على الرغم من وجود 118 عنصرًا معروفًا ، إلا أنه من المعروف وجود حفنة منها فقط في الكائنات الحية. في الواقع ، فإن التعقيد الهائل للحياة يتكون بالكامل تقريبًا من أربعة عناصر: الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين. ما يقرب من 99 في المئة من جسم الإنسان يتكون من هذه العناصر.
كربون
جميع الكائنات الحية المعروفة على الأرض هي كائنات قائمة على الكربون. يعتبر الكربون ضروريًا للحياة نظرًا لقدرته على الاحتفاظ بما يصل إلى أربعة روابط مستقرة في وقت واحد ، مما يعني أنه يمكن أن يشكل مجموعة متنوعة أكبر من الجزيئات والمركبات أكثر من أي عنصر آخر موجود في الكائنات الحية ، وبالتالي غالبًا ما يكون في منتصف سلسلة معقدة من عناصر. بسبب هذه الميزة ، يوجد الكربون في جميع الدهون والبروتينات الأساسية وهو أساس الحمض النووي والحمض النووي الريبي.
هيدروجين
الهيدروجين ، مثله مثل الكربون ، موجود في كل مكان في الجزيئات التي تشكل المكونات الأساسية للحياة. في الواقع ، الهيدروجين ضروري لأنه يرتبط بسهولة بالكربون. وذلك لأن الهيدروجين يعمل بشكل فعال كعنصر ربط بين القاعدة الكربونية للسلسلة والعناصر الأخرى ؛ المستوى العالي من الكهربية للهيدروجين هو ما يسمح له بلعب هذا الدور. كثيرًا ما ينتهي الهيدروجين بربط الكربون بمزيد من ذرات الهيدروجين ، وهذه السلسلة المستمرة من ذرات الهيدروجين هي التي تخلق مستوى التعقيد اللازم لتكوين جزيء عضوي (على سبيل المثال ، دهون أو بروتين).
الأكسجين
يخدم الأكسجين عدة أغراض في الكائن الحي. مثل الهيدروجين ، يتحد بسهولة مع الكربون ، ولأن ذرة الأكسجين المحايدة تحتوي على ثمانية إلكترونات ، تتحد ذرة الأكسجين بسهولة مع المزيد من ذرات الهيدروجين لتكوين سلسلة معقدة عند تكوين الدهون أو البروتينات. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد الأكسجين (مع الهيدروجين) في الماء ، وهو أمر ضروري للكائن الحي لأن الكثير تحدث التفاعلات الكيميائية داخل الكائن الحي في الماء ، والماء أيضًا هو الوسيط الأساسي الذي توجد فيه الخلايا حي.
نتروجين
على الرغم من أن النيتروجين يشكل حوالي 1 في المائة فقط من مجموع ذرات الإنسان ، إلا أنه ضروري لكل من الإنسان والحياة العضوية الأخرى لأنه ، إلى جانب الكربون ، يوجد في جميع البروتينات. البروتين هو مركب يستخدم في الخلايا للإشارة إلى الإجراءات التي تحتاجها الخلية ؛ تقوم البروتينات بترجمة الشفرات السلبية للحمض النووي إلى أفعال. يشبه النيتروجين أيضًا الأكسجين في قدرته على الارتباط بعدة ذرات هيدروجين ؛ تحتوي ذرة النيتروجين المحايدة على سبعة إلكترونات.