Stiri Online, Enciclopedie, Revista presei

FORMAREA SI RUPEREA LEGATURILOR CHIMICE INTERMOLECULARE

in Biologie/Chimie

Formarea spontana a unei legaturi intre 2 atomi presupune intotdeauna eliberarea unei parti din energia interna proprie atomilor in stare nelegata si transformarea ei in alta forma de energie.Cu cat legatura este mai puternica cu atat cantitatea de energie pusa in libertate in urma formarii ei va fi mai mare.

Reactia de legare se realizeaza in general intre 2 atomi sau 2 molecule A si B si poate fi descrisa prin formula:
A + B AB + energie

Viteza reactiei de legare este proportionala cu frecventa ciocnirilor dintre A si B. In urma ciocnirilor rezulta energie ce este reprezentata de energia termica ce are ca unitate de masura caloria.

Dat fiind faptul ca desfacerea unui mol de legatura chimica participa, de regula, mii de calorii, majoritatea schimburilor se exprima in Kcal/ mol. In structurile biologice,atomii legati prin diferite tipuri de legaturi chimice suporta continuu fenomele de desfacere si legare.Aceste fenomene sunt datorate transformarilor continue de substanta si materie ce au loc la nivel celular.

La nivel celular au loc numeroase ciocniri interatomice si intermoleculare care consuc fie la formarea sau ruperea de legaturi chimice.

In asfel de procese ca urmare a ciocnirilor se realizeaza cu viteze mari o parte din energia cinetica a unei molecule care este cedata, ea putand fi folosita la realizarea de noi legaturi sau poate fi inmagazinata in legaturi chimice special( legaturi macroergice).

Cu cat o molecula se deplaseaza mai rapid,respectiv cu cat temperature celulara este mai ridicata cu atat este mai mare posibilitatea ca in momentul unei ciocniri sa se produca si ruperea unei leg. moleculare.

Cu cat temperatura unei populatii moleculare creste cu atat stabilitatea legaturii sale scade.

Daca formarea unei molecule are loc cu eliberare de energie, in cazul ruperii unei legaturi se consuma energie.Acest lucru se poate reda prin formula:

AB + energie A + B

Aportul de energie necesar ruperii unei legaturi este absolul egal cu cantitatea de energie care a fost eliberata in momentul formarii ei .

Aceasta echivalentza rezulta dupa cum este bine cunoscut din prima lege a termodinamicii.Se poate spune ca in formarea si ruperea unei leg. chimice exista un anumit echilibru ce se supune legii actiunii maselor.

Formarea si ruperea leg. chimice este rezultatul actiunii combinate a fortelor de legare nascute din actiuni electrostatice.

Cand intr-un sistem inchis se ajunge la un echilibru nr. legaturilor ce se formeaza in unitatea de timp va fi egal cu nr. de legaturi care se desfac. In aceasta situatie proportia de atomi legati este data de formula legii actiunii maselor:

Keq = (conc.AB)/(conc.A*conc.B) , in care: Keq – constanta de echilibru , A,B si AB – concentratiile de molecule exprimate in mol/litru

Indiferent daca se porneste de la conc. A si B in stare libera sau se porneste numai de la molecula A, ori de la un amestec AB, A si B concentratiile proportionale atinse la echilibru de A si B, sau AB vor fi dictate de Keq.

Deplasarea proportiei de atomi legati catre concentratia de echilibru este intotdeauna insotita de o schimbare a formei de energie.

D.p.d.v. biologic,aceasta schimbare de energie poate fi exprimata prin intermediul notiunii de energie libera, ∆ G,care este in stransa dependenta cu alte forme de energie ce se manifesta la nivel celular.

Este cunoscut ca organismele vii sunt insa sisteme deschise care realizeaza un permanent schimb de substanta si energie cu mediul exterior.In sistemele deschise, la nivel celular, pe langa energia libera mai actioneaza si energia interna care exprima capacitatea totala a sistemului de a aefectua actiuni de orice tip.

La scara atomo-moleculara, energia interna a sistemului celular represinta suma energiilor de miscare a moleculelor, a energiilor de interactiune dintre molecule, precum si a energiilor intermoleculare si interatomice ce constituie sistemul.

Cand in sistem au loc reactii biochimice energia interna variaza datorita modificarilor intramoleculare ce au loc,variatii ce conduc aproapte constant la ruperea si formarea unor noi legaturi chimice si noi compusi biologici. Se poate aprecia ca la nivel celular au loc reactii ce se produc spontan, dar strict dirijate de mecanismele celulare de reglare si control.

Conform celei de-a 2a lege a termodinamicii,reactiile ce se produc spontan sunt insotite intotdeauna de o scadere a energiei libere (∆ G devine negativ) . nd se atinge un echilibru celular, ∆ G=0.

In sistemele biologice, in general, energia libera pierduta pana la atingerea echilibrului este, fie transformata in caldura, fie este folosita la cresterea gradului de entropie,deci la marirea dezordinii celulare. Cu cat dezordinea este mai mare cu atat gradul de entropie este mai ridicat,ce are drept consecinta cresterea numarului de ciocniri dintre molecule si deci formarea de noi structuri moleculare.

Conform acestui concept, celula primeste continuu energie libera din exterior,energie chimica ce este stocata in substantele nutritive.

Aceste substante la nivel celular sunt supuse proceselor de descompunere ce se fac cu consum de energie celulara, dar si cu producerea de energie, in special energie termica ce se elimina sub forma de caldura.

Ca urmare a acestor fenomene,la nivel celular au loc procese continui de formare si rupere a legaturilor chimice moleculare, ce exprima modul perpetuu de desfasurare a proceselor metabolice specifice tuturor organismelor vii.

La nivel celular insa, datorita proceselor metabolice de catabolism( in descompunere)si anabolism(de biosinteza) are loc pe de o parte, cresterea entropiei, iar pe de alta parte scaderea ei.

Intre procesele catabolice si anabolice are loc un permanent cuplaj ce mentine echilibrul energetic al celulei. Acest cuplaj explica de ce fenomenele biologice se desfasoara in sens antientropic, adica in sensul scaderii continue a entropiei.

Existent proceselor cuplate rezida in ultima instant in formarea si descompunerea formelor moleculare celulare ce au la baza principiile generale de rupere si formare de legaturi chimice.

Legatura de hidrogen (puntea de hidorgen)

Apare numai la nivelul structurilor moleculare simple, ale principalelor substante biologice ci si la nivelul biopolimerilor sau biostructurilor celulare.

La nivelul biostructurilor, moleculele se prezinta in forma lor primara, insa pentru a da soliditate structurii ele formeaza legaturi de hidrogen care in general au rolul de a reduce posibilitatile de rotire a lanturilor moleculare in jurul legaturilor covalente.

Prin formarea unor astfel de legaturi iau nastere noi structure cum sunt cele secundare care la randul lord au nastere la o noua conformatie biomoleculei.Desi legaturile de hidrogen au un rol esential in determinarea structurii spatial a biomoleculelor, contributia lor la stabilitatea in solutie a acestora este practice nula, acesta deoarece in celula functioneaza mecanismele antientropice care reduc energia rezultata din procesele entropice si fac ca ∆ G sa fie practic 0.

Formarea puntilor de hidrogen explica multe fenomene moleculare celulare cum ar fi: proprietatile neobisnuite ale apei de a forma structure cu totul particulare cu component moleculari celulari in special cu proteinele fapt ce explica de ce apa in celula se gaseste in 2 forme: apa libera si apa legata.

Formarea puntilor de hidrogen explica si stabilitatea pe care o capata o biostructura sau un biopolymer dupa realizarea unor astfel de legaturi, legaturile de hidrogen avand din acest punct de vedere un rol important in imprimarea unor anumite conformatii biomoleculelor si biostructurilor. In acelasi timp legaturile de hidrogen sunt esentiale in stabilirea unor cuplari specific intre biomolecule cum ar fi legaturile complexele moleculelor glicoproteice si lipoproteice.

Legaturile de hidrogen stabilesc si modul de formare dintre alti comonenti moleculari, ele pot sa indice locul reactivitatii ce exist ape o molecula in vedea stabilirii unei punti de hidrogen. Legaturile de hidrogen pot fi considerate cele mai importante, stabile si raspandite legaturi din sistemele biologice.

Legaturile ionice

Multe biomolecule celulare poseda legaturi ionice care contin una sau mai multe unitati de sarcina electrica pozitiva sau negativa.Gruparile fosforice (PO4-3) din structura moleculelor fosforolate contin unitati de sarcini negative ce permit formarea de legaturi ionice. In cazul proteinelor (aminoacizilor) exista unitati de sarcini positive (NH3+) si negative (COO-), ambele permitand stabilirea de legaturi ionice in cadrul lantului proteic.

Intre toatele biomoleculele care prezinta unitati de sarcini electrice de semn contrar ia nastere forte de atractie ce fac ca cele doua molecule sa se apropie sis a formeze unitati structural moleculare de diferite tipuri.

Fortele electrostatic care se exercita intre gruparile cu incarcatura de semn contrar poarta numele de legaturi ionice. In solutiile apoase, cum sunt cele biologice, energia lor medie de legare este de aproximativ 5 kcal/mol.

In multe cazuri sarcina electrica a unei biomolecule este materializata fie de un cation anorganic (Na+, K+, Mg2+) sau de un anion anorganic (Cl-, SO42-). Cand acest lucru se intampla intr-o solutie apoasa anionii si cationii neutralizati nu ocupa pozitii fixe deoarece ionii anorganici au de obicei un invelis de molecule de apa si ca atare nu se leaga direct de gruparile cu sarcini de semn opus. Din aceasta cauza se considera ca in solutia apoasa , legaturile ionice stabilite cu anionii si cationii anorganici din mediu nu au o importanta primordial in determinarea formei pe care o imbraca o biomolecula.

Gruparile cu sarcini de semn opus se pot uni intre ele prin punti de hidrogen luand nastere legaturi cu o directive bine precizata. Gruparile carboxilice si aminice sunt mentinute laolata prin legaturi solide.
O legatura ionica poate fi considerate in multe cazuri si o legatura de hidrogen, Deci o legatura de hidrogen puternica se mai poate forma si intre o grupare incarcata cu o sarcina electrostatic si o grupare cu o sarcina subunitara.

loading...
DESCARCA APLICATIA CYD PE MOBIL
Aplicatie CYD Google Play

Nu sunt un artist, nu sunt un talentat scriitor, sunt om ca si tine. Doar ca diferentele dintre mine si tine o fac obiceiurile noastre si viata pe care o traim. Nu ne invartim in aceleasi anturaje, nu avem acelasi limbaj, la dracu nici macar nu ne cunoastem, dar sigur avem de impartit idei sau am avut aceleasi idei o data, desi repet nu ne cunoastem. Nu te stiu, nu te cunosc, nu te vad, nu te ating, nu te caracterizez, nu te critic, nu te injur, nu te admir, nu te laud, dar tu poti sa ma critici, aplauzi, caracterizezi, poate chiar si sa ma apreciezi. E dreptul tau, e timpul tau.

Latest from Biologie

LIKE-ul tau CONTEAZA!Ti-a placut articolul si ai dat LIKE? Inchide aici
Mergi la Sus

Copyright © 2016 by CYD.RO. Toate drepturile sunt rezervate
Designed by Dianys Media Solutions - realizare site web - creare site web