Ondanks dat er 118 bekende elementen zijn, is er maar een handvol van bekend in levende organismen. Inderdaad, de immense complexiteit van het leven bestaat bijna volledig uit vier elementen: koolstof, waterstof, zuurstof en stikstof; ongeveer 99 procent van het menselijk lichaam bestaat uit deze elementen.
Koolstof
Alle bekende levende organismen op aarde zijn op koolstof gebaseerde organismen. Koolstof is essentieel voor het leven vanwege het vermogen om maximaal vier stabiele bindingen tegelijk vast te houden, wat betekent dat het een grotere verscheidenheid aan moleculen en verbindingen dan enig ander element dat in levende organismen wordt aangetroffen, en daarom bevindt het zich vaak in het midden van een complexe keten van elementen. Vanwege deze eigenschap wordt koolstof aangetroffen in alle essentiële vetten, eiwitten en is het de basis voor DNA en RNA.
Waterstof
Net als koolstof is waterstof alomtegenwoordig in moleculen die de basiscomponenten van het leven vormen. Inderdaad, waterstof is essentieel omdat het gemakkelijk bindt met koolstof. Dit komt omdat waterstof effectief dient als een verbindend element tussen de koolstofbasis van een keten en andere elementen; Het hoge niveau van elektronegativiteit van waterstof is wat het in staat stelt om deze rol te spelen. Vaak zal waterstof uiteindelijk koolstof aan meer waterstofatomen koppelen, en deze voortdurende keten van waterstofatomen is wat het niveau van complexiteit creëert dat nodig is om een organisch molecuul te maken (bijv eiwit).
Zuurstof
Zuurstof heeft verschillende doelen in een levend organisme. Net als waterstof is het gemakkelijk te combineren met koolstof, en omdat een neutraal zuurstofatoom acht elektronen heeft, een zuurstofatoom combineert gemakkelijk met meer waterstofatomen om een complexe keten te creëren bij het vormen van vetten of eiwitten. Bovendien wordt zuurstof (samen met waterstof) in water aangetroffen, wat essentieel is voor een levend organisme omdat veel chemische reacties binnen een levend organisme vinden plaats in water, en water is ook de primaire mediaan waarin cellen leven.
Stikstof
Ondanks dat het slechts ongeveer 1 procent van de totale atomen van een mens uitmaakt, is stikstof essentieel voor zowel menselijk als ander organisch leven omdat het, naast koolstof, in alle eiwitten wordt aangetroffen. Een eiwit is een verbinding die in cellen wordt gebruikt om aan te geven welke acties de cel moet ondernemen; effectief vertalen eiwitten de passieve codes van het DNA in acties. Stikstof is ook vergelijkbaar met zuurstof in zijn vermogen om zich te binden met verschillende waterstofatomen; een neutraal stikstofatoom heeft zeven elektronen.