Scientia

Principalele elemente ale vieţii sunt carbonul, hidrogenul, oxigenul, fosforul şi azotul. Alte elemente chimice importante sunt sulful (prezent în proteine),  magneziul (prezent în clorofilă), calciul şi potasiul (prezente în oase şi cartilagii).

Chimia vieţii - introducere (1)

Elementele chimice ale vieţii

Carbonul este principalul element constitutiv al organismelor vii. Principala proprietate a carbonului este că atomii lui se grupează în lanţuri denumite catene. Atomul de carbon formează patru legături cu alţi atomi.

Oxigenul constituie nu numai un important element constitutiv al vieţii, dar este şi un element necesar respiraţiei. Azotul este unul dintre elementele cele mai importante pentru dezvoltarea plantelor. Fosforul intră în structura acizilor nucleici, dar s-au descoperit şi bacterii care folosesc în acest scop atomii de arsen.

Moleculele vieţii

Atom de litiu
credit: Wikimedia Commons

Materia vie, la fel ca materia moartă, este alcătuită din particule foarte mici numite atomi. Atomii sunt alcătuiţi din nucleu şi înveliş electronic. Nucleul este alcătuit din două tipuri de particule numite protoni şi neutroni, iar învelişul electronic este alcătuit din particule numite electroni. Structura unui atom poate fi comparată cu cea a Sistemului Solar; nucleul corespunde Soarelui şi este plasat central, iar în jurul lui orbitează electronii, asemenea planetelor din sistemul nostru solar. Protonii din nucleu au sarcină electrică pozitivă, neutronii au sarcină electrică neutră, iar electronii au sarcină electrică negativă. Dacă numărul de electroni este egal cu cel de protoni, atunci atomul este neutru din punct de vedere electric, dacă însă numărul de protoni este diferit de cel de electroni, atomul poartă numele de ion şi poate fi încărcat pozitiv sau negativ. Astfel, după sarcina sa, ionul poate atrage sau respinge electroni.

Atomii se pot uni între ei prin două tipuri principale de legături chimice: covalente şi ionice. Legătura prin care se unesc atomii constituenţi ai materiei vii este legătura covalentă. Acest tip de legătură se realizează prin punere în comun de electroni.

Fiecare din cei doi atomi ai unei legături covalente pun în comun unul sau mai mulţi electroni, iar astfel cei doi atomi se unesc, formând o moleculă. Moleculele pot avea sarcini electrice pozitive sau negative, astfel că se pot atrage reciproc, formând grupuri de mai multe molecule. Substanţele compuse din molecule cu masă moleculară mare (numite monomeri)  se numesc polimeri. Câteva exemple de polimeri sunt proteinele, acizii nucleici şi poli-glucidele. Astăzi polimerii artificiali precum teflonul, nailonul, polistirenul sunt folosiţi tot mai intens în diverse domenii, dar natura a ,,patentat’’ această invenţie, a polimerilor, cu mult timp înaintea omului.

Apa - element vital al vieţii

Picătură de apă
credit: Wikimedia Commons

Apa este una din substanţele fără de care viaţa nu ar putea exista. Molecula de apă cu formula chimică H₂O este compusă dintr-un atom de oxigen şi doi atomi de hidrogen. Cei doi atomi de hidrogen sunt uniţi cu atomul de oxigen prin legături covalente. Viaţa a apărut în apă, deoarece apa este un bun solvent, dizolvând substanţele complexe în substanţe mai simple, necesare vieţii.

Chimia vieţii - lipidele şi glucidele (3)