Углерод — элемент номер шесть. Прямо в середине первой строки периодической таблицы химических элементов. Ну и что? Углерод основа жизни – это самый важный элемент живых организмов. Без этого элемента жизнь, какой мы ее знаем, не существовала бы.
Как вы увидите, шестой элемент периодической таблицы является центральным в соединениях, необходимых для жизни. 
Значение углерода
Соединение, содержащееся главным образом в живых организмах, известно как органическое соединение.
Органические соединения составляют клетки и другие структуры организмов и осуществляют жизненные процессы. Углерод является основным элементом в органических соединениях, поэтому элемент необходим для жизни на Земле. Углерод основа жизни и она, какой мы ее знаем, не могла бы существовать. Теоретически, вроде бы возможны другие формы жизни, но человечество их не знает.
Соединения
Соединение — это вещество, состоящее из двух или более элементов. Соединение имеет уникальный состав, который всегда один и тот же. Мельчайшая частица соединения называется молекулой. Рассмотрим в качестве примера воду. Молекула воды всегда содержит один атом кислорода и два атома водорода. Состав воды выражается химической формулой H2O. Вода не является органическим соединением. Молекула воды всегда имеет такой состав: один атом кислорода и два атома водорода.
Что заставляет атомы молекулы воды «слипаться» вместе? Ответ — химические связи. Химическая связь-это сила, которая удерживает молекулы вместе. Химические связи образуются, когда вещества вступают в реакцию друг с другом. Химическая реакция-это процесс, который превращает одни химические вещества в другие. Для образования соединения необходима химическая реакция. Для разделения веществ в соединении необходима еще одна химическая реакция.
Почему этот элемент главный для жизни
Почему углерод так важен для жизни? Причина — способность образовывать устойчивые связи со многими элементами, в том числе и с самим собой. Это свойство позволяет шестому элементу образовывать огромное разнообразие очень больших и сложных молекул.
Однако миллионы органических соединений можно разделить всего на четыре основных типа: углеводы, липиды (жиры), белки и нуклеиновые кислоты.
Вы можете сравнить четыре типа в таблице ниже:
| Элементы | Тип соединений | Состав | Функции | Мономер (повторяющиеся звенья) |
| Углеводы | сахар, крахмал | углерод, водород, кислород
|
снабжает энергией клетки, накапливает энергию, формирует структуры тела | моносахарид
|
| Липиды (жиры) | жирное масло
|
углерод, водород, кислород
|
накапливает энергию, формирует клеточные мембраны, несет сообщения. | |
| Белки | ферменты, антитела
|
углерод, водород, кислород, азот, сера
|
помогает клеткам сохранять форму, формирует мышцы, ускоряет химические реакции, несет сообщения и материалы. | аминокислота
|
| Нуклеиновые кислоты | ДНК-РНК
|
углерод, водород, кислород, азот, фосфор
|
содержит инструкции для белков, передает инструкции от родителей к потомству, помогает производить белки | нуклеотид
|
Углеводы, белки и нуклеиновые кислоты-это крупные молекулы (макромолекулы), построенные из более мелких молекул (мономеров) в результате реакций дегидратации. В реакции дегидратации вода удаляется по мере соединения двух мономеров.
Возникновение «жизненного» элемента углерода
Каждый атом углерода, находящийся на Земле и во Вселенной, возник в ядре красных гигантов при температуре около 100 миллионов градусов.
Атомы углерода как сказано выше, являются основой любого живого организма, ибо обладают способностью соединяться в длинные цепочки и создавать сложные органические молекулы.
Углеродные атомы, из которых построен человеческий организм и биосфера в целом, возникали в те далекие времена, когда еще не существовали Солнце и Солнечная система, когда не было еще даже полимерной цепи, из которой позднее родилось Солнце и все его семейство. Именно в звездах-гигантах возникали тогда из атомов гелия атомы углерода. Это произошло более семи миллиардов лет тому назад. Из звезд атомы углерода потом попали в межзвездное пространство. Там они смешались с межзвездным веществом, из которого позднее возникли полимерные цепи, включая и создание нашей Солнечной системы.
Таким образом, углерод основа жизни которая переместилась из недр старых красных гигантов на нашу планету, а отсюда в земные растения и, наконец, вместе с пищей — в человеческий организм. Именно тогда зародилась жизнь на Земле.
Можно сказать, что без красных гигантов, существовавших семь миллиардов лет назад, на Земле не было бы углерода, а, следовательно, и жизни. Итак, с точки зрения астрономии нашими далекими предками являются именно красные гиганты.
Выводы
- Жизнь основана на углероде — органическая химия изучает соединения, в которых он является центральным элементом.
- Свойства углерода — основа жизни всех органических молекул, образующих живую материю.
- Углерод является таким универсальным элементом, потому что он может образовывать четыре ковалентные связи.
- Углеродные скелеты могут различаться по длине, ветвлению и кольцевой структуре.
- Функциональные группы органических молекул — это части, участвующие в химических реакциях.
- Органические молекулы, важные для жизни, включают в себя относительно небольшие мономеры, а также крупные полимеры.
