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为什么碳基生物怕砷

发布时间:2022-07-20 03:48:23

Ⅰ 碳基生物的缺点有哪些

碳基生物的缺点是不稳定,容易被高频率电磁波瓦解成碳原子 。

Ⅱ 为什么碳基生命和硅基生命是死敌

与碳-氢、碳-碳键不同,硅-氢键和硅-硅键容易被各类质子溶剂完全破坏。这也就意味着常见的水,氨甚至氟化氢等溶剂都不能作为硅基生命的载体。

当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时,会形成二氧化碳气体,这种物质相对惰性易于产生且很容易从生物体中移除。但是,符合条件的无机气态硅化合物却不存在。

而易于产生的二氧化硅则是固体,因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格,使得每个硅原子都被四个氧原子包围,而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的,处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程和植物光合作用带来很大挑战。

碳基生命以碳水化合物储存能量,硅基生命也可以用类似的化合物进行能量储存,但如何使用这些能量则比较难办。碳基生命用左旋或右旋的大分子———酶来控制碳水化合物,但硅则难以组成这样的大分子。

有人认为,硅可能不能像碳一样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物,只要是生命形态,就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物这里,储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。

在碳水化合物中,碳原子由单键连接成一条链,而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量,废弃物产生水和二氧化碳。

这些酶是些大而复杂的分子,它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化,这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的手性使得分子出现左旋或者右旋,而多数碳基生物体内的物质都显示这个特征,正是这个特点使得酶能够识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。

然而,硅没能像碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物(主要由于复杂硅烷衍生物稳定性太低,导致硅难以形成烃衍生物的复刻品),这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。即它不能像类似碳基生命一样识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程,把储存的能量释放出来。

遗传又是另一个难题。碳形成的基因链在水中很稳定,这使得碳基生物体内可以充满着。但是,硅形成的基因链在水中很不稳定,这决定了硅基生物无法以水充实身体,而其他的液体,如铁水、熔化玻璃,也很难保持其基因链的稳定。

(2)为什么碳基生物怕砷扩展阅读

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后,人们又成功合成了种类众多的硼烷。于是,有人将目光投向了这种位于碳左边的元素:硼拥有比硅更小的原子半径和远比硅强的连接能力——硼是唯一和碳一样具有无限延伸自身的能力的同时氢化物系列稳定性不受原子数目制约的元素;

同时硼还具有比碳更丰富的成键多样性;硼烷拥有种类众多的衍生物,且复杂硼烷及其衍生物稳定性也十分可观。有人据此猜测,硼也可能作为生命骨架。(详见词条“硼基生命”)

有人猜测,硼基生命可能诞生在以氟化氢为溶剂的海洋中,以硫或多硫化物作为氧化剂。以类似嘌呤和嘧啶的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷作为遗传信息的载体的核心部分。

而氮配合的硼烷基硼酸则相当于氨基酸,其中,对应氨基NH₂C的RNH2B和对应羧基COOH的B(OH)2通过脱水和重分配可产生类似于蛋白质,以类似肽键-CO-NH-C的B(-NHR-B)2为连接中心的多聚物。

2、科幻作品

然而,科幻作家仍不满足于生命的这些多样性,他们在各自的作品中充分发挥了想象力,为我们创造出一些更不可思议、但细想之下又似乎不无道理的生命世界。一些作家设想,在某些极寒冷的星球之上,可能存在着以液体氦为基础,并以超导电流作联系的生命形式;

另一些作家则认为,即使在寒冷而黑暗的太空深处,亦可能有一些由星际气体和尘埃组成,并由无线电波传递神经讯号的高等智能生物——霍耳的科幻小说正是这方面的代表作;

还有一些想象力更丰富的作家甚至认为外星生命也许根本不需要化学物质基础,他们可能只是一些纯能量的生命形式,比如一束电波。

3、金属细胞和金属生命体

就在科幻作家构思“硅基生命”的时候,实验室里的“金属细胞”已经有了生命征象,并且初步显露出进化的趋势。 不同于碳元素的共价键有机物,这种“无机生命”的基础是金属钨的杂多酸阴离子——6族元素能与氧配位成多面体(姑且理解成酸根),然后脱水缩聚成共用氧原子的巨大结构。

这些庞大的阴离子可以继续缩聚并容纳其它含氧酸,进而在强酸溶液里自组织成泡状结构,如同活细胞——这或许意味着,我们的生物学只是生命科学里的一小部分。

克罗宁和同事通过从大分子金属氧化物中提取负电荷离子形成盐溶液,来束缚氢或者钠一些较小的正电荷离子;这种盐溶液注入另一种含有较大负电荷有机离子的溶液中,可以束缚较小负电荷离子的活动性。

当这两种盐溶液混合,交换其中部分大分子金属氧化物,使其不再形成较大的有机离子。这种新溶液在水中无法溶解:沉淀物质像包裹注射溶液的壳状物。克罗宁称这种沉淀物质为泡沫无机化学细胞,并表示它们还具有更多的特性。通过修改它们的金属氧化物主干部分使iCHELLs具备自然细胞膜的属性。

同时,研究小组还在泡沫中制造泡沫,建立的隔膜模拟生物细胞的内部结构。他们通过连接一些氧化分子至光敏染料,可灌输iCHELLs细胞进行光合作用。克罗宁称,早期实验结果形成的细胞膜可将水分解为氢离子、氢电子和氧分子,这是光合作用的初始状态。

克罗宁称,我们可以抽吸质子分布在细胞膜上,来设置形成一个质子坡度。这是从光线中获得能量的关键一步,如果生命体能够完成这些步骤,将建立形成具有类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。

这项实验仍处于早期阶段,一些合成生物学家目前保留发言意见。西班牙巴伦西亚大学的曼纽尔-波尔卡说:“克罗宁研制的金属细胞泡沫目前还不能说完全具备生命特征,除非这些细胞可以携带类似DNA的物质,可驱动自我繁殖和进化。”

克罗宁回应称,在理论上这是可能实现的,去年他在实验中显示利用金属氧酸盐彼此作为模板可实现自复制功能。

在为期7个月的实验中,目前克罗宁可以大批量生产这些金属细胞泡沫,并将它们注入充满不同pH值的试管容器中,他希望这种混合环境将测试它们的生存性。如果pH值过低,一些细胞将溶解死亡。

如果克罗宁的实验是正确的,或许宇宙生命的存在性将更加广阔。日本东京大学的Tadashi Sugawara说:“这项实验结果说明生命体并不全是基于碳结构,水星的物质结构与地球相差很大,或许在水星上也有可能通过无机元素形成生命体。克罗宁的这项研究开辟了一个新的领域。”

Ⅲ 碳基生物害怕什么元素

重金属离子,强氧化性物质,高放射性物质这些都是,而且对所用生物来说都是剧毒

Ⅳ 碳基生物的缺点有哪些

我们先看看碳基的物质都有什么特点:

1,复杂多样

由于碳原子有四个自由电子,其电子失去的能力(还原性)和得到电子的能力(氧化性)相当,所以能够形成复杂多样的高分子有机物(比如DNA分子),为生命的形成提供物质基础,并为自然选择提供可能。

而外层电子如果太多,比如氧原子,很有可能氧化性太强,或者惰性太强(如惰性元素);而外层电子太少,或者太活跃的话,比如金属,又主要呈现还原性,也无法形成复杂的分子。但是另外一个有4个外层电子的非金属元素,硅,能不能称为生命的基石呢?继续往下看。

2,化学反应的速度

生命的任何特征,如新陈代谢,繁殖和对环境刺激的反应都需要依靠化学反应来完成。拿对环境刺激的反应为例,从猎豹的飞速追逐猎物,到变色龙刷刷的改变体表颜色,从眼睛遇到强光时的瞳孔收缩,到植物的向光性,都是生物趋利避害的本能。而这些反应实际上都是由生物体内化学反应来支撑。这些化学反应的速度很大程度上决定了生物反应的速度,而碳基分子的活性则保证了这些化学反应能够及时地进行,以应对地球上环境可能出现的改变。

3,关于硅基生命

上文提到了硅元素,能否作为生命的基石。其实很早就有科幻作家设想过硅基生物。迪金森和斯凯勒尔(Dickinson and Schaller)想象的硅基生物是这样的:

”这是一只徜徉在硅基植物丛中的硅基动物,这种生物体的结构件可能是被类似玻璃纤维的丝线串在一起,中间连接以张肌件以形成灵活、精巧甚至薄而且透明的结构."

"看上去这些结晶体似的生物非常漂亮,如果它们可以在常温下生存的话,大概许多地球人都愿意在家里养几只作为装饰,养这种宠物的一个明显好处是不会传播细菌和寄生虫,因为作为碳基生命的细菌和寄生虫对这种完全不同的生命是无能为力的。"

但硅基生命的存在的可能性却受到许多缺陷的威胁 。一个很大的缺陷就是硅同氧的结合力非常强。当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时,会形成二氧化碳气体,这很容易排出体外;但是,硅的氧化会形成固体,就是玻璃或者沙子,处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程带来很大挑战。你不会想要你的宠物每呼吸一下就朝你含沙射影吧。

除非是在个星球上的温度高到能够使二氧化硅液态甚至是气态的时候才有可能像地球生物一样呼吸。 但同时温度又不能过高,因为硅-氧键可以承受大约600K的温度,而硅-铝键能承受将近900K的温度,所以耐高温的性能要好,而且同样是由于相对稳定,在高温下活性更好。对于硅基生命来说,200度甚至到400度才能让它们感到舒适,而在我们觉得舒适的室温下它们很可能会被冻死,这就是我在前面提到饲养硅基宠物的时候,特意提到“如果它们可以在常温下生存”这句的缘故。

最后,即便是存在硅基生物的话,由于硅化合物的化学反应速度比碳化合物慢很多,因此硅基生物的动作也要比地球上的生物慢很多,其寿命也会不知道比人类长出多少倍。因此假设存在硅基生物甚至是硅人,他的时间观念一定和我们不一样,或许硅人一个转身就需要几个月甚至几年,因此我们观测到他们的时候,在我们眼里他们是静态的,而在他们眼里人类的寿命却只有“弹指一挥间”。因此如果你是个硅人的话(有点像骂人),当你点开这篇文章到读到这里的时候,人类可能都已经灭绝了。

Ⅳ 是不是对任何碳基生物来说只要一点点砷元素就可以治他于死地

可以这么说,微量的砷就可能使动物中毒。
单质砷没有毒性,但几乎所有的砷化合物均有毒性。三价砷比五价砷毒性大,约为60倍;有机砷与无机砷毒性相似。
人口服三氧化二砷中毒剂量为5~50mg,致死量为70~180mg(体重70kg的人,约为0.76~1.95mg/kg,个别敏感者1mg可中毒,20mg可致死,但也有口服10g以上而获救者)。人吸入三氧化二砷致死浓度为0.16mg/m3(吸入4h),长期少量吸入或口服可产生慢性中毒。在含砷化氢为1mg/L的空气中,呼吸5~10分钟,可发生致命性中毒。

Ⅵ 理论上,哪些物质对碳基生物无害对硅基生物有害

硅基生命是相对于碳基生命而言的。所谓碳基生命,根源于有机物的原始概念:只能由生物产生的物质(有机物现在指的是除了碳氧化物,碳硫化物,碳酸盐,氰化物,碳化物,硫氰化物,氰酸盐,碳硼烷,烷基金属,羰基金属,金属有机配体配合物等在无机化学中研究的含碳物质之外的含有碳元素的化合物),而过去人类知道的这样的物质都含碳元素;后来证明“有机物”可以通过化学方法合成。“有机物”虽然作为一个历史概念沿用下来,人们却不再将碳视作生命必然的核心元素。并由此提出了以硅、硼或磷而非碳为核心元素的“非碳基生命”。

Ⅶ 为什么炭基生物的毒药是砷

具体的说 As2O3(砒霜)才是毒药 从周期表中我们知道砷是第五主族 具有多种价态 三价的砷具有还原性 能和我们体内具有氧化性的物质发生反应 从而中毒(事实上中毒就是毒药和我们体内的组成成分发生化学反应啦)

Ⅷ 为什么我们人类是碳基生命而不是硅基生命、硼基生命、砷基生命,请详细解释

我们人类是碳基生命,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为有机物质基础的生物。而人类是以碳和水为基础。构成碳基生物的氨基酸中,连接氨基与羧基的是碳元素。

  2. 至于硅基生命,那只是人类想象的一种以硅基为基础的生命,目前并没有发现过。

  3. 硅基生物科学家设想的以硅为有机质基础的生物。 在构成碳基生物的氨基酸中,连接氨基和羧基的是碳元素,而硅基生物用来连接两者的则是硅元素。


目前为止人们推测可能存在着多种形式的生命,即:

1,以蛋白质或别的有机体形式存在的碳基、硫基、氨基等有实体的生物。

2,以能量形式(如等离子体)存在的生命。

3,人造的,只与外界交换能量和信息,不进行新陈代谢的以硅或别的无机体或化合物(不排除有机物,如生物电脑、光脑)为基础的生物。

4,以电磁波形式存在的生命。

5,以信息形式存在的生命。

Ⅸ 碳基生物都能被热武器和冷兵器消灭么

碳基生物是指以碳元素为有机物质基础的生物。在构成碳基生物的氨基酸中,连接氨基与羧基的是碳元素,所以称作碳基生物。目前地球上已知的所有生物都属于碳基生物。

所以,没错。

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