english
chinese
在我们宇宙诞生之初，唯一形成的元素是氢和氦。自“大爆炸”以来，
宇宙 (yǔzhòu) – universe
诞生 (dànshēng) – birth, to be born
之初 (zhīchū) – beginning, initial stage
唯一 (wéiyī) – only, sole
形成 (xíngchéng) – to form, formation
元素 (yuánsù) – element
氢 (qīng) – hydrogen
和 (hé) – and
氦 (hài) – helium
自 (zì) – since, from
大 (dà) – big, great
爆炸 (bàozhà) – explosion, bang
以来 (yǐlái) – since then, from that time
所有自然界中存在的重元素都是通过恒星中的过程形成的，如照片中所示。
所有 (suǒyǒu) – all, every
自然界 (zìránjiè) – nature, natural world
中 (zhōng) – in, within
存在 (cúnzài) – exist, existence
重 (zhòng) – heavy
元素 (yuánsù) – element
都是 (dōushì) – all are
通过 (tōngguò) – through, by means of
恒星 (héngxīng) – star
过程 (guòchéng) – process
形成 (xíngchéng) – to form, formation
如 (rú) – as, like
照片 (zhàopiàn) – photograph
所示 (suǒshì) – as shown, as indicated
在本章中，我们将探讨元素的性质如何为结构和功能在生物体中的协作方式提供基本基础，
在 (zài) – in
本 (běn) – this
章 (zhāng) – chapter
中 (zhōng) – in, within
将 (jiāng) – will, shall
探讨 (tàntǎo) – discuss, explore
元素 (yuánsù) – element
性质 (xìngzhì) – properties, nature
如何 (rúhé) – how
为 (wèi) – for
结构 (jiégòu) – structure
功能 (gōngnéng) – function
在 (zài) – in
生物体 (shēngwùtǐ) – organism
协作 (xiézuò) – cooperation, collaboration
方式 (fāngshì) – way, method
提供 (tígōng) – provide
基本 (jīběn) – basic, fundamental
基础 (jīchǔ) – foundation, basis
以及这些性质如何使生物体能够储存和利用信息和能量。因此，了解化学对于理解生物体及其功能至关重要。地球上所有生物的化学相似性为所有生物从共同祖先进化而来的观点提供了有力的证据，并解释了为什么生物学家通过研究实验室中的细菌或大鼠所获得的知识可以应用于其他生物体，包括人类。此外，支配生物体的基本化学和物理原理并非生命体所独有，因为它们也适用于非生命系统。
第15章讨论的DNA技术和相关方法的许多成功之处极大程度上依赖于生物化学和分子生物学，即构成生命的分子的化学和物理学。一名生物化学家可能会研究细胞中原子和分子之间的精确相互作用，这些作用维持着对生命至关重要的能量流动。
关键概念
2.1 碳、氢、氧和氮是生命中最丰富的元素。
2.2 一个原子的化学性质由其最高能量的电子（即价电子）决定。
2.3 分子由通过共价键连接的原子组成。其他重要的化学键包括离子键。氢键和范德华作用力是较弱的吸引力。
2.4 在氧化还原反应中，电子的能量被转移。
2.5 水分子具有极性，拥有部分正电荷和部分负电荷的区域，使它们能够彼此以及与其他带电物质形成氢键。
2.6 酸是氢离子的供体；碱是氢离子的受体。pH值是测量溶液中氢离子浓度的方便方式。
原子与分子：生命的化学基础
图片说明：蟹状星云。恒星内部形成的元素在其爆炸为超新星时释放出来。蟹状星云是我们银河系中超新星的扩展残骸。
来源：NASA, ESA, J. Hester 和 A. Loll（亚利桑那州立大学）
版权所有 2019 Cengage Learning。保留所有权利。未经许可，不得复制、扫描或整体或部分复制。由于电子版权的限制，一些第三方内容可能被排除在电子书或电子章节之外。编辑审查认为，任何被排除的内容都不会实质性影响整体学习体验。Cengage Learning 保留在后续版权限制需要时删除额外内容的权利。
版权所有 2019 Cengage Learning。
khmer
នៅដើមគេហកលកាលចាប់ផ្តើមនៃចក្រវាលរបស់យើង
នៅ (nɨv) – at, in
ដើម (daəm) – beginning
គេ (kee) – they, one
ហ (ha) – connecting particle
កល (kɑl) – time, era
កាល (kaal) – time, period
ចាប់ផ្តើម (cap phdaəm) – to begin, start
នៃ (ney) – of
ចក្រវាល (chakkraveal) – universe
របស់ (robah) – belonging to
យើង (yəəng) – we, our
ធាតុតែពីរតែបានបង្កើតឡើងគឺអ៊ីដ្រូសែននិងហែលីយ៉ូម។ ចាប់តាំងពី “ការផ្ទុះដ៏ធំ”
ធាតុ (theat) – element
តែ (tae) – only
ពីរ (pii) – two
តែ (tae) – only (repeated for emphasis)
បាន (baan) – have been
បង្កើត (bɑngkaət) – created, formed
ឡើង (laəng) – up, arise
គឺ (kɨ) – is, are
អ៊ីដ្រូសែន (iidrousaen) – hydrogen
និង (nɨng) – and
ហែលីយ៉ូម (haeliiyom) – helium
ចាប់តាំងពី (cap taang pii) – since, from
ផ្ទុះ (phtuh) – explosion
ដ៏ (dɑ) – very, extremely
ធំ (thom) – big
មក ធាតុធ្ងន់ៗទាំងអស់ដែលមាននៅក្នុងធម្មជាតិត្រូវបានបង្កើតឡើងតាមដំណើរការនានាក្នុងផ្កាយ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបថត។ ក្នុងជំពូកនេះ យើងពិចារណាថា ធម្មភាពរបស់ធាតុមានជាដំណាំមូលដ្ឋានសម្រាប់វិធីសាស្រ្តដែលរចនាសម្ព័ន្ធនិងមុខងារសហការគ្នានៅក្នុងសារពាង្គកាយ និងរបៀបដែលធម្មជាតិនេះអាចឲ្យសារពាង្គកាយរក្សានិងប្រើប្រាស់ទាំងព័ត៌មាននិងថាមពល។ ដូច្នេះ ការយល់ដឹងអំពីគីមីវិទ្យាជារឿងចាំបាច់សម្រាប់ការយល់ដឹងពីសារពាង្គកាយនិងរបៀបដែលវាដំណើរការ។ ភាពស្រដៀងគ្នាតាមគីមីវិទ្យារវាងសារពាង្គកាយទាំងអស់នៅលើផែនដីបានផ្តល់ភស្តុតាងដ៏ខ្លាំងសម្រាប់ការវិវត្តន៍របស់សារពាង្គកាយទាំងអស់ពីបុព្វការណ៍រួមរបស់ពួកវា និងពន្យល់ថាហេតុអ្វីបានជាប្រជាសាស្រ្តាចារ្យជាច្រើនសិក្សាពីបាក់តេរី ឬកណ្តុរនៅក្នុងមន្ទីរពិសោធន៍អាចអនុវត្តចំពោះសារពាង្គកាយដទៃទៀត រួមទាំងមនុស្សផងដែរ។ លើសពីនេះទៅទៀត មូលដ្ឋានគ្រឹះនៃគីមីវិទ្យានិងរូបវិទ្យាដែលគ្រប់គ្រងសារពាង្គកាយមិនមែនជារបស់មានជីវិតទេ ព្រោះវាបានអនុវត្តដល់ប្រព័ន្ធគ្មានជីវិតផងដែរ។
ភាពជោគជ័យក្នុងចំណោមផ្នែកជាច្រើននៃបច្ចេកវិទ្យាឌីអិនអេ និងវិធីសាស្រ្តពាក់ព័ន្ធដែលបានពិភាក្សាក្នុងជំពូកទី 15 ពឹងផ្អែកយ៉ាងខ្លាំងលើជីវគីមីវិទ្យានិងជីវម៉ូលេគុលវិទ្យា ដែលជាគីមីវិទ្យានិងរូបវិទ្យារបស់ម៉ូលេគុលដែលតំណាងឲ្យសារពាង្គកាយ។ ជីវគីមីវិទ្យាអាចស្វែងរកអន្តរកម្មដែលមានភាពជាក់លាក់រវាងអាតូមនិងម៉ូលេគុលរបស់កោសិកាមួយ ដែលរក្សានូវដំណើរការថាមពលដែលមានសារៈសំខាន់ដល់ជីវិត។
គំនិតសំខាន់ៗ
2.1 កាបូន អ៊ីដ្រូសែន អុកស៊ីសែន និងណាយទ្រូសែន ជាធាតុដែលមានច្រើនបំផុតក្នុងសារពាង្គកាយមានជីវិត។
2.2 លក្ខណៈគីមីរបស់អាតូមត្រូវបានកំណត់ដោយអេឡិចត្រូនថាមពលខ្ពស់បំផុតរបស់វា (ដែលគេស្គាល់ថាជាអេឡិចត្រូនវ៉ាឡង់)។
2.3 ម៉ូលេគុលមួយត្រូវបានចងសហគ្នាតាមរយៈបំណក់ចងប៉ូលេ។ ចំណងគីមីសំខាន់ៗផ្សេងទៀតរួមមានចំណងអ៊ីយ៉ុង។ ចំណងអ៊ីដ្រូសែននិងអន្តរកម្មវែនដឺវ៉ាល់ជាអន្តរកម្មដែលខ្សោយ។
2.4 ថាមពលរបស់អេឡិចត្រូនត្រូវបានបញ្ជូនក្នុងប្រតិកម្មអុកស៊ីដកម្ម-កាត់ច្រាស (Redox reaction)។
2.5 ម៉ូលេគុលទឹកមានលក្ខណៈប៉ូល ដោយមានតំបន់ដែលមានបន្ទុកវិជ្ជមាននិងអវិជ្ជមានផ្នែកខ្លះ ដែលអាចឲ្យពួកវាបង្កើតចំណងអ៊ីដ្រូសែនជាមួយគ្នានិងជាមួយសារធាតុដែលមានបន្ទុកផ្សេងៗ។
2.6 អាស៊ីតជាអ្នកផ្ដល់អ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន ប៉ុន្តែអាល់កាលីជាអ្នកទទួលអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន។ ទំរង់វាស់ pH គឺជាវិធីសាស្រ្តងាយស្រួលក្នុងការវាស់សន្ទស្សន៍អ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែនក្នុងរូបលាយ។
អាតូមនិងម៉ូលេគុល៖
មូលដ្ឋានគីមីវិទ្យានៃជីវិត
រូបថត៖ ពពក蟹形 (Crab Nebula)។ ធាតុដែលបានបង្កើតក្នុងផ្កាយត្រូវបានបញ្ចេញចេញនៅពេលវាផ្ទុះជាអេភៅពាណូវ៉ា (supernova)។ Crab Nebula គឺជាសំណល់រីករាលដាលមួយនៃអេភៅពាណូវ៉ា ក្នុងកាឡាក់ស៊ី Milky Way របស់យើង។
ប្រភព៖ NASA, ESA, J. Hester និង A. Loll (Arizona State University)
រក្សាសិទ្ធិ 2019 Cengage Learning។ សិទ្ធិទាំងអស់ត្រូវបានរក្សា។
burmese
ကမ္ဘာ့จัก universe ၏ အစပိုင်းတွင် ဖွဲ့စည်းမှုရှိခဲ့သည့် တစ်ခုတည်းသော မျဉ်းဖြစ်သော အရာသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်နှင့် ဟီးလီယမ် ဖြစ်သည်။ “ဘီဂ််ဘိန်း” မှ စ၍ သဘာဝတွင် ဖြစ်သော အလေးချိန် ပိုမိုသော အရာအားလုံးသည် ကြယ်များတွင် ဖြစ်ပေါ်သော လုပ်ငန်းစဉ်များမှ ဖွဲ့စည်းခဲ့ကြောင်း အဆိုပါ ဓာတ်ပုံတွင် ဖော်ပြထားသည်။ ဤအခန်းတွင် အရာဝတ္ထုများ၏ လက္ခဏာများသည် ရုပ်ပိုင်းဆိုင်ရာနှင့် လုပ်ဆောင်မှုတို့အကြား ပေါင်းစပ်မှုကို ဘယ်လို အခြေခံအုတ်မြစ်အဖြစ် လုပ်ဆောင်ပေးသလဲ၊ သို့တည်းမဟုတ် အထူးသဖြင့် သတင်းအချက်အလက်နှင့် စွမ်းအင်တို့ကို သိမ်းဆည်းရန်နှင့် အသုံးပြုရန် ဘယ်လို ကူညီပေးနိုင်သည်ကို စဉ်းစားသည်။ အဖြစ်ဖြစ်၍ ဓာတုဗေဒအပေါ် သိရှိမှုသည် အရာဝတ္ထုများနှင့် ၎င်းတို့၏ လုပ်ဆောင်မှုများကို နားလည်ရန် အရေးပါသည်။
မြေပေါ်ရှိ အရာဝတ္ထုများအပေါ်ရှိ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ ဆင်တူမှုများသည် အရာဝတ္ထုအားလုံးသည် တူညီသော အဖွဲ့အစည်းတစ်ခုမှ ပေါ်ထွက်လာကြောင်း အားကောင်းသော သက်သေခံချက်ပေးသည်။ ၎င်းသည် လူ့လောကအပါအဝင် အခြားသော အရာဝတ္ထုများကို စမ်းသပ်ရန် စမ်းသပ်ခန်းများတွင် ဘက်တီးရီးယား သို့မဟုတ် ကြွက်များကို လေ့လာသည့် အသိပညာများကို ပြည့်စုံစွာ အသုံးချနိုင်စေသည်။
ထို့အပြင် အရာဝတ္ထုများကို ထိန်းညှိသည့် အခြေခံ ဓာတုနှင့် ရူပဗေဒဆိုင်ရာ မူပိုင်ခွင့်များသည် အသက်ရှင်နေသောအရာများအတွက်သာမက အသက်မဲ့ စနစ်များတွင်လည်း သက်ဆိုင်သည်။
အဓိက အယူအဆများ
2.1 ကာဗွန်၊ ဟိုက်ဒရိုဂျင်၊ အောက်ဆီဂျင်နှင့် နိုက်ထရိုဂျင်သည် အသက်ရှင်နေသောအရာများတွင် အဓိကသော အရာဝတ္ထုများ ဖြစ်သည်။
2.2 အက်တမ်တစ်ခု၏ ဓာတုဗေဒဆိုင်ရာ လက္ခဏာများသည် ၎င်း၏ အများဆုံးစွမ်းအင်ရှိသော အီလက်ထရွန်များ (valence electrons) မှ သတ်မှတ်သည်။
2.3 မိုလီကျူးသည် ကိုဗလန့်အချည်များဖြင့် အက်တမ်များ ပေါင်းစည်းမှုဖြစ်သည်။ အရေးပါသော အခြားသော ဓာတုအချည်များတွင် အိုင်ယွန်အချည်ပါဝင်သည်။ ဟိုက်ဒရိုဂျင်အချည်များနှင့် van der Waals interaction တို့သည် အားနည်းသော ဆွဲဆောင်မှုများဖြစ်သည်။
2.4 အီလက်ထရွန်၏ စွမ်းအင်သည် အောက်ဆီဒေးရှင်း-လျှော့နည်းမှု (redox reaction) အတွင်း ပြောင်းလဲမှုများကို ခံယူရသည်။
2.5 ရေမိုလီကျူးများသည် အပိုင်းပိုင်းစွမ်းအင်များကြောင့် ပေါင်းစည်းနိုင်ပြီး သက်ဆိုင်သော အခြားသော အရာများနှင့် သို့မဟုတ် စွမ်းအားများနှင့် ပေါင်းစည်းနိုင်သော လက္ခဏာရှိသည်။
2.6 အက်စစ်များသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်ယွန် ပေးဆောင်သူဖြစ်သည်၊ အခြေခံများသည် ဟိုက်ဒရိုဂျင်အိုင်ယွန် လက်ခံသူများဖြစ်သည်။
အက်တမ်နှင့် မိုလီကျူးများ
ဓာတ်ပုံ: Crab Nebula သည် နဂါးငွေ့တိမ်ဖြစ်ပြီး စူပါနိုဗာအဖြစ် အပေါက်သွားသော ကြယ်တစ်လုံး၏ အစိတ်အပိုင်းဖြစ်သည်။
NASA, ESA, J. Hester နှင့် A. Loll (Arizona State University) မှ ထုတ်ပြန်သည်။
မူပိုင်ခွင့်© 2019 Cengage Learning ။ လူကြီးမင်း၏ မိမိအသုံးပြုခွင့်မရှိဘဲ မိတ္တူမပြု၊ စကင်မလုပ် ၊ အစအနမဖြတ်ပါနှင့် ။
vietnamese
indonesian
russian
Japanese
korean
우주의 시작에서 형성된 유일한 원소는 수소와 헬륨이었습니다.
우주의 (uju-ui) – of the universe
시작에서 (sijag-eseo) – at the beginning
형성된 (hyeongseongdoen) – formed
유일한 (yuilhan) – only
원소는 (wonso-neun) – elements
수소와 (suso-wa) – hydrogen and
헬륨이었습니다 (hellyum-ieossseubnida) – was helium
“빅뱅” 이후, 자연적으로 존재하는 더 무거운 모든 원소는 별에서 발생하는 과정을 통해 형성되었습니다. 사진에 묘사된 것처럼 말입니다. 이 장에서는 원소의 특성이 생물체 내에서 구조와 기능이 함께 작동하는 방식의 기본 토대가 되는 방법과 이러한 특성이 생물이 정보를 저장하고 에너지를 활용할 수 있게 하는 방식을 살펴봅니다. 따라서 화학 지식은 생물체를 이해하고 그 기능을 이해하는 데 필수적입니다.
지구상의 모든 생물의 화학적 유사성은 모든 생물이 공통 조상으로부터 진화했다는 강력한 증거를 제공하며, 생물학자들이 실험실에서 박테리아나 쥐를 연구하여 얻은 많은 지식이 인간을 포함한 다른 생물에게도 적용될 수 있는 이유를 설명합니다. 또한 생물체를 지배하는 기본적인 화학적, 물리적 원리는 생명체에만 국한되지 않으며, 비생물적 시스템에도 적용됩니다.
15장에서 논의된 DNA 기술 및 관련 접근 방식의 성공은 생명체를 구성하는 분자의 화학과 물리학인 생화학 및 분자 생물학에 크게 의존해 왔습니다. 생화학자는 생명에 필수적인 에너지 흐름을 유지하는 세포의 원자와 분자 간의 정밀한 상호작용을 조사할 수 있습니다.
핵심 개념:
2.1 탄소, 수소, 산소, 질소는 생명체에서 가장 풍부한 원소입니다.
2.2 원자의 화학적 특성은 에너지가 가장 높은 전자, 즉 원자가 전자에 의해 결정됩니다.
2.3 분자는 공유 결합으로 결합된 원자로 구성됩니다. 중요한 화학 결합에는 이온 결합도 포함됩니다. 수소 결합과 반데르발스 상호작용은 약한 인력입니다.
2.4 전자의 에너지는 산화 환원 반응에서 전달됩니다.
2.5 물 분자는 극성을 가지며, 부분적으로 양전하와 음전하를 띤 영역이 있어 서로 및 다른 전하를 띤 물질과 수소 결합을 형성할 수 있습니다.
2.6 산은 수소 이온 공여자이고, 염기는 수소 이온 수용자입니다. pH 척도는 용액의 수소 이온 농도를 측정하는 편리한 방법입니다.
원자와 분자:
생명의 화학적 기초
사진: 게 성운(Crab Nebula). 별 내부에서 형성된 원소는 초신성(supernova)으로 폭발할 때 방출됩니다. 게 성운은 우리 은하수에서 초신성의 확장 잔해입니다.
출처: NASA, ESA, J. Hester 및 A. Loll (애리조나 주립대학)
Arab
في بداية الكون، كانت العناصر الوحيدة التي تشكلت هي الهيدروجين والهيليوم. منذ “الانفجار العظيم”،
في (fī) – in
بداية (bidāyat) – beginning
الكون (al-kawn) – the universe
كانت (kānat) – were
العناصر (al-‘anāṣir) – the elements
الوحيدة (al-waḥīdah) – the only
التي (allatī) – that/which
تشكلت (tashakkalat) – formed
هي (hiya) – are
الهيدروجين (al-haydrūjīn) – hydrogen
و (wa) – and
الهيليوم (al-helyūm) – helium
منذ (mundhu) – since
الانفجار (al-infijār) – the explosion
العظيم (al-‘aẓīm) – the great
تشكلت جميع العناصر الأثقل التي تحدث طبيعيًا من خلال العمليات التي تحدث في النجوم، كما هو موضح في الصورة. في هذا الفصل، ندرس كيف تعمل خصائص العناصر كأساس جوهري للطريقة التي تتكامل بها البنية والوظيفة معًا في الكائنات الحية، وكيف تمكن هذه الخصائص الكائنات الحية من تخزين واستخدام المعلومات والطاقة. لذلك، فإن المعرفة بالكيمياء أساسية لفهم الكائنات الحية وكيفية عملها.
تقدم التشابهات الكيميائية بين جميع الكائنات الحية على الأرض دليلًا قويًا على تطور جميع الكائنات من سلف مشترك، وتشرح لماذا يمكن تطبيق الكثير مما يتعلمه علماء الأحياء من دراسة البكتيريا أو الفئران في المختبرات على كائنات أخرى، بما في ذلك البشر. علاوة على ذلك، فإن المبادئ الكيميائية والفيزيائية الأساسية التي تحكم الكائنات الحية ليست فريدة للكائنات الحية، حيث إنها تنطبق أيضًا على الأنظمة غير الحية.
نجاح العديد من جوانب تقنيات الحمض النووي والأساليب ذات الصلة التي تمت مناقشتها في الفصل الخامس عشر يعتمد بشكل كبير على الكيمياء الحيوية والبيولوجيا الجزيئية، أي الكيمياء والفيزياء للجزيئات التي تشكل الكائنات الحية. قد يقوم الكيميائي الحيوي بدراسة التفاعلات الدقيقة بين الذرات والجزيئات في الخلية التي تحافظ على تدفق الطاقة الضروري للحياة.
المفاهيم الرئيسية:
2.1 الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين هي أكثر العناصر وفرة في الكائنات الحية.
2.2 تحدد الخصائص الكيميائية للذرة من خلال إلكتروناتها ذات الطاقة الأعلى، والمعروفة باسم إلكترونات التكافؤ.
2.3 تتكون الجزيئات من ذرات مرتبطة بروابط تساهمية. تشمل الروابط الكيميائية الهامة الأخرى الروابط الأيونية. الروابط الهيدروجينية وتفاعلات فان دير فال هي قوى جذب ضعيفة.
2.4 يتم نقل طاقة الإلكترون في تفاعل الأكسدة والاختزال.
2.5 جزيئات الماء قطبية، حيث تحتوي على مناطق ذات شحنة إيجابية جزئية وسلبية جزئية تمكنها من تشكيل روابط هيدروجينية مع بعضها البعض ومع مواد مشحونة أخرى.
2.6 الأحماض هي مانحة لأيون الهيدروجين؛ القواعد هي مستقبلة لأيون الهيدروجين. مقياس الأس الهيدروجيني (pH) هو وسيلة مريحة لقياس تركيز أيونات الهيدروجين في محلول.
الذرات والجزيئات:
الأساس الكيميائي للحياة
الصورة: سديم السلطعون. تُطلق العناصر التي تتكون داخل النجم عندما ينفجر كنجم مستعر أعظم. سديم السلطعون هو بقايا متوسعة لنجم مستعر أعظم في مجرتنا درب التبانة.
المصدر: NASA, ESA, J. Hester و A. Loll (جامعة ولاية أريزونا)
Hindi
Filipino
Cantonese ,
Italian
French
Au début de l’univers, les seuls éléments formés étaient l’hydrogène et l’hélium.
Au (o) – at the
début (debyt) – beginning
de (də) – of
l’univers (lynivɛʁ) – the universe
les (le) – the
seuls (sœl) – only
éléments (elemɑ̃) – elements
formés (fɔʁme) – formed
étaient (etɛ) – were
l’hydrogène (lidʁɔʒɛn) – hydrogen
et (e) – and
l’hélium (leljɔm) – helium
Depuis le « Big Bang », tous les éléments naturellement plus lourds se sont formés à travers des processus se produisant dans les étoiles, comme le montre la photographie. Dans ce chapitre, nous examinons comment les propriétés des éléments servent de fondement aux façons dont la structure et la fonction interagissent dans les organismes, et comment ces propriétés permettent aux organismes de stocker et d’utiliser à la fois des informations et de l’énergie. Ainsi, la connaissance de la chimie est essentielle pour comprendre les organismes et leur fonctionnement.
Les similitudes chimiques entre tous les organismes sur Terre constituent une preuve solide de l’évolution de tous les organismes à partir d’un ancêtre commun et expliquent pourquoi une grande partie de ce que les biologistes apprennent en étudiant des bactéries ou des rats dans des laboratoires peut être appliquée à d’autres organismes, y compris les humains. De plus, les principes chimiques et physiques fondamentaux qui régissent les organismes ne sont pas uniques aux êtres vivants, car ils s’appliquent également aux systèmes non vivants.
Le succès des nombreux aspects de la technologie de l’ADN et des approches connexes discutés dans le chapitre 15 repose largement sur la biochimie et la biologie moléculaire, c’est-à-dire la chimie et la physique des molécules qui constituent les êtres vivants. Un biochimiste peut explorer les interactions précises entre les atomes et les molécules d’une cellule qui maintiennent le flux d’énergie essentiel à la vie.
Concepts clés :
2.1 Le carbone, l’hydrogène, l’oxygène et l’azote sont les éléments les plus abondants chez les êtres vivants.
2.2 Les propriétés chimiques d’un atome sont déterminées par ses électrons de plus haute énergie, appelés électrons de valence.
2.3 Une molécule est constituée d’atomes liés par des liaisons covalentes. D’autres liaisons chimiques importantes incluent les liaisons ioniques. Les liaisons hydrogène et les interactions de Van der Waals sont des attractions faibles.
2.4 L’énergie d’un électron est transférée lors d’une réaction d’oxydo-réduction.
2.5 Les molécules d’eau sont polaires, avec des régions de charge partielle positive et partielle négative qui leur permettent de former des liaisons hydrogène entre elles et avec d’autres substances chargées.
2.6 Les acides sont des donneurs d’ions hydrogène ; les bases sont des accepteurs d’ions hydrogène. L’échelle de pH est une mesure pratique de la concentration en ions hydrogène d’une solution.
Atomes et molécules :
La base chimique de la vie
Photo : La nébuleuse du Crabe. Les éléments formés au sein d’une étoile sont libérés lorsqu’elle explose en supernova. La nébuleuse du Crabe est un vestige en expansion d’une supernova dans notre galaxie de la Voie lactée.
Crédits : NASA, ESA, J. Hester et A. Loll (Arizona State University)
German
Am Anfang des Universums wurden nur Wasserstoff und Helium gebildet. Seit dem „Urknall“ sind alle natürlich vorkommenden schwereren Elemente durch Prozesse in Sternen entstanden, wie auf dem Foto dargestellt. In diesem Kapitel betrachten wir, wie die Eigenschaften der Elemente als Grundlage dafür dienen, wie Struktur und Funktion in Organismen zusammenwirken, und wie diese Eigenschaften es Organismen ermöglichen, sowohl Informationen als auch Energie zu speichern und zu nutzen. Daher ist Wissen über Chemie unerlässlich, um Organismen und ihre Funktionen zu verstehen.
Die chemischen Gemeinsamkeiten aller Organismen auf der Erde liefern starke Beweise für die Evolution aller Organismen aus einem gemeinsamen Vorfahren und erklären, warum vieles, was Biologen durch das Studium von Bakterien oder Ratten in Laboren lernen, auch auf andere Organismen, einschließlich Menschen, anwendbar ist. Darüber hinaus sind die grundlegenden chemischen und physikalischen Prinzipien, die Organismen steuern, nicht einzigartig für Lebewesen, da sie auch auf unbelebte Systeme anwendbar sind.
Der Erfolg vieler Aspekte der in Kapitel 15 diskutierten DNA-Technologie und verwandter Ansätze beruht maßgeblich auf der Biochemie und Molekularbiologie, also der Chemie und Physik der Moleküle, aus denen Lebewesen bestehen. Ein Biochemiker untersucht möglicherweise die präzisen Wechselwirkungen zwischen den Atomen und Molekülen einer Zelle, die den für das Leben wesentlichen Energiefluss aufrechterhalten.
Wichtige Konzepte:
2.1 Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff sind die häufigsten Elemente in Lebewesen.
2.2 Die chemischen Eigenschaften eines Atoms werden durch seine energiereichsten Elektronen bestimmt, die als Valenzelektronen bekannt sind.
2.3 Ein Molekül besteht aus Atomen, die durch kovalente Bindungen verbunden sind. Andere wichtige chemische Bindungen sind ionische Bindungen. Wasserstoffbrückenbindungen und Van-der-Waals-Wechselwirkungen sind schwache Anziehungskräfte.
2.4 Die Energie eines Elektrons wird in einer Redoxreaktion übertragen.
2.5 Wassermoleküle sind polar und besitzen Regionen mit partiell positiver und partiell negativer Ladung, die es ihnen ermöglichen, Wasserstoffbrückenbindungen miteinander und mit anderen geladenen Substanzen zu bilden.
2.6 Säuren sind Wasserstoffionen-Spender; Basen sind Wasserstoffionen-Akzeptoren. Die pH-Skala ist ein praktisches Maß für die Wasserstoffionenkonzentration einer Lösung.
Atome und Moleküle:
Die chemische Grundlage des Lebens
Foto: Der Krebsnebel. Elemente, die innerhalb eines Sterns gebildet werden, werden freigesetzt, wenn dieser als Supernova explodiert. Der Krebsnebel ist ein sich ausdehnendes Überbleibsel einer Supernova in unserer Milchstraße.
Spanish
Al comienzo del universo, los únicos elementos que se formaron fueron el hidrógeno y el helio. Desde el “Big Bang”, todos los elementos más pesados que se encuentran de forma natural se formaron a través de procesos ocurridos en las estrellas, como se muestra en la fotografía. En este capítulo, consideramos cómo las propiedades de los elementos sirven como la base fundamental para las formas en que la estructura y la función trabajan juntas en los organismos, y cómo estas propiedades les permiten almacenar y usar tanto información como energía. Por lo tanto, el conocimiento de la química es esencial para comprender los organismos y cómo funcionan.
Las similitudes químicas entre todos los organismos en la Tierra constituyen una fuerte evidencia de la evolución de todos los organismos a partir de un ancestro común y explican por qué gran parte de lo que los biólogos aprenden al estudiar bacterias o ratas en laboratorios puede aplicarse a otros organismos, incluidos los humanos. Además, los principios químicos y físicos básicos que gobiernan a los organismos no son exclusivos de los seres vivos, ya que también se aplican a sistemas no vivos.
El éxito de muchos aspectos de la tecnología del ADN y de los enfoques relacionados discutidos en el capítulo 15 se ha basado en gran medida en la bioquímica y la biología molecular, es decir, la química y la física de las moléculas que constituyen los seres vivos. Un bioquímico puede investigar las interacciones precisas entre los átomos y las moléculas de una célula que mantienen el flujo de energía esencial para la vida.
Conceptos clave:
2.1 El carbono, el hidrógeno, el oxígeno y el nitrógeno son los elementos más abundantes en los seres vivos.
2.2 Las propiedades químicas de un átomo están determinadas por sus electrones de mayor energía, conocidos como electrones de valencia.
2.3 Una molécula consiste en átomos unidos por enlaces covalentes. Otros enlaces químicos importantes incluyen los enlaces iónicos. Los enlaces de hidrógeno y las interacciones de Van der Waals son atracciones débiles.
2.4 La energía de un electrón se transfiere en una reacción de óxido-reducción.
2.5 Las moléculas de agua son polares, con regiones de carga parcial positiva y carga parcial negativa que les permiten formar enlaces de hidrógeno entre sí y con otras sustancias cargadas.
2.6 Los ácidos son donadores de iones hidrógeno; las bases son aceptores de iones hidrógeno. La escala de pH es una medida conveniente de la concentración de iones hidrógeno en una solución.
Átomos y moléculas:
La base química de la vida
Foto: La Nebulosa del Cangrejo. Los elementos formados dentro de una estrella son liberados cuando esta explota como una supernova. La Nebulosa del Cangrejo es un remanente en expansión de una supernova en nuestra galaxia, la Vía Láctea.
Turkish
Portuguese
Bengali
Malay
Tamil
Telugu
Hebrew
Persian
Urdu
Pashto
Swedish
Swahili
Laos
Shan
Hausa
Marathi
Gujarati
Norwegian
Danish
Uzbekistan
Kazakhstan
Polish
Greek
Armenian
Amharic
Xhosa
Hungarian
Tamazight
Kurds