وبقدر اختلاف كل كائن حي عن السطح ، فإن كل الحياة تتكون من الجزيئات نفسها في الأساس. تتشكل هذه الجزيئات بالطريقة التي يرتبط بها الكربون والهيدروجين والأكسجين والعناصر الأخرى معا. كما يلعب الهيدروجين ، وهو نفس العنصر الذي يصنع الغيوم الغازية والنجوم الضخمة ، دورًا هامًا في تكوين الحياة.
فريف
الهيدروجين هو العنصر الأبسط والأكثر وفرة في الكون كله. وفقا لفيزيائي الفيزياء ديفيد بالمر ، فإن حوالي 75 في المئة من كل المواد الأولية المعروفة التي تتكون من الهيدروجين. تتكون نواة ذرة الهيدروجين من بروتون واحد ، وهو جسيم مشحون إيجابيا. يدور إلكترون واحد حول الجزء الخارجي من النواة. النيوترونات ، التي يمكن العثور عليها في جميع العناصر الأخرى ، لا توجد في الشكل الأكثر شيوعا للهيدروجين.
سندات عنصري
في الكائنات الحية ، يجعل الكربون والهيدروجين شركاء سهلين. يحتوي عنصر الكربون على طبقتين مداريتين تدعى الأصداف ، وتحيط بنواه. يحتوي الغلاف الخارجي على أربعة إلكترونات. يمكن لهذه الإلكترونات الأربعة أن تشكل روابط تساهمية منفصلة مع عناصر أخرى ، مما يعني أنها تترابط معا عن طريق مشاركة الإلكترونات. للهيدروجين إلكترون فقط ليشاركه ، لذا يمكنه الارتباط مرة واحدة فقط ، ولكن يمكن أن تصل أربعة ذرات هيدروجين إلى ذرة كربون واحدة. ومع ذلك ، يحتوي الهيدروجين على بعض الخصائص الفريدة. في بعض الأحيان ، يتشارك الإلكترونات بشكل غير متساوٍ مع ذرة كهربية ، مثل الأكسجين أو النيتروجين. عندما يحدث هذا ، يطور الهيدروجين شحنة موجبة طفيفة ، والتي تجذب جزيئات أخرى سالبة الشحنة. لأن الأضداد يجذبون ، فإنهم يترابطون معاً دون مشاركة الإلكترونات. وهذا ما يسمى رابطة الهيدروجين. فهي ضعيفة ولكنها مفيدة في الكائنات الحية لتكوين روابط قصيرة العمر وسهلة.
جزيئات عضوية
إن الطريقة التي يتم بها ربط روابط الكربون بالهيدروجين ، بالإضافة إلى العناصر الأخرى ، مثل الأكسجين والفوسفور ، تسمى جزيء عضوي ، وهو جزيء أساسي يشكل جميع أشكال الحياة. الكربون هو حجر الزاوية للحياة في نهاية المطاف لأن أنماط الترابط الخاصة به تخلق بنى معقدة تطوى أو تنحني أو تتجمع معاً أو تشكل حلقات. ذرات الكربون والهيدروجين منتشرة جدًا في الكائنات الحية التي توجد جزيئات تسمى الهيدروكربونات التي تتكون بالكامل من الكربون والهيدروجين.
الجزيئات
تشكل التركيبات العضوية المعقدة جزيئات كبيرة ، مثل الكربوهيدرات والدهون والبروتينات والأحماض النووية ، التي تتكون من آلاف الذرات على شكل وحدات صغيرة مرتبطة ببعضها البعض. فكر في اللولب المزدوج المتعرج للحمض النووي. يتكون هذا الجزيء من خيوط ملتوية تربطهما روابط هيدروجينية. عندما يحتاج الدنا إلى الاسترخاء بحيث يمكن قراءته ، تنكسر روابط الهيدروجين الضعيفة. في الكربوهيدرات ، مع ذلك ، تعمل ذرات الهيدروجين كعناصر نائبة. وبمجرد إزالة الهيدروجين ، تترابط السكرين معاً وتشكل سلاسل متكررة طويلة من وحدة مرتبطة بقوة. هذا ينطبق أيضا على العديد من الدهون والبروتينات الدهنية.
الدلالة
إلى جانب العمل كعنصر هيكلي مهم ، فإن الهيدروجين له يد في كل وظيفة فسيولوجية واحدة للكائنات الحية بسبب فائدتها ووفرةها. في مهمة الهضم ، الروابط الهيدروجينية مع الكلور لتشكيل حمض الهيدروكلوريك ، الذي ينهار الدهون والبروتين في المعدة. في مهمة التنفس الهوائي ، تساعد حركة ذرات الهيدروجين الحرة على تحفيز إنتاج الطاقة. وهذا يشبه الطريقة التي يمكن لمضخة الماء أن تخلق طاقة كامنة يمكنها أن تعمل. إلى جانب الكربون ، ربما لا يوجد عنصر آخر يستخدم في كثير من الأحيان ولكثير من الوظائف الهامة.
