Razvrstitev bioelementov (primarna in sekundarna)



The bioelementov ali biogeni elementi (bio = življenje, genetika = začetek) so tisti kemijski elementi, ki sestavljajo živo bitje.

Obstaja približno 70 teh elementov, ki se razlikujejo v različnih razmerjih in niso vsi prisotni v vseh živih bitjih (Bioelements, 2009).

Vse snovi v vesolju se pojavljajo v obliki atomov majhnega števila elementov. V vesolju je 92 naravnih kemijskih elementov.

Z naše zemeljske perspektive je težko razumeti življenjske oblike, pri katerih elementi vodik, ogljik, kisik, dušik, žveplo in fosfor nimajo prevladujoče vloge (KEMIJSKI BIOGENI ELEMENTI., S.F.).

Dejstvo, da igrajo to vlogo v celotnem vesolju, se zdi zelo verjetno, deloma zato, ker so (razen fosforja) to najobsežnejši elementi v celotnem kozmosu in so proizvedeni v velikih količinah med gradniki zemeljskih planetov..

Poleg tega je njegova kemija še posebej primerna za razvoj kompleksnih struktur in funkcij, ki so značilne za žive sisteme.

Ker so se Sonce in planeti oblikovali pred samo 4,6 milijarde let v vesolju, katerega starost je stara 15 milijard let, je očitno, da so ti "biogeni elementi" do vstopa v vesolje doživeli dolgo in zapleteno kemijsko zgodovino. zemeljska biokemija.

Trenutno ni znano, ali je prejšnja zgodovina igrala neposredno vlogo pri nastanku življenja na Zemlji.

Jasno je, da je astrokemija v veliki meri kemija biogenih elementov in da je razumevanje narave in evolucije kemijske kompleksnosti po vsem vesolju ključnega pomena za razumevanje zgodnjega kemičnega stanja našega sončnega sistema in pogostost s tem povezanih pogojev v drugih delih naše galaksije in drugih galaksij (Odbor za raziskovanje planete biologije in kemijske evolucije v ZDA), 1990).

Razvrstitev bioelementov

Glede na njihovo količino v sestavi biomolekul so bioelementi razvrščeni kot primarni, sekundarni in sledni elementi (Rastogi, 2003)..

1 - Primarni bioelementi

Primarni bioelementi so tisti, ki so v večji količini (približno 96% žive snovi) in so tisti, ki sestavljajo večino organskih biomolekul (ogljikovih hidratov, lipidov, beljakovin in nukleinskih kislin)..

Za te elemente je značilno, da so lahka (nizka atomska teža) in bogata. Primarni bioelementi so ogljik, vodik, kisik, dušik, fosfor in žveplo.

Ogljik (C)

To je glavni bioelement, ki tvori biomolekule. Ima zmožnost, da se z enojnimi, dvojnimi ali trojnimi vezmi in cikličnimi strukturami sestavi v velike ogljik-ogljikove verige..

Lahko vključuje različne funkcionalne skupine, kot so kisik, hidroksid, fosfat, amino, nitro itd., Kar ima za posledico veliko različnih molekul..

Ogljikov atom je verjetno eden najpomembnejših bioelementov, saj vse biomolekule vsebujejo ogljik. Lahko najdemo, na primer, lipide brez fosforja ali dušika (npr. Holesterol), vendar brez biomolekul brez ogljika.

Vodik (H)

Je ena od sestavin vodne molekule, ki je bistvena za življenje in je del ogljikovih skeletov organskih molekul..

Več molekul vodika, ki jih ima biomolekula, bolj se bo zmanjšala in večja bo sposobnost oksidacije, ki bo proizvedla več energije..

Na primer, maščobne kisline imajo več elektronov kot ogljikovi hidrati, zato imajo sposobnost, da proizvedejo več energije z degradacijo.

Kisik (O)

To je drugi element, ki sestavlja vodno molekulo. Je zelo elektronegativen element, ki omogoča večjo proizvodnjo energije skozi aerobno dihanje.

Poleg tega se polar veže z vodikom, kar povzroči v vodi topne polarne radikale.

Dušik (N)

Element, ki je prisoten v vseh aminokislinah. S pomočjo dušika lahko aminokisline tvorijo peptidno vez za proizvodnjo beljakovin.

Ta bioelement najdemo tudi v dušikovih bazah nukleinskih kislin. Izloča se v organizmu v obliki sečnine.

Ena od prvih biomolekul, ki so se tvorile, je bil ATP zaradi številčnosti dušika v zemeljski atmosferi. Dušik je del adenozina ATP.

Fosfor (P)

Skupina se večinoma nahaja kot fosfat (PO43-), ki je del nukleotidov. Oblikujte energetsko bogate povezave, ki omogočajo preprosto souporabo (ATP).

Prav tako je pomembna v strukturi DNA, saj tvori fofodiester povezavo z nukleotidi, da tvori to molekulo.

Žveplo (S)

Bioelement, ki se nahaja predvsem kot sulfhidrilna skupina (-SH), ki je del aminokislin, kot je cistein, v katerem so disulfidne vezi bistvene za ustvarjanje stabilnosti v terciarni in kvarterni strukturi proteinov.

Najdemo ga tudi v koencimu A, ki je bistvenega pomena za različne univerzalne presnovne poti, kot je Krebsov cikel (Llull, S.F.). To je najtežji primarni bioelement, saj njegova atomska teža znaša 36 g / mol.

2. Sekundarni bioelementi

Ti tipi elementov so prisotni tudi v vseh živih bitjih, vendar ne v enakih količinah kot primarni elementi.

Ne ustrezajo biomolekulam, ampak se uporabljajo v gradientih celične koncentracije, dielektrični signalizaciji nevronov in nevrotransmiterjev, stabilizirajo nabite biomolekule, kot je ATP in tvorijo del kostnega tkiva.

Ti bioelementi so kalcij (Ca), natrij (Na), kalij (K), magnezij (Mg) in klor (Cl). Najbolj razširjene so natrij, kalij, magnezij in kalcij.

Kalcij (Ca)

Kalcij je bistvenega pomena za žive stvari, saj rastline potrebujejo kalcij za izgradnjo celičnih sten.

Je del kostnega tkiva vretenčarjev v obliki hidroksiapatita (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 in njegova vezava je povezana z uživanjem vitamina D in sončne svetlobe. Kalcij, ki je prisoten v ionski obliki, služi kot pomemben regulator procesov v celični citoplazmi.

Kalcij vpliva na mišično nevromuskularno vzburjenost (skupaj s K, Na in Mg ionoma in sodeluje v mišični kontrakciji.) Hipokalcemija vodi do kolike-tetanije. Sodeluje tudi pri uravnavanju sinteze glikogena v ledvicah, jetrih in skeletnih mišicah.

Kalcij zmanjšuje prepustnost celične membrane in stene kapilare, kar ima za posledico njegove protivnetne, antieksudativne in antialergijske učinke. Prav tako je potrebna za strjevanje krvi.

Kalcijevi ioni so pomembni znotrajcelični kurirji, ki vplivajo na izločanje insulina v krvnem obtoku in na izločanje prebavnih encimov v tankem črevesu..

Na reabsorpcijo kalcija vpliva medsebojno razmerje med kalcijem in fosfati v črevesni vsebini ter prisotnost holekalciferola, ki uravnava aktivno reapsorpcijo kalcija in fosforja..

Izmenjava kalcija in fosfatov se regulira hormonsko s paratoidnim hormonom in kalcitoninom. Paratoidni hormon sprosti kalcij iz kosti v krvi.

Kalcitonin spodbuja odlaganje kalcija v kosti, kar znižuje koncentracijo v krvi.

Magnezij (Mg)

Magnezij je sekundarni bioelement, ki je del biomolekul, saj je kofaktor klorofila. Magnezij je tipičen intracelularni kation in je bistveni del telesnih tkiv in tekočin.

Prisoten je v okostju (70%) in v mišicah živali, med njegovimi funkcijami pa je stabilizacija negativnega naboja fosfatov molekule ATP..

Natrij (Na)

Gre za pomemben zunajcelični kation, ki sodeluje v homeostazi organizma. Ščiti telo pred prekomernimi izgubami vode skozi natrijeve kanale in sodeluje pri širjenju živčnega razburjenja.

Kalij (K)

Sodeluje v homeostazi organizma in pri širjenju živčnega razburjenja skozi kalijeve kanale. Pomanjkanje kalija lahko povzroči zastoj srca.

Klor (Cl)

Halogen iz skupine VII periodnega sistema. V organizmu živih bitij je prisoten predvsem kot kloridni ion, ki stabilizira pozitivni naboj kovinskih ionov (Biogeni elementi, S.F.).

3- Elementi v sledovih

Prisotni so v nekaterih živih bitjih. Mnogi od teh elementov v sledovih delujejo kot kofaktorji v encimih.

Elementi v sledovih so bor (B), brom (Br), baker (Cu), fluor (F), mangan (Mn), silicij (Si), železo (Fe), jod (I), itd.).

Delež bioelementov

Obstaja razlika v deležu bioelementov v organizmih in v atmosferi, hidrosferi ali zemeljski skorji, kar kaže na izbor bolj primernih elementov za oblikovanje struktur in opravljanje posebnih funkcij nad obiljem..

Na primer, ogljik je približno 20% teže organizmov, vendar je njegova koncentracija v atmosferi v obliki ogljikovega dioksida nizka. Po drugi strani pa dušik predstavlja skoraj 80% zemeljske atmosfere, vendar le 3,3% dušika sestavlja človeško telo.

Naslednja tabela prikazuje delež nekaterih bioelementov v živih organizmih v primerjavi s preostalim delom Zemlje (Bioelements, s.f.):

Tabela 1: številčnost bioelementov v vesolju, na zemlji in v človeškem telesu.

Biomolekule

Bioelementi se med seboj združujejo in tvorijo tisoče različnih molekul. Biomolekule so vključene v tvorbo celic.

Te lahko razvrstimo v anorganske (voda in minerali) in organske (ogljikovi hidrati, lipidi, aminokisline in nukleinske kisline).

Biomolekule so znane kot strukturne žile, saj so opeke ali osnovni kalupi, v katerih so sestavljene bolj kompleksne molekule..

Na primer, aminokisline so strukturni kamni proteinov. Zaporedje aminokislin določa primarno strukturo proteina.

Molekule, kot so lipidi, tvorijo celično membrano in lobiomolni preprosti ogljikovi hidrati tvorijo kompleksne ogljikove hidrate, kot je molekula glikogena..

Obstaja tudi primer dušikovih baz, ki, ko se vežejo na ogljikove hidrate ali deoksiribozo, tvorijo molekule RNA in DNA, kjer bo njihovo zaporedje poljub iz genetske kode..

Reference

  1. Bioelementi. (2009, 14. december). Vzeto iz wikiteka: wikiteka.co.uk.
  2. Bioelementi. (s.f.). Vzeto iz cronodon: cronodon.com.
  3. Biogeni elementi. (S.F.). Vzeto iz chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
  4. BIOGENI ELEMENTI KEMIJE. (S.F.). Vzeto iz intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
  5. Llull, R. (S.F.). Komponente žive snovi. Vzeto iz biolulij: bioluliaes.wordpress.com.
  6. Odbor državnega raziskovalnega sveta (ZDA) za planetarno biologijo in kemijsko evolucijo. (1990). Kozmična zgodovina biogenih elementov in spojin. V Iskanje začetkov življenja: napredek in prihodnje usmeritve v planetarni biologiji in kemijski evoluciji. Washington DC: tisk nacionalnih akademij (ZDA).
  7. Rastogi, V. B. (2003). Sodobna biologija. New Dehli: pitanbar objavljanje.