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為什麼碳基生物怕砷

發布時間:2022-07-20 03:48:23

Ⅰ 碳基生物的缺點有哪些

碳基生物的缺點是不穩定,容易被高頻率電磁波瓦解成碳原子 。

Ⅱ 為什麼碳基生命和硅基生命是死敵

與碳-氫、碳-碳鍵不同,硅-氫鍵和硅-硅鍵容易被各類質子溶劑完全破壞。這也就意味著常見的水,氨甚至氟化氫等溶劑都不能作為硅基生命的載體。

當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這種物質相對惰性易於產生且很容易從生物體中移除。但是,符合條件的無機氣態硅化合物卻不存在。

而易於產生的二氧化硅則是固體,因為在二氧化硅剛形成的時候就會形成晶格,使得每個硅原子都被四個氧原子包圍,而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨游離的,處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程和植物光合作用帶來很大挑戰。

碳基生命以碳水化合物儲存能量,硅基生命也可以用類似的化合物進行能量儲存,但如何使用這些能量則比較難辦。碳基生命用左旋或右旋的大分子———酶來控制碳水化合物,但硅則難以組成這樣的大分子。

有人認為,硅可能不能像碳一樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物,只要是生命形態,就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。在碳基生物這里,儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。

在碳水化合物中,碳原子由單鍵連接成一條鏈,而利用酶控制的對碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量,廢棄物產生水和二氧化碳。

這些酶是些大而復雜的分子,它們依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化,這里說的左旋右旋是因分子含有的碳的手性使得分子出現左旋或者右旋,而多數碳基生物體內的物質都顯示這個特徵,正是這個特點使得酶能夠識別和規范碳基生物體內的大量不同新陳代謝進程。

然而,硅沒能像碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物(主要由於復雜硅烷衍生物穩定性太低,導致硅難以形成烴衍生物的復刻品),這也讓它難以成為生命所需要大量相互聯系的鏈式反應的支持元素。即它不能像類似碳基生命一樣識別和規范碳基生物體內的大量不同新陳代謝進程,把儲存的能量釋放出來。

遺傳又是另一個難題。碳形成的基因鏈在水中很穩定,這使得碳基生物體內可以充滿著。但是,硅形成的基因鏈在水中很不穩定,這決定了硅基生物無法以水充實身體,而其他的液體,如鐵水、熔化玻璃,也很難保持其基因鏈的穩定。

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除硅基生命和碳基生命以外的生命形式

1、硼基生命

在一系列硅烷被合成後,人們又成功合成了種類眾多的硼烷。於是,有人將目光投向了這種位於碳左邊的元素:硼擁有比硅更小的原子半徑和遠比硅強的連接能力——硼是唯一和碳一樣具有無限延伸自身的能力的同時氫化物系列穩定性不受原子數目制約的元素;

同時硼還具有比碳更豐富的成鍵多樣性;硼烷擁有種類眾多的衍生物,且復雜硼烷及其衍生物穩定性也十分可觀。有人據此猜測,硼也可能作為生命骨架。(詳見詞條「硼基生命」)

有人猜測,硼基生命可能誕生在以氟化氫為溶劑的海洋中,以硫或多硫化物作為氧化劑。以類似嘌呤和嘧啶的基於二十面體結構的碳硼烷和碳氮硼烷作為遺傳信息的載體的核心部分。

而氮配合的硼烷基硼酸則相當於氨基酸,其中,對應氨基NH₂C的RNH2B和對應羧基COOH的B(OH)2通過脫水和重分配可產生類似於蛋白質,以類似肽鍵-CO-NH-C的B(-NHR-B)2為連接中心的多聚物。

2、科幻作品

然而,科幻作家仍不滿足於生命的這些多樣性,他們在各自的作品中充分發揮了想像力,為我們創造出一些更不可思議、但細想之下又似乎不無道理的生命世界。一些作家設想,在某些極寒冷的星球之上,可能存在著以液體氦為基礎,並以超導電流作聯系的生命形式;

另一些作家則認為,即使在寒冷而黑暗的太空深處,亦可能有一些由星際氣體和塵埃組成,並由無線電波傳遞神經訊號的高等智能生物——霍耳的科幻小說正是這方面的代表作;

還有一些想像力更豐富的作家甚至認為外星生命也許根本不需要化學物質基礎,他們可能只是一些純能量的生命形式,比如一束電波。

3、金屬細胞和金屬生命體

就在科幻作家構思「硅基生命」的時候,實驗室里的「金屬細胞」已經有了生命徵象,並且初步顯露出進化的趨勢。 不同於碳元素的共價鍵有機物,這種「無機生命」的基礎是金屬鎢的雜多酸陰離子——6族元素能與氧配位成多面體(姑且理解成酸根),然後脫水縮聚成共用氧原子的巨大結構。

這些龐大的陰離子可以繼續縮聚並容納其它含氧酸,進而在強酸溶液里自組織成泡狀結構,如同活細胞——這或許意味著,我們的生物學只是生命科學里的一小部分。

克羅寧和同事通過從大分子金屬氧化物中提取負電荷離子形成鹽溶液,來束縛氫或者鈉一些較小的正電荷離子;這種鹽溶液注入另一種含有較大負電荷有機離子的溶液中,可以束縛較小負電荷離子的活動性。

當這兩種鹽溶液混合,交換其中部分大分子金屬氧化物,使其不再形成較大的有機離子。這種新溶液在水中無法溶解:沉澱物質像包裹注射溶液的殼狀物。克羅寧稱這種沉澱物質為泡沫無機化學細胞,並表示它們還具有更多的特性。通過修改它們的金屬氧化物主幹部分使iCHELLs具備自然細胞膜的屬性。

同時,研究小組還在泡沫中製造泡沫,建立的隔膜模擬生物細胞的內部結構。他們通過連接一些氧化分子至光敏染料,可灌輸iCHELLs細胞進行光合作用。克羅寧稱,早期實驗結果形成的細胞膜可將水分解為氫離子、氫電子和氧分子,這是光合作用的初始狀態。

克羅寧稱,我們可以抽吸質子分布在細胞膜上,來設置形成一個質子坡度。這是從光線中獲得能量的關鍵一步,如果生命體能夠完成這些步驟,將建立形成具有類似植物新陳代謝功能的自供給細胞。

這項實驗仍處於早期階段,一些合成生物學家目前保留發言意見。西班牙巴倫西亞大學的曼紐爾-波爾卡說:「克羅寧研製的金屬細胞泡沫目前還不能說完全具備生命特徵,除非這些細胞可以攜帶類似DNA的物質,可驅動自我繁殖和進化。」

克羅寧回應稱,在理論上這是可能實現的,去年他在實驗中顯示利用金屬氧酸鹽彼此作為模板可實現自復制功能。

在為期7個月的實驗中,目前克羅寧可以大批量生產這些金屬細胞泡沫,並將它們注入充滿不同pH值的試管容器中,他希望這種混合環境將測試它們的生存性。如果pH值過低,一些細胞將溶解死亡。

如果克羅寧的實驗是正確的,或許宇宙生命的存在性將更加廣闊。日本東京大學的Tadashi Sugawara說:「這項實驗結果說明生命體並不全是基於碳結構,水星的物質結構與地球相差很大,或許在水星上也有可能通過無機元素形成生命體。克羅寧的這項研究開辟了一個新的領域。」

Ⅲ 碳基生物害怕什麼元素

重金屬離子,強氧化性物質,高放射性物質這些都是,而且對所用生物來說都是劇毒

Ⅳ 碳基生物的缺點有哪些

我們先看看碳基的物質都有什麼特點:

1,復雜多樣

由於碳原子有四個自由電子,其電子失去的能力(還原性)和得到電子的能力(氧化性)相當,所以能夠形成復雜多樣的高分子有機物(比如DNA分子),為生命的形成提供物質基礎,並為自然選擇提供可能。

而外層電子如果太多,比如氧原子,很有可能氧化性太強,或者惰性太強(如惰性元素);而外層電子太少,或者太活躍的話,比如金屬,又主要呈現還原性,也無法形成復雜的分子。但是另外一個有4個外層電子的非金屬元素,硅,能不能稱為生命的基石呢?繼續往下看。

2,化學反應的速度

生命的任何特徵,如新陳代謝,繁殖和對環境刺激的反應都需要依靠化學反應來完成。拿對環境刺激的反應為例,從獵豹的飛速追逐獵物,到變色龍刷刷的改變體表顏色,從眼睛遇到強光時的瞳孔收縮,到植物的向光性,都是生物趨利避害的本能。而這些反應實際上都是由生物體內化學反應來支撐。這些化學反應的速度很大程度上決定了生物反應的速度,而碳基分子的活性則保證了這些化學反應能夠及時地進行,以應對地球上環境可能出現的改變。

3,關於硅基生命

上文提到了硅元素,能否作為生命的基石。其實很早就有科幻作家設想過硅基生物。迪金森和斯凱勒爾(Dickinson and Schaller)想像的硅基生物是這樣的:

」這是一隻徜徉在硅基植物叢中的硅基動物,這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起,中間連接以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構."

"看上去這些結晶體似的生物非常漂亮,如果它們可以在常溫下生存的話,大概許多地球人都願意在家裡養幾只作為裝飾,養這種寵物的一個明顯好處是不會傳播細菌和寄生蟲,因為作為碳基生命的細菌和寄生蟲對這種完全不同的生命是無能為力的。"

但硅基生命的存在的可能性卻受到許多缺陷的威脅 。一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這很容易排出體外;但是,硅的氧化會形成固體,就是玻璃或者沙子,處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。你不會想要你的寵物每呼吸一下就朝你含沙射影吧。

除非是在個星球上的溫度高到能夠使二氧化硅液態甚至是氣態的時候才有可能像地球生物一樣呼吸。 但同時溫度又不能過高,因為硅-氧鍵可以承受大約600K的溫度,而硅-鋁鍵能承受將近900K的溫度,所以耐高溫的性能要好,而且同樣是由於相對穩定,在高溫下活性更好。對於硅基生命來說,200度甚至到400度才能讓它們感到舒適,而在我們覺得舒適的室溫下它們很可能會被凍死,這就是我在前面提到飼養硅基寵物的時候,特意提到「如果它們可以在常溫下生存」這句的緣故。

最後,即便是存在硅基生物的話,由於硅化合物的化學反應速度比碳化合物慢很多,因此硅基生物的動作也要比地球上的生物慢很多,其壽命也會不知道比人類長出多少倍。因此假設存在硅基生物甚至是硅人,他的時間觀念一定和我們不一樣,或許硅人一個轉身就需要幾個月甚至幾年,因此我們觀測到他們的時候,在我們眼裡他們是靜態的,而在他們眼裡人類的壽命卻只有「彈指一揮間」。因此如果你是個硅人的話(有點像罵人),當你點開這篇文章到讀到這里的時候,人類可能都已經滅絕了。

Ⅳ 是不是對任何碳基生物來說只要一點點砷元素就可以治他於死地

可以這么說,微量的砷就可能使動物中毒。
單質砷沒有毒性,但幾乎所有的砷化合物均有毒性。三價砷比五價砷毒性大,約為60倍;有機砷與無機砷毒性相似。
人口服三氧化二砷中毒劑量為5~50mg,致死量為70~180mg(體重70kg的人,約為0.76~1.95mg/kg,個別敏感者1mg可中毒,20mg可致死,但也有口服10g以上而獲救者)。人吸入三氧化二砷致死濃度為0.16mg/m3(吸入4h),長期少量吸入或口服可產生慢性中毒。在含砷化氫為1mg/L的空氣中,呼吸5~10分鍾,可發生致命性中毒。

Ⅵ 理論上,哪些物質對碳基生物無害對硅基生物有害

硅基生命是相對於碳基生命而言的。所謂碳基生命,根源於有機物的原始概念:只能由生物產生的物質(有機物現在指的是除了碳氧化物,碳硫化物,碳酸鹽,氰化物,碳化物,硫氰化物,氰酸鹽,碳硼烷,烷基金屬,羰基金屬,金屬有機配體配合物等在無機化學中研究的含碳物質之外的含有碳元素的化合物),而過去人類知道的這樣的物質都含碳元素;後來證明「有機物」可以通過化學方法合成。「有機物」雖然作為一個歷史概念沿用下來,人們卻不再將碳視作生命必然的核心元素。並由此提出了以硅、硼或磷而非碳為核心元素的「非碳基生命」。

Ⅶ 為什麼炭基生物的毒葯是砷

具體的說 As2O3(砒霜)才是毒葯 從周期表中我們知道砷是第五主族 具有多種價態 三價的砷具有還原性 能和我們體內具有氧化性的物質發生反應 從而中毒(事實上中毒就是毒葯和我們體內的組成成分發生化學反應啦)

Ⅷ 為什麼我們人類是碳基生命而不是硅基生命、硼基生命、砷基生命,請詳細解釋

我們人類是碳基生命,而不是硅基生命、硼基生命、砷基生命的原因:

  1. 碳基生命就是以碳元素為有機物質基礎的生物。而人類是以碳和水為基礎。構成碳基生物的氨基酸中,連接氨基與羧基的是碳元素。

  2. 至於硅基生命,那隻是人類想像的一種以硅基為基礎的生命,目前並沒有發現過。

  3. 硅基生物科學家設想的以硅為有機質基礎的生物。 在構成碳基生物的氨基酸中,連接氨基和羧基的是碳元素,而硅基生物用來連接兩者的則是硅元素。


目前為止人們推測可能存在著多種形式的生命,即:

1,以蛋白質或別的有機體形式存在的碳基、硫基、氨基等有實體的生物。

2,以能量形式(如等離子體)存在的生命。

3,人造的,只與外界交換能量和信息,不進行新陳代謝的以硅或別的無機體或化合物(不排除有機物,如生物電腦、光腦)為基礎的生物。

4,以電磁波形式存在的生命。

5,以信息形式存在的生命。

Ⅸ 碳基生物都能被熱武器和冷兵器消滅么

碳基生物是指以碳元素為有機物質基礎的生物。在構成碳基生物的氨基酸中,連接氨基與羧基的是碳元素,所以稱作碳基生物。目前地球上已知的所有生物都屬於碳基生物。

所以,沒錯。

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