解释生命的统一性——元素

生命的统一性——元素
摘要：生物体内有四种必要的基本元素C、H、O、N。

他们占了生物体内元素总量的
90%以上。

他们可以组成各种官能基团，包括：-OH(羟基)、-SH（硫氢基）、-COOH（羧基）和-NH2（胺基）等。

这些官能基团对生化反应和分子的化学特性非常重要。

此外，这些元素亦能组成各种有机分子，组成生物体内四种有机分子——碳水化合物、脂质、蛋白质和核酸。

这也导致了地球生物在一定程度上的统一性。

关键字：元素生物体统一性
正文：
（1）、有机世界的“主角”——碳C
碳在地球上虽不算太少，但也不算太多，按重量计算，占地壳中各元素总重量的千分之四，按原子总数计算不超过千分之一点五，然而，碳的足迹却遍布全球。

众所周知，生命的基本单元氨基酸、核苷酸是以碳元素做骨架变化而来的。

先是一节碳链一节碳链地接长，演变成为蛋白质和核酸；然后演化出原始的单细胞，又演化出虫、鱼、鸟、兽、猴子、猩猩、直至人类。

这三四十亿年的生命交响乐，它的主旋律是碳的化学演变。

可以说，没有碳，就没有生命。

碳，是生命世界的栋梁之材。

碳在元素周期表中属第ⅣA族头一名元素，位于非金属性最强的卤素元素和金属性最强的碱金属之间。

它的价电子层结构为2s22p2，在化学反应中它既不容易失去电子，也不容易得到电子，难以形成离子键，而是形成特有的共价键，它的最高共价
数显然为4。

碳原子不仅仅可以形成单键、双键和叁键，碳原子之间还可以形成长长的直链、环形链、支链等等。

纵横交错，变幻无穷，再配合上氢、氧、硫、磷、和金属原子，就构成了种类繁多的碳化合物。

（2）、水是生命之源，生命离不开水。

（水由碳和氢两种元素构成）
水是地球上分布得最广的物质，它几乎占去了地球表面的四分之三，它是支持地球上一切生命体的重要因素之一。

水在生物体中的主要作用：参与新陈代谢、参与营养物质，代谢废物的运输、良好的溶剂。

“水”是一切物质的最佳溶媒，在生物体内，水也是一切物质交换的媒介。

在整个生命的新陈代谢过程中所产生的营养物质，要吸收、要运送；有毒或废物要排出体外，如：大小便、出汗、流泪、呕吐、打喷嚏、呼吸等。

如果没有水，这些生理活动将无法进行；食物不能消化、养料不能吸收、血液不能流动、体温无法恒定、废物不能排泄，所以“水”参与人体内所有生理生化过程。

人体内缺水量占体重的20%时，生命随之总止，可见水对认识是生死攸关的根。

水对生物体的生理功能具体表现在：
一、水参与生物体内新陈代谢的全过程，水的溶解力甚强，并有较大的电离能力，可使生物体内的水溶物质的溶解状态和电解质离子状态存在；又由于水具有较大的流动性能，在生物体消化、吸收、循环、排泄过程中可加速协助营养物质的运送，和废物的排泄，使生物体内新陈代谢和生理化学反应得以顺利进行。

二、水是细胞和体液的重要组成部分之一，生物体的每个细胞及其基本单元均含有水份，生物体的各种腺体分泌物均为液体。

如果缺水，则消化液分泌减少，食物消化受影响，食欲下降，血流减缓。

体内废物积累，代谢活动降低，导致体内衰竭。

三、水对调节生物体体温起着重要作用-----水的比热数值高，每克水升高或降低10C，就需要1000卡热值。

由于生物体含有大量的水，于代谢过程中所产生的热能为水所吸收，使体温不至于显著升高；其实是水的蒸发数值大，每毫升水的蒸发热约为579.5千卡，（37"）故生物体只要蒸发少量的水即可散发大量的热，以维持生物体一定的体温，如外界环境温度高，体热可随水分经皮肤蒸发散热，以维持生物体体温的恒定。

（3）、氢键
氢键通常可用X-H——Y来表示。

其中X以离子键与氢相连，具有较高的电负性，可以稳定负电荷，因此氢易解离，具有酸性（质子给予体）。

而Y则具有较高的电子密度，一般是含有孤对电子的原子，容易吸引氢质子，从而与X和H原子形成三中心四电子键。

典型的氢键中，X和Y是电负性很强的F、N和O原子。

但C、S、Cl、P甚至Br和I 原子在某些情况下也能形成氢键，但通常键能较低。

碳在与数个电负性强的原子相连时也有可能产生氢键。

例如在氯仿CHCl3中，碳原子直接与三个氯原子相连，氯原子周围电子云密度较大，因而氢原子周围即带有部分正电荷，碳也因此参与了氢键的形成，扮演了质子供体的角色。

芳香环、碳碳叁键或双键在某些情况下都可作为电子供体，与强极性的X-H （如-O-H）形成氢键。

（4）、氧元素
氧是生物体产生能量的必要物质，对维持新陈代谢、循环、呼吸、消化、吸收与排泄是极为重要的。

氧能净化血液，防止细胞废物累积。

充足的氧可以使机体自身修复并维持免疫系统，杀灭有害细菌。

健康的细胞还需要糖、氨基酸、矿物质、激素、酶和氧。

氧是生物体有氧呼吸的必须原料，而有氧呼吸是人体获取能量的主要代谢方式提供了人体各项生命活动绝大部分的能量。

氧是生物体进行新陈代谢的关键物质，是生物体生命活动的第一需要。

不论是植物的光合作用产氧，还是生物体的呼吸作用耗氧，都与氧分不开。

（5）、氮元素
氮是植物的主要营养元素之一，同时也是土壤中常因供应不足而影响作物产量的三要素之一。

一、氮素是蛋白质和核酸的主要组成元素。

在不同的作物内氮素含量变化很大，约占
0.3%~0.5% 之间，它在多方面直接或间接地影响着的植物的代谢和生长发育，因为它是植物体内许多重要有机化合物的成分，如蛋白质和核酸的成分中就含有氮素，在蛋白质中的氮含量平均为 16%~18% ，而蛋白质又是构成原生质的基本物质。

核酸也是植物生长和发育的基础物质，它大量存在于细胞核和植物顶端的分生组织之中，是携带遗传特性（遗传密码）的物质。

由核酸同蛋白质组成核蛋白，没有植物核蛋白，就不会有地球上的以植物为食物链的动物世界了。

一切生命有机体，无论是动物还是植物，它们都是处于蛋白质不断合成和分解之中，而正是在这个过程中才会体现了生命现象。

二、氮素是叶绿素的组成元素。

氮素是叶绿素的组成元素，叶绿素 a （ C-- 55 H 70 O 5 N 4 Mg- ）叶绿素 b(C 55 H 72 O 6 N 4 Mg) 都是含氮化合物。

绿色植物就是通过叶绿素利用太阳光能，将从空气中吸收的二氧化碳和从土壤中吸收的水分进行光合作用合成碳水化合物（使光能转化成化学能，把无机物转公成有机物），进而合成各种有机物质。

因此，叶绿素就是植物体内制造“粮食”的工厂，如果绿色植物缺少了氮素，就会影响植物对有机物的合成。

三、氮素是植物体内许多酶的组成元素。

酶本身就是蛋白质。

酶在植物体内对各种代谢过程具有催化作，往往某一特定代谢作用就有相当的酶系统参加，对代谢产生积极影响。

此外，氮还是维生素和生物碱的组成成分，如维生素 B 1 、 B 2 、 B 6 ，烟碱、茶碱等，没有氮素也不能合成。

（6）、蛋白质（绝大部分由C、H、O、N组成）
蛋白质对生物体的作用概括起来有以下六个方面：
蛋白质作用之——蛋白质是生物体的建筑材料。

动物的肌肉、骨骼、皮肤、头发、指甲等都是由蛋白质构成，动物的所有器官都可以认为是蛋白质的有机组合。

蛋白质作用之二——蛋白质是营养素的运输团队。

载体蛋白对维持生物体的正常生命活动是至关重要的。

可以在体内运载各种物质。

比如血红蛋白—输送氧（红血球更新速率250万/秒）、脂蛋白—输送脂肪、细胞膜上的受体还有转运蛋白等。

蛋白质作用之三——蛋白质为人体提供能量。

蛋白质分解后可以为生物体提供能量，蛋白质是生物体的重要供能物质。

当生物体缺乏能量时，体内的蛋白质和脂肪会自动分解，为人体补充能量。

每克蛋白质可提供16．75焦耳的热能。

蛋白质作用之四——蛋白质参与生理功能的调节。

蛋白质构成生物体必需的催化和调节功能的各种酶。

酶有促进食物的消化、吸收、利用的作用。

相应的酶充足，反应就会顺利、快捷的进行。

否则，反应就变慢或者被阻断。

蛋白质是激素的主要原料。

具有调节体内各器官生理活性的作用。

蛋白质的作用之五——免疫作用。

免疫细胞和免疫蛋白有白细胞、淋巴细胞、巨噬细胞、抗体（免疫球蛋白）、补体、干扰素等，这些细胞和生理调节物质构成了生物体内的“保安部队”，维护身体的安全，他们每七天需要更新一次。

当蛋白质充足时，这支“部队”就很强大，而且一旦身体有需要时，这支“部队”数小时内可以增加100倍。

蛋白质的作用之六——修复生物体组织。

生物的身体由百兆亿个细胞组成，细胞可以说是生命的最小单位，它们处于永不停息的衰老、死亡、新生的新陈代谢过程中。

结语：
可以说地球上的生物体内都含有C、H、O、N这些元素，在一定的规则下利用这些元素组成生命体必须的有机物。

因此，生物在元素上存在统一性。