生命的核心元素是碳。
“生命的核心元素是碳。碳是一种很常见的元素,它以多种形式广泛存在于大气和地壳和生物之中。
拉丁语为Carbonium,意为“煤,木炭”。
碳单质很早就被人认识和利用,碳的一系列化合物——有机物更是生命的根本。碳是生铁、熟铁和钢的成分之一。
碳在史前就已被发现,炭黑和煤是人类最早使用碳的形式。钻石大约在公元前2500年被中国熟知,同时煤作为碳的形式在罗马时代被使用的化学方式和现代一样:通过在一个椎体建筑物中加热被黏土覆盖的木材来排除空气。
在1722年,RenéAntoineFerchaultdeRéaumur证明铁通过吸收一些物质能变成钢,这种物质就是熟知的碳。在1772年,安东尼·拉瓦锡表明钻石是碳的一种存在形式,当他将一些钻石和煤的样品燃烧时,发现他们都不生成水,并且每克的钻石和煤所产生的二氧化碳的量是相等的。
为人体提供能量的主要物质是糖类。
糖类是自然界中广泛分布的一类重要的有机化合物。日常食用的蔗糖、粮食中的淀粉、植物体中的纤维素、人体血液中的葡萄糖等均属糖类。糖类在生命活动过程中起着重要的作用,是一切生命体维持生命活动所需能量的主要来源。植物中最重要的糖是淀粉和纤维素,动物细胞中最重要的多糖是糖原。
糖类主要包括没甜味的淀粉和有甜味的麦芽糖等,是人体最主要的能源物质,在人体中起重要作用。作为生物能源,例如肌肉收缩、神经传导。作为其他物质生物合成的碳源。作为生物体的结构物质。糖蛋白、糖脂等具有细胞识别、免疫活性等多种生理活性功能。
扩展资料:
糖类的分类:
一、单糖
单糖-糖类种结构最简单的一类,单糖分子含有许多亲水基团,易溶于水,不溶于乙醚、丙酮等有机溶剂,简单的单糖一般是含有3-7个碳原子的多羟基醛或多羟基酮,其组成元素是C,H,O葡萄糖、果糖、半乳糖等。葡萄糖是生命活动的主要能源物质,核糖是RNA的组成物质,脱氧核糖是DNA的组成物质。
二、二糖
由两个连接成一起的单糖组成的糖类,称为二糖。二糖是由两个单糖单元通过脱水反应,形成一种称为糖苷键的共价键连接而成。在脱水过程中,一分子单糖脱除氢原子,而另一分子单糖脱除羟基。虽然双糖种类繁多,但大多数并不常见。
三、多糖
糖类的还原端和蛋白质或脂质结合的产物。在生物中分布广泛,有多种重要功能,细胞的识别、定性以及免疫等无不与之有关。糖类和蛋白质结合有以蛋白质为主的称糖蛋白,如血液中的大部分蛋白质;也有以糖为主的,如蛋白聚糖是动物结缔组织的重要成分。
自然界的生命是在氨基酸产生之后才逐渐形成和出现的。科学家们发现,细胞中的生命物质有一半以上是蛋白质。组成蛋白质的基础就是氨基酸。已经知道的氨基酸有80多种,其中20种是组成蛋白质的基本材料。这20种氨基酸以不同的数目和顺序排列组合起来,就会产生千百万种不同的蛋白质,就像用26个字母可以写出无数个单词,用0~9的数码可以组成无数个数字一样。蛋白质在生物体内的不同部位发挥着不同的作用。心脏中的心肌蛋白会收缩和舒张;血管里的血红蛋白能把氧气运送到身体各部位,再把二氧化碳运到肺中,排出体外;细胞膜蛋白担负着细胞内外物质交换的任务;胃里的蛋白酶又能帮助食物消化分解。没有蛋白质,就没有生命的各种活动,就不会有生命的存在。
核酸是另一类重要的生命物质。1869年,瑞士生物化学家米歇尔在用胃蛋白酶分解细胞的蛋白质时,发现这种酶不能分解细胞核。在分析后发现细胞核主要由含磷的物质构成,性质不像蛋白质,就称它为核素。20年后,人们才弄清楚这种物质是酸,就称它为核酸。现在了解到,核酸不但存在于细胞核中,也存在于细胞质中,它不仅是重要的生命活性物质,而且与生物生长、发育、繁殖、遗传和变异都有密切的关系。
核酸和蛋白质一样,都是复杂的高分子有机化合物。蛋白质是氨基酸的聚合物,而核酸是单核苷酸的聚合物。组成一个核酸大分子的单核苷酸最少有几十个,最多能达到几百万个。每个单核苷酸都是由五碳单糖、碱基和磷酸三部分组成。五碳单糖又有核糖和脱氧核糖两种,它们分别是核糖核酸(RNA)和脱氧核糖核酸(DNA)的组成成分。RNA和DNA是对这两种物质的很方便的简称,而这两种物质在生物遗传过程中发挥着重大的作用。DNA能携带和传递由“上一辈”传下来的各种遗传信息。RNA能把这些信息转录下来,并指导合成新一代的蛋白质。因此,孩子长得像父母,种瓜得瓜,种豆得豆,就是因为DNA中保存了原来生物体的全部信息,通过RNA的翻译,使新生物体内的物质按老一辈的样子重新合成的结果。因此人们把核酸称为“生命的使者”。
虽然蛋白质和核酸是最重要的生命物质,但细胞中和生物的机体中,如果只有这两种物质还是不行的。糖类、脂类、酶、维生素等有机物和水、无机盐等无机物都是生命活动中不可缺少的物质。其中酶的作用特别突出,因为它能对食物消化、蛋白质合成及生命活动中的各种化学变化起催化作用。这样,酶的含量多少和活性大小就起到了对生物体新陈代谢过程进行管理和调节的作用,从而使生物体的生命活动和能量的利用得到了控制。如果没有酶,生物的新陈代谢就不能进行,生命就会停止。酶的本质也是蛋白质,但与蛋白质有些不同,因为有些酶是单纯的蛋白质,而有些酶却是蛋白质与非蛋白质物质结合的产物。而且酶可以在细胞外起作用,如酿酒过程就是一系列酶催化下的反应。
生物体内酶的种类非常多,功能也各不相同。不过酶有一个特点,就是专一性。一种酶只能对一种化学反应起催化作用。比如淀粉酶只能使淀粉加速变成葡萄糖,而不能使蛋白质水解;蛋白酶只能使蛋白质更快水解,而不能使淀粉水解。所以酶是一大类由活细胞产生的、有催化作用和高度专一性的特殊的蛋白质,被称为生物催化剂。
生物体内的新陈代谢过程是不能毫无控制地进行的,必须根据具体情况进行“管理”。例如跑步时要加强能量的供应,饭后要加速食物的消化等等。怎样管理呢?高等动物是由神经系统来进行调节的,调节的办法就是控制酶的含量和活性。这样生命活动中错综复杂的新陈代谢过程就能按一定规律,随着需要和环境变化而有条不紊地进行。所以酶是重要的生命物质。
酶的催化作用过程,现在还没有弄得很清楚,但它的巨大作用人们看得非常真切。不少种化学反应在生物体外几乎难以进行,或者需要极为特殊的条件,但在生物体内却能迅速顺利地完成。例如绿色植物能从周围环境中吸收二氧化碳和水,合成复杂的糖类、蛋白质和脂肪,把光能变成化学能贮存起来,这一复杂的变化只需几秒到几分钟。动物吃下的肉食,在消化道内,几小时就被消化吸收了,又进一步在细胞内被分解成二氧化碳和水,同时释放出能量,供生命活动的需要。在植物、动物体内,条件很温和,没有高温高压,而许多复杂的化学变化却能轻而易举地进行,靠的就是酶的作用。而且酶在反应前后,其数量和性质并没有改变。所以少量的酶就能使大量的物质发生化学反应。因此,生物体内酶的种类很多,而每一种酶的含量并不多。
总之,复杂的生命过程是以复杂的物质及相互的变化作基础的。过去,人们认为细胞里有一种物质叫“原生质”,它是生命的物质基础。后来,人们逐渐认清组成原生质的各种元素在生物体内都是以各种形态的化合物形式存在的。这就是我们上面讲到的各种物质。所以“原生质”并不是一种物质。现在多数科学家都不再使用这个名词了。
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