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Kohlenstoff ist das Grundelement organischer Verbindungen. Aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften nimmt Kohlenstoff die zentrale Stellung im Skelett des Lebens ein. Kohlenstoff ist vierwertig. Es kann mit vielen anderen bekannten Elementen reagieren und kovalente Bindungen bilden. Wenn sich ein Kohlenstoffatom mit vier Atomen oder Radikalen verbindet, werden die vier Bindungen symmetrisch in einem Tetraeder angeordnet und ergeben eine stabile Konfiguration. Die Stabilität mit der Tetravalenz von Kohlenstoffatomen macht es zu einem günstigen Element für die Synthese komplizierter Zellstrukturen.
Kohlenstoffatome können sich auch miteinander verbinden und stabile, verzweigte oder unverzweigte Ketten oder Ringe bilden. Diese Stabilität des Kohlenstoffs ist für die große Vielfalt organischer Verbindungen verantwortlich. CC-Bindungen bilden ein Skelett organischer Moleküle. Kohlenstoff verbindet sich häufig mit anderen Elementen wie H, O, N, P und S. Kombinationen mit diesen anderen Elementen tragen zur großen Vielfalt organischer Verbindungen bei.
Kohlenstoff- und Wasserstoffbrückenbindungen sind die potenzielle Energiequelle für zelluläre Aktivitäten.
Große organische Moleküle wie Zellulose, Fette, Proteine sind im Allgemeinen in Wasser unlöslich und bilden daher Zellstrukturen. Sie dienen auch als Speicher für kleinere Moleküle wie Glukose, die wiederum für die Energieversorgung des Körpers verantwortlich sind. Die kovalenten Bindungen werden gebildet, wenn zwei oder mehr Atome ihre Elektronenhülle vervollständigen, indem sie sich Elektronen teilen. Wenn ein Elektronenpaar von zwei Atomen geteilt wird, wird eine einfache kovalente Bindung gebildet.