CHON: Carbono C, hidrogênio H, oxigênio O e nitrogênio N são um grupo de elementos químicos que constituem a matéria viva. Devido à sua localização na tabela periódica, esses átomos compartilham características que os tornam adequados para formar moléculas orgânicas e covalentes..
Esses quatro elementos químicos constituem a maioria das moléculas dos seres vivos, chamados de bioelementos ou elementos biogênicos. Pertencem ao grupo dos bioelementos primários ou principais por estarem 95% nas moléculas dos seres vivos.
Moléculas e átomos de CHON são mostrados na imagem superior: um anel hexagonal como uma unidade molecular em carbono; a molécula Hdois (de cor verde); a molécula diatômica de Odois (de cor azul); e a molécula diatômica de Ndois (de cor vermelha), com sua ligação tripla.
Apresentam, além das propriedades comuns, algumas peculiaridades ou características que explicam por que são adequados para a formação de biomoléculas. Por terem baixo peso ou massa atômica, isso os torna muito eletronegativos e formam ligações covalentes estáveis, fortes e de alta energia..
Eles se ligam formando parte da estrutura de biomoléculas orgânicas, como proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos. Eles também participam da formação de moléculas inorgânicas essenciais para a existência de vida; como água, HdoisOU.
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Eles têm uma massa atômica baixa. As massas atômicas de C, H, O e N são: 12u, 1u, 16u e 14u. Isso faz com que tenham um raio atômico menor, o que, por sua vez, permite que estabeleçam ligações covalentes estáveis e fortes..
As ligações covalentes são formadas quando os átomos que participam para formar as moléculas compartilham seus elétrons de valência..
Ter uma massa atômica baixa e, portanto, um raio atômico menor, torna esses átomos muito eletronegativos.
C, H, O e N são muito eletronegativos: eles atraem fortemente os elétrons que compartilham quando formam ligações dentro de uma molécula.
Todas as propriedades comuns descritas para esses elementos químicos são favoráveis para a estabilidade e resistência das ligações covalentes que eles formam..
As ligações covalentes que eles formam podem ser apolares, quando os mesmos elementos se unem, formando moléculas diatômicas como Odois. Eles também podem ser polares (ou relativamente polares) quando um dos átomos é mais eletronegativo do que o outro, como no caso de O em relação a H.
Esses elementos químicos têm um movimento entre os seres vivos e o meio ambiente conhecido como ciclo biogeoquímico na natureza..
Abaixo são mencionadas algumas particularidades ou propriedades que cada um desses elementos químicos possui que justificam sua função estrutural de biomoléculas..
-Devido à sua tetravalência, C pode formar 4 ligações com 4 elementos diferentes ou iguais, formando uma grande variedade de moléculas orgânicas..
-Ele pode ser ligado a outros átomos de carbono formando longas cadeias, que podem ser lineares ou ramificadas.
-Também pode formar moléculas cíclicas ou fechadas.
-Pode formar moléculas com ligações simples, duplas ou triplas. Se na estrutura além de C há H puro, então falamos de hidrocarbonetos: alcanos, alcenos e alcinos, respectivamente.
-Ao se unir a O, ou N, a ligação adquire polaridade, o que facilita a solubilidade das moléculas que lhe dão origem..
-Quando combinado com outros átomos, como O, H e N, forma diferentes famílias de moléculas orgânicas. Pode formar aldeídos, cetonas, álcoois, ácidos carboxílicos, aminas, éteres, ésteres, entre outros compostos.
-As moléculas orgânicas terão diferentes conformações espaciais, as quais estarão relacionadas à funcionalidade ou atividade biológica..
-Tem o menor número atômico de todos os elementos químicos e se combina com O para formar água.
-Este átomo de H está presente em uma grande proporção nos esqueletos de carbono que formam as moléculas orgânicas..
-Quanto maior o número de ligações C-H nas biomoléculas, maior será a energia produzida por sua oxidação. Por isso, a oxidação dos ácidos graxos gera mais energia do que a produzida no catabolismo dos carboidratos..
É o bioelemento que junto com o H compõe a água. O oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, o que lhe permite formar dipolos na molécula de água..
Esses dipolos facilitam a formação de fortes interações, chamadas ligações de hidrogênio. Ligações fracas, como as pontes H, são essenciais para a solubilidade molecular e para a manutenção da estrutura das biomoléculas..
-É encontrada no grupo amino de aminoácidos, e no grupo variável de alguns aminoácidos como a histidina, entre outros.
-É essencial para a formação de amino açúcares, bases nitrogenadas de nucleotídeos, coenzimas, entre outras moléculas orgânicas..
H e O são unidos por ligações covalentes, formando água na proporção de 2H e O. Como o oxigênio é mais eletronegativo do que o hidrogênio, eles se unem formando uma ligação covalente do tipo polar..
Por ter esse tipo de ligação covalente, permite que muitas substâncias sejam solúveis, formando ligações de hidrogênio com elas. A água faz parte da estrutura de um organismo ou ser vivo em aproximadamente 70 a 80%.
A água é o solvente universal, ela cumpre muitas funções na natureza e nos seres vivos; tem funções estruturais, metabólicas e regulatórias. Em meio aquoso, a maioria das reações químicas dos seres vivos são realizadas, entre muitas outras funções..
Por união do tipo covalente apolar, ou seja, sem diferença de eletronegatividade, unem-se átomos iguais como O. Assim, formam-se gases atmosféricos, como nitrogênio e oxigênio molecular, essenciais para o meio ambiente e os seres vivos..
Esses bioelementos se unem entre si e com outros bioelementos, formando as moléculas dos seres vivos.
Eles são unidos por ligações covalentes, dando origem a unidades monoméricas ou moléculas orgânicas simples. Estes, por sua vez, são unidos por ligações covalentes e formam polímeros ou moléculas orgânicas complexas e supramoléculas..
Assim, os aminoácidos formam proteínas e os monossacarídeos são as unidades estruturais dos carboidratos ou carboidratos. Os ácidos graxos e o glicerol constituem os lipídios saponificáveis e os mononucleotídeos constituem os ácidos nucleicos DNA e RNA.
Entre as supramoléculas estão, por exemplo: glicolipídios, fosfolipídios, glicoproteínas, lipoproteínas, entre outros.
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