維繫生命的分子 The molecules of life

探索生命《生物學》1

1.     有機體由分子組成。有機體展現的各種樣貌、功能與行為，與分子的多樣性吻合：各式各樣的有機分子，賦予每一種細胞特殊的構造，使細胞能控制能量流動、能發出或接收溝通訊息。

2.     有機分子的多樣性來自於它最重要的組成元素「碳」。碳的最外層鍵結電子軌域有4個電子，可以與其他原子形成4個穩定的共價鍵，組成各種有機分子。

3.     從許多有機分子的構造來看，「碳C」經常與其他的「碳」連接成穩定的「碳骨架」。「碳」也經常與「氫H」、「氧O」、「氮N」、「磷P」與「硫S」等其他原子銜接，組合成無數的有機分子。

4.     碳氫化合物hydrocarbons是所有有機分子的基礎。生物身上有許多種「有機分子」構造是，原始的「碳氫化合物」的某些原子，被其他原子取代之後，製造出來的產物。有機分子如此多樣其中一個重要因素是，「碳－碳」鍵可以連接得很長，製造出各種長度與形狀的分子。

5.     「碳－碳」鍊可能是一個碳接著一個碳連成一串的直鍊，也可能有許多分支碳鍊的樹枝狀構造，也可能四個、五個、六個或更多個碳形成一個環。並且「碳－碳」鍵之間可能形成單鍵、雙鍵或三鍵。

6.     一個分子擁有愈多的原子，它的原子在三度空間的排列組合種類就愈多。如果有些化合物，它們的原子組成與化學式一樣，但是三度空間的排列組合不同，稱為異構物isomers。

7.     大型有機分子可能會有數百種異構物isomers，每一種異構物都有它獨特的物理性質。某些有機分子的生化反應官能基即取決於它們的原子組成造成的立體造型，也就是說，不同的異構物經常會引起不同的生化反應。

8.     活的有機體身上的四大主要有機分子複合物分別是：碳水化合物carbohydrates、脂質lipids、蛋白質proteins與核醣酸nucleic acids。每一類分子還可以再細分為不同類別，有的族群是把原本的分子轉為環狀構造，有的是在原本的分子碳骨架上置換、連接新的原子群次單位。

9.     四大類有機分子，它們的碳骨架所連接的原子群次單位，稱為官能基functional group，每種官能基都有獨特性質，它讓我們能夠判斷有機分子的化學特性，例如判斷有機分子的溶解度或反應度。

10. 舉例來說，羧基carboxyl group，可簡寫COOH或 

羧基的行為像酸，離子化（溶解或酸鹼中和）之後會釋放出氫離子。因此，帶有羧基的有機分子具有酸的性質。

11. 常見的官能基如下圖 

n   翻譯編寫 Carol H. McFadden and William T. Keeton 《Biology》