2: הקרן הכימית של החיים
- Page ID
- 206091
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
אלמנטים בשילובים שונים כוללים את כל החומר, כולל יצורים חיים. חלק מהיסודות הנפוצים ביותר באורגניזמים חיים כוללים פחמן, מימן, חנקן, חמצן, גופרית וזרחן. אלה יוצרים את חומצות הגרעין, החלבונים, הפחמימות והשומנים שהם המרכיבים הבסיסיים של החומר החי. ביולוגים חייבים להבין את אבני הבניין החשובות הללו ואת המבנים הייחודיים של האטומים המרכיבים מולקולות, המאפשרים יצירת תאים, רקמות, מערכות איברים ואורגניזמים שלמים.
- 2.0: הקדמה לקרן הכימית של החיים
- כל התהליכים הביולוגיים פועלים לפי חוקי הפיזיקה והכימיה, ולכן על מנת להבין כיצד פועלות מערכות ביולוגיות, חשוב להבין את הפיזיקה והכימיה הבסיסית. לדוגמה, זרימת הדם בתוך מערכת הדם עוקבת אחר חוקי הפיזיקה המווסתים את אופני זרימת הנוזלים. פירוק מולקולות המזון הגדולות והמורכבות למולקולות קטנות יותר הוא סדרה של תגובות כימיות העוקבות אחר חוקים כימיים.
- 2.1: אטומים, איזוטופים, יונים ומולקולות - אבני הבניין
- ברמה הבסיסית ביותר, החיים מורכבים מחומר. החומר הוא כל חומר שתופס מקום ויש לו מסה. יסודות הם צורות ייחודיות של חומר עם תכונות כימיות ופיזיקליות ספציפיות שלא ניתן לפרק לחומרים קטנים יותר על ידי תגובות כימיות רגילות. ישנם 118 יסודות, אך רק 92 מתרחשים באופן טבעי. שאר האלמנטים מסונתזים במעבדות ואינם יציבים.
- 2.2: מים
- הקוטביות של מולקולת המים וקשירת המימן הנובעת ממנה הופכים את המים לחומר ייחודי בעל תכונות מיוחדות הקשורות קשר הדוק לתהליכי החיים. החיים התפתחו במקור בסביבה מימית, ורוב הכימיה התאית והמטבוליזם התאי של האורגניזם מתרחשים בתוך התוכן המימי של הציטופלזמה של התא. הבנת מאפייני המים עוזרת להבהיר את חשיבותם בשמירה על החיים.
- 2.3: פחמן
- תאים עשויים ממולקולות מורכבות רבות הנקראות מקרומולקולות, כגון חלבונים, חומצות גרעין (RNA ו- DNA), פחמימות ושומנים. המקרומולקולות הן תת-קבוצה של מולקולות אורגניות (כל נוזל, מוצק או גז המכיל פחמן) החשובות במיוחד לכל החיים. המרכיב הבסיסי לכל המקרומולקולות הללו הוא פחמן.
תמונה ממוזערת: מולקולות חומצות שומן עם תצורות cis וטרנס. (CC BY 4.0/ שונה מהמקור; OpenStax).