หากเราพิจารณาโครงสร้างระดับโมเลกุลของเยื่อเซลล์ เราจะพบว่าเยื่อเซลล์ประกอบด้วยแผ่นลิพิดสองชั้นประกบกันอยู่ และมีโปรตีนแทรกอยู่เป็นระยะๆ โปรตีนบางตัวทำหน้าที่เป็นช่องทางให้โมเลกุล หรืออะตอมบางชนิดผ่านเข้าออกได้ บางชนิดจับกับคาร์โบไฮเดรตเพื่อเป็นสัญลักษณ์ของเซลล์ในการทำหน้าที่ต่างๆ

          โมเลกุลของลิพิด โปรตีน และคาร์โบไฮเดรตที่เยื่อเซลล์ หรือที่เป็นองค์ประกอบของโมเลกุลอื่นๆ ในเซลล์ ล้วนประกอบขึ้นจากธาตุพื้นฐาน คือ คาร์บอน ไฮโดรเจน และออกซิเจน สำหรับโมเลกุลของโปรตีนนอกจากจะประกอบด้วยธาตุหลัก 3 ตัวดังกล่าวแล้ว ยังมีไนโตรเจนเป็นธาตุองค์ประกอบที่สำคัญอีกด้วย

ภาพที่ 1.3 โครงสร้างระดับโมเลกุลของเยื่อเซลล์

          ในบรรดาธาตุที่พบมากที่สุดในร่างกาย คือ ไฮโดรเจน ออกซิเจน ไนโตรเจน และคาร์บอน นั้น คาร์บอนอย่างเดียวมีปริมาณถึงครึ่งหนึ่งของน้ำหนักแห้งของเซลล์ นั่นหมายความว่า ชีวโมเลกุลส่วนใหญ่ในเซลล์เป็นสารประกอบของคาร์บอน

           ธาตุคาร์บอนสามารถทำ พันธะเดี่ยว (single bond) กับอะตอมของธาตุอื่นได้ 4 พันธะ โดยการใช้อิเล็กตรอน 1 คู่ ร่วมกับอะตอมอื่น เกิดเป็นพันธะโควาเลนต์ (covalent bond) ยึดระหว่าง 2 อะตอมนั้นเข้าไว้ด้วยกัน ในขณะที่ไฮโดรเจนทำพันธะเดี่ยวได้ 1 พันธะ ส่วนออกซิเจนและไนโตรเจนทำพันธะเดี่ยวกับอะตอมอื่นได้ 2 และ 3 พันธะ ตามลำดับ คาร์บอนในเซลล์สามารถทำพันธะเดี่ยวกับไฮโดรเจน และยังสามารถทำพันธะเดี่ยวหรือพันธะคู่ก็ได้กับไนโตรเจนหรือออกซิเจน

          คาร์บอนแต่ละอะตอมยังสามารถทำพันธะเดี่ยวกับคาร์บอนอะตอมอื่นได้เป็นจำนวน 1, 2, 3 หรือ 4 พันธะ

          นอกจากนี้คาร์บอน 2 อะตอม ยังอาจใช้อิเล็กตรอนร่วมกัน 2 หรือ 3 คู่ เกิดเป็น พันธะคู่ (double bond) และ พันธะสาม (triple bond) ตามลำดับ

           สารประกอบคาร์บอนในเซลล์อาจมีอะตอมของคาร์บอนเชื่อมต่อกันเป็น สายตรง (linear chain) เป็น สายตรงที่มีกิ่งก้านสาขา (branched chain) หรือ โครงสร้างรูปวง (cyclic structure) ก็ได้ นอกจากนี้ยังมี หมู่ฟังก์ชัน (functional group) มาเชื่อมต่อกับอะตอมของคาร์บอนด้วย ทำให้ชีวโมเลกุลแต่ละตัวมีคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะตัวของมัน

ในเมื่อองค์ประกอบของชีวิตเป็นสสารที่ไม่มีชีวิต แล้วการทำงานต่างๆ ในเซลล์เกิดขึ้นได้อย่างไรครับ