3、生命的化学：有机层面解析

生命的化学：有机层面解析

一、有机化合物概述

有机化合物是相对复杂的含碳化合物。碳原子之间容易相互结合，所以大多数有机化合物的主链是由不同长度和形状的碳链构成，氢、氧和氮原子通常连接在这些碳链上。每个碳原子的化合价为 4，这极大地促进了可形成化合物的复杂性。此外，碳与相邻原子形成双键甚至三键的能力，进一步增加了有机化合物分子结构的多样性。

常见的有机化合物包括烃类（碳和氢的分子组合，不溶于水且分布广泛）、醛类（末端碳原子上连接有双键氧，该碳 - 氧组合称为羰基）、酮类（内部碳原子上连接有双键氧）、有机醇（含有一个或多个羟基）和有机酸（含有羧基）。曾经人们认为有机化合物只能由生物体产生，但 1828 年尿素的合成表明，有机化合物可以由更简单的无机化合物合成。与基本生命过程密切相关的有机化合物有碳水化合物、蛋白质、脂质和核酸（多核苷酸）。

二、碳水化合物

2.1 单糖

碳水化合物是碳的水合物，通式为 $C_x(H_2O)_y$，包括糖类。基本的糖单位是单糖，即简单糖，可能含有 3 - 7 个或更多碳原子，最常见的单糖含有 6 个碳原子，称为己糖。例如葡萄糖（又称右旋糖），是典型的己糖单糖，由连接着羟基的碳链组成，这些羟基赋予了分子甜味和水溶性。葡萄糖末端碳原子上连接有 =O，使其成为醛糖；如果内部存在 C=O 基团（如果糖），则该单糖被称为酮糖。

2.2 二糖和多糖

单糖可以通过缩合（脱水合成）过程结合。在这个过程中，两个单糖结合形成二糖，并释放出一个水分子（一个单糖的 -OH 和另一个单糖的 -H 被去除，形成两个单体之间的 C - O - C 键）。常见的食糖是二糖，由葡萄糖和果糖缩合而成