معلومة

التفاعلات الكيميائية المميزة - علم الأحياء

التفاعلات الكيميائية المميزة - 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.

التفاعلات الكيميائية المميزة

تبدأ جميع التفاعلات الكيميائية بمتفاعل - المصطلح العام للمادة أو أكثر من المواد التي تدخل في التفاعل. أيونات الصوديوم والكلوريد ، على سبيل المثال ، هي المواد المتفاعلة في إنتاج ملح الطعام. تسمى المادة أو أكثر التي ينتجها تفاعل كيميائي بالمنتج. ** لاحظ أن هناك بعض الإثارة "الخفية" في القصة حول استخدام ملح الطعام في الماء والتي سنراها قريبًا. **

في التفاعلات الكيميائية ، يجب أن تكون الذرات والعناصر الموجودة في المادة (المواد) المتفاعلة موجودة أيضًا في المنتج (المنتجات). وبالمثل ، لا يمكن أن يكون هناك أي شيء موجود في المنتجات غير الموجودة في المواد المتفاعلة. وذلك لأن التفاعلات الكيميائية تخضع لقانون حفظ الكتلة ، والذي ينص على أنه لا يمكن إنشاء المادة أو تدميرها في تفاعل كيميائي. هذا يعني أنه عند فحص تفاعل كيميائي ، يجب أن تحاول حساب كل ما يحدث وتأكد من أنه يمكنك العثور عليه جميعًا في الأشياء التي تخرج!

مثلما يمكنك التعبير عن الحسابات الرياضية في معادلات مثل 2 + 7 = 9 ، يمكنك استخدام المعادلات الكيميائية لإظهار كيف تصبح المواد المتفاعلة نواتج. حسب الاصطلاح ، تُقرأ المعادلات الكيميائية عادةً أو تُكتب من اليسار إلى اليمين. يتم فصل المواد المتفاعلة الموجودة على اليسار عن المنتجات الموجودة على اليمين بسهم أحادي الرأس أو مزدوج الرأس يشير إلى الاتجاه الذي يسير فيه التفاعل الكيميائي. على سبيل المثال ، يمكن كتابة التفاعل الكيميائي الذي تنتج فيه ذرة واحدة من النيتروجين وثلاث ذرات من الهيدروجين الأمونيا على النحو التالي:

[N + 3H → NH_3. ]

في المقابل ، سيتم كتابة انهيار الأمونيا في مكوناتها على النحو التالي:

[NH3 → N + 3H. ]

لاحظ أنه في كلا الاتجاهين ، ستجد 1 N و 3 Hs في كلا طرفي المعادلة.

انعكاس

من الناحية النظرية ، يمكن لأي تفاعل كيميائي أن يستمر في أي اتجاه في ظل الظروف المناسبة. قد يتم تصنيع المتفاعلات في منتج يعود لاحقًا إلى مادة متفاعلة. الانعكاس هو أيضا نوعية من ردود الفعل التبادلية. على سبيل المثال ، يمكن بعد ذلك عكس A + BC → AB + C إلى AB + C → A + BC. يشار إلى انعكاس تفاعل كيميائي بسهم مزدوج: A + BC⇄AB + C.

ردود الفعل التوليفية

العديد من الجزيئات الكبيرة مصنوعة من وحدات فرعية أصغر ، أو كتل بناء ، تسمى المونومرات. ترتبط مونومرات تساهميًا لتكوين جزيئات أكبر تُعرف بالبوليمرات. في كثير من الأحيان ، ينتج عن تخليق البوليمرات من المونومرات أيضًا جزيئات الماء كمنتجات للتفاعل. يُعرف هذا النوع من التفاعل باسم التوليف الجفاف أو تركيز تفاعل.

شكل 1. في تفاعل تخليق التجفاف الموضح أعلاه ، تم ربط جزيئين من الجلوكوز معًا لتكوين المالتوز ثنائي السكاريد. في هذه العملية ، يتم تكوين جزيء ماء.

الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

في تفاعل تخليق الجفاف (الشكل 1) ، يتحد هيدروجين أحد المونومر مع مجموعة الهيدروكسيل لمونومر آخر ، مما يؤدي إلى إطلاق جزيء من الماء. في الوقت نفسه ، تشترك المونومرات في الإلكترونات وتشكل روابط تساهمية. مع انضمام المونومرات الإضافية ، تشكل هذه السلسلة من المونومرات المتكررة بوليمرًا. يمكن أن تتحد أنواع مختلفة من المونومرات في العديد من التكوينات ، مما يؤدي إلى ظهور مجموعة متنوعة من الجزيئات الكبيرة. يمكن حتى لنوع واحد من المونومر أن يتحد بطرق متنوعة لتشكيل عدة بوليمرات مختلفة ؛ على سبيل المثال ، مونومرات الجلوكوز هي مكونات النشا والجليكوجين والسليلوز.

في مثال مونومر الكربوهيدرات أعلاه ، يتكون البوليمر عن طريق تفاعل الجفاف ؛ يستخدم هذا النوع من التفاعل أيضًا لإضافة الأحماض الأمينية إلى سلسلة الببتيد المتنامية والنيوكليوتيدات إلى الحمض النووي أو بوليمر الحمض النووي الريبي المتنامي. قم بزيارة الوحدات الموجودة على الأحماض الأمينية ، والدهون ، والأحماض النووية لمعرفة ما إذا كان بإمكانك تحديد جزيئات الماء التي تتم إزالتها عند إضافة مونومر إلى البوليمر النامي.

الشكل 2. هذا يصور ، باستخدام الكلمات ، (مزينة بمجموعات وظيفية ملونة باللون الأحمر) تخليق عام للجفاف / تفاعل تكثيف.

الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

تفاعلات التحلل المائي

تنقسم البوليمرات إلى مونومرات في تفاعل يعرف باسم التحلل المائي. يتضمن تفاعل التحلل المائي جزيء ماء كمتفاعل (الشكل 3). خلال هذه التفاعلات ، يمكن تقسيم البوليمر إلى مكونين: أحد المنتجات يحمل أيون الهيدروجين (H +) من الماء ، بينما يحمل المنتج الثاني هيدروكسيد الماء المتبقي (OH-).

الشكل 3. في تفاعل التحلل المائي الموضح هنا ، يتم تكسير المالتوز ثنائي السكاريد لتشكيل اثنين من مونومرات الجلوكوز مع إضافة جزيء ماء. لاحظ أن هذا التفاعل هو عكس تفاعل التوليف الموضح في الشكل 1 أعلاه.

الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

الشكل 4. هذا يصور باستخدام الكلمات (المزينة بمجموعات وظيفية ملونة باللون الأحمر) تفاعل التحلل المائي العام.

الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

يتم تحفيز تخليق التجفاف وتفاعلات التحلل المائي أو "تسريعها" بواسطة إنزيمات معينة. لاحظ أن كلاً من تخليق التجفاف وتفاعلات التحلل المائي تتضمن تكوين وكسر الروابط بين المواد المتفاعلة - إعادة تنظيم الروابط بين الذرات في المواد المتفاعلة. في الأنظمة البيولوجية (بما في ذلك أجسامنا) ، يتم تحلل الطعام على شكل بوليمرات جزيئية إلى جزيئات أصغر بواسطة الماء عبر تفاعلات محفزة بالإنزيم في الجهاز الهضمي. هذا يسمح بامتصاص العناصر الغذائية الأصغر وإعادة استخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض. في الخلية ، يمكن إعادة تجميع المونومرات المشتقة من الطعام في بوليمرات أكبر تخدم وظائف جديدة.

روابط مفيدة:

قم بزيارة هذا الموقع لمشاهدة التمثيلات المرئية لتخليق الجفاف والتحلل المائي.
يتم عرض مثال على التحلل المائي مع عمل الإنزيم في هذا الفيديو الذي مدته 3 دقائق بعنوان: التحلل المائي للسكروز بواسطة Sucrase.

تبادل / تحويل ردود الفعل

سنواجه أيضًا ردود فعل تسمى تفاعلات التبادل. في هذه الأنواع من التفاعلات ، يتم نقل "أجزاء" من الجزيئات فيما بينها - تتكسر الروابط لتحرير جزء من الجزيء وتتكون الروابط بين الجزء المحرر وجزيء آخر. عادة ما تكون هذه التفاعلات المحفزة بالإنزيم عبارة عن عمليات كيميائية متعددة الخطوات معقدة بشكل معقول.

الشكل 5. تفاعل التبادل الذي يمكن أن يحدث فيه كل من التوليف والتحلل المائي ، يتم تشكيل وكسر الروابط الكيميائية ، باستخدام تشبيه الكلمة.


التفاعلات الكيميائية المميزة - علم الأحياء

تشير المجموعات الوظيفية إلى ذرات معينة مرتبطة بترتيب معين تعطي المركب خصائص فيزيائية وكيميائية معينة.

أهداف التعلم

حدد المصطلح & # 8220functional group & # 8221 كما ينطبق على الجزيئات العضوية

الماخذ الرئيسية

النقاط الرئيسية

  • غالبًا ما تُستخدم المجموعات الوظيفية & # 8220 لتفعيل & # 8221 مركب ، مما يمنحه خواصًا فيزيائية وكيميائية مختلفة عن تلك التي كان سيحصل عليها في شكله الأصلي.
  • ستخضع المجموعات الوظيفية لنفس النوع من التفاعلات بغض النظر عن المركب الذي تشكل جزءًا منه ، ومع ذلك ، فإن وجود مجموعات وظيفية معينة على مقربة شديدة يمكن أن يحد من التفاعل.
  • يمكن استخدام المجموعات الوظيفية لتمييز المركبات المتشابهة عن بعضها البعض.

الشروط الاساسية

  • مجموعة وظيفية: مجموعة محددة من العناصر التي تتميز بفئة من المركبات ، وتحدد بعض خصائص وتفاعلات تلك الفئة.
  • التفعيل: إضافة مجموعات وظيفية محددة لمنح المركب خصائص جديدة ومرغوبة.

دور المجموعات الوظيفية

في الكيمياء العضوية ، المجموعة الوظيفية هي مجموعة محددة من الذرات أو الروابط داخل مركب مسؤولة عن التفاعلات الكيميائية المميزة لهذا المركب. سوف تتصرف نفس المجموعة الوظيفية بطريقة مماثلة ، من خلال الخضوع لتفاعلات مماثلة ، بغض النظر عن المركب الذي هو جزء منه. تلعب المجموعات الوظيفية أيضًا دورًا مهمًا في تسمية المركبات العضوية التي تجمع بين أسماء المجموعات الوظيفية وأسماء الألكانات الأصلية وتوفر طريقة لتمييز المركبات.

ترتبط ذرات المجموعة الوظيفية ببعضها البعض وبقية المركب بواسطة روابط تساهمية. يشار إلى ذرة الكربون الأولى التي ترتبط بالمجموعة الوظيفية باسم كربون ألفا والثاني وكربون بيتا والثالث وكربون جاما وما إلى ذلك. وبالمثل ، يمكن الإشارة إلى المجموعة الوظيفية على أنها أولية أو ثانوية أو ثالثة ، اعتمادًا إذا كانت متصلة بذرة كربون واحدة أو اثنتين أو ثلاث ذرات.

تصنيف الكحوليات: الكحوليات هي مجموعة وظيفية شائعة (-OH). يمكن تصنيفها على أنها أولية أو ثانوية أو ثالثية ، اعتمادًا على عدد ذرات الكربون التي يرتبط بها الكربون المركزي.

المجموعات الوظيفية والتفاعلية

تلعب المجموعات الوظيفية دورًا مهمًا في توجيه التفاعلات العضوية والتحكم فيها. غالبًا ما تكون سلاسل الألكيل غير تفاعلية ، ويكون اتجاه التفاعلات الخاصة بالموقع صعبًا. سلاسل ألكيل غير مشبعة مع وجود مجموعات وظيفية تسمح بتفاعلية وخصوصية أعلى. في كثير من الأحيان ، يتم توظيف المركبات مع مجموعات محددة لتفاعل كيميائي معين. تشير الوظيفة إلى إضافة مجموعات وظيفية إلى مركب عن طريق التخليق الكيميائي. من خلال طرق التخليق الروتينية ، يمكن ربط أي نوع من المركبات العضوية بالسطح. في علم المواد ، يتم استخدام الوظيفة لتحقيق خصائص السطح المرغوبة ، ويمكن أيضًا استخدام المجموعات الوظيفية لربط الجزيئات الوظيفية تساهميًا بأسطح الأجهزة الكيميائية.

في الكيمياء العضوية ، أكثر المجموعات الوظيفية شيوعًا هي الكاربونيل (C = O) والكحول (-OH) والأحماض الكربوكسيلية (CO.2H) ، استرات (CO2R) والأمينات (NH2). من المهم أن تكون قادرًا على التعرف على المجموعات الوظيفية والخصائص الفيزيائية والكيميائية التي توفرها للمركبات.

درس المجموعات الوظيفية في الكيمياء العضوية: يقدم هذا الفيديو نظرة عامة رائعة على المجموعات الوظيفية المختلفة في الكيمياء العضوية.


المجموعات الوظيفية والتسمية

المجموعات الوظيفية هي مجموعات محددة من الذرات أو الروابط داخل الجزيئات. هم مسؤولون عن التفاعلات الكيميائية المميزة لتلك الجزيئات.

ترتبط المجموعات الوظيفية بالعمود الفقري للكربون للجزيئات العضوية. يحددون الخصائص والتفاعل الكيميائي للجزيئات.

تخضع نفس المجموعة الوظيفية لنفس التفاعلات الكيميائية بغض النظر عن حجم الجزيء الذي تنتمي إليه.

المجموعات الوظيفية أقل استقرارًا من العمود الفقري للكربون. هم أكثر عرضة للمشاركة في التفاعلات الكيميائية.

بعض المجموعات الوظيفية الشائعة هي:

حدد المجموعات الوظيفية في جزيء التتراسيكلين الموضح أدناه.

بدءًا من الحلقة اليسرى والذهاب في اتجاه عقارب الساعة حول العمود الفقري للكربون ، فإن المجموعات الوظيفية هي:

حلقة البنزين
كحول
أمين
الكحول (هذا واحد له اسم خاص - enol)
ألكين
الأميد
كيتون
كحول
كحول
ألكين
كيتون
الكحول (هذا واحد له اسم خاص - الفينول)


المواد والأساليب

RNAs المعيارية وبيانات فحص SHAPE الخاصة بهم

لتحديد أنماط SHAPE المميزة لنماذج دبابيس الشعر والداخلية وحلقة الانتفاخ ، قمنا بتحليل مجموعة بيانات تتكون من 11 RNAs بهياكل معروفة كما هو محدد بواسطة علم البلورات أو الرنين المغناطيسي النووي ومع تفاعلات SHAPE منخفضة الإنتاجية المتاحة للجمهور (12 ، 37-39) ( الجدول التكميلي S1). تشتمل هذه الرناوات على تسعة رنا قصيرة واثنين من الرناوات الطويلة (الإشريكية القولونية 16S و 23S). تم تقسيم الرنا الريباسي الطويلين إلى 10 مجالات للتنبؤ الهيكلي باتباع الاستراتيجيات المنشورة (40 ، 41).

تحديد أنماط SHAPE المميزة

تم استخراج حلقات دبوس الشعر والداخلية والانتفاخ مع أزواج قاعدة مرافقة من RNAs المعيارية (الجدول 1). تمت إزالة الحلقات المتضمنة في الهياكل الكاذبة. تم تعريف شكل الحلقة على أنه أي حلقات بنفس الطول والنوع (دبوس شعر ، أو انتفاخ ، أو داخلي) ، بغض النظر عن تسلسلها. طبقنا اختبارات تصنيف موقع Wilcoxon المقترنة (42) لاكتشاف اختلافات كبيرة في تفاعلات SHAPE بين أي موقعين في كل عزر حلقة (الشكل 1 أ). بين الأزواج قيد المقارنة ، إذا كان ص- كانت القيمة & lt0.05 وتم تصنيفها على أنها أصغر اثنين ص- القيم لعنصر الحلقة هذا ، تم اختيار الزوج كنمط SHAPE مميز لذلك الشكل المحدد (الشكل التكميلي S1). حاولنا أيضًا تحديد أنماط SHAPE للحلقات متعددة الفروع ، ومع ذلك ، كانت هذه البيانات متنوعة للغاية بالنسبة للتحليل الإحصائي (الجدول التكميلي S2).


شاهد الفيديو: نهفات التوجيهي في الأردن (قد 2022).