- Característiques comunes de CHON
- Baixa massa atòmica
- Alta electronegativitat
- particularitats
- L'àtom de carboni C
- L'àtom d'H
- L'àtom d'O
- L'àtom de N
- Molècules que conformen CHON
- l'aigua
- els gasos
- les biomolècules
- referències
CHON: C carboni, H hidrogen, O oxigen i N nitrogen, són un grup d'elements químics que componen la matèria viva. Per la seva ubicació en la taula periòdica, aquests àtoms comparteixen característiques que els fan aptes per a formar molècules orgàniques i covalents.
Aquests quatre elements químics formen la majoria de les molècules dels éssers vius, denominats com bioelements o elements biogènics. Pertanyen a el grup dels bioelements primaris o principals per trobar-se en un 95% en les molècules dels éssers vius.
Font: Gabriel Bolívar
A la imatge superior es mostren les molècules i àtoms d'CHON: un anell hexagonal com a unitat molecular en el carbó; la molècula d'H 2 (de color verd); la molècula diatòmica d'O 2 (de color blau); i la molècula diatòmica de N 2 (de color vermell), amb la seva triple enllaç.
Posseeixen a part de les propietats comunes, algunes particularitats o característiques que expliquen per què són idonis per formar les biomolècules. A l'tenir un pes o massa atòmica baixa, això els fa molt electronegatius i formen enllaços covalents estables, forts i d'alta energia.
S'uneixen entre si formant part de l'estructura de les biomolècules orgàniques com proteïnes, carbohidrats, lípids i àcids nucleics. També participen en la formació de molècules inorgàniques essencials perquè existeixi la vida; com per exemple l'aigua, H 2 O.
Característiques comunes de CHON
Baixa massa atòmica
Posseeixen una massa atòmica baixa. La masses atòmiques de l'C, H, O i N són: 12 u, 1u, 16u i 14U. Això fa que tinguin un menor radi atòmic, el que al seu torn permet que estableixin enllaços covalents estables i forts.
Els enllaços covalents es formen quan els àtoms que participen per formar les molècules comparteixen els seus electrons de valència.
A l'posseir una massa atòmica baixa, i per tant, un menor radi atòmic, fa que aquests àtoms siguin molt electronegatius.
Alta electronegativitat
El C, H, O i N són molt electronegatius: atreuen amb força els electrons que comparteixen quan formen enllaços dins d'una molècula.
Totes les propietats comunes descrites per aquests elements químics són favorables per a l'estabilitat i força dels enllaços covalents que formen.
Els enllaços covalents que formen poden ser apolars, quan s'uneixen els mateixos elements, formant molècules diatòmiques com l'O 2. També poden ser polars (o relativament polars) quan un dels àtoms és més electronegatiu que l'altre, com el cas de l'O respecte a l'H
Aquests elements químics posseeixen un moviment entre els éssers vius i l'ambient conegut com cicle biogeoquímic en la naturalesa.
particularitats
A continuació s'esmenten algunes particularitats o propietats que posseeix cada un d'aquests elements químics que donen raó de la seva funció estructural de les biomolècules.
L'àtom de carboni C
-Per la seva tetravalencia, el C pot formar 4 enllaços amb 4 elements diferents o iguals, formant una gran varietat de molècules orgàniques.
-Es pot unir a altres àtoms de carboni formant llargues cadenes, les quals poden ser lineals o ramificades.
-També pot formar molècules cícliques o tancades.
-Pot formar molècules amb enllaços simples, dobles o triples. Si en l'estructura a més de C hi ha pur H, es parla llavors d'hidrocarburs: alcans, alquens i alquins, respectivament.
-Al unir-se amb l'O, o al N, l'enllaç adquireix polaritat, la qual cosa facilita la solubilitat de les molècules que origini.
-Al combinar-se amb altres àtoms com l'O, l'H i el N, forma diferents famílies de molècules orgàniques. Pot formar aldehids, cetones, alcohols, àcids carboxílics, amines, èters, èsters, entre d'altres compostos.
-Les molècules orgàniques van a tenir diferent conformació espacial, la qual va a estar relacionada amb la funcionalitat o activitat biològica.
L'àtom d'H
-Posseeix el menor nombre atòmic de tots els elements químics, i es combina amb l'O per formar l'aigua.
-Aquest àtom d'H es troba present en gran proporció en els esquelets de carboni que formen les molècules orgàniques.
-Mentre més gran sigui la quantitat d'enllaços CH en les biomolècules, més gran serà l'energia que produeixi amb la seva oxidació. Per aquesta raó, l'oxidació dels àcids grassos genera més energia que la produïda en el catabolisme dels carbohidrats.
L'àtom d'O
És el bioelement que juntament amb l'H formen l'aigua. L'oxigen és més electronegatiu que l'hidrogen el que li permet formar dipols en la molècula d'aigua.
Aquests dipols faciliten la formació d'interaccions fortes, denominades ponts d'hidrogen. Els enllaços febles com els ponts d'H són essencials per a la solubilitat molecular i per mantenir l'estructura de les biomolècules.
L'àtom de N
-Es troba en el grup amino dels aminoàcids, i en el grup variable d'alguns aminoàcids com histidina, entre d'altres.
-És indispensable per a la formació de aminosucres, les bases nitrogenades dels nucleòtids, coenzims, entre d'altres molècules orgàniques.
Molècules que conformen CHON
l'aigua
Font: Pixabay
El H i l'O s'uneixen mitjançant enllaços covalents formant l'aigua en una proporció de 2H i un O. Com que l'oxigen és més electronegatiu que l'hidrogen, s'uneixen formant un enllaç covalent de tipus polar.
Per tenir aquest tipus d'enllaç covalent, permet que moltes substàncies siguin solubles a l'formar ponts d'hidrogen amb elles. L'aigua forma part de l'estructura d'un organisme o ésser viu en un 70 a 80% aproximadament.
L'aigua és el solvent universal, compleix moltes funcions en la naturalesa i en els éssers vius; té funció estructural, metabòlica i reguladora. Enmig aquós es realitza la majoria de les reaccions químiques dels éssers vius, entre moltes altres funcions.
els gasos
Font: Pixabay
Per unió de tipus covalent apolar, és a dir, sense diferència d'electronegativitat, s'uneixen àtoms iguals com l'O Es formen així els gasos atmosfèrics, com el nitrogen i l'oxigen molecular, imprescindibles per al medi ambient i els éssers vius.
les biomolècules
Font: Max Pixel
Aquests bioelements s'uneixen entre si, i amb altres bioelements, formant les molècules dels éssers vius.
S'uneixen mitjançant enllaços covalents, donant origen a les unitats monomèriques o molècules orgàniques simples. Aquestes al seu torn s'uneixen per enllaços covalents i formen els polímers o les molècules orgàniques complexes i les supramolècules.
Així, els aminoàcids formen les proteïnes, i els monosacàrids són les unitats estructurals dels glúcids o carbohidrats. Els àcids grassos i el glicerol formen els lípids saponificables, i els mononucleòtids conformen els àcids nucleics ADN i ARN.
Entre les supramolècules es troben, per exemple: els glicolípids, fosfolípids, les glucoproteïnes, lipoproteïnes, entre d'altres.
referències
- Carey F. (2006). Química Orgànica. (6ta. Ed.). Mèxic, Mc Graw Hill.
- Course Hero. (2018). 2 function of bio elements Bioelements primary among. Recuperat de: coursehero.com
- Cronodon. (Sf). Bioelements. Recuperat de: cronodon.com
- Life Persona. (2018). Bioelements: Classification (Primary and Secondary). Recuperat de: lifepersona.com
- Mathews, Holde i Ahern. (2002). Bioquímica (3a. Ed.). Madrid: PEARSON