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生命与非生命的对话:元素组成的统一性与差异性
BIOL1001C-PEP-CN Lesson 2
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生命并非凭空产生,而是从无机世界中精挑细选出的奇迹。当我们剖析一个细胞时,会发现其内部就像是一个精密的元素重塑工厂。虽然组成细胞的化学元素在无机自然界中都能找到,这体现了生物界与无机自然界具有统一性,但生命通过对浓度的重塑,让碳、氢、氧、氮成为了舞台的主角,展现出显著的差异性

地壳 % Si O 细胞 % C O

元素的分类与职能

  • 大量元素 (macroelement):包括 $C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg$。它们构成了生命的“大梁”。
  • 微量元素 (microelement):如 $Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo$。虽少却重,例如 $Zn$ 参与数百种酶的活性,缺锌会导致发育受阻。
  • 生命的核心:碳($C$)是生命的核心元素,所有生物大分子都以碳链为骨架。

物质的存在形式

组成细胞的各种元素大多以化合物的形式存在。在鲜重中,水是冠军;而在干重中,蛋白质 (7%~10%) 占据了主导地位。生命的奇妙之处在于,从最原始的拟核结构到复杂的不饱和脂肪酸调节,甚至到未来的人工合成生命,都遵循着同样的化学逻辑。