這是一張元素週期表
現在有118個元素
未來有多少，我們不能確定
所有的物質都由這些元素構成
用化學手段無法再分解它們
構成這張表的118個元素中
拿出8個元素
氫，碳，氮，氧，鈉，磷，硫，鉀
我們的故事從這八個元素開始
碳基生命
構成生命的最主要元素就是這8個
其中有一個元素主宰著整個生命
在科幻小說裡經常會聽到一個名詞
碳基生物
是的，我們就是碳基生物
有機化學其實就是碳化學
為什麼會是碳？
這要從原子結構說起
各種原子能夠結合到一起是因為化學鍵的作用
具體來說就是它們外層電子數量不同
其中最穩定的就是元素週期表最右邊這一列
氦氖氬氪氙氡
除了氦的最外層電子是2個（因為它只有2個電子）
其他的幾個最外層電子都是8個
是最穩定的結構
所以被稱為惰性氣體
後來在實驗室裡
人們用一些方法打破了他們不能化合的神話
於是被稱為稀有氣體
所有的原子都會追求最外層8電子的穩定結構
但是除了稀有氣體這一列
其他的元素最外層都少於8個
比如氧原子
一共有8個電子
但是分成兩層，
第一層是2個電子，
第二層是6個電子
要達到穩定
就需要在最外層加入兩個電子
有一種方法是跟鄰居一起分享電子
比如這時候再來一個氧原子
兩者靠得很近的時候
兩個氧原子分別出兩個電子緊密聯絡到一起
這四個電子就變成共用電子對
對於任何一個氧原子來說
都多了兩個電子
最外層就形成了穩定的8電子結構
於是他們就穩定在了一起
這個結合叫做共價鍵
穩定的兩個氧原子就形成了O2
也就是氧氣分子
當然不一定要跟同族的共享，
也可以跟不同元素一起形成共價鍵
比如一個氧原子和兩個氫原子，各自形成一個共價鍵，就是H₂O，也就是水分子。
再看看氯元素
有17個電子
第一層2個，第二層8個，最外層7個電子
這時候最外層再來1個電子就能形成8電子結構
他可以找一個氯元素形成一個共價鍵，變成氯氣Cl2
也可以有另一種方法
那就是從別人那搶一個電子過來
跟誰搶呢？
看看這位老兄，
鈉元素
它有11個電子
第一層2個，第二層8個，最外層1個電子
這時候如果鈉元素想要穩定
要麼去搞7個電子過來形成8電子
要麼把最外層這1個送走
這樣第二層8個就變成最外層，
形成了穩定結構。
顯然送走1個比弄7個過來更容易
當氯和鈉相遇，
一拍即合，天雷勾動地火。
鈉給了一個電子給氯
大家都滿足了
而此時
鈉少了一個電子變成了帶正電，
氯多了一個電子變成了帶負電。
所謂異性相吸，
他們就因為這一個要一個送，
被牢牢地吸在了一起
形成了穩定的NaCl分子，
也就是我們常說的食鹽，
這一成鍵方式叫做離子鍵。
現在我們再看碳元素
它一共6個電子，
第一層2個，最外層4個
失去4個和得到4個難度都差不多
所以碳主要形成共價鍵（也有例外）
如果我們把元素之間的化學鍵理解為手拉手，
碳元素就是有4隻手在呼喚同伴
這樣如果同伴只有一隻手
他可以拉4個入夥
同伴有兩隻手
他可以拉兩個入夥
也可以拉一個三隻手同伴加一個一隻手同伴
相較於其他元素，方式是多種多樣的
這一點也造就了以碳為基本元素的化合物種類極為豐富
才能最終演化出碳基生命。
化學還是生物？
現在看看碳組合出來的化合物
首先我們要明白
有機化合物至少包含一個碳氫鍵
也就是碳和氫組成的共價鍵。
一個碳氫化合物只含有碳和氫
但是他們可以排成長長的鏈條
形式多種多樣
碳和碳之間成鍵構成骨架，
碳碳鍵可以是單鍵，
也可以是雙鍵，
也可以是三鍵
其餘位置由氫來和碳成鍵。
碳氫鏈可長可短，
可以是樹枝狀的，
也可以是環狀。
如果在碳氫組合中加上一點氧，
可以形成丙三醇，也叫甘油，長這樣
也可以形成不同型別的脂肪酸，比如癸（guǐ）酸，長這樣
都是由碳氫化合物加入一些氧元素構成的
一個甘油和三個脂肪酸可以組成甘油三酯
也就是我們所說的脂肪
脂肪能夠幫助我們儲存能量
如果我們再多加一些氧
會形成糖
他們不是形成一個長鏈
而是環狀結構
有一種糖是生命的燃料
他的名字叫葡萄糖
絕大部分生物都以葡萄糖（C6H12O6）供能
當然還有很多其他種類的糖
比如果糖，蔗糖，乳糖
這都是我們人類經常會吃下去的糖
有兩種只有5個碳的糖對生命至關重要
4個碳組成環狀，一個碳掛在外面
左邊的這個叫做核糖
右邊這個比左邊少了一個氧原子
叫做脫氧核糖
這兩位我們後面還會遇到
孤零零的一個糖分子，叫做單糖
單糖能夠串在一起形成多糖
植物會製造一種由很多葡萄糖分子聚合在一起的多糖
它的名字叫做澱粉
是生物的能量來源
如果葡萄糖成鍵的結構上出現一些差異
會形成另外一種不同的多糖
叫做纖維素
它比澱粉更為堅固牢靠
是植物細胞壁的主要成分
木頭，芹菜的纖維，馬鈴薯的皮等等都是纖維素組成。
纖維素是地球上最古老，最豐富的天然高分子，
雖然不能夠被人體吸收，
卻是人體七大營養素之一
一個比較有名的功能是促進排便。
如果加上氮元素會怎樣？
當我們把氨基（NH2）加入到帶有兩個碳的有機酸裡
就會形成氨基酸
氨基酸結構非常多
理論上有無數種可能
但在我們身體裡主要是20種
他們的分子結構長這樣
氨基酸的獨特之處在於
任意兩個都可以首尾相連
形成太監
搞錯了，重來
形成肽鍵
帶有兩個氨基酸的基團叫做二肽
二肽也有相同的尾巴
然後就能把第3個，第4個，第N個氨基酸連上去。
叫做多肽
這些多肽鏈上有許多點位帶有微量的電荷
他們會互相吸引或者排斥
這些力把多肽鏈的一些部分擰成了圈
也就是α螺旋
另外一部分透過反覆摺疊，
形成了平整度不一的β片層
氨基酸的獨特之處在於
任意兩個都可以首尾相連
形成太監
搞錯了，重來
形成肽鍵
帶有兩個氨基酸的基團叫做二肽
二肽也有相同的尾巴
然後就能把第3個，第4個，第N個氨基酸連上去。
叫做多肽
這些多肽鏈上有許多點位帶有微量的電荷
他們會互相吸引或者排斥
這些力把多肽鏈的一些部分擰成了圈
也就是α螺旋
另外一部分透過反覆摺疊，
形成了平整度不一的β片層
而這些多肽鏈掛在外面的側鏈
有些是親水的，有些是疏水的
當摺疊且扭曲的多肽被水包圍後
會盡量讓疏水的側鏈卷在裡面以遠離水
使得它的結構越來越緊密
最終變成了一團壓縮的物質
形成了一個三維的三級結構
這時候一個蛋白質就形成了
有些蛋白質由兩條或者更多的多肽鏈組裝在一起
我們將這種最終結構叫做蛋白質的四級結構
蛋白質承擔著生物體內的無數職責
是生命活動的主要承擔者
現在我們把目光投向另一類含氮的有機物
他們長這樣
分別叫做腺嘌呤，鳥嘌呤，胞嘧啶，胸腺嘧啶，尿嘧啶
用字母代替分別是，A,G,C,T,U
變成了字母是不是很熟悉了
當然，
現在還沒到我們印象中的基因
因為還要加上一些其他東西
其中的4個鹼基A,C,G,U與核糖之間存在吸引力
比如鹼基A與核糖結合，
會得到一種叫做腺苷的物質
這時我們需要磷酸鹽出場了
前面講糖類的時候我們提到了核糖
是環形結構，但是有一個碳在環的外面
磷酸鹽此時過來，和這個突出來的碳結合
形成了腺苷一磷酸，代號AMP
再掛一個磷酸鹽，形成腺苷二磷酸 ，代號ADP
再加上一個磷酸鹽，形成了腺苷三磷酸，他的代號叫ATP
學過生物的應該都知道ATP老兄
當我們需要消耗能量時，都需要ATP來觸發，
可以理解為生命活動的鑰匙
具體的我們以後再講。
當然，除了鹼基A可以合成ATP
鹼基C,G,U也可以合成對應的核酸磷酸鹽
分別叫做 CTP,GTP,UTP
再次讓我們回到核糖
之前我們講過有一種糖比核糖少一個氧原子
我們叫做脫氧核糖
如果把上面的結構用脫氧核糖取代核糖
就得到了脫氧核糖磷酸
當然這裡有一點點變化
就是脫氧核糖不再和U結合，而是和鹼基T結合
好了，我們要觸碰到生命的密碼了
前面我們提到鹼基A 與一個核糖結合，再加上一個磷酸鹽的叫AMP，
對應的也有GMP，CMP，UMP
同樣的，用脫氧核糖取代核糖也有四個，
dTMP, dGMP，dCMP，Dtmp
這些成分，叫做核苷酸
這些核苷酸會聚合到一起
透過磷酸連結起來
而鹼基掛在外面
核糖形成的核苷酸聚合起來叫做核糖核酸，代號RNA
脫氧核糖形成的核苷酸也能聚合在一起形成一條鏈
不過要用T來換掉U，其他的鹼基不變
其中A,C,G,T之間能夠一一配對
A和T完美契合，G和C互為一對
他們之間透過氫鍵結合在一起
兩條核苷酸之間透過這種配對方式聯結在一起
像一條螺旋一樣互相纏繞著
形成了脫氧核糖核酸，
也就是我們常說的DNA
這就是生命的密碼
記錄著我們所有的資訊以及指揮我們所有的生命活動。
現在我們已經基本瞭解了生命需要的所有原材料
脂肪，糖類，蛋白質，磷酸和核酸，當然，還有水
把這些都混合到一起就能產生生命麼？
當然沒那麼簡單
一切才剛剛開始
他們要給自己創造一個房間
所有的這些化合物
在這個房間中一起工作
構建出所有生命的基本單元
細胞
下一期，我們來看看細胞內部怎麼工作！
知道的越多，恐懼的越少
我們是三個老爸實驗室
你的每一次素質三連都將決定未來內容市場的方向
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