کتاب مرجع بیولوژی کمپبل 1 (شیمی حیات)

برشی از متن کتاب

فصل اول: مقدمه (موضوعات مطرح در بررسی حیات)

با اینکه زیست شناسان مطالب زیادی در مورد حیات بر روی زمین می دانند اما هنوز اسرار زیادی باقی مانده است، برای مثال منشاء گیاهان گل دار دقیقا چیست ؟ طراحی سوال در مورد مسائل حیات و جستجوی پاسخ هایی علمی برای آنها ( تحقیق علمی ) جزء فعالیت های اصلی زیست شناسی ( مطالعه علمی حیات ) هستند. ممکن است سوالات زیست شناسان بلند پروازانه به نظر برسد، مثلا بپرسند که چگونه یک سلول کوچک تبدیل به یک درخت یا سگ می شود ؟ ذهن انسان چگونه عمل می کند ؟ یا ارتباط موجودات زنده مختلف در جنگل با هم چگونه است ؟ زیست شناسی یک مبحث بسیار گسترده است و هر کسی که اخبار را دنبال کند متوجه می شود که این علم به سرعت در حال گسترش است و صرفا حفظ کردن جزئیات بسیار زیاد این علم، کار معقولی نیست..

فصل دوم: اساس شیمیایی حیات

ماده در حالت خاص از عنصر شیمیایی تشکیل شده است و در حالت ترکیب، ماده مرکب نامیده می شود. جانداران ترکیبی از ماده هستند و به چیزهایی گفته می شود که جرم دارند و فضا اشغال می کنند. ماده به شکل های گوناگونی که هرکدام ویژگی های خاص خود را دارد دیده می شود، صخره ها، فلزات، روغن ها، گاز ها و بدن انسان تنها نمونه های اندکی از مجموعه بی پایان موادی هستند که می بینیم. مواد از عناصر ساخته شده اند و عنصر به ماده ای گفته می شود که با واکنش های شیمیایی به اجزای دیگری شکسته نشود، امروزه شیمیدانان ۹۲ عنصر را در طبیعت شناسایی کرده اند مثل طلا، مس، کربن و اکسیژن. هر یک از آن ها با یک علامت شناخته می شود که معمولا از حرف اول یا دو حرف اول نام آن گرفته شده است، برخی از این علامت ها از نام لاتین یا آلمانی عنصر مورد نظر گرفته شده است. برای مثال نشانه سدیم Na است که از کلمه لاتینی Natrium گرفته شده است.

فصل سوم: آب منشاء حیات

پیکر جانداران عمدتا از آب ساخته شده است و در محیطی که با آب دربرگرفته شده، زندگی می کنند و آب محیط زیستی را بر روی زمین و احتمالا بر روی دیگر سیارات فراهم می آورد. حیات بر روی زمین از درون آب آغاز شد، یعنی سه میلیارد سال پیش از اینکه حیات بر روی خشکی گسترش یابد و حیات امروزی و حتی زندگی در خشکی وابسته به آب باقی مانده است. همه جانداران به آب بیش از دیگر مواد نیازمندند، برای مثال انسان می تواند چند هفته بدون غذا زندگی کند، در حالی که بدون آب بیش از یک هفته یا کمی بیشتر قادر به ادامه زندگی نیست. مولکول های آب در بیشتر واکنش های شیمیایی که برای ادامه حیات ضروری هستند نقش دارند و بیشتر سلول ها در حالی با آب احاطه شده اند که نزدیک به ۹۵ _ ۷۰ درصد ساختمان شان نیز از آب ساخته شده است. فصل چهارم: کربن و گوناگونی مولکولی در حیات

با اینکه آب مایه حیات بر روی زمین است اما جانداران از جمله همه گیاهان و یا حتی سوسک ( بند پا ) از موادی ساخته شده اند که بیشتر دارای عنصر کربن هستند. کربن در نتیجه فعالیت گیاهان وارد زیست کره می شود، به این شکل که آنها با دریافت انرژی خورشید، CO2 اتمسفر را به مولکول های زیستی تبدیل می کنند و این مولکول ها سپس توسط جانورانی که از گیاهان تغذیه می کنند وارد بدن آنها می شوند. در میان همه عناصر شیمیایی، کربن به خاطر توانایی در ساخت مولکول های بزرگ، پیچیده و گوناگون، بی همتاست و این گوناگونی مولکول ها، می تواند در جاندارانی که روی زمین زندگی می کنند تنوع ایجاد نماید. پروتئین ها، DNA، کربوهیدرات ها و همه مولکول هایی که ماده زنده را از غیر زنده جدا می کنند، از اتم های کربنی ساخته شده اند که با یکدیگر و یا با دیگر عناصر پیوند دارد.

فصل پنجم: ساختار و عملکرد درشت مولکول ها

باتوجه به پیچیدگی های حیات بر روی زمین، انتظار می رود تا جانداران تنوع مولکولی بسیار زیادی داشته باشند اما با این وجود تمامی مولکول های مهم بدن جانداران، از فیل گرفته تا باکتری ها در چهار دسته قرار می گیرند؛ کربوهیدرات ها، لیپیدها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک. در مقیاس مولکولی، مولکول های موجود در سه دسته از این ترکیبات ( کربوهیدرات ها، پروتئین ها و اسیدهای نوکلئیک ) بسیار بزرگ اند و درشت مولکول خوانده می شوند. برای مثال یک پروتئین ممکن است از هزاران اتم تشکیل شده باشد و حتی وزن مولکولی بیشتر از ۱۰۰۰۰ دالتون داشته باشد و باتوجه به اندازه و پیچیدگی درشت مولکول ها، بیوشیمیست ها به بررسی جزئیات ساختاری آنها می پردازند.