生物元素

生物元素

在已知的百餘種元素中,生命過程中所必須的27種元素,稱為生物元素.生物體所採用的構成自身的元素,都是經過長期選擇確定的.生物元素都是在自然界中含量豐富的,容易得到的元素。它們主要是輕元素,生物元素組成生命所需無機物有機物

基本介紹

  • 中文名:生物元素
  • 釋義:生命必須的元素
  • 數量:27種
  • 常見代表:C,H,O,N
簡介,無機化合物,有機化合物,舉例,分類,

簡介

主要的生物元素C、H、O、N占生物元素總量的95%以上,原子序數為8或8以下。它們和P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl共11種元素,構成生物體全部質量的99%以上,稱為常量元素,原子序數在20以下。另外16種成為微量元素,包括B、F、Si、Se、As、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo,原子序數在53以下,占人體總量不足1%。2010年12月3日,美國宇航局宣布,發現一種能夠利用有毒元素As生存和繁殖的微生物——變形菌綱的GFAJ-1菌株,它的細胞成分構成中As元素代替了P元素。
生物元素

無機化合物

無機化合物簡稱無機物,指除碳氫化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物,如H2O,NaCl,硫酸等。絕大多數的無機物可以歸入氧化物4大類。生物體中的無機物主要有水及一些無機離子,如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、SO42-、HPO42-等。

有機化合物

有機物是有機化合物的簡稱,即碳氫化合物)及其衍生物。但是並非所有含碳的化合物都是有機化合物,比如CO,CO2。除了元素外有機物還可能含有其他幾種元素。如H、N、S等。但到現在人類卻已經發現了超過1000萬中有機物。而它們的特性更是千變萬化。因此,有機化學是化學中一個相當重要的研究範疇。 除水和一些無機鹽外,生物體的組成成分幾乎全是有機物,如澱粉、蔗糖、油脂、蛋白質、核酸以及各種色素。過去誤以為只有動植物(有機體)能產生有機物,故取名“有機”。

舉例

現在不僅許多天然產物可以用人工方法合成,而且可以從動植物、煤、石油、天然氣等分離或改造加工製成多種工農業生產和人民生活的必需品,象塑膠、合成纖維、農藥、人造橡膠等。與無機物相比,有機物的種類眾多,一般揮發性較大、熔點和沸點較低,反應較慢(較複雜)。溶於有機溶劑,且能燃燒。碳原子可用共價鍵彼此連線生成多種結構,組成數量巨大的不同種類的有機分子骨架。

分類

按照基本結構,有機物可分成3類:(1)開鏈化合物,又稱脂肪族化合物,因為它最初是在油脂中發現的。其結構特點是碳與碳間連線成不閉口的鏈。(2)碳環化合物(含有完全由碳原子組成的環),又可分成脂環族化合物(在結構上可看成是開鏈化合物關環而成的)和芳香族化合物(含有苯環)兩個亞類。(3)雜環化合物(含有由碳原子和其他元素組成的環)。在烴分子中,共價連線的碳原子是骨架,碳的其他鍵則與氫結合。烴骨架非常穩定,因為形成碳-碳單鍵和雙鍵的碳原子同等享用它們之間的電子對。烴的氫原子可以被不同的功能團(官能團)取代產生不同類的有機物。功能團決定分子的主要性質,所以有機物也常根據其功能團分類。有機生物分子的功能團比其烴骨架在化學上活潑得多,它們能改變鄰近原子的幾何形狀及其上的電子分布,從而改變整個有機分子的化學反應性。從有機分子中的功能團可以分析和推測其化學行為和反應。如酶(細胞的催化劑)可識別生物分子中的特殊功能團並催化其結構發生特徵性變化,大多數生物分子是多功能的,含有兩種或多種功能團。在這些分子中,每種類型的功能團有其自己的化學特徵和反應。如胺基酸具有至少兩種功能團——氨基和羧基。丙氨酸的化學性質就基本決定於其氨基和羧基。又如葡萄糖也是多功能的生物分子,其化學性質基本決定於羥基和醛基兩種功能團。生物分子的功能團在其生物活性中起著重要的作用。生物分子中某些其他的功能團列於表中。

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