Chemie van die Lewe

Van atome tot organismes

Alle lewende organismes bestaan uit atome wat saamsmelt om molekules te vorm. Hierdie molekules vorm die basiese eenhede van lewe — selle — wat georganiseer word in weefsels, organe, en uiteindelik volledige organismes. Om te verstaan hoe selle werk, moet ons eers die chemie verstaan waaruit hulle opgebou is.

Biologiese verbindings word in twee breë kategorieë gegroepeer:

• Anorganiese verbindings — bevat nie beide koolstof en waterstof wat saam gebind is as hul hoofstrukturele kenmerk nie. In biologie is die belangrikste anorganiese verbinding water.
• Organiese verbindings — opgebou rondom 'n "ruggraat" van koolstof (C), waterstof (H), en suurstof (O) atome (party bevat ook stikstof, fosfor, of swael). Dit is die molekules van die lewe: koolhidrate, lipiede, proteïene, en nukleïensure.

Water — die anorganiese verbinding van die lewe

'n Watermolekule (H₂O) bestaan uit 2 waterstofatome gebind aan 1 suurstofatoom. Water maak die grootste deel van elke lewende sel uit en is noodsaaklik vir lewe:

• Dit is die oplosmiddel waarin die meeste chemiese reaksies in die sel plaasvind.
• Dit vervoer opgeloste stowwe deur die liggaam (bv. in bloedplasma of plant-xileem-/floeemsap).
• Dit help om temperatuur te reguleer — water neem hitte stadig op en stel dit stadig vry, wat toestande binne selle stabiel hou.
• Dit is 'n reaktant in baie biologiese reaksies, soos fotosintese.

Koolhidrate — energie en struktuur

Koolhidrate is opgebou uit koolstof, waterstof, en suurstof, en kom in drie groottes voor:

Koolhidrate word hoofsaaklik as 'n energiebron gebruik (glukose word tydens respirasie afgebreek) en, in die geval van sellulose, verskaf strukturele ondersteuning in plantselwande.

Lipiede — vette en olies

'n Lipiedmolekule bestaan uit 1 gliserolmolekule gebind aan 3 vetsuurkettings. Vetsure kan wees:

• Versadig — geen dubbelbindings tussen koolstofatome nie; gewoonlik 'n vaste stof by kamertemperatuur (bv. dierlike vette). Gekoppel aan verhoogde cholesterol en hartsiekterisiko wanneer dit oormatig geëet word.
• Onversadig — bevat dubbelbindings; gewoonlik vloeibaar by kamertemperatuur (bv. plantolies).

Lipiede stoor energie (meer energiedig as koolhidrate), isoleer die liggaam, beskerm organe, en vorm die selmembraan.

Proteïene — die werkperde van die sel

Proteïene is opgebou uit kleiner eenhede genaamd aminosure, wat koolstof, waterstof, suurstof, en stikstof bevat (party bevat ook swael of fosfor). Proteïene het baie rolle: struktureel (bv. keratien in hare), vervoer (bv. hemoglobien), en — die belangrikste vir hierdie les — as ensieme.

Nukleïensure — die genetiese kode

DNS (deoksiribonukleïensuur) en RNS (ribonukleïensuur) is nukleïensure wat opgebou is uit koolstof, waterstof, suurstof, stikstof, en fosfor. Hulle stoor en dra die genetiese instruksies oor wat bepaal hoe 'n sel opgebou word en hoe dit funksioneer. Jy sal hul gedetailleerde struktuur in Graad 12 bestudeer — vir nou is dit genoeg om te weet dat hulle bestaan en watter elemente hulle bevat.

Selle benodig ook klein hoeveelhede vitamiene (soos A, die B-vitamiene, C, D, en E) om normaal te funksioneer.

Ensieme — biologiese katalisators

Ensieme is proteïene wat chemiese reaksies in die sel versnel sonder om self opgebruik te word. Elke ensiem het 'n uniek gevormde aktiewe setel wat by 'n spesifieke substraatmolekule pas — dit word die slot-en-sleutel-model genoem.

• Die substraat bind aan die ensiem se aktiewe setel.
• Die ensiem versnel die reaksie, en skakel die substraat om in produk(te).
• Die produk word vrygestel, en die ensiem is vry om 'n ander substraatmolekule te bind.