Как ни разные, как каждый живой организм может казаться на поверхности, вся жизнь состоит из в основном тех же молекул в ядре. Эти молекулы образуются путем соединения углерода, водорода, кислорода и других элементов. Водород, который является тем же самым элементом, который составляет газовые облака и огромные звезды, также играет важную роль в составе жизни.
Определение
Водород - это самый простой и самый распространенный элемент во всей Вселенной. По словам астрофизика Дэвида Палмера, около 75 процентов всех известных элементарных веществ, которые существуют, состоит из водорода. Ядро атома водорода составлено из одного протона, который является положительно заряженной частицей. Один электрон вращается вокруг внешней части ядра. Нейтроны, которые можно найти во всех других элементах, не существуют в наиболее распространенной форме водорода.
Элементарные облигации
В живых организмах углерод и водород становятся легкими партнерами. Углерод углерода имеет два вращающихся слоя, называемых оболочками, окружающих его ядро. Внешняя оболочка содержит четыре электрона. Эти четыре электрона могут образовывать отдельные ковалентные связи с другими элементами, а это означает, что они объединяются путем разделения электронов. Водород имеет только электроны, поэтому он может связываться только один раз, но до четырех атомов водорода может связываться с одним атомом углерода. Однако водород обладает некоторыми уникальными свойствами. Иногда он разделяет электроны неравномерно с электроотрицательным атомом, таким как кислород или азот. Когда это происходит, водород развивает небольшой положительный заряд, который привлекает другие отрицательно заряженные частицы. Поскольку противоположности притягиваются, они соединяются вместе, не разделяя электронов. Это называется водородной связью. Они слабы, но полезны в живых организмах для формирования недолговечных и легких соединений.
Органические молекулы
Способ, которым углеродные связи с водородом, а также другими элементами, такими как кислород и фосфор, называют органической молекулой, которая является фундаментальной молекулой, которая составляет всю жизнь. Углерод в конечном счете является краеугольным камнем для жизни, потому что его склеивающие структуры создают сложные структуры, которые складываются, изгибаются, цепляются вместе или образуют кольца. Углерод и атомы водорода настолько распространены в живых организмах, что есть молекулы, называемые углеводородами, которые почти полностью состоят из углерода и водорода.
Макромолекулы
Сложные органические структуры образуют крупные макромолекулы, такие как углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты, которые состоят из тысяч атомов в виде небольших единиц, соединенных вместе. Подумайте об извилистой двойной спирали ДНК. Эта молекула состоит из двух скручивающих нитей, связанных вместе водородными связями. Когда ДНК нуждается в том, чтобы расслабиться, чтобы ее можно было прочитать, слабые водородные связи нарушены. Однако в углеводах атомы водорода фактически действуют как заполнители. После удаления водорода два сахара соединяются вместе и образуют длинные повторяющиеся цепи сильносвязанной единицы. Это также справедливо для многих жирных липидов и белков.
Значение
Помимо того, что он является важным структурным элементом, водород обладает почти каждой физиологической функцией живых организмов из-за его полезности и изобилия. В задаче переваривания водородные связи с хлором образуют соляную кислоту, которая разрушает жир и белок в желудке. В задаче аэробного дыхания движение свободно плавающих атомов водорода помогает стимулировать производство энергии; это похоже на то, как водяной насос может создавать энергетический потенциал, который может работать. Рядом с углеродом, вероятно, нет другого элемента, используемого довольно часто и для столь важных функций.
