結構生物化學/非金屬

非金屬通常是暗淡且易碎的。它們是差的導電體。與金屬相比，它們的密度、熔點、沸點較低，而電負性較高。

碳

碳是地球上的一種元素，其符號為 C，原子序數為 6。它的電子構型為 [He]2s2 2p2。碳是一種非常有用的元素，主要歸功於它的成鍵能力。它能夠與其他元素（通常是氫）形成單鍵、雙鍵和三鍵。所有生物體都含有碳，包括人類，人類體重的約 18% 是碳。

碳有 12 種同位素，從 C8 到 C19。C12 和 C13 是穩定的；所有其他同位素都是放射性的。碳在室溫下非常穩定。它不溶於水、有機溶液或低濃度酸或鹼。碳可以在高溫下與氧氣反應；在所有鹵素中，只有氟可以直接與碳反應；碳是一種還原性很強的元素，可以還原其他金屬。

碳的常見用途包括鑽石、汽油、煤油、煙霧探測器、放射性碳年代測定和用於烹飪和藝術品的石墨。自然界中最主要的含碳化合物是煤煙。

在植物中，二氧化碳和水結合形成簡單的糖，稱為緩衝液碳水化合物。這種形成的過程稱為光合作用，提供能量的驅動力是太陽。

氮

氮是元素週期表第五主族的元素，其符號為 N，原子序數為 7，於 1772 年由蘇格蘭醫生丹尼爾·盧瑟福發現。

氮有 17 種同位素。N14 和 N15 是穩定的。

在標準條件下，氮是一種無色、無味、無味的惰性雙原子氣體。它存在於所有生物體中，是構成氨基酸的組成部分，氨基酸構成蛋白質，蛋白質構成核酸（DNA 和RNA）。氮在植物生長和果實成熟中也發揮著重要作用。增加土壤中氮的比例可以提高農作物的產量。

氮是地球大氣中最大的組成部分，佔體積的 78%。它約佔植物物質乾重的 4%，占人體重量的 3%，佔地球殼層重量的 0.0046%。

氧

氧是元素週期表第六主族的元素，其符號為 O，原子序數為 8，電子構型為 1s2 2s2 2p4，於 1774 年被發現。在標準條件下，氧是一種無色、無味、無味的雙原子氣體。氧在所有元素中具有第二高的電負性，是一種強氧化劑。因此，除了惰性氣體之外，所有元素都可以與氧氣形成化合物。氧有 3 種穩定的同位素：O16、O17 和 O18。

氧是地球殼層中最豐富的元素，佔 48.6%。氧氣也佔空氣的 23%。

所有生物體中的主要結構分子（即蛋白質、碳水化合物、脂類、氨基酸等）都含有氧氣。它在光合作用和細胞呼吸中都被使用，以維持生命。光合作用的總公式為 6 CO2 + 6 H2O+ sunlight --> C6H12O6 + 6 O2

它也以 O3 的形式構成了臭氧層，保護地球免受來自太陽的紫外線輻射。

硫

硫是元素週期表第六主族的元素，其符號為 S，原子序數為 16，電子構型為 [Ne] 3s2 3p4。在室溫下，元素硫是一種明亮的黃色晶體固體，由環狀八原子分子構成，化學式為 S8。硫可以氧化大多數金屬和幾種非金屬；它也可以還原幾種強氧化劑，如氧氣和氟氣。硫燃燒時，會產生藍色火焰，並形成二氧化硫。硫不溶於水，但溶於一些非極性溶劑，如二硫化碳和苯。

硫有 18 種同位素。其中 4 種最穩定：S-32 (95.02%)、S-33 (0.75%)、S-34 (4.21%) 和 S-36 (0.02%)。

一些氨基酸在結構中含有硫，它們形成二硫鍵，在蛋白質中發揮著非常重要的作用。

磷

磷是元素週期表第五主族的元素，其符號為 P，原子序數為 15，電子構型為 [Ne] 3s2 3p3，於 1669 年（白磷）被德國商人亨寧·布蘭德發現。磷的反應活性很高，並且有毒。地球上沒有發現遊離態的磷元素。

磷的主要作用是肥料。磷還用於製造洗滌劑、殺蟲劑和神經毒劑，以及火柴。在生物學中，磷是 DNA、RNA、ATP 的組成部分，並且還在所有膜中形成磷脂。

世界上存在四種形式的磷

白磷由四面體 P4 分子組成，其中每個原子透過單鍵與另外三個原子結合。當溫度升高到 800 °C 時，P4 分子分解成 P2 分子，形成液態和氣態磷。白磷有兩種固態形式，低溫下為 β 形，高溫下為 α 形。白磷是最不穩定的，反應活性最強的，揮發性最高的，密度最低的，毒性最強的磷。白磷不溶於水，但溶於苯和乙醚，存放在水中。

紅磷被認為是 P4 中的一個鍵斷裂並與相鄰 P4 分子上的 P 形成單鍵。紅磷是紅色粉末，無毒，由白磷在 250 °C 下形成。

紅磷的結構

http://en.wikipedia.org/wiki/File:RedPhosphorus.jpg

黑磷是磷中最不活潑的形式，在低於 550 °C 的溫度下穩定。被稱為 β-金屬磷，它的結構與石墨類似。形成黑磷需要高壓。

黑磷的結構

http://en.wikipedia.org/wiki/File:BlackPhosphorus.jpg

紫磷由紅磷在 550 °C 以上形成。

一氧化氮

一氧化氮的一些物理性質：1) 在自然界中以氣體形式存在 2) 水溶性有限 3) 具有多種氧化化學性質，並改變了生物濃度

一些以前涉及到開發一氧化氮結構的技術，如電子順磁共振光譜法，具有確定其生物選擇性、敏感性和毒性的缺點。與以前的方法相比，用於檢測一氧化氮的光學工具能夠更準確地發現一氧化氮的形式。

比率熒光探針是一種使用光檢測一氧化氮的生物結構的技術，它提供了結構的高空間和時間解析度。

生物分析物的熒光成像作為一種極好的工具，能夠以相對高的解析度和準確的檢測，即時監測生物過程。

有三種策略可用於識別一氧化氮的準確結構。第一種策略是使用有機探針。這種方法涉及使用一氧化氮的氧化產物，如三氧化二氮，與官能團反應以調節熒光。這種反應導致在有氧氣存在的條件下（即有氧條件）存在一氧化氮時亮發射增強。第二種策略與過渡金屬相關聯，以介導發射性染料與一氧化氮的反應性。採用這種技術，帶有二級胺發射的順磁性銅離子與一氧化氮配位反應。在反應過程中，銅離子被還原並去質子化，釋放出更多的正電荷，二級胺也被硝化。因此，產生了 N-亞硝基化產物中減弱的順磁電技術。在這種策略中，銅介導的反應性不依賴於氧氣。由於不需要氧氣，探針技術可以想象地用於解決缺氧情況下一氧化氮的成像。這種方法的一些優點是：由於金屬介導的反應性，與一氧化氮的反應速度更快；可以直接提供一個環境來設計可逆探針，以確定一氧化氮。這種策略的一個缺點是，在開-關狀態下，其亮度不如純有機探針。遇到一氧化氮形成的最後一種技術是遺傳編碼探針。它涉及使用遺傳編碼的過渡金屬與一氧化氮反應的蛋白質，以進一步確定自然界中一氧化氮氣體的生物公式。使用這種技術的例子暗示了兩個突變的熒光蛋白連線到一個 MT 結構域-電荷，與一氧化氮反應，因此可以提供關於形成的清晰結果。^[1]

下圖說明了發射光的熒光探針