02 生命の化学的基礎

02 生命の化学的基礎
A molecular model shows hundreds of atoms, represented by yellow, red, black, blue and white balls, connected together by rods to form a molecule. The molecule has a complex but very specific three-dimensional structure with rings and branches.
図2.1 原子は、空気、土、水、岩石……そしてすべての生物の細胞を構成する宇宙の分子の構成要素である。この有機分子のモデルでは、炭素(黒)、水素(白)、窒素(青)、酸素(赤)、硫黄(黄)の各原子が、原子の大きさに比例して配置されている。銀色の棒は化学結合を示している。(クレジット:Christian Guthierの作品を改変)

章の概要

  • 2.1 原子、アイソトープ、イオン、そして分子。構成要素
  • 2.2 水
  • 2.3 炭素

元素はさまざまな組み合わせで、生物を含むすべての物質を構成しています。生き物に最も多く含まれる元素は、炭素、水素、窒素、酸素、硫黄、リンで、これらの元素は、生命体の基本構成要素である核酸、タンパク質、炭水化物、脂質を形成しています。生物学者は、これらの重要な構成要素を理解し、分子を構成する原子のユニークな構造を理解することで、細胞、組織、器官系、そして生物全体を形成することができるのです。

すべての生物学的プロセスは物理学と化学の法則に従っており、生物学的システムの仕組みを理解するためには、その基礎となる物理学と化学を理解することが重要です。例えば、循環系における血液の流れは、流体の流れ方を規定する物理学的な法則に従っていますし、食物の大きく複雑な分子が小さな分子に分解され、それがエネルギーに変換されてアデノシン三リン酸(ATP)に蓄えられるのは、化学的な法則に従った一連の化学反応です。水の性質と水素結合の形成は、生命活動を理解する上で重要です。また、酸と塩基の性質を理解することは、例えば消化プロセスを理解するのに重要です。したがって、生物学的プロセスを理解するためには、物理学と化学の基礎が重要となるのです。

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