CHON: Le carbone C, l'hydrogène H, l'oxygène O et l'azote N, sont un groupe d'éléments chimiques qui composent la matière vivante. En raison de leur emplacement dans le tableau périodique, ces atomes partagent des caractéristiques qui les rendent aptes à former des molécules organiques et covalentes..
Ces quatre éléments chimiques constituent la plupart des molécules des êtres vivants, appelés bioéléments ou éléments biogéniques. Ils appartiennent au groupe des bioéléments primaires ou principaux car ils sont à 95% dans les molécules des êtres vivants.
Les molécules et les atomes de CHON sont représentés dans l'image du haut: un anneau hexagonal en tant qu'unité moléculaire en carbone; la molécule Hdeux (Couleur verte); la molécule diatomique d'Odeux (la couleur bleue); et la molécule diatomique de Ndeux (coloré en rouge), avec sa triple liaison.
Ils présentent, outre les propriétés communes, certaines particularités ou caractéristiques qui expliquent pourquoi ils sont aptes à former des biomolécules. En ayant un poids ou une masse atomique faible, cela les rend très électronégatifs et ils forment des liaisons covalentes stables, fortes et à haute énergie..
Ils se lient ensemble faisant partie de la structure des biomolécules organiques telles que les protéines, les glucides, les lipides et les acides nucléiques. Ils participent également à la formation de molécules inorganiques essentielles à l'existence; comme l'eau, HdeuxOU ALORS.
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Ils ont une faible masse atomique. Les masses atomiques de C, H, O et N sont: 12u, 1u, 16u et 14u. Cela les amène à avoir un rayon atomique plus petit, ce qui leur permet d'établir des liaisons covalentes stables et fortes..
Les liaisons covalentes se forment lorsque les atomes qui participent à la formation des molécules partagent leurs électrons de valence..
Avoir une masse atomique faible, et donc un rayon atomique inférieur, rend ces atomes très électronégatifs.
C, H, O et N sont très électronégatifs: ils attirent fortement les électrons qu'ils partagent lorsqu'ils forment des liaisons au sein d'une molécule.
Toutes les propriétés communes décrites pour ces éléments chimiques sont favorables à la stabilité et à la résistance des liaisons covalentes qu'ils forment..
Les liaisons covalentes qu'ils forment peuvent être apolaires, lorsque les mêmes éléments se rejoignent, formant des molécules diatomiques telles que Odeux. Ils peuvent également être polaires (ou relativement polaires) lorsque l'un des atomes est plus électronégatif que l'autre, comme dans le cas de O par rapport à H.
Ces éléments chimiques ont un mouvement entre les êtres vivants et l'environnement connu sous le nom de cycle biogéochimique dans la nature..
Ci-dessous sont mentionnées quelques particularités ou propriétés que chacun de ces éléments chimiques possède et qui expliquent sa fonction structurelle de biomolécules..
-En raison de sa tétravalence, C peut former 4 liaisons avec 4 éléments différents ou égaux, formant une grande variété de molécules organiques.
-Il peut être attaché à d'autres atomes de carbone formant de longues chaînes, qui peuvent être linéaires ou ramifiées.
-Il peut également former des molécules cycliques ou fermées.
-Il peut former des molécules avec des liaisons simples, doubles ou triples. Si dans la structure en plus de C il y a du H pur, alors on parle d'hydrocarbures: alcanes, alcènes et alcynes, respectivement.
-En se joignant à O, ou N, la liaison acquiert une polarité, ce qui facilite la solubilité des molécules dont elle est issue..
-Lorsqu'il est combiné avec d'autres atomes tels que O, H et N, il forme différentes familles de molécules organiques. Il peut former des aldéhydes, des cétones, des alcools, des acides carboxyliques, des amines, des éthers, des esters, entre autres composés.
-Les molécules organiques auront une conformation spatiale différente, qui sera liée à la fonctionnalité ou à l'activité biologique..
-Il a le numéro atomique le plus bas de tous les éléments chimiques et se combine avec O pour former de l'eau.
-Cet atome H est présent en grande proportion dans les squelettes carbonés qui forment des molécules organiques..
-Plus le nombre de liaisons C-H dans les biomolécules est élevé, plus l'énergie produite par leur oxydation est importante. Pour cette raison, l'oxydation des acides gras génère plus d'énergie que celle produite dans le catabolisme des glucides..
C'est le bioélément qui, avec H, constitue l'eau. L'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène, ce qui lui permet de former des dipôles dans la molécule d'eau..
Ces dipôles facilitent la formation d'interactions fortes, appelées liaisons hydrogène. Les liaisons faibles telles que les ponts H sont essentielles pour la solubilité moléculaire et pour le maintien de la structure des biomolécules..
-Il se trouve dans le groupe amino des acides aminés, et dans le groupe variable de certains acides aminés tels que l'histidine, entre autres.
-Il est essentiel pour la formation des sucres aminés, des bases azotées des nucléotides, des coenzymes, entre autres molécules organiques.
H et O sont joints par des liaisons covalentes, formant de l'eau dans un rapport de 2H et O. Parce que l'oxygène est plus électronégatif que l'hydrogène, ils se rejoignent pour former une liaison covalente de type polaire..
En ayant ce type de liaison covalente, il permet à de nombreuses substances d'être solubles en formant avec elles des liaisons hydrogène. L'eau fait partie de la structure d'un organisme ou d'un être vivant dans environ 70 à 80%.
L'eau est le solvant universel, elle remplit de nombreuses fonctions dans la nature et chez les êtres vivants; il a des fonctions structurelles, métaboliques et régulatrices. En milieu aqueux, la plupart des réactions chimiques des êtres vivants sont effectuées, parmi de nombreuses autres fonctions..
Par union de type apolaire covalent, c'est-à-dire sans différence d'électronégativité, sont réunis des atomes égaux tels que O. Ainsi se forment des gaz atmosphériques, tels que l'azote et l'oxygène moléculaire, essentiels pour l'environnement et les êtres vivants..
Ces bioéléments s'unissent entre eux et avec d'autres bioéléments, formant les molécules des êtres vivants.
Ils sont reliés par des liaisons covalentes, donnant naissance à des unités monomères ou à de simples molécules organiques. Ceux-ci sont à leur tour reliés par des liaisons covalentes et forment des polymères ou des molécules organiques complexes et des supramolécules..
Ainsi, les acides aminés forment des protéines et les monosaccharides sont les unités structurelles des glucides ou des glucides. Les acides gras et le glycérol constituent les lipides saponifiables et les mononucléotides constituent les acides nucléiques ADN et ARN.
Parmi les supramolécules, on trouve par exemple: les glycolipides, les phospholipides, les glycoprotéines, les lipoprotéines, entre autres.
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