นัก วิทยาศาสตร์ ค้นหา ความ เชื่อมโยง โมเลกุล ที่ สําคัญ กับ โครงสร้าง ของ ชีวิต

คุณเคยสงสัยไหมว่ากําลังที่มองไม่เห็นอะไร ที่ยึดเอาอะตอมทุกตัวในร่างกายของคุณไว้ด้วยกัน ทําให้มันเป็นสิ่งมีชีวิตที่หายใจ?คําตอบอยู่ที่อาณาจักรของพันธะเคมี ผู้ออกแบบจุลินทรีย์ของธรรมชาติ ที่ออกแบบพื้นฐานของชีวิต.

สิ่งมีชีวิตไม่ได้เป็นแค่การรวบรวมของอะตอม แต่เป็นระบบที่ซับซ้อน ที่อะตอมปฏิสัมพันธ์กัน ผ่านพันธะเคมีที่แข็งแรงคู่เชื่อมเหล่านี้สร้างโมเลกุลและคริสตัลผ่านการเชื่อมต่อที่แข็งแกร่ง หรือสร้างความเชื่อมต่อชั่วคราวผ่านการปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอทั้งสองชนิด ไม่ว่าจะเป็นการรักษาโครงสร้างโมเลกุลหรือทําให้ปฏิกิริยาที่ผ่านไป

ทําไมอะตอมจึงสร้างพันธะกัน? ง่ายๆ มันมองหาความมั่นคง ภาวะพลังงานต่ําสุดหลายคนทําสําเร็จโดยการเติมเปลือกอิเล็กตรอนวาเลนซ์ของพวกเขา หรือตอบสนองกฎออคเทต (มีอิเล็กตรอนวาเลนซ์แปด)เมื่ออะตอมขาดการจัดทํานี้ พวกมันสร้างพันธะเพื่อได้ เสียหรือแบ่งเอเล็กตรอน และถึงสมดุล

อัตโนมัติบางอะตอมโดยการได้หรือสูญเสียอิเล็กตรอนโดยสิ้นเชิงยอนการโอนอิเล็กตรอนนี้ ทําให้เปลือกภายนอกของพวกเขาสมบูรณ์ ทําให้พวกเขามีความมั่นคงทางพลังงาน

ไอออนมีอยู่สองรูปแบบ

• คาเทียน: อิโอนที่มีอัตราการชาร์จเป็นบวกที่เกิดจากการสูญเสียอิเล็กตรอน (ตัวอย่างเช่น โซเดียมสูญเสียอิเล็กตรอนหนึ่งเพื่อกลายเป็น Na +)
• อานิออน: อิโอนที่มีชาร์จลบที่เกิดจากการได้รับอิเล็กตรอน (เช่น คลอรีนได้รับอิเล็กตรอนเพื่อกลายเป็น Cl−)

ตัวอย่างคลาสสิคคือ โซเดียม (Na) และคลอรีน (Cl) อิเล็กตรอนวาเลนซ์เดียวของโซเดียมจะสูญเสียง่าย ๆ สร้าง Na + ขณะที่อิเล็กตรอนวาเลนซ์ของคลอรีนเจ็ดตัวทําให้มันกระตือรือร้นที่จะได้หนึ่งตัว, กลายเป็น Cl−การดึงดูดกันของพวกมันสร้างโซเดียมคลอริด ละมะเกลือโต๊ะ ที่ไอออนจัดเรียงกันในกล่องคริสตัล 3 มิติที่ซ้ํากัน.

อิโอนที่สําคัญทางกายภาพ เช่น โซเดียม โปแทสเซียม และแคลเซียมอิเล็กทรอลิตค้อนของธ อร์เหล่านี้ทําให้เส้นประสาทกระตุ้น การปรับตัวของกล้ามเนื้อ และสมดุลของเหลว

อัตโนมัติยังคงด้วยการแบ่งแบ่งอิเล็กตรอนสายพันธุ์ควาเลนต์หนุนกระดูกสันหลังของโมเลกุลทางชีววิทยา สายพันธุ์เหล่านี้เป็นหลักในสารประกอบอินทรีย์ที่ใช้คาร์บอน เช่น DNA และโปรตีน รวมถึงโมเลกุลขนาดเล็กเช่น H2O และ CO2

อิเล็กตรอนที่แบ่งปันกันสามารถมีตั้งแต่ 1 ถึง 3 คู่ สร้างพันธะต่อกันเป็น 1 คู่, 2 คู่, หรือ 3 คู่ เช่น ในน้ํา (H2O) ไฮโดรเจนแต่ละตัวแบ่งอิเล็กตรอนกับออกซิเจน ซึ่งมีการตอบแทนกันการแบ่งปันนี้เลียนแบบเปลือกวาเลนซ์ที่สมบูรณ์แบบ (สองอิเล็กตรอนสําหรับไฮโดรเจน, 8 สําหรับออกซิเจน) ปรับความมั่นคงของโมเลกุล

คอวาเลนท์บอนด์แบ่งออกเป็น 2 แบบ

• สีขั้ว: อิเล็กตรอนถูกแบ่งแบ่งไม่เท่าเทียมกัน โดยใช้เวลามากกว่าใกล้อะตอมที่มีอิเล็กตรอนิยมมากขึ้น (เช่น ออกซิเจนในน้ํา) สร้างค่าไฟเล็กน้อย (δ+ และ δ−)
• ไม่ขั้วโลก: อิเล็กตรอนแบ่งกันเท่ากัน เช่นใน O2 หรือเมธาน (CH4) ที่อะตอมมีอิเล็กตรอนิยมที่คล้ายกัน

นอกเหนือจากพันธะแข็งแรง อัตราปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนแอกว่า เช่นพันธะไฮโดรเจนและแรงกระจายลอนดอน มีบทบาทสําคัญการเชื่อมโยงของไฮโดรเจนเกิดเมื่ออะตอมไฮโดรเจน (δ+) ในพันธะขั้วดึงดูดค่า δ− ใกล้เคียงแม้แต่แต่แต่ละตัวจะอ่อนแอ แต่พันธะฮายดรอเจนรวมกันจะทําให้ DNA และโปรตีนมั่นคง

แรงลอนดอนเกิดจากความไม่สมดุลของอิเล็กตรอนชั่วคราว สร้างความดึงดูดระหว่างโมเลกุล

ภายในเซลล์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์ คอเวเลนต์อิโอนและโมเลกุลขั้วปฏิสัมพันธ์อย่างไดนามิคในน้ําการสร้างและทําลายพันธะชั่วคราว

มันน่าทึ่งมาก: การปฏิสัมพันธ์หลายพันล้านครั้งนี้ ทั้งแรงและอ่อนแอ ทนทานและชั่วคราว กําลังเกิดขึ้นในร่างกายของคุณตอนนี้