيد واحد أن يكون مدمرًا للكائن الحي. أحد الأمثلة على ذلك هو مرض يسمى فقر الدم المنجلي. بسبب نوكليتيتيد خاطئ في الشفرة الجينية ، ينتج الجسم بروتينًا يسمى الهيموجلوبين المنجلي. الهيموجلوبين هو البروتين الموجود في خلايا الدم الحمراء الذي يساعد على نقل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم. عندما يتم إنتاج الهيموجلوبين المنجلي ، يتغير شكل خلايا الدم الحمراء. تؤدي هذه العملية إلى إتلاف غشاء خلايا الدم الحمراء ، ويمكن أن تتسبب في انحشار الخلايا في الأوعية الدموية. هذا يعني أن خلايا الدم الحمراء ، التي تحمل الأكسجين ، لا يمكنها الوصول إلى الأنسجة حيث تكون هناك حاجة إليها. يمكن أن يسبب هذا تلفًا خطيرًا للأعضاء. الأفراد الذين يعانون من فقر الدم المنجلي لديهم عمومًا متوسط ​​عمر أقل.

      يعرض [رابط] بعض الأمثلة الأخرى على الترميز الجيني للأحماض الأمينية المختلفة.


      7.1: الجزيئات العضوية - علم الأحياء

      مع وجود أكثر من عشرين مليون مركب عضوي معروف ، سيكون من الصعب للغاية حفظ التفاعلات الكيميائية لكل منها. لحسن الحظ ، تميل الجزيئات ذات المجموعات الوظيفية المتشابهة إلى الخضوع لتفاعلات مماثلة. المجموعات الوظيفية هي وحدات هيكلية داخل مركبات عضوية يتم تحديدها بترتيبات ترابط محددة بين ذرات معينة. على سبيل المثال ، تشتمل بنية الكابسيسين ، الموجودة في الفلفل الحار ، على عدة مجموعات وظيفية ، موضحة في الشكل أدناه وموضحة في جميع أنحاء هذا القسم.

      حتى لو كانت أجزاء أخرى من الجزيء مختلفة تمامًا ، فإن مجموعات وظيفية معينة تميل إلى التفاعل بطرق معينة. مع تقدمنا ​​في دراستنا للكيمياء العضوية ، سيصبح من المهم للغاية أن نكون قادرين على التعرف بسرعة على المجموعات الوظيفية الأكثر شيوعًا ، لأن إنها العناصر الهيكلية الرئيسية التي تحدد كيفية تفاعل الجزيئات العضوية. في الوقت الحالي ، سنهتم فقط برسم كل مجموعة وظيفية والتعرف عليها ، كما وصفها لويس وهياكل الخطوط. سيتم تناول الكثير من الجزء المتبقي من دراستك للكيمياء العضوية بالتعرف على كيفية تصرف المجموعات الوظيفية المختلفة في التفاعلات العضوية.

      & # 8216default & # 8217 في الكيمياء العضوية (أساسًا ، قلة من أي مجموعات وظيفية) المصطلح ألكان، التي تتميز بروابط وحيدة بين الكربون والكربون ، أو بين الكربون والهيدروجين. الميثان ، CH4، هو الغاز الطبيعي الذي قد تحرقه في فرنك. أوكتان ، سي8ح18، هو أحد مكونات البنزين.

      الألكانات

      الألكينات (اتصلت في بعض الأحيان الأوليفينات) لها روابط كربون-كربون مزدوجة ، و الألكاينات لديها روابط ثلاثية الكربون والكربون. الإيثين ، أبسط مثال للألكين ، هو غاز يعمل كإشارة خلوية في الفاكهة لتحفيز النضج. (إذا كنت تريد أن ينضج الموز بسرعة ، فضعه في كيس ورقي مع تفاحة & # 8211 تفاحة ينبعث منها غاز الإيثين ، مما يؤدي إلى بدء عملية النضج في الموز). يستخدم Ethyne ، المعروف باسم الأسيتيلين ، كوقود في مشاعل اللحام.

      الألكينات والألكينات

      في وقت لاحق ، سوف ندرس طبيعة الترابط على الألكينات والألكينات ، ونتعلم أن الترابط في الألكينات مستو ثلاثي الزوايا في الألكينات خطي. علاوة على ذلك ، يمكن أن تتخذ العديد من الألكينات شكلين هندسيين: رابطة الدول المستقلة أو عبر. ال رابطة الدول المستقلة و عبر أشكال ألكين معين هي جزيئات مختلفة لها خصائص فيزيائية مختلفة لأنه ، كما سنتعلم في الفصل 2 ، هناك حاجز طاقة مرتفع للغاية للدوران حول رابطة مزدوجة. في المثال أدناه ، الفرق بين رابطة الدول المستقلة و عبر الألكينات واضحة للعيان.

      سيكون لدينا المزيد لنقوله عن موضوع رابطة الدول المستقلة و عبر الألكينات في الفصل 3 ، وسوف نتعلم المزيد عن تفاعل الألكينات في الفصل 10.

      يتم تصنيف الألكانات والألكينات والألكينات على أنها الهيدروكربونات، لأنها تتكون فقط من ذرات الكربون والهيدروجين. ويقال أن تكون الألكانات الهيدروكربونات المشبعة، لأن الكربون مرتبط بأكبر عدد ممكن من الهيدروجين & # 8211 بمعنى آخر ، هم مشبع مع ذرات الهيدروجين. تحتوي الكربونات المزدوجة والثلاثية في الألكينات والألكينات على عدد أقل من ذرات الهيدروجين المرتبطة بها & # 8211 وبالتالي يشار إليها باسم الهيدروكربونات غير المشبعة.

      ال عطري يتم تمثيل المجموعة بالبنزين (الذي اعتاد أن يكون مذيبًا شائع الاستخدام في المختبر العضوي ، ولكن تبين أنه مادة مسرطنة) ، والنفثالين ، وهو مركب برائحة مميزة & # 8216 كرة العث و # 8217. المجموعات العطرية هي هياكل دائرية (مسطحة) ، وهي منتشرة بطبيعتها. سوف نتعلم المزيد عن هيكل وردود فعل المجموعات العطرية في الفصل الدراسي القادم.

      العطريات

      عندما يرتبط كربون الألكان بواحد أو أكثر من الهالوجينات ، يشار إلى المجموعة باسم أ هاليد الألكيل أو هالو ألكان. يعتبر الكلوروفورم مذيبًا مفيدًا في المختبر ، وكان أحد أدوية التخدير السابقة المستخدمة في الجراحة. تم استخدام كلورو ثنائي فلورو الميثان كمبرد وفي بخاخات الأيروسول حتى أواخر القرن العشرين ، ولكن توقف استخدامه بعد أن تبين أنه له آثار ضارة على طبقة الأوزون. البروموثان هو هاليد ألكيل بسيط يستخدم غالبًا في التخليق العضوي. مجموعات هاليدات الألكيل نادرة جدًا في الجزيئات الحيوية.

      هالو ألكانات

      الكحوليات والفينولات والثيول

      التمييز مهم ، لأنه كما سنرى لاحقًا ، هناك فرق كبير في تفاعل الكحولات والفينولات.

      نحن على دراية بالعديد من أنواع الكحوليات الشائعة. على سبيل المثال ، إيثانول [لاتكس] يسار ( م right) [/ لاتكس] هو الكحول الموجود في المشروبات الكحولية. كما أنها تستخدم على نطاق واسع في التصنيع الصناعي للمواد الكيميائية الأخرى. الميثانول [لاتكس] يسار ( م right) يستخدم [/ لاتكس] كمادة مضافة للبنزين أو بديل. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن استخدام الميثانول لتصنيع الفورمالديهايد ، والذي يستخدم في إنتاج البلاستيك والدهانات والمواد المفيدة الأخرى. يُعرف الأيزوبروبانول عادةً باسم الكحول المحمر. بالإضافة إلى استخداماته الصناعية ، يستخدم الأيزوبروبانول لتنظيف الأسطح المختلفة ، بما في ذلك شاشات الكمبيوتر واللوحات البيضاء وحتى الجلد (على سبيل المثال ، قبل سحب الدم).

      تسمى الأشكال المنحلة من الكحوليات والفينولات والثيول ألكوكسيدات, الفينولات، و ثيولاتس، على التوالى. الكحول البروتوني هو أوكسونيوم أيون.

      في الأثير المجموعة الوظيفية ، والأكسجين المركزي مرتبط بكربونين. يوجد أدناه هيكل ثنائي إيثيل إيثر ، وهو مذيب مختبري شائع وأيضًا أحد المركبات الأولى التي يتم استخدامها كمخدر أثناء العمليات. تعتبر الإيثرات مذيبات جيدة للمركبات العضوية الأخرى بسبب قلة تفاعلها.يذوبون بسهولة الجزيئات غير القطبية. يسمى التناظرية الكبريتية للأثير أ ثيوثير أو كبريتيد.

      الاثيرات والكبريتيدات

      الأمينات تتميز بذرات النيتروجين مع روابط مفردة للهيدروجين والكربون. مثلما توجد الكحولات الأولية والثانوية والثالثية ، هناك الأمينات الأولية والثانوية والثالثية. الأمونيا حالة خاصة لا تحتوي على ذرات كربون.

      من أهم خصائص الأمينات أنها أساسية ، ويسهل تكوينها بالبروتونات الأمونيوم الايونات الموجبة. في الحالة التي يكون فيها للنيتروجين أربع روابط مع الكربون (وهو أمر غير معتاد إلى حد ما في الجزيئات الحيوية) ، فإنه يسمى أيون الأمونيوم الرباعي.

      العديد من الأمينات الأصغر لها روائح قوية جدًا وكريهة. على سبيل المثال ، المركبات ذات الأسماء المناسبة كادافيرين وبوتريسين هي أمينات كريهة الرائحة ، تشكلت كجزء من عملية الاضمحلال بعد الموت.

      تخدم الأمينات مجموعة متنوعة من الاستخدامات. يعمل Diphenylamine كمثبت لأنواع معينة من المتفجرات. تم العثور على الأمينات كمكونات في بعض مواد التشحيم ، في المطورين ، وهي جزء من المنسوجات المقاومة للماء. تستخدم بعض الأمينات ، مثل نوفوكائين ، كمخدر. تحتوي العديد من المركبات الصيدلانية على أمينات ، بما في ذلك 8 من أكثر 10 أدوية موصوفة في عام 2012.

      الأمينات

      ملحوظة: لا تخلط بينكيفية تطبيق المصطلحات & # 8216primary & # 8217، & # 8216secondary & # 8217، و & # 8216tertiary & # 8217 على الكحول والأمينات & # 8211 التعريفات مختلفة. في الكحوليات ، ما يهم هو عدد الكربونات الأخرى التي يحتوي عليها الكحول كربون مرتبط ، بينما في الأمينات ، ما يهم هو عدد ذرات الكربون نتروجين مستعبدين ل.

      فوسفات ومجموعاته الوظيفية المشتقة موجودة في كل مكان في الجزيئات الحيوية. يسمى الفوسفات المرتبط بمجموعة عضوية واحدة أ استر الفوسفات عندما يكون له رابطان لمجموعات عضوية ، يطلق عليه a ديستر الفوسفات. الارتباط بين اثنين من الفوسفات يخلق a أنهيدريد الفوسفات.

      الفوسفات العضوي

      هناك عدد من المجموعات الوظيفية التي تحتوي على الرابطة المزدوجة بين الكربون والأكسجين ، والتي يشار إليها عادةً باسم أ كاربونيل. الكيتونات و الألدهيدات مجموعتان وظيفيتان متصلتان ارتباطًا وثيقًا بالكربونيل وتتفاعلان بطرق متشابهة جدًا. في الكيتون ، يتم ربط ذرة الكربون في الكاربونيل باثنين من الكربونيل الآخرين. في الألدهيد ، يتم ربط الكربونيل على جانب واحد بالهيدروجين ، وعلى الجانب الآخر بالكربون. الاستثناء من هذا التعريف هو الفورمالديهايد ، حيث يحتوي الكربونيل الكربوني على روابط لاثنين من الهيدروجين.

      يحتوي أبسط ألدهيد على مجموعة كربونيل مرتبطة بذرتين من الهيدروجين. يمكن استخدام هذا الجزيء ، المسمى الفورمالديهايد ، كمواد حافظة للأنسجة أو كمطهر شديد القسوة. كما أنها تستخدم كمقدمة للمواد المختلفة ، بما في ذلك البلاستيك والراتنجات والبوليمرات الأخرى.

      تخضع الكيتونات لمعظم ردود الفعل نفسها مثل الألدهيدات ، لكنها تميل إلى أن تكون أقل تفاعلًا قليلاً. أبسط كيتون هو الأسيتون ، حيث يتم ربط الكربونيل الكربوني مع اثنين من [اللاتكس] م مجموعات [/ اللاتكس]. يستخدم هذا الكيتون عادة لإزالة طلاء الأظافر ويعمل كمذيب صناعي. يستخدم ميثيل إيثيل كيتون كمزيل طلاء ومذيب. تُستخدم الكيتونات أيضًا في إنتاج البوليمرات المختلفة ، إما كحجر بناء أو كمذيب.

      تسمى المجموعة ذات الرابطة المزدوجة بين الكربون والنيتروجين imine، أو في بعض الأحيان أ قاعدة شيف (سنستخدم في هذا الكتاب المصطلح & # 8216imine & # 8217).

      الألدهيدات والكيتونات والإيمينات

      عندما يتم ربط الكربونيل الكربوني على جانب واحد بالكربون (أو الهيدروجين) وعلى الجانب الآخر بالأكسجين أو النيتروجين أو الكبريت ، فإن المجموعة الوظيفية تعتبر واحدة من "مشتقات حمض الكربوكسيل"، تعيين يصف مجموعة من المجموعات الوظيفية ذات الصلة. العضو المسمى في هذه العائلة هو حمض الكربوكسيل مجموعة وظيفية ، حيث يرتبط الكاربونيل بمجموعة الهيدروكسيل. القاعدة المترافقة لحمض الكربوكسيل هي أ كربوكسيلات.

      كما يوحي الاسم ، فإن الأحماض الكربوكسيلية هي أحماض ضعيفة. [لاتكس] م [/ لاتكس] مجموعة متصلة مباشرة بكربونيل سوف تتأين إلى حد صغير عندما تذوب في الماء. بسبب الاستقرار النسبي للأنيون الناتج. أيون الكربوكسيل (انظر الشكل أدناه) ، حيث تنتشر الشحنة السالبة على ذرتين مختلفتين من الأكسجين من خلال هياكل الرنين ، يكون أكثر استقرارًا من الأنيون المعزول المتمركز حول الأكسجين.

      تستخدم الأحماض الكربوكسيلية في مجموعة متنوعة من البيئات. يعمل حمض الفورميك كمادة كيميائية واقية للعديد من الحشرات والنباتات اللاذعة. يعطي حمض الأسيتيك الخل رائحته المميزة ونكهته وهو لبنة أساسية بيولوجية وصناعية. تستخدم الحيوانات الأحماض الكربوكسيلية ذات السلاسل الكربونية الطويلة (الأحماض الدهنية) كوسيلة لتخزين الطاقة وتستخدم على نطاق واسع في صناعة الصابون. تحتوي بعض المركبات على أحماض كربوكسيلية متعددة داخل جزيء واحد. على سبيل المثال ، يتوافر حمض الستريك (ثلاث مجموعات كربوكسيل) بشكل خاص في ثمار الحمضيات ويستخدم كمنكهات ومواد حافظة في العديد من الأطعمة والمشروبات.

      المشتقات الأخرى هي استرات كربوكسيلية (تسمى عادة فقط & # 8216 استر & # 8217), ثيويستر, أميدات, الفوسفات الأسيل, كلوريد الحمض، و أنهيدريد حامض. باستثناء كلوريد الحمض والأنهيدريدات الحمضية ، فإن مشتقات حمض الكربوكسيل شائعة جدًا في الجزيئات البيولوجية و / أو المسارات الأيضية.

      الإسترات مهمة جدا في التركيب وفي الطبيعة. بعض الإسترات لها روائح لطيفة للغاية ، لذا فهي تستخدم في صناعة العديد من العطور. يساهم خلات البروبيل في رائحة الكمثرى ، بينما يعطي أسيتات الأيزو أميل الموز رائحته. يعمل هذا الإستر أيضًا كإشارة إنذار لنحل العسل. تستخدم الإسترات في صناعة الأقمشة (بوليستر) والزجاج الشبكي. تحتوي أدوية التخدير مثل البروكايين والبنزوكائين أيضًا على الإسترات.

      تشكل مجموعة الأميد أهمية كبيرة في الأنظمة البيولوجية ، حيث يطلق عليها & # 8220 ببتيد & # 8221 ، وتستخدم لربط الأحماض الأمينية معًا لتكوين عديد الببتيدات و (في النهاية) البروتينات. تستخدم الأميدات كعوامل تلوين في أقلام التلوين وأقلام الرصاص والحبر. يتم توظيفهم في صناعات الورق والبلاستيك والمطاط. بولي أكريلاميد هو أميد يستخدم على نطاق واسع وهو يستخدم في معالجة مياه الشرب والصرف الصحي وفي صناعة البلاستيك. يستخدم أميد كيفلر على نطاق واسع في إنتاج الدروع الواقية للبدن ، والنايلون هو نوع آخر من البوليمر القائم على الأميد.


      حدود الحياة العضوية في أنظمة الكواكب (2007)

      للبحث عن قيود إضافية على حدود الحياة ، نظرت اللجنة في مواضيع تتعلق بأصل الحياة. هناك تمييز واضح بين البيئات الصالحة للسكن والبيئات التي قد تدعم ظهور المادة الحية من المادة الجامدة. في الواقع ، يعتقد العديد من المراقبين أنه على الرغم من أن سطح الأرض الحديثة بيئة صالحة للسكن ، إلا أن الحياة لا يمكن أن تظهر هنا الآن. وفقًا لهذا التفكير ، فإن الأكسجين الموجود في الغلاف الجوي الحالي و rsquos terran سيكون سامًا لأي شكل من أشكال الحياة البدائية التي قد تظهر تلقائيًا.

      من المتصور أنه إذا فهمنا العمليات التي تنشأ من خلالها الحياة ، فقد نحصر وجود الحياة في عدد صغير من الأماكن ، أو على مجموعة مماثلة من الأنواع العضوية ، أو على عدد أقل من الأطوار السائلة مقارنة بالديناميكا الحرارية الأكثر عمومية- يمكن أن يتسامح هذا الفصل مع المذيبات الهيكلية ، التي تمت مناقشتها أعلاه. سيتم النظر في ذلك ، بدوره ، جنبًا إلى جنب مع النماذج الناشئة لتشكيل الكواكب لتوفير اتجاه أفضل لأهداف مهام الإدارة الوطنية للملاحة الجوية والفضاء (ناسا) إلى النظام الشمسي.

      لقد أثبتت جهود بقيمة خمسين عامًا أنه من الصعب وضع نموذج لكيفية نشأة الحياة في أي بيئة معينة. أدركت اللجنة أنه لا يزال من الصعب التفكير في كيفية نشأة الحياة في بيئة عامة. من شبه المؤكد أن تفاصيل البيئة تحدد كيف يمكن أن تظهر الحياة.

      البيئة على الأرض في وقت مبكر ليست محددة بشكل جيد. توصي اللجنة بالحصول على مزيد من المعلومات من البعثات ، وخاصة المذنبات ، ومواصلة تطوير نماذج لتشكيل الكواكب. ليس من المؤكد حتى أن الحياة الأرضية نشأت على الأرض. على أساس اعتبارات مختلفة و mdash بما في ذلك وفرة المياه ، وندرة بعض المعادن ، وطبيعة الغلاف الجوي على غرار الأرض في وقت مبكر و [مدش] اقترح المؤلفون أن الحياة على الأرض نشأت في مكان آخر ، بما في ذلك أماكن قريبة مثل المريخ وبعيدة مثل السدم المجرية. يعتبر السجل الجيولوجي سليماً لـ 4.5 Ga على المريخ وسيريس ، لذلك قد لا تزال هناك توقيعات معدنية ونظيرية تشير إلى الحياة الماضية. ومع ذلك ، فإن اكتشاف علامات الحياة الماضية لن يكون دليلاً على أن المريخ أو سيريس كان لهما أصل حياة منفصل عن أصل الأرض ورسكووس ، ولن يقدم دليلاً على حدوث البانسبيرميا. في ظل عدم وجود معلومات مؤكدة بشأن متطلبات أصل الحياة كما نعرفها وآليات تكوينها ، فإن مثل هذه التكهنات تبدو سابقة لأوانها. إن معرفتنا بالبيئات في تلك المناطق النائية منذ عدة مليارات من السنين أقل اكتمالًا من فهمنا للأرض في وقت مبكر.

      كما أنه ليس من الواضح أن الحياة الأرضية نشأت على الأرض بالشكل الكيميائي الذي نعرفه الآن. تشير الفرضيات المحترمة ، على سبيل المثال ، إلى أن نظام البوليمر الثلاثي (بروتينات DNA-RNA) الذي يميز جميع أشكال الحياة التي نعرفها على الأرض ، وهو نظام تؤدي فيه الأحماض النووية أدوارًا في الغالب في علم الوراثة ونقل المعلومات والبروتينات تؤدي أدوارًا في الغالب في التحفيز الكيميائي ، قد لا يكون من سمات الحياة كما نشأت لأول مرة. ربما تم تمثيل واحد فقط من هذه الكيانات الكيميائية المعقدة في الحياة البدائية ، أو ربما لم يتم تمثيل أي منها على الإطلاق.

      تجادل العديد من الفرضيات بأن الحمض النووي الريبي هو المكون الوحيد المشفر وراثيًا للحفز البيولوجي خلال فترة سابقة من الحياة على الأرض. يرى البعض الآخر أن هذا البيان صحيح بالنسبة للشكل الأول للحياة على الأرض (فرضية RNA الأولى). جادل آخرون بأن الشكل الأول للحياة على الأرض كان مدعومًا بجزيئات جينية لها هياكل مختلفة تمامًا عن بنية الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي.

      حتى أن البعض جادل في أن المادة الجينية الأصلية كانت معدنية وليست عضوية. 1 ، 2 يقترحون أن المكرر البدائي الحقيقي ربما كان عبارة عن معدن غير عضوي ذو طبقات ، يتبلور من المحلول وفي العملية يضخم بعض التناوب المعين للتكديس: إما طبقات متطابقة مكدسة فوق بعضها البعض في اتجاهات مختلفة أو أكوام من طبقتين أو أكثر طبقات مختلفة كيميائيا. سيكون & ldquoinformation & rdquo هو تسلسل التراص الخاص لبلورة معروضة مثل رمز شريطي على حوافها وتتم صيانتها وتمديدها من خلال نمو البلورات باستخدام أيونات ، أو وحدات جزيئية صغيرة ، تضيف فقط إلى الحواف. ستحدد تسلسلات التراص أيضًا خصائص نمطية معينة من شأنها أن تسمح بالمنافسة الداروينية.

      كما هو واضح في القسم 5.7 ، يمكن إثبات أن الأشكال الأولى من الحياة على الأرض لم تحتوي على جزيئات كبيرة على الإطلاق وأن الوراثة تم نقلها بواسطة المونومرات 3 و mdashstill طريق آخر للاستكشاف في المستقبل.

      5.1توليف المختبر للأحادية العضوية

      لقد مضى أكثر من 50 عامًا منذ أن اكتشف ستانلي ميلر لأول مرة التفاعلات الكيميائية المستحثة كهربائيًا والتي قد تحول الغازات البسيطة إلى جزيئات عضوية صغيرة. 4 تم إثبات إنتاج الأحماض الأمينية بسهولة خاصة. في الآونة الأخيرة ، أصبح الغلاف الجوي المختزل بدرجة كبيرة الذي استخدمه ميلر غير محبوب كممثل للغلاف الجوي المحتمل على الأرض في وقت مبكر (على الرغم من أن Kasting أظهر أن تأثير كويكب كبير مع الحديد يتسبب في تقليل الغلاف الجوي بشكل عابر 5). حتى مع وجود نماذج أكثر حداثة من الغلاف الجوي المبكر للكواكب ، فإن التفريغ الكهربائي والإشعاع فوق البنفسجي ومصادر الطاقة الأخرى مناسبة لخلق أنواع عضوية. على سبيل المثال ، يسرد المربع 5.1 المركبات ، المسماة ldquotholins ، & rdquo المنتجة من بيئات مؤكسدة نسبيًا في ظل هذه الظروف.

      المركبات العضوية المحددة في خلائط الثولين

      المصدر: مشتق من Sagan، C.، Khare، NB، Bandurski، L.E.، and Batholomew، N.، 1978 ، المواد الصلبة العضوية المُنتجة بالأشعة فوق البنفسجية المُصنَّعة في ظل ظروف جوفيان المحاكاة: التحليل الجزيئي ، علم 199: 1199-1201 Sagan، C.، and Khare، NB، 1979، Tholins: الكيمياء العضوية للحبوب والغازات بين النجوم ، طبيعة سجية 277: 102-107 and Pietrogrande، MC، Coll، P.، Sternberg، R.، Szopa، C.، Navarro-Gonzalez، R.، Vidal-Madjar، C.، and Dondi، F.، 2001، Analysis of complex المخاليط المسترجعة من البعثات الفضائية: نهج إحصائي لدراسة نظائر تيتان للغلاف الجوي tholins ، تشروماتوجر. أ. 939:69-77.

      الجدول 5.1 الكربون في نيزك مورشيسون

      الكربون كحبوب بين النجوم

      المصدر: تم تعديله بعد J.R. Cronin، & ldquo الأصول الجزيئية لـ الحياة: تجميع قطع اللغز ، أ.براك أ. (محرر) ، مطبعة جامعة كامبريدج ، كامبريدج ، المملكة المتحدة ، 1998.

      لقد أوجدت تجارب مماثلة طرقًا غير بيولوجية لتخليق جزيئات عضوية أخرى ، بما في ذلك بعض الجزيئات المستخدمة في الكيمياء الحيوية الخاصة بنا. على سبيل المثال ، يستغل تخليق Or & oacute-Orgel تفاعل HCN لصنع الأدينين (C5ح5ن5) ، أحد القواعد النووية الخمسة المستخدمة لتخزين المعلومات في DNA و RNA. التوليف المماثل يولد الأدينين من فورماميد.

      إن تعقيد منتجات إضافة الطاقة إلى الخلائط العضوية البسيطة ، بما في ذلك تعقيد الثولين ، له عيب. يعد تنوع المنتجات كبيرًا جدًا في مثل هذه التجارب في كيمياء البريبايوتك لدرجة أنها لا تحد بشكل كبير من جرد الأنواع العضوية التي ربما كانت موجودة في وقت مبكر من الأرض.

      5.2التوافر الطبيعي للجزيئات البيولوجية المشابهة

      5.2.1الجزيئات البيولوجية الشبيهة من الكون

      ليس هناك شك في أن العمليات الطبيعية تولد جزيئات عضوية مماثلة لتلك الناتجة عن التجارب المعملية الموصوفة أعلاه. توجد الأحماض الأمينية في العينات الطبيعية ، بما في ذلك النيازك ، التي يكاد يكون من المؤكد أنها لا تتأثر بالعمليات البيولوجية. وهي تحتوي على العديد من الأحماض الأمينية التي ليست جزءًا من المجموعة القياسية الشبيهة بالإنسان للأحماض الأمينية المشفرة.

      يمكن أيضًا العثور على بعض الأجزاء الكيميائية من DNA و RNA في النيازك (الجدولان 5.1 و 5.2). على سبيل المثال ، تم الإبلاغ عن احتواء بعض النيازك على كميات صغيرة من الأدينين ، وهو أحد القواعد النووية الموجودة في الحمض النووي الريبي والحمض النووي. الرأي الحالي هو أن نيزك مورشيسون احتوى على الأدينين والجوانين ومنتجات التحلل المائي الخاصة بهم هيبوكسانثين وزانثين واليوراسيل. ومع ذلك ، فإن التركيز المبلغ عنه لجميع هذه المواد منخفض ، حوالي 1.3 جزء في المليون. قد يحتوي Murchison والنيازك الأخرى أيضًا على الريبيتول وحمض الريبونيك ، الأشكال المختزلة والمؤكسدة من الريبوز ، على التوالي ، ولكن لم يتم العثور على ريبوز نفسه. 6

      الجدول 5.2 المركبات العضوية في نيزك مورشيسون

      المصدر: بيانات من Cronin، J.R.، and Pizzarello، S. 1986. الأحماض الأمينية من نيزك مورشيسون. ثالثا. سبعة أحماض ألكانويك ألفا أمينية أولية غير دورية من الكربون. جيوتشيم. كوزموشيم. اكتا 50:2419-2427.

      الجدول 5.3 المحتوى العضوي لبحيرة تاغيش نيزك

      أحماض بيريدين الكربوكسيلية

      المصدر: بيانات من Pizzarello، S.، Huang، YS، Becker، L.، Poreda، R.J.، Nieman، RA، Cooper، G.، and Williams، M. 2001. المحتوى العضوي لنيزك بحيرة تاجيش. علم 293:2236.

      لا نعرف إلى أي مدى تعكس عضوية مورشيسون ما كان متاحًا على الأرض في وقت مبكر قبل ظهور الحياة. لا يبدو أن المخزون الغني للأحماض الأمينية شامل في الكوندريت الكربوني (على الرغم من أن العدد الذي تم فحصه بالتفصيل صغير جدًا). على سبيل المثال ، فقط عدد قليل من الأحماض الأمينية (جلايسين ، ألانين ، &ألفا- حمض أمينويوبيريك ، &ألفا-امينو-ن-حمض البيوتيريك، وجاماتم العثور على حمض أمينوبوتيريك) في النيزك الذي سقط عام 2000 على بحيرة تاجيش ، كندا (الجدول 5.3). 7 يعتبر الغياب شبه التام للأحماض الأمينية المعقدة أمرًا مهمًا ، حيث تم التقاط النيزك في حالة بدائية بعد سقوطه بفترة وجيزة.

      من المهم أيضًا أنه لم يتم الإبلاغ عن اكتشاف ثنائي الببتيد في النيازك. يعد الانضمام إلى نوعين من الأحماض الأمينية الخطوة الأولى نحو تخليق البروتينات ، مثل تلك الموجودة في الحياة الأرضية المعاصرة. إذا كانت المواد العضوية النيزكية التي تم تحليلها حتى الآن تمثل المعالجة الكوكبية للمركبات العضوية البدائية ، فقد يتم تنفيذ عملية تجميع الأحماض الأمينية في بولي ببتيدات (سلاسل قصيرة) أولاً داخل الخلايا الحية.

      5.2.2الجزيئات البيولوجية الشبيهة بالعمليات الكوكبية

      يُظهر البحث الحالي التفاعلات بين الجزيئات العضوية ومجموعة واسعة من المعادن. وتشمل هذه تشكيل الأحماض الكربوكسيلية في كيمياء الفتحات الحرارية وتشكيل أنواع كيميائية مختزلة من خلال الكيمياء الضوئية التي تتضمن معادن شبه موصلة. 8

      5.2.3أصل الفوسفور

      يعد الفوسفور مكونًا مهمًا من مكونات الحياة الأرضية ، لكن تركيبه في النجوم ليس بسيطًا. يتم إنتاجه على شكل فوسفور 31 في النجوم مع 15 بروتونًا و 16 نيوترونًا ، وبالتالي فهو عنصر & ldquoodd-Z & rdquo. تعد عناصر Odd-Z أكثر صعوبة في الإنتاج من العناصر & ldquoeven-Z & rdquo التي تحتوي على عدد متساوٍ من البروتونات والنيوترونات التي يمكن إنتاجها من عناصر أخرى حتى Z عبر سلسلة & ldquoalpha & rdquo من الهليوم. يتم إنتاج عناصر Odd-Z مثل P-31 بشكل عام بكثرة فقط عندما يكون هناك فائض من النيوترونات إلى البروتونات. يظهر هذا الفائض فقط مع تقدم الكون في العمر ، مما يعني أن الحياة القائمة على الفوسفور لا يمكن أن تكون قد ظهرت في وقت مبكر من حياة الكون. تعتبر عناصر Odd-Z أيضًا أقل وفرة في الشمس من العناصر الشائعة ، مثل الكربون والأكسجين ، بعوامل تزيد عن 100 ، على الرغم من أن النماذج الحالية ذات التركيب النووي النجمي المعقد تفسر بشكل جيد وفرة الفوسفور المرصود في الشمس. 9

      الفوسفور موجود بكثرة على الأرض ، سواء كعنصر (الذرة الحادية عشرة الأكثر وفرة في قشرة الأرض و rsquos) وكفوسفات. تحتوي النيازك على مجموعة متنوعة من المعادن المحتوية على الفوسفات وبعض معادن الفوسفيد. اقترح 10 علماء في جامعة أريزونا مؤخرًا أن Fe3P ، معدن الشريبيرسيت ، يؤدي إلى تكوين الفوسفات والفوسفيت عند تآكله في الماء. على الرغم من عدم إثبات فسفرة الكحوليات ، تشير الاعتبارات الآلية إلى أنه ينبغي أن يكون ذلك ممكنًا. من الجدير بالذكر أنه لم يتم العثور على مسار حيوي واضح للدمج الكيميائي للفوسفات في الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي. لم يتم الإبلاغ عن أي نيوكليوسيدات (قواعد نووية مرتبطة بالسكريات) من النيازك. كما لم يتم العثور على دليل في أي نيزك على وجود نيوكليوسيدات أو نيوكليوتيدات (نيوكليوسيدات مرتبطة بالفوسفات). يشير ذلك إلى أن الأحماض النووية تشكلت لأول مرة كمنتجات لعملية التمثيل الغذائي.

      5.2.4أصل التمثيل الغذائي

      غالبًا ما ركزت الاعتبارات المتعلقة بظهور الحياة على الأرض على التكوين اللاأحيائي التلقائي للحمض النووي الريبي ، وهو بوليمر وراثي وبوليمر محفز.يشير التعقيد الكيميائي لهذا الجزيء إلى أن احتمال حدوث مثل هذا الحدث ، وإن لم يكن صفرًا ، ضئيل للغاية ، نظرًا لغياب الظروف التي تفضل تكوينها على الأرض الحالية. 11

      ربما لعبت المحفزات دورًا مهمًا في تأسيس عملية التمثيل الغذائي المبكرة التي أدت في النهاية إلى التخليق الحيوي للـ RNA. الاحتمال المثير للاهتمام هو أن المسارات الأيضية الحديثة ظهرت من خلال عملية تدريجية لتوظيف محفزات أكثر فاعلية لتحفيز الخطوات في شبكة تفاعل كيميائي بدائية. من المعروف أن الكبريتيدات الانتقالية والأسطح المعدنية قادرة على تحفيز تكوين مركبات عضوية بسيطة. في وقت لاحق ، الجزيئات الصغيرة و [مدش] مثل الأحماض الأمينية ، الببتيدات القصيرة ، والعوامل المساعدة و mdashmay قد حفزت التفاعلات المطلوبة لإنتاج مركبات عضوية أكثر تعقيدا. على الرغم من أن قدراتها التحفيزية معروفة بأنها محدودة في كل من التسارع والنوعية مقارنةً بالحمض النووي الريبي الجزيئي اللاحق أو محفزات البروتين ، فإن بعض الجزيئات الصغيرة هي محفزات فعالة بشكل ملحوظ. على سبيل المثال ، يحفز فوسفات البيريدوكسال معدل نزع الكربوكسيل من الأحماض الأمينية بمقدار 10 أوامر من حيث الحجم. 12 تم الاحتفاظ بهذا العامل المساعد في الموقع النشط للعديد من الإنزيمات الحديثة. تم العثور على مجموعات الحديد والكبريت أيضًا في العديد من الإنزيمات الحديثة وقد تكون من بقايا وقت حفزت فيه تفاعلات مماثلة ولكن بدون سياق البروتين. ربما تأتي المرحلة التي يقدم فيها الحمض النووي الريبي أفضل وظيفة ، سواء بمفرده أو بالاشتراك مع الببتيدات التي ساعدت في استقرار هياكل الحمض النووي الريبي المطوية. ما هو واضح هو أن تخليق البولي ببتيدات عن طريق ترجمة الحمض النووي الريبي المشفر أصبح في النهاية محورًا للانتقاء الطبيعي ، حيث تعتمد ملاءمة الكائنات الحية بشكل حاسم على القدرات التحفيزية للأنزيمات المشاركة في عمليات التمثيل الغذائي. في هذا التحول ، حلت إنزيمات البروتين محل معظم إنزيمات الرنا. الاحتمال البديل هو أن تحفيز الحمض النووي الريبي لم يتجاوز أبدًا مدى وجوده في الكيمياء الحيوية الحديثة وأن الببتيدات القصيرة والعوامل المساعدة تحمل العبء التحفيزي حتى تطوير الترجمة.

      هذا التنوع في الاحتمالات يخلق فرصًا كبيرة للعمل التجريبي القائم على الأرض في أصل الحياة ، وتوصي اللجنة بتعزيز الجهود لاستغلالها. مثل هذا البحث القائم على الأرض أمر بالغ الأهمية للإبلاغ عن تصميم بعثات الكواكب التي يمكن لحمولاتها الكشف عن ظروف نشوء الحياة وكذلك اكتشاف الحياة البدائية ، وخاصة الحياة التي لم تتطور بعد إلى النقطة التي تصنع فيها الببتيدات عن طريق الترجمة.

      5.3التوازن الحراري

      بالنظر إلى مصدر السلائف العضوية ، يبقى السؤال ، ما هي التفاعلات التي قد تكون حدثت مع السلائف وبينها في وقت مبكر من الأرض ، وبأي كميات كان يمكن العثور عليها؟ لمعالجة هذا السؤال ، نظرت اللجنة في الخصائص الديناميكية الحرارية للجزيئات.

      أولاً ، نظر في مفهوم حالة الأكسدة (الأكسدة) ، والتي غالبًا ما تستخدم لوصف الجزيئات العضوية وغيرها. تختلف القواعد المستخدمة لحساب حالة الأكسدة بين الأنواع غير العضوية والأنواع العضوية. على سبيل المثال ، يحتوي Fe ++ و Fe +++ على حالات مختلفة من الأكسدة والاختزال والثاني يفتقر إلى الإلكترون الذي يحتويه الأول. بالنسبة للجزيئات العضوية ، يتم وصف حالة الأكسدة والاختزال بشكل عام بنسبة عدد ذرات الهيدروجين في الجزيء إلى عدد الذرات غير المتجانسة.

      نظرًا لأن الكربون مرتبط بذرتين من الأكسجين ولا توجد ذرات هيدروجين ، فإن ثاني أكسيد الكربون يتأكسد مثل ذرة الكربون. الميثان ، الذي يرتبط فيه الكربون بالهيدروجين فقط ، يتم تقليله كما يمكن أن تقل ذرة الكربون. الفورمالديهايد في نفس مستوى الأكسدة مثل الكربون الأولي (لأنه يحتوي على عدد متساوٍ من الروابط مع الهيدروجين والأكسجين). بدلاً من ذلك ، فإن نسبة ذرات الهيدروجين (2) إلى ذرات الأكسجين (1) هي نفسها في الفورمالديهايد كما في الماء. وهكذا ، مركبات الصيغة Cن2س)ن يمكن تحويله إلى كربون أولي عن طريق التسخين ، والذي يقذف الماء دون تغيير صافٍ في حالة الأكسدة والاختزال للكربون.

      في أحد المستويات ، يكون فهم الديناميكا الحرارية للجزيئات المحتوية على الكربون فيما يتعلق بالأكسدة أو الاختزال بسيطًا مثل التساؤل عما إذا كان الهيدروجين أو الأكسجين أكثر وفرة في البيئة. في الغلاف الجوي الحديث للأرض ، والذي يحتوي على كمية وفيرة من الأوكسجين ، فإن جميع المركبات التي تحتوي على الكربون المختزل تكون في الأساس غير مستقرة من الناحية الديناميكية الحرارية فيما يتعلق بأكسدة ثاني أكسيد الكربون. من منظور ديناميكي حراري ، فإن جميع المواد العضوية الموجودة في الغلاف الجوي اليوم و rsquos ستؤدي في النهاية إلى إنتاج ثاني أكسيد الكربون

      و الماء. ال معدل ومع ذلك ، يمكن أن يكون الحرق منخفضًا جدًا عند 20-40 درجة مئوية وفي الضغط الجزئي للأكسجين الجوي في الوقت الحاضر & rsquos.

      في حالة عدم وجود الأكسجين وبوجود H2، يفضل استخدام الكربون المخفض من الناحية الديناميكية الحرارية. هذا صحيح بالتأكيد في أعماق المحيط ، على سبيل المثال ، بالقرب من الفتحات الحرارية المائية ، حيث يُفضل تركيب المركبات العضوية المختزلة ديناميكيًا. استغل Shock و Cody وآخرون هذه الحقيقة لاقتراح تخليق صافي للجزيئات العضوية في البيئات قليلة الأكسجين. 14 ، 15

      يمكن أن يصبح التفاعل الديناميكي الحراري & ldquouphill & rdquo (غير المفضل بقوة) في اتجاه واحد & ldquodownhill & rdquo في نفس الاتجاه إذا تغيرت الظروف البيئية. إذا (أ + ب) (C + D) ، يمكن سحب التفاعل إلى اليمين إذا تمت إزالة D ، وتحويل الكل (A + B) إلى C. وعلى العكس ، إذا تمت إضافة D الزائدة ، فسيتم دفع C إلى (A + B). غالبًا ما يظهر سلوك التوازن هذا في الكتب المدرسية كمبدأ Le Chatelier & rsquos.

      من المهم أن نلاحظ أنه لا يوجد مركب بيولوجي يمكن أن يقال أنه عالمي و ldquohigh في الطاقة. & rdquo لكل تفاعل طاقة حرة ، أو DeltaG 0 ، والتي يتم قياسها عند مستوى تركيز محدد بشكل تعسفي. & DeltaG 0 لا يحدد ما إذا كان التفاعل الكيميائي المقابل يعمل في الاتجاه الأمامي أو العكسي. يتم تحديد ذلك أيضًا من خلال تركيزات المواد المتفاعلة والنواتج ، والاتجاه الذي تكون فيه الحالة خارج التوازن. يتم التقاط هذا بواسطة & DeltaG ، والذي يعكس كلاً من & DeltaG 0 بالإضافة إلى تركيز المواد المتفاعلة والمنتجات.

      لهذا السبب ، ليس من المفيد التحدث عن & ldquoenergy & rdquo لأي مركب معين. بدلاً من ذلك ، يتم تحديد الطاقة المجانية و DeltaG للنظام ، الذي يصدر بيانًا حول ما إذا كان يمكنه القيام بعمل ، من خلال درجة خروج النظام عن التوازن. يتم تحديد هذا بدوره بواسطة المعادلة & DeltaG = & DeltaG 0 + RT ln [المنتج] / [المتفاعل].

      في هذا السياق ، يُنظر إلى الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، وهو عملة الطاقة في جميع الخلايا ، على أنه & ldquohigh energy & rdquo فقط لأن تفاعل ATP + الماء عند التوازن يحتوي ADP + الفوسفات غير العضوي على المزيد من ADP والفوسفات غير العضوي أكثر من ATP. ومع ذلك ، إذا كانت الحالة الأولية تحتوي على ADP + فوسفات غير عضوي و لا ATP ، تستمر العملية تلقائيًا في اتجاه تخليق ATP من ADP والفوسفات غير العضوي. في هذه الحالة ، ADP والفوسفات غير العضوي هما مركبات & ldquohigh-energy & rdquo.

      التعميمات الأخرى المتعلقة بالتفاعلية تستند إلى مبادئ الديناميكا الحرارية. على سبيل المثال ، تحتوي الجزيئات العضوية على ذرات هيدروجين ، والتي قد تولد حافزًا مناسبًا أو مصدرًا للطاقة (الضوء فوق البنفسجي ، على سبيل المثال).2. لأن H2 الجزيئات لها كتلة أقل من الجزيئات الأخرى ، فهي تتحرك بشكل أسرع في المتوسط ​​وبالتالي تهرب بشكل تفضيلي من الأجسام الكوكبية ، خاصة تلك ذات الكتلة المنخفضة وبالتالي جاذبية ضعيفة. على الرغم من أن كلا من تكوين وفقدان H2 قد تكون بطيئة ، العمليات الكونية لديها الوقت. مجموعة من الجزيئات العضوية تتأكسد ببطء أكثر من خلال فقدان H22.

      من المفترض أن هذا هو ما يحدث اليوم على سطح المريخ. فوق المريخ ، يتم فصل الماء عن طريق الأشعة فوق البنفسجية لإنتاج H & middot و & middotOH ، وجذر الهيدروجين وجذر الهيدروكسيل. يمكن أن تتحد وحدتان H & middot لإعطاء H2. يعمل H2 ثم يهرب من المريخ ، تاركًا وراءه HOOH ، بيروكسيد الهيدروجين. في ظل الظروف النموذجية على الأرض ، قد يُنظر إلى بيروكسيد الهيدروجين على أنه مركب عالي الطاقة على المريخ ، هروبًا من H.2 يؤدي إلى تكوينه بمرور الوقت. في جسم مائي ، مثل أوروبا ، يتحلل بيروكسيد الهيدروجين الناتج عن الإشعاع إلى ماء وأكسجين. سيكون الأكسجين متاحًا بعد ذلك للأكسدة البيولوجية للمركبات العضوية الأخرى المتكونة من الإشعاع أو تفاعلات الصخور المائية ، مثل الميثان والفورمالديهايد. اعتبرت تركيزات الفورمالديهايد والأكسجين من الإشعاع كافية لدعم النظام البيئي الميكروبي في أوروبا. 16

      من المحتمل أن يتحول الكربون إلى بوليمرات عالية الوزن الجزيئي مثل H2 يقطر قبالة. في البيئات خارج كوكب الأرض ، نتوقع أن تتحول الهيدروكربونات المنخفضة في النهاية إلى كربون نقي ، إما ألماس (حيث يتم ربط كل الكربون بشكل منفرد بكربون آخر) ، والفوليرين والجرافيت (حيث يكون كل تفاعل بين زوج من الكربون هو ما يعادل تقريبًا 1.5 الروابط) ، أو الكربون المرتبط بعناصر أخرى لا يمكن تحويلها إلى شكل متطاير.

      يمكن النظر إلى الهيدروكربونات العطرية متعددة الحلقات على أنها & ldquocarbon في طريقها لتشكيل الجرافيت. & rdquo وهي شائعة في البيئات خارج كوكب الأرض. هياكلها المركزية عبارة عن شظايا من الجرافيت مرتبطة بذرات الهيدروجين عند الحواف. تصبح أكبر وأكبر ، وتشبه الجرافيت أكثر فأكثر ، حيث يتم تقطير المزيد من الهيدروجين بعيدًا.

      5.4مشاكل في المنشأ

      يعتبر اعتراض الكيميائيين على فكرة أن الحياة نتيجة طبيعية للتفاعل العضوي أمرًا بسيطًا ويأتي من الخبرة التجريبية على نطاق واسع في مختبرات الكيمياء العضوية. إضافة الطاقة إلى مخاليط

      تجعل الأنواع العضوية المخاليط أكثر تعقيدًا وأقل احتمالًا لدعم الحياة. قدم شابيرو مناقشة عميقة ومفصلة للصعوبات. 17-22 بإيجاز ، يقترح أن تجارب كيمياء البريبايوتك الحالية لا تقدم فرضيات معقولة للطرق إلى الجزيئات الحيوية المعقدة. في المخاليط الكيميائية المعقدة المتولدة في ظل ظروف البريبايوتيك ، قد يكون المرء قادرًا على العثور على كميات ضئيلة من الأحماض الأمينية وربما القواعد النووية. قد يحفز البعض بالفعل التفاعلات التي لها بعض الفوائد. لكن المركبات الأخرى قد تمنع التحفيز أو تحفز التفاعلات غير المرغوب فيها. على سبيل المثال ، أشار جويس وأورجيل إلى أن تكثيف النيوكليوتيدات المحفز بالطين لإنتاج سلاسل صغيرة كان أفضل أداء ، في ظل الظروف التي اعتبروها ، في حالة وجود متماثل واحد فقط من مادة البداية. إذا كان كلاهما موجودًا ، فقد يتم تثبيط التفاعل المطلوب مع المتماثل المطلوب بواسطة المتماثل الآخر. علاوة على ذلك ، من المتوقع أن يتم إنهاء توليفة أي جزيء ثنائي الوظيفة في بوليمر يحمل المعلومات في مرحلة مبكرة بسبب وجود فائض من الجزيئات التي لها وظيفة واحدة فقط. 24

      حتى البلورة ، وهي طريقة موثقة جيدًا للحصول على النظام من خلال التنظيم الذاتي ، ليست طريقة فعالة بشكل خاص لفصل خليط من المواد الكيميائية العضوية إلى مكوناتها. عادة ، يجب أن يكون المركب العضوي نقيًا نسبيًا قبل حدوث التبلور. قد يفسر تبلور الأملاح بشكل أفضل سبب شيوع البلورات في العالم المعدني أكثر من العالم العضوي. حتى الأملاح العضوية يمكن أن تواجه مشاكل في التبلور من خليط نجس.

      هذه الحقائق تولد المشكلة المركزية في كيمياء البريبايوتك. لا يُعرف التنظيم الذاتي العفوي بأنه خاصية جوهرية لمعظم المواد العضوية ، على الأقل كما لوحظ في المختبر. لا يمكن أن يقودها إلا مصدر خارجي للطاقة الحرة مقترن بالنظام العضوي.

      5.4.1التفاعلات المحبة للنووية والكهرباء يمكن أن تدمر وكذلك تخلق

      كما هو موضح أعلاه ، فإن العوائق الكيميائية الهائلة تعارض التخليق اللاأحيائي لمثل هذه البوليمرات الحيوية مثل RNA و DNA والبروتين على الرغم من بروزها في الحياة اليوم. كما أن العديد من عمليات التدهور ستعيق أي حدث من هذا النوع. يمكن لنفس التفاعلات المتأصلة التي تولد الجزيئات العضوية تحويلها إلى مخاليط معقدة. يمكن رؤية مثال في العمليات التي ربما تكون قد ولدت ريبوز السكر ، وهو مكون رئيسي من الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، في ظل ظروف ما قبل حيوية. من المعروف أن تفاعل يسمى تفاعل فورموز ينتج ريبوز عن طريق تحويل الفورمالديهايد في وجود هيدروكسيد الكالسيوم إلى عدة سكريات ، بما في ذلك الريبوز. 25 - 27

      يستغل تفاعل فورموز المحبة الكهربائية الطبيعية للفورمالدهايد والألفة النووية الطبيعية لمادة إنديولات الجليكول ألدهيد ، وهي كربوهيدرات تم اكتشافها في السحب البينجمية. 28 يتفاعل هذا النوع باعتباره محبًا للنواة مع الفورمالديهايد (يعمل ككهربائي) لإنتاج الجلسيرالديهيد. ينتج عن تفاعل الغليسيرالديهيد مع المكافئ الثاني من الإنديولات سكر بنتوز (ريبوز ، أرابينوز ، زيلوز ، أو ليكسوز ، اعتمادًا على الكيمياء الفراغية). تصف آلية السهم المنحني هذه العملية في الشكل 5.1.

      على الرغم من التفاعل المتأصل في الجليكولالدهيد والفورمالديهايد ، فإن تفاعل فورموز لا يوفر مصدرًا مقنعًا للريبوز الريبيوتيك. في ظل ظروف تفاعل فورموز النموذجية ، لا يتشكل الريبوز فحسب ، بل يتحلل أيضًا. في ظل وجود هيدروكسيد الكالسيوم ، يتم تحويل الريبوز بسرعة إلى خليط من الأنواع العضوية ، ولم يتم وصف هذا الخليط تمامًا ، ولكن لا يبدو أنه يحتوي على الكثير من الريبوز ، كما أنه ليس مقدمة ميمونة للحياة. يحدث التفاعل الإضافي للريبوز في وجود هيدروكسيد الكالسيوم لأن الريبوز نفسه يحتوي على مواقع محبة للكهرباء والنيوكليوفيليك ، على التوالي ، عند كربون الألدهيد وفي الكربون المرتبط مباشرة بالألدهيد (بعد التضمين و mdashsee الشكل 5.1). تميل الجزيئات ذات الفاعليتين ، كما هو متوقع ، إلى البلمرة حيث تتفاعل المواقع المحبة للنواة والمواقع المحبة للكهرباء مع بعضها البعض ، مع المزيد من الفورمالديهايد ، مع الماء ، أو مع المواد الكهربائية الأخرى في الخليط المعقد بشكل متزايد. هذه التفاعلات تسبب بلا شك التدمير السريع للريبوز المتكون تحت ظروف التكوين. على أساس تلك التفاعلات ، استنتج لارالدي وروبرتسون وميلر أن & ldquoribose والسكريات الأخرى لم تكن مكونات المادة الوراثية الأولى. & rdquo 29

      تم تقديم حل لعدم استقرار الريبوز من قبل Eschenmoser و Arrhenius وغيرهما. وقد ركز على إنتاج فوسفات السكر ، والذي كان معروفًا منذ فترة طويلة أنه أكثر استقرارًا للتحلل في ظل الظروف القلوية. تظهر آلية محتملة لتشكيلها في الشكل 5.2.

      لهذه الأسباب ، اقترح البعض أن الحياة ربما بدأت بمركب عضوي بديل كمواد وراثية ، وليس الحمض النووي الريبي ، ولكنها تستند إلى جزيئات أقل هشاشة. 30 يُقترح عمومًا أن تكون جزيئات لا تحتوي على كربوهيدرات في عمودها الفقري. المفهوم الكامن وراء هذا المفهوم


      7.1: الجزيئات العضوية - علم الأحياء

      نتائج التعلم:
      1. لتحديد المجموعات الوظيفية الموجودة في المركب العضوي وكتابة اسمه النظامي.
      2. شرح الأنواع الأساسية للترابط في المركبات الكيميائية.
      3. لتصنيف وشرح ايزومرية المركبات العضوية.
      4. لإجراء التحليل التوافقي الأولي للمركبات العضوية الحلقية والحلقية.
      5. لتحديد التكوينات المطلقة والنسبية لذرة الكربون غير المتماثلة.
      6. لشرح الطرق التي تؤثر بها البنية على تفاعل الأنواع العضوية ، وكذلك موقع التوازن الكيميائي.
      7. لتصنيف آليات التفاعلات العضوية.
      8. لإعطاء تفاصيل آليات الاستبدال الأليفاتية nucleophilic.
      9. إعطاء تفاصيل عن آليات الإزالة.
      10. لإعطاء تفاصيل آلية الإضافة الكهربائية.
      11. لوصف مبادئ طرق التنظير الطيفي الشائعة المستخدمة في تحديد البنية العضوية.
      12. التعرف على مركب عضوي غير معروف باستخدام طرق التحليل الطيفي.

      محتوى الدورة:
      محاضرات وندوات

      1. الكيمياء العضوية منظور تاريخي
      2. تسمية المركبات العضوية
      3. الترابط في الجزيئات العضوية
      3.1. ميكانيكا الكم والمدارات الذرية
      3.2 المدارات الجزيئية
      3.3 زوايا الرابطة ، نظرية VSEPR
      3.4. المدارات الهجينة
      3.5 طاقات ومسافات الرابطة
      4. الرنين
      5. الأحماض والقواعد
      6. الكيمياء المجسمة
      6.1 فئات الأيزومرات الفراغية
      6.2 تكوينات المركبات الحلقية واللاتينية
      6.3 تماثل Z-E
      6.4. Chirality والنشاط البصري وخصائص الأيزومرات الفراغية والدقة
      7. التفاعلات المميزة للمركبات العضوية
      7.1. آلية التفاعل
      7.2 علم الطاقة وحركية التفاعل
      8. بدائل نيوكليوفيليك في الكربون المشبع
      8.1 آلية التفاعل والكيمياء الفراغية
      8.2 تأثير محليات النيوكليوفيل والمجموعات المغادرة وتركيبات الركيزة والمذيبات والكاتيونات والمجموعات المجاورة على دورة التفاعل
      9. القضاء - آلية التفاعل والكيمياء الفراغية
      10. الإضافة الكهربية - آلية التفاعل والكيمياء الفراغية
      11. التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء (أمثلة على تعريفات المركبات العضوية)
      12. التحليل الطيفي بالرنين المغناطيسي النووي (الخصائص الهيكلية للمركبات العضوية البسيطة)


      الرسوم الرسمية

      الشحنة الرسمية = (nb من إلكترونات التكافؤ في الذرة الحرة) - (nb من إلكترونات التكافؤ في الذرة المقيدة)

      ما هي التهم الرسمية من CH3لا2?

      N: nb من إلكترونات التكافؤ (VE) في الذرة الحرة = 5 (Z = 5)
      عدد إلكترونات التكافؤ في ذرة مرتبطة = 4 (4 روابط تساهمية)
      الرسوم الرسمية = 5-4 = +1

      O: nb من VE في الذرة الحرة = 6 (Z = 6)
      nb من VE في ذرة ملزمة = 6 (روابط تساهمية 2 + زوجان وحيدان)
      الرسم الرسمي = 6-6 = 0

      O: nb من VE في الذرة الحرة = 6 (Z = 6)
      nb من VE في ذرة ملزمة = 7 (رابطة تساهمية واحدة + 3 أزواج وحيدة)
      الرسم الرسمي = 6-7 = -1


      شكر وتقدير

      نشكر U. Gerighausen لأخذ العينات و K. Klapproth للدعم الفني بقياسات FT-ICR-MS. تم دعم هذا العمل من قبل Zwillenberg-Tietz Stiftung و Deutsche Forschungsgemeinschaft كجزء من مرصد المنطقة الحرجة "AquaDiva" (CRC 1076) وتجربة Jena (FOR 1451 و GL 262/14 و GL 262/19). قدمت مدرسة أبحاث ماكس بلانك الدولية للدورات البيوجيوكيميائية العالمية (IMPRS-gBGC) التمويل لمنح الدكتوراه من P.G.M.-V. و سي.


      الملخص

      تقترح النماذج الحديثة لتكوين المادة العضوية في التربة (SOM) أن الجزء الخشن المرتبط بالمعادن (الخشنة- MAOM) يمكن أن يكون جزءًا محوريًا يسد الفجوة بين مدخلات المواد العضوية الطازجة و SOM المستقر المرتبط بالمعادن. ومع ذلك ، لا يُعرف الكثير عن تأثير كيمياء المدخلات العضوية وملمس التربة على ديناميكيات الكربون (C) والنيتروجين (N) لهذا الجزء. درسنا ديناميكيات SOM في تجربة ميدانية عاملة لمقارنة 10 مجموعات من إدارة بقايا المحاصيل (المحتجزة أو المصدرة) مع مصادر الأسمدة المختلفة ، بما في ذلك الدواجن الصلبة والألبان السائلة وروث الخنازير السائل والأسمدة المعدنية (NPK) والمراقبة بدون N ( PK) في تربة ذات نسيج متباين. بعد 9 سنوات من الإدارة ، قمنا بمقارنة توزيع C و N داخل جزء الضوء (LF) ، و MAOM الخشنة ، وجزء المادة العضوية الدقيقة المرتبطة بالمعادن (غرامة MAOM) من التربة السطحية (0-5 سم) .وجدنا أن الاحتفاظ ببقايا المحاصيل الناضجة زاد محتوى التربة من C من خلال زيادة LF والخشنة MAOM ولكن لم يؤثر على محتوى N في أي كسور. على العكس من ذلك ، أثر مصدر الأسمدة على تراكم C و N في التربة الطينية الخشنة والناعمة في التربة الطينية حيث تم العثور على قيم أكبر بشكل عام مع روث الدواجن والألبان السائلة. تم العثور على اتجاهات مماثلة في التربة الطميية الرملية ، ولكن تم العثور على فروق ذات دلالة إحصائية فقط لـ C في جزء خشن-MAOM. كان للجزء الخشن- MAOM نسبة C: N أقل بكثير (15-16) من LF (26-36) ويبدو مستجيبًا بشكل عام للمدخلات العضوية المختلفة. على الرغم من حجمها المحدود (10 ٪ من إجمالي الكربون العضوي في التربة) ، يبدو أن الخشنة MAOM تمثل موقعًا مركزيًا لتشكيل SOM جديد ولتراكم C و N بعد المدخلات العضوية الطازجة. لذلك نقترح أن يتم اعتباره في النماذج جزءًا محوريًا من تكوين SOM في التربة الصالحة للزراعة.


      شاهد الفيديو: الرحمن الحلو-بيولوجيا-الجزيئات العضوية Vs اللاعضوية (قد 2022).