Figura 1. Il carbonio può formare quattro legami covalenti per creare una molecola organica. La molecola di carbonio più semplice è il metano (CH4), raffigurato qui.
Gli esseri viventi sono a base di carbonio perché il carbonio svolge un ruolo così importante nella chimica degli esseri viventi., Ciò significa che gli atomi di carbonio, legati ad altri atomi di carbonio o altri elementi, formano i componenti fondamentali di molte, se non la maggior parte, delle molecole che si trovano in modo univoco negli esseri viventi. Altri elementi giocano un ruolo importante nelle molecole biologiche, ma il carbonio si qualifica certamente come l’elemento “fondamento” per le molecole negli esseri viventi. Sono le proprietà di legame degli atomi di carbonio che sono responsabili del suo importante ruolo.,
Legame del carbonio
Le quattro posizioni di legame covalente dell’atomo di carbonio possono dare origine a un’ampia diversità di composti con molte funzioni, che rappresentano l’importanza del carbonio negli esseri viventi.
Il carbonio contiene quattro elettroni nel suo guscio esterno. Pertanto, può formare quattro legami covalenti con altri atomi o molecole. La molecola di carbonio organico più semplice è il metano (CH4), in cui quattro atomi di idrogeno si legano a un atomo di carbonio (Figura 1).
Tuttavia, le strutture più complesse sono realizzate utilizzando carbonio., Uno qualsiasi degli atomi di idrogeno può essere sostituito con un altro atomo di carbonio legato covalentemente al primo atomo di carbonio. In questo modo è possibile realizzare catene lunghe e ramificate di composti di carbonio (Figura 2a). Gli atomi di carbonio possono legarsi con atomi di altri elementi, come azoto, ossigeno e fosforo (Figura 2b). Le molecole possono anche formare anelli, che a loro volta possono collegarsi con altri anelli (Figura 2c)., Questa diversità di forme molecolari rappresenta la diversità delle funzioni delle macromolecole biologiche e si basa in larga misura sulla capacità del carbonio di formare legami multipli con se stesso e altri atomi.
Figura 2. Questi esempi mostrano tre molecole (presenti negli organismi viventi) che contengono atomi di carbonio legati in vari modi ad altri atomi di carbonio e agli atomi di altri elementi. (a) Questa molecola di acido stearico ha una lunga catena di atomi di carbonio., (b) Glycine, a component of proteins, contains carbon, nitrogen, oxygen, and hydrogen atoms. (c) Glucose, a sugar, has a ring of carbon atoms and one oxygen atom.