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生命與非生命的對話:元素組成的統一性與差異性
BIOL1001C-PEP-CNLesson 2
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生命並非憑空產生,而是從無機世界中精挑細選出的奇蹟。當我們剖析一個細胞時,會發現其內部就像是一個精密的元素重塑工廠。雖然組成細胞的化學元素在無機自然界中都能找到,這體現了生物界與無機自然界具有統一性,但生命透過對濃度的重塑,讓碳、氫、氧、氮成為了舞台的主角,展現出顯著的差異性

地殼 %SiO細胞 %CO

元素的分類與職能

  • 大量元素 (macroelement):包括 $C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg$。它們構成了生命的「大樑」。
  • 微量元素 (microelement):如 $Fe, Mn, Zn, Cu, B, Mo$。雖少卻重,例如 $Zn$ 參與數百種酶的活性,缺鋅會導致發育受阻。
  • 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鏈為骨架。

物質的存在形式

組成細胞的各種元素大多以化合物的形式存在。在鮮重中,水是冠軍;而在乾重中,蛋白質 (7%~10%) 佔據了主導地位。生命的奇妙之處在於,從最原始的擬核結構到複雜的不飽和脂肪酸調節,甚至到未來的人工合成生命,都遵循著同樣的化學邏輯。