０２ まとめ

2.1 原子、同位体、イオン、分子：あらゆるものの構成要素

物質は空間を占め、質量を持ちます。それは元素から構成されています。自然界に存在する98種類の元素はすべて、それらを互いに組み合わせることを可能にするユニークな性質を持っており、分子を作り出します。分子は順番に組み合わさって、細胞、組織、器官系、そして個々の生物を作り上げます。原子は、陽子、中性子、電子からなり、元素のすべての性質を保持する最小単位です。電子は、原子間で移動したり、共有されたり、電荷の不均衡を引き起こしたりして、イオン結合、共有結合、水素結合、ファンデルワールス相互作用などの結合を作り出します。

2.2 水

水は生命維持に不可欠な多くの特性を持っています。それは極性分子であり、水素結合の形成を可能にします。水素結合は、イオンや他の極性分子が水に溶けることを可能にします。したがって、水は優れた溶媒です。水分子間の水素結合は、水に高い比熱容量を与えます。これは、かなりの熱が加えられても温度を上げるのに時間がかかることを意味します。水が温まると、水分子間の水素結合は絶えず壊れては新しく形成されます。これにより、エネルギーが系に加えられても、全体の温度は安定したままになります。水はまた、高い蒸発熱を示します。これは、蒸発する汗によって生物が自身を冷却する鍵となります。水の凝集力は表面張力の特性を可能にし、一方で付着性は毛細管現象の中で水が上昇するときに見られます。pH値は溶液中の水素イオン濃度を測定するものであり、恒常性を介して生物において高度に調節される多くの化学的特性の1つです。酸と塩基はpH値を変えることができますが、緩衝液はそれらが引き起こす変化を緩和する傾向があります。これらの水の特性は、生物によって実行される生化学的および物理的プロセスと密接に関連しており、これらの特性が変更された場合、生命は非常に異なるものになるか、あるいはまったく存在できないでしょう。

2.3 炭素

炭素のユニークな特性は、生物学的分子の中心的な役割を果たしています。炭素は酸素、水素、窒素と共有結合して、細胞機能にとって重要な多くの分子を形成します。炭素は最外殻に4つの電子を持ち、4つの結合を形成できます。炭素と水素は、炭化水素鎖または環を形成することができます。官能基は、炭化水素（または置換炭化水素）鎖または環に特定の特性を与え、それらの全体的な化学的特性と機能を定義する原子のグループです。