........... molkol

ماکرومولکولها
مقدمه
ماکرومولکولها از پلیمریزاسیون مونومرها ساخته شده‌اند. تعداد کل واحدهای پلیمریزه شده می‌تواند از دهها تا میلیونها واحد متفاوت باشد. سنتز ماکرومولکولها یکی از فعالیتهای اصلی مصرف کننده انرژی در سلول است.ماکرومولکولها ممکن است در کمپلکسهای سوپرامولکولی همایش بیشتری یافته و واحدهای وظیفه‌داری را تشکیل دهند. تقریبا تمامی مواد جامد موجود در سلولها آلی هستند. املاح غیر آلی و عناصر معدنی کسر بسیار کوچکی از کل وزن خشک را تشکیل می‌دهند. پلیمرها همچنین در صنعت به صورت مصنوعی ساخته می‌شوند که کاربردهای فراوانی دارند.
ماکرومولکولها از واحدهای منومری تشکیل شده‌اند
با وجود اینکه موجودات حاوی تعداد بسیار زیادی پروتئینهای مختلف و اسیدهای نوکلئیک هستند اساس ساختمانی آنها ساده می‌باشد. تعداد زیرواحدهای منومری ساده که از آنها این ماکرومولکولها ساخته می‌شوند کم بوده و در تمامی گونه‌های زنده یکسان می‌باشد.پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک ماکرومولکولهای اطلاعاتی هستند. پلی ساکاریدهای متشکل از تنها یک نوع زیرواحد یا دو واحد تکراری مختلف نمی‌تواند همانند پروتئینها و اسیدهای نوکلئیک مولکولهای حاوی اطلاعات باشند. هر چند پلیمرهای قندی کوتاه متشکل از 6 نوع یا انواع بیشتری از واحدهای قندی که به شکل زنجیرهای شاخه‌دار می‌باشند دارای انواع ساختمانی و شیمی فضایی متفاوت بوده و اطلاعاتی در خود دارند که توسط سایر ماکرومولکولها شناسایی می‌گردند.

بهم پیوستن زیرواحدها نیاز به انرژی دارد
بسیار بعید به نظر می‌رسد که اسیدهای آمینه موجود در مخلوط بتوانند بطور خودبخودی با یکدیگر ترکیب شده و ایجاد یک مولکول پروتئینی با یک توالی بی‌همتا نمایند. بر حسب قانون دوم ترمودینامیک تمایل طبیعی به سمت افزایش بی‌نظمی در جهان است. برای سنتز ماکرومولکولها از واحدهای منومری آنها ، لازم است به سیستم در این حالت انرژی داده شود. بی‌نظمی اجزای یک سیستم شیمیایی را به صورت آنتروپی بیان می‌نمایند. ماکرومولکولها نسبت به اجزای تشکیل دهنده خود دارای پایداری کمتر و نظم بیشتری هستند.

انسولین
انسولین نمایش خوبی از ساختمان سه بعدی حاصل از ترتیب پیچیده‌ای از آمینو اسیدهاست. این هورمون پروتئینی داروی مهمی در درمان دیابت است، زیرا قادر است متابولیسم گلوکز را تنظیم کند (بیوشیمی). انسولین حاوی 51 باقیمانده آمینو اسیدی در دو زنجیر A و B است. زنجیرها توسط دو پل دی‌سولفیدی با هم در ارتباط می‌باشند. همچنین چنین اتصالی باقیمانده سیستئین را به مواضع 6 و 11 زنجیر A متصل کرده، یک حلقه ایجاد می‌کند.

هر دو زنجیر به طریقی تا می‌خورند که برهمکنشهای فضایی حداقل و برهمکنشهای الکتروستاتیکی لندن و جاذبه‌های پیوند هیدروژنی حداکثر شود. این نیروها انسجام خوبی به ساختمان سه بعدی می‌بخشند. از آنجا که بیشتر روشهای سنتزی فقط بهره کمی از این ماده بدست می‌دهند، منبع اصلی انسولین هنوز پانکراس حیوانات ذبح شده است. پیشرفت در تهیه این ماکرومولکول از طریق روشهای مهندسی ژنتیکی ادامه دارد.

مولکول
اندازه هر مولکول
اندازه مولکول‌ها از حدود یک ده میلیونیم میلیمتر تا یک هزارم میلیمتر متغیر است. ساده‌ترین انواع مولکول‌ها فقط دو یا سه اتم دارند. مثلا گاز هیدروژن از مولکولهایی تشکیل شده است که فقط دو اتم هیدروژن دارند. مولکولهای بزرگتر از انواع مختلفی از اتمها تشکیل می‌شوند که به صورت ساختار پیچیده‌ای در کنار هم قرار گرفته‌اند. مثلا یک مولکول گلوکز در مجموع ، 24 اتم کربن ، هیدروژن و اکسیژن است.

اما بزرگترین مولکول‌ها در واقع از تعداد زیادی مولکول‌های کوچکتر تشکیل می‌شوند که به صورت الگویی تکرار شونده در کنار یکدیگر قرار گرفته‌اند. این مولکول‌ها ، درشت مولکول خوانده می‌شوند. به عنوان مثال ، درشت مولکول پلی اتیلن از درشت مولکولهایی تشکیل می‌شود که هر یک از آنها می‌تواند تا 50000 اتم داشته باشد.

مولکول آب
قطره ای آب اختیار کنید و قطر آن را اندازه بگیرید. این فاصله را بر صد و بعد بر هزار و باز هم بر هزار تقسیم کنید. آنچه بدست می‌آید، طول تقریبی یک مولکول آب است. همانطور که برای ساختن خانه ، باید تعداد بسیاری زیادی آجر فراهم آوریم، برای تشکیل یک قطره آب نیز به چیزی در حدود یک میلیون میلیون میلیون مولکول آب نیاز داریم.
شکل مولکول آب
مولکول آب ، به ظاهر مانند هلویی است که دو زرد آلو در دو کنار قرار گرفته باشند و هلو که در وسط جای دارد، اتم اکسیژن است و زرد آلوهایی در دو طرف آن ، اتم هیدروژن هستند. رابطه ظریفی به نام پیوند ، اکسیژن را به هر دو اتم هیدروژن متصل می‌کند. اگر اتمها را با دایره نشلان دهیم، پیوند بین آنها را به وسیله خطهایی مشخص می‌کنیم که مراکز این دایره‌ها را بهم وصل می‌کند.

گاهی ، شکل تقریبی اتم‌ها ، یعنی دایره‌ها را رسم نمی‌کنند و فقط مراکز آنها را با خط به یکدیگر مربوط می‌سازند. دو یا سه خط موازی بین مراکز ، نشان دهنده وجود دو یا سه پیوند است. شیمیدانان به این طریق مولکولها را رسم می‌کنند.

رقص مولکول‌ها
مولکولی را از قطره آب جدا کنید، شاید یکی را که به هوا بخار می‌شود، به چنگ بیاورید. مولکول ، مانند فرفره با سرعت خیره کننده ای به دور خود می‌چرخد. سرعت دوران آن به حدی است که تنها در یک ثانیه ، یک میلیون میلیارد بار می‌چرخد. فرفره مولکول برخلاف فرفره معمولی ، در سه جهت مختلف دوران می‌کند. در حالی که مولکول با سرعت می‌چرخد، اتمهای آن بی‌قرار می‌رقصند.

اگر چه رقص اتمها هزار بار از گردش مولکولها آهسته‌تر است، ولی باز هم خیلی سریع است. همین که کمی بین این اتمها فاصله بیافتد، دوباره به سوی هم می‌آیند، احوال پرسی مختصری می‌کنند و باز از هم جدا می‌شوند. پیوندهای بین اکسیژن و اتمهای هیدروژن مانند فنر باز و بسته می‌شود و زاویه بین آنها مدام تنگ و گشاد می‌گردد. به این ترتیب ، مولکول همواره در پیچ و خم است، پیچ خمهایی که موزون‌اند. سه اتم به هم متصل‌اند و حرکات آنها به طرز شگفت انگیزی هماهنگ است.

رقص اتمها سه حرکت مختلف دارد: در یکی ، دو پیوند هماهنگ با هم کشیده می‌شود، در حرکت دو خم ، یک پیوند کشیده و پیوند دیگر جمع می‌شود و در سومین حرکت ، مولکول به حالت پاباز در می‌آید.

پازل مولکولی
اتم کربن ، یکی از سودمندترین اتم‌ها برای ساختن مولکول است. این اتم ، با ایجاد چهار پیوند محکم می‌تواند به چهار اتم دیگر ملحق شود. به این ترتیب ، طبیعت ، این امکان را به ما می‌دهد که با مولکولهای ساختمانی کربن ، ساختاری سه‌بعدی بسازیم. مولکولهای اجسام آلی ، مانند مولکول‌های اعضای بدن ما ، گیاهان سبز و نفت خام ، همگی از چارچوبهای محتوی اتم‌های کربن بوجود آمده‌اند.

ساده‌ترین عضو این خانواده از مولکول‌های آلی ، دارای یک اتم کربن است که چهار اتم هیدروژن به آن متصل شده است. این مولکول به شکل زنجیر و یا ساختارهای پیچیده تری از قبیل هرم و مکعب باشند. اتم بور ، بیش از کربن می‌تواند دور و بر خود را شلوغ کند. به این دلیل ، کارآیی بیشتری دارد. این اتم می تواند ساختارهایی با پیچیدگی حیرت آور تشکیل دهد. مثلا مولکول پاراکربوران ، ده اتم بور و دو اتم کربن دارد و به شکل بیست وجهی است. بیست وجهی ، شکل فضایی است با دوازده گوشه.

بوی مولکولها
مولکول بنزن ، شش ضلعی کاملی از اتم‌های کربن است. هر اتم کربن ، با یک اتم هیدروژن و از دو طرف با اتمهای کربن پیوند دارد. با استفاده از این واحدهای شش ضلعی می‌توان خانواده کاملی از مولکول‌ها به نام آروماتیک ساخت. این ترکیبات ، علاوه بر خواص جالبی از قبیل پایداری زیاد ، بوهای تند و مشخصی نیز دارند که از عطر رازیانه گرفته تا بوی تند نفتالین و قیر تغییر می‌کنند.

خیلی از مولکولها بوی مخصوصی دارند. تنها تبدیل یک اتم در مولکول ممکن است موجب تغییر کامل بوی آن شود. مثلا مولکول سولفید هیدروژن گویی با مولکول آب ، دوقلو است، ولی بوی بد تخم مرغ گندیده از آن به مشام می‌رسد. خوشبختانه ، اکثر مواد ، بوی خوش دارند. به عنوان مثال ، مولکول استات آمین ، همچنان که می‌توان از برخی از لاکهای ناخن تشخیص داد، بوی گلابی دارد. علت وجود بوی مشخص مولکول‌ها ، هنوز کشف نشده است. ولی این بو ، به چگونگی تماس مولکول با سلولهای بینی ارتباط دارد.