Hay más de 20 elementos esenciales en los organismos vivos, y cuatro elementos, Carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno (C, H, O, N） son los principales elementos que componen las células y representan alrededor del 96% del peso total del ser humano.
Los elementos esenciales comunes incluyen Carbono, hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, fósforo, azufre, potasio, calcio, cloro, magnesio, hierro, manganeso, zinc, cobre, boro, molibdeno (C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg, Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl), etc. Los elementos con un contenido superior al 0,01% se denominan elementos mayores, como C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg; los elementos con un contenido inferior al 0,01% se denominan oligoelementos o menores, como Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo, Cl, etc. Aunque los oligoelementos son muy pequeños en los organismos vivos, son componentes de enzimas, hormonas y proteínas, necesarios para las actividades vitales de los organismos vivos. Las hormonas tiroideas contienen yodo y, si el organismo carece de él, se produce bocio. La clorofila contiene magnesio y si una planta tiene carencia de magnesio, aparecerán las hojas amarillas o incluso se marchitará.
El elemento más abundante en el cuerpo humano es el oxígeno, porque varios compuestos orgánicos contienen átomos de oxígeno y dos tercios del peso corporal son agua(H₂O). El carbono es el segundo elemento más abundante, ya que los orgánicos están formados por cadenas o anillos de carbono. Los tipos de elementos son aproximadamente los mismos en los distintos organismos, pero su contenido varía mucho.
Entre estos elementos, el carbono necesita ganar cuatro electrones para formar una estructura estable. Por lo tanto, los átomos de carbono comparten pares de electrones con otros átomos, como el hidrógeno, el oxígeno, el nitrógeno, el fósforo y el azufre (H, O, N, P, S), para formar enlaces covalentes, y también se conectan entre sí para formar una larga cadena o un anillo que constituye la columna vertebral de los orgánicos , dando lugar a diversos tipos de compuestos orgánicos. El carbono es la base de la vida en la Tierra.
¿Por qué el cianuro es muy tóxico para casi todos los seres vivos?
El citocromo C transfiere electrones en la respiración aeróbica. Es una proteína conservada y todos los organismos capaces de realizar la respiración aeróbica contienen citocromo C. El cianógeno se unirá fuertemente al hierro para destruir la estructura del citocromo C (los electrones del par solitario del cianógeno ocuparán los orbitales vacíos del hierro para crear un enlace covalente coordinado), de forma que se destruye la cadena de transporte de electrones. Entonces la reacción que produce la mayor cantidad de energía en la respiración aeróbica no puede proceder. Los organismos no pueden sobrevivir debido a la falta de energía.
¿Por qué no existe vida basada en el silicio en la Tierra?
El silicio tiene una estructura electrónica exterior similar a la del carbono. Tiene cuatro electrones y necesita absorber otros cuatro electrones para alcanzar un estado estable. Algunos científicos han imaginado una vida en la que el silicio se utiliza como columna vertebral de la molécula en lugar del carbono. Estas moléculas que contienen silicio constituyen la vida basada en el silicio. Pero esto es sólo una conjetura de los científicos, y la vida basada en el silicio no puede existir en la Tierra.
1. El silano, un compuesto de silicio e hidrógeno, es inestable y reacciona fácilmente con el oxígeno y el agua.
2. El radio de los átomos de silicio es mayor que el de los átomos de carbono, y los enlaces químicos entre los átomos de silicio se rompen fácilmente y no pueden formar una cadena larga estable, lo que hace que los compuestos de silicio sean mucho menos abundantes que los de carbono.
3. El silicio puede combinarse fácilmente con el oxígeno en reacciones químicas para formar silicatos o sílice. Estas sustancias son los componentes básicos de la roca. No es fácil devolver estos materiales tan estables al ciclo de la biosfera.
4. También es difícil que existan organismos basados en el silicio en el universo porque también hay mucha agua y hielo en el universo, que pueden destruir la estructura de la vida basada en el silicio.