生物元素

主要的生物元素C、H、O、N占生物元素總量的95%以上，原子序數為8或8以下。它們和P、S、K、Na、Ca、Mg、Cl共11種元素，構成生物體全部質量的99%以上，稱為常量元素，原子序數在20以下。另外16種成為微量元素，包括B、F、Si、Se、As、I、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Sn、Mo，原子序數在53以下，占人體總量不足1%。2010年12月3日，美國宇航局宣布，發現一種能夠利用有毒元素As生存和繁殖的微生物——變形菌綱的GFAJ-1菌株，它的細胞成分構成中As元素代替了P元素。

無機化合物簡稱無機物，指除碳氫化合物及其衍生物以外的一切元素及其化合物，如H2O，NaCl,硫酸等。絕大多數的無機物可以歸入氧化物、酸、鹼和鹽4大類。生物體中的無機物主要有水及一些無機離子，如Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、HCO-3、SO42-、HPO42-等。

有機物是有機化合物的簡稱，即碳氫化合物（烴）及其衍生物。但是並非所有含碳的化合物都是有機化合物，比如CO,CO2。除了碳元素外有機物還可能含有其他幾種元素。如H、N、S等。但到現在人類卻已經發現了超過1000萬中有機物。而它們的特性更是千變萬化。因此，有機化學是化學中一個相當重要的研究範疇。除水和一些無機鹽外，生物體的組成成分幾乎全是有機物，如澱粉、蔗糖、油脂、蛋白質、核酸以及各種色素。過去誤以為只有動植物（有機體）能產生有機物，故取名“有機”。

現在不僅許多天然產物可以用人工方法合成，而且可以從動植物、煤、石油、天然氣等分離或改造加工製成多種工農業生產和人民生活的必需品，象塑料、合成纖維、農藥、人造橡膠等。與無機物相比，有機物的種類眾多，一般揮發性較大、熔點和沸點較低，反應較慢（較複雜）。溶於有機溶劑，且能燃燒。碳原子可用共價鍵彼此連接生成多種結構，組成數量巨大的不同種類的有機分子骨架。

按照基本結構，有機物可分成3類：（1）開鏈化合物，又稱脂肪族化合物，因為它最初是在油脂中發現的。其結構特點是碳與碳間連接成不閉口的鏈。（2）碳環化合物（含有完全由碳原子組成的環），又可分成脂環族化合物（在結構上可看成是開鏈化合物關環而成的）和芳香族化合物（含有苯環）兩個亞類。（3）雜環化合物（含有由碳原子和其他元素組成的環）。在烴分子中，共價連接的碳原子是骨架，碳的其他鍵則與氫結合。烴骨架非常穩定，因為形成碳-碳單鍵和雙鍵的碳原子同等享用它們之間的電子對。烴的氫原子可以被不同的功能團（官能團）取代產生不同類的有機物。功能團決定分子的主要性質，所以有機物也常根據其功能團分類。有機生物分子的功能團比其烴骨架在化學上活潑得多，它們能改變鄰近原子的幾何形狀及其上的電子分佈，從而改變整個有機分子的化學反應性。從有機分子中的功能團可以分析和推測其化學行為和反應。如酶（細胞的催化劑）可識別生物分子中的特殊功能團並催化其結構發生特徵性變化，大多數生物分子是多功能的，含有兩種或多種功能團。在這些分子中，每種類型的功能團有其自己的化學特徵和反應。如氨基酸具有至少兩種功能團——氨基和羧基。丙氨酸的化學性質就基本決定於其氨基和羧基。又如葡萄糖也是多功能的生物分子，其化學性質基本決定於羥基和醛基兩種功能團。生物分子的功能團在其生物活性中起著重要的作用。生物分子中某些其他的功能團列於表中。