地球上存在着各种各样的生物,是什么物质使

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导语:地球上是人们以及各种生物赖以生存的地方。地球上的各种生物共同组成了多姿多彩的地球生态环境,人们也是其中的一部分,人们对于地球上生物的研究,增强了人们对于大自然神奇之处的了解,与大自然更好的相处。

01生命的诞生

1、有机大分子之间的作用

化学键是指两个或两个以上的相邻原子(或离子)相互作用的强大力量,通常指于纯分子中或晶体中。将离子连在一起或将原子连在一起的力叫做化学键。有三种主要的化学键:离子键、共价键和金属键,其形成的原因是多种多样的。离子键是通过原子间的电子传递,形成正、负离子,并受静电作用而形成的;共价键是原子间共享电子对而形成的相互作用,当原子共享电子对而形成共价键时,整个系统的能量就会下降;而金属键则是多个原子共享某些自由流动的电子而形成的修饰共价键。

键能是化学键强度的物理量,以能量系数来表示。其定义为:在标准条件下,气体分子AB被分解为A、B气体原子所需的能量。键能与物质本身的关系:键能越大,分子的自身能量就越低,分子结构就越稳定;键能越小,分子的自身能量就越高,分子结构就越容易被破坏。自然界的能量形式多种多样,如光能,热能,电能,机械能和化学能等。生物系中,只有化学能可直接作为做功的能源,而其他形式的能量则可作为生物做功的动力。例如,化学能分别激发动物的平衡感、视觉、温感、痛觉、味觉等。提供给生物体工作的化学能,可以来自由诸如水解等化学反应引起的生物分子的化学键断裂所产生的能量,也可以来自由离子浓度梯度变化所产生的能量。

2、化学键的作用

对生物体来说,储存在化学键中的能量是一种重要的自由能,这种自由能就是能作功的能量。大多数食物中的自由能是以热的形式释放出来的,这些热不能再用来做功,所有形式的能量最终都会转化为热能。化学键能的大小与很多因素有关,其中最主要的是由化学键结合而形成的原子间的电负性差异。这种键能越小越容易破坏,也就是说,这种键能越弱,越不稳定。

当环境温度升高时,所有的元素都处于原子自由态,物质处于高能态,元素之间无法结合成分子。随着环境温度的下降,自由原子的高能态不能维持,必须释放能量,而释放出来的能量很少一部分是通过热辐射散发出来的,当原子的动能小于原子之间的力量时,附近的原子会捕获它,然后把它与化学键结合,形成分子,而释放出来的部分能量被储存在化学键中,其余的能量被转换成热能,并试图保持原来的温度。

在原始海洋刚刚形成的时候,由于地球上恶劣的环境,闪电,火山爆发,宇宙射线,太阳光的影响,原始大气中气体状态的分子被分解为游离态的原子,随着温度的降低,这些游离态的原子又重新组合成小分子,在这个过程中,一些有机分子就形成了,并且随着雨水逐渐进入原始大气,导致越来越多的有机分子在原始大气中聚集,其中包括氨基酸,核苷酸,核糖,去氧核糖和嘌呤等。此外,太阳辐射能作用下的上层海水温度较高,这些区域聚集的有机小分子可以独立存在,当它们聚集到深海中时,周围的温度就开始下降,这些小分子不再自由活动,它们必须转向低能态,促使有机小分子通过化学键组合合成有机大分子,并释放热量。

02生物之间的遗传物质

脱氧核糖核酸,又称脱氧核糖核酸,是一种长链聚合物,其组成单位为核苷酸,由多糖和磷酸通过酯键结合而成。脱氧核糖核酸通常不是生物体中的一个单一分子,而是由两个像藤蔓一样缠绕成双螺旋结构的分子组成的,彼此配对,紧密结合。每个核苷酸分子的一部分将通过磷酸双酯键连接在一起,形成一条长长的链状骨架;另一部分叫做碱基,将两个脱氧核糖核酸成对连接在一起。

磷酸二酯键非常稳定,是一种两侧不对称的共价键,它使每个长链都有指向。在双螺旋结构中,两股核苷酸互成反方向排列,即反平行排列,为稳定DNA骨架奠定了基础。磷酸二酯键的高稳定性是核酸成为遗传物质的一个重要原因。

核碱基是DNA中的一类含氮碱基,起着配对的作用。总共有5种常见的核素:胞嘧啶,鸟嘌呤,腺嘌呤,胸腺嘧啶(通常为DNA),尿嘧啶(通常为RNA)。由于碱基间氢键的数量固定,DNA链的距离固定,因此碱嘌呤与胸腺嘧啶或核糖核酸中的尿嘧啶、鸟嘌呤与胞嘧啶的配对符合一定规律,同时碱嘌呤的互补配对原则为DNA复制和后续物种繁殖奠定了基础。

03DNA在生物方面的作用

DAN是以核苷酸为基础的有机大分子,通过磷酸二脂键组合而成,遵循碱基配对原理,形成双链结构。生物体形成初期,原始海洋中充满了有机分子,这些分子受到温度和太阳辐射的刺激,不断地结合和分散,最后在很偶然的情况下形成了DNA聚合链,这种可能性只有万分之一。但由于温度的刺激,DNA聚合链通过复制来吸收外部能量,保持自身结构的稳定,使其能在原始海洋中迅速复制,这一点很重要。

外界温度升高,首先会破坏碱基对的稳定性,而不是磷酸二酯的键,当双链转变成单链后,周围的核苷酸分子就会快速地被周围的核苷酸分子填充,当温度降低时,这些核苷酸就会按照碱基配对的原理,在两个单链上分别合成,最后复制完成。在充满核苷酸分子的环境中,复制可以快速进行,并且会逐渐地在原始海洋中占据优势。

这一复制过程实质上是一种化学反应,无论是碱基配对还是磷酸二脂键的形成,都是通过化学键的结合而形成更为稳定的结构。这一化学反应的动力是温度的变化:当温度下降时,有机小分子转变成能量较低的有机大分子,以此来消耗多余的能量,并试图稳定自身的结构。而所谓的复制,其实也就是DNA聚合链在高温下分解成单链,温度降低后与周围核苷酸分子结合形成双链,形成稳定的低能结构。

结语:地球上的生物之间有着遗传对的关系,人们在生物基因方面的研究也在不断地进行着,现在的人们对于基因有着不一般的理解。生物之间这种神奇的关系让人们为止感到好奇。这种神奇也体现出了大自然的神奇之处。




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