Så forskjellig som hver levende organisme kan synes å ligge på overflaten, består hele livet av stort sett de samme molekylene i kjernen. Disse molekylene dannes ved hvordan karbon, hydrogen, oksygen og andre elementer binder sammen. Hydrogen, som er det samme elementet som utgjør gassskyger og store stjerner, spiller også en viktig rolle i sammensetningen av livet.
Definisjon
Hydrogen er det enkleste og mest omfattende elementet i hele universet. Ifølge astrophysicist David Palmer er om lag 75 prosent av all den kjente elementære saken som består av hydrogen. Kjernen til et hydrogenatom er laget av en enkelt proton, som er en positivt ladet partikkel. Én elektron kredser rundt utsiden av kjernen. Neutroner, som finnes i alle andre elementer, finnes ikke i den vanligste formen av hydrogen.
Elementære obligasjoner
I levende organismer gjør karbon og hydrogen enkle partnere. Elementet karbon har to omløpende lag, kalt skjell, som omgir kjernen. Ytre skallet inneholder fire elektroner. Disse fire elektronene kan danne separate kovalente bindinger med andre elementer, noe som betyr at de binder sammen ved å dele elektroner. Hydrogen har bare elektron å dele, så det kan bare binde en gang, men opptil fire hydrogenatomer kan binde til ett karbonatom. Men hydrogen har noen unike egenskaper. Noen ganger deler det elektroner ulikt med et elektronegativt atom, som oksygen eller nitrogen. Når dette skjer, utvikler hydrogen en liten positiv ladning, som tiltrekker seg andre negativt ladede partikler. Fordi motsetninger tiltrekker seg, knytter de sammen uten å dele elektroner. Dette kalles et hydrogenbinding. De er svake, men nyttige i levende organismer for å danne kortvarige og enkle forbindelser.
Organiske molekyler
Måten som karbon binder til hydrogen, så vel som andre elementer, som oksygen og fosfor, kalles et organisk molekyl, som er et grunnleggende molekyl som utgjør alt liv. Karbon er til slutt hjørnestenen for livet fordi bindemønstrene gir komplekse strukturer som bretter, bøyer, kjedene sammen eller danner ringer. Kull- og hydrogenatomer er så utbredt i levende organismer at det er molekyler kalt hydrokarboner som består nesten helt av karbon og hydrogen.
makromolekyler
Komplekse organiske strukturer danner store makromolekyler, som karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer, som består av tusenvis av atomer i form av små enheter bundet sammen. Tenk på den svingete dobbelte helixen av DNA. Dette molekylet består av to vridningstrenger bundet sammen av hydrogenbindinger. Når DNA trenger å slappe av slik at den kan leses, er de svake hydrogenbindingene brutt. I karbohydrater fungerer imidlertid hydrogenatomer faktisk som plassholdere. Når hydrogenet er fjernet, binder to sukker sammen og danner lange gjentatte kjeder av en sterkt koblet enhet. Dette gjelder også for mange fettstoffer og proteiner.
Betydning
I tillegg til å fungere som et viktig strukturelt element, har hydrogen en hånd i nesten hver eneste fysiologisk funksjon av levende organismer på grunn av dets anvendelighet og overflod. I fordøyelsesoppgaven bindes hydrogen sammen med klor for å danne saltsyre, som bryter ned fett og protein i magen. I oppgaven med aerob åndedrett bidrar bevegelsen av fritt flytende hydrogenatomer til å stimulere til produksjon av energi; Dette ligner på hvilken måte en vannpumpe kan skape energipotensial som kan gjøre arbeid. Ved siden av karbon er det sannsynligvis ikke noe annet element brukt ganske så ofte og for så mange viktige funksjoner.
