Jakie są trzy główne elementy składające się na strukturę cząsteczek organicznych?

Trzy pierwiastki, które składają się na ponad 99 procent cząsteczek organicznych, to węgiel, wodór i tlen. Te trzy łączą się, tworząc prawie wszystkie struktury chemiczne potrzebne do życia, w tym węglowodany, lipidy i białka. Dodatkowo azot w połączeniu z tymi pierwiastkami tworzy również kluczową cząsteczkę organiczną w postaci kwasów nukleinowych.

Węgiel jest najważniejszym z pierwiastków w tworzeniu cząsteczek organicznych; rzeczywiście, życie na Ziemi zostało nazwane „opartym na węglu” ze względu na przewagę węgla w tworzeniu związków niezbędnych dla organizmów. Węgiel jest tak rozpowszechniony w związkach organicznych ze względu na jego zdolność do tworzenia do sześciu trwałych wiązań z innymi atomami; w rezultacie węgiel często znajduje się w środku cząsteczki z kilkoma różnymi atomami i to właśnie ta różnorodność umożliwia rozkwit życia. Węgiel stanowi około 10 procent ludzkiego ciała.

Wodór jest najpowszechniejszym atomem we wszechświecie, a także najczęściej występującym pierwiastkiem w cząsteczkach organicznych. Ze względu na swoją pojedynczą elektronową naturę, atomy wodoru występują w dużych ilościach w kilku cząsteczkach organicznych, często działając jako punkt łączący centralny atom węgla z innymi atomami. Dodatkowo wodór tworzy silne wiązanie z węglem, co daje większą stabilność cząsteczce organicznej niż przeciętna cząsteczka. Tlen stanowi około 63 procent ludzkiego ciała.

Tlen jest kluczowym pierwiastkiem w cząsteczkach organicznych, ponieważ, podobnie jak węgiel, może zawierać kilka różnych wiązań (choć nie o takiej samej sile węgla, a zatem normalnie nie znajduje się w środku cząsteczki organicznej) i, co ważne, dodaje wystarczającą różnorodność, aby utworzyć prawie nieskończoną ilość molekuły. Węgiel, wodór i tlen łączą się, tworząc białka, węglowodany (czyli połączenie węgla z wodą) i lipidy, wszystkie związki niezbędne do życia. Tlen stanowi około 26 procent ludzkiego ciała.

Chociaż nie jest tak rozpowszechniony jak węgiel, wodór i tlen, azot pojawia się w niezwykle ważnym typie cząsteczki organicznej zwanej kwasem nukleinowym. Dwa rodzaje kwasów nukleinowych występujące w komórkach to DNA i RNA, które tworzą genetyczny plan komórki i zawierają wszystkie skodyfikowane informacje potrzebne do funkcjonowania i reprodukcji komórki. Azot stanowi około 1 procent ludzkiego ciała.