Biogeni elementi, značilnosti, klasifikacija in funkcije



Imenujejo se biogenetskih elementov tiste atome, ki sestavljajo živo snov. Etimološko izhaja izraz bio, ki v grščini pomeni "življenje"; in geneza, kar pomeni "izvor". Od vseh znanih elementov je nujno le približno trideset.

Na najnižji ravni organizacije je snov sestavljena iz drobnih delcev, imenovanih atomi. Vsak atom je sestavljen iz protonov in nevtronov v jedru in določenega števila elektronov okoli njega. Te sestavine določajo lastnosti elementov.

Imajo strukturne funkcije, ki so temeljne sestavine bioloških molekul (beljakovin, ogljikovih hidratov, lipidov in nukleinskih kislin) ali pa se pojavljajo v svoji ionski obliki in delujejo kot elektrolit. Imajo tudi specifične funkcije, kot je spodbujanje krčenja mišic ali prisotnost v aktivnem mestu encima.

Vsi biogeni elementi so nepogrešljivi, če pa bi zamudili fenomen življenja, se to ne bi moglo zgoditi. Najpomembnejši biogeni elementi v živih snoveh so ogljik, vodik, dušik, kisik, fosfor in žveplo.

Indeks

  • 1 Značilnosti
    • 1.1 Kovalentne povezave
    • 1.2 Sposobnost oblikovanja enostavnih, dvojnih in trojnih obveznic
  • 2 Razvrstitev
    • 2.1 Osnovni elementi
    • 2.2 Sekundarni elementi
    • 2.3 Elementi v sledovih
  • 3 Funkcije
    • 3.1 Ogljik
    • 3.2 Kisik
    • 3.3 Vodik
    • 3.4 Dušik
    • 3.5 Fosfor
    • 3.6 Žveplo
    • 3.7 Kalcij
    • 3.8 Magnezij
    • 3.9 Natrij in kalij
    • 3.10 Železo
    • 3.11 Fluor
    • 3.12 Litij
  • 4 Reference

Funkcije

Biogeni elementi imajo vrsto kemijskih lastnosti, zaradi katerih so primerni za del živih sistemov:

Kovalentne vezi

Sposobni so tvoriti kovalentne vezi, kjer se dva atoma združita z delitvijo elektronov iz njihove valenčne lupine. Ko se ta povezava oblikuje, se skupni elektroni nahajajo v internuklearnem prostoru.

Te vezi so precej močne in stabilne, stanje, ki mora biti prisotno v molekulah živih organizmov. Tudi te vezi niso izjemno težko zlomiti, kar omogoča določitev določene stopnje molekularne dinamike.

Sposobnost oblikovanja enostavnih, dvojnih in trojnih vezi

Veliko število molekul se lahko oblikuje z nekaj elementi, zahvaljujoč zmožnosti oblikovanja enojnih, dvojnih in trojnih vezi.

Poleg tega, da zagotavlja pomembno molekularno raznolikost, ta funkcija omogoča oblikovanje struktur z različnimi razporeditvami (linearno, obročasto, med drugim).

Razvrstitev

Biogeni elementi so razvrščeni kot primarni, sekundarni in elementi v sledovih. Ta ureditev temelji na različnih razmerjih elementov v živih bitijih.

V večini organizmov se ta razmerja ohranijo, čeprav lahko obstajajo določene posebne razlike. V vretenčarjih je na primer ključni element jod, v drugih pa jod taksoni Zdi se, da ni tako.

Primarni elementi

Suha teža žive snovi je sestavljena iz 95 do 99% teh kemičnih elementov. V tej skupini najdemo najbolj bogate elemente: vodik, kisik, dušik in ogljik.

Ti elementi imajo odlično sposobnost združevanja z drugimi. Poleg tega imajo značilnost oblikovanja več povezav. Ogljik lahko nastane do trojnih vezi in ustvari različne organske molekule.

Sekundarni elementi

Elementi te skupine predstavljajo od 0,7% do 4,5% žive snovi. To so natrij, kalij, kalcij, magnezij, klor, žveplo in fosfor.

V organizmih so sekundarni elementi v njihovi ionski obliki; zato jih imenujemo elektroliti. Glede na njihovo obremenitev jih lahko katalogiziramo kot katione (+) ali anione (-)

Na splošno elektroliti sodelujejo pri osmotski regulaciji, v živčnem impulzu in pri transportu biomolekul.

Osmotski pojavi se nanašajo na ustrezno ravnotežje vode v celičnem okolju in zunaj njega. Prav tako imajo vlogo pri ohranjanju pH v celičnih okoljih; znane so kot puferske raztopine ali pufer.

Elementi v sledovih

So v majhnih razmerjih ali sledi, približno v vrednostih, nižjih od 0,5%. Njena prisotnost v majhnih količinah pa ne pomeni, da njena vloga ni pomembna. Pravzaprav so enako nepogrešljivi, da so prejšnje skupine za pravilno delovanje živega organizma.

To skupino sestavljajo železo, magnezij, kobalt, baker, cink, molibden, jod in fluor. Tako kot skupina sekundarnih elementov so lahko elementi v sledovih v svoji ionski obliki in so elektroliti.

Ena od najpomembnejših lastnosti je, da se ohrani kot stabilen ion v različnih oksidacijskih stanjih. Najdemo jih v aktivnih centrih encimov (fizični prostor navedenega proteina, kjer pride do reakcije) ali pa delujejo na molekule, ki prenašajo elektrone..

Drugi avtorji običajno razvrstijo bioelemente kot bistvene in nebistvene. Vendar pa je najbolj razširjena razvrstitev po številčnosti.

Funkcije

Vsak od bio-genetskih elementov izpolnjuje nujno in specifično funkcijo v organizmu. Med najpomembnejšimi funkcijami lahko omenimo naslednje:

Ogljik

Ogljik je glavni "blok" organskih molekul.

Kisik

Kisik ima vlogo v procesih dihanja in je tudi primordialna sestavina v različnih organskih molekulah.

Vodik

Najdemo ga v vodi in je del organskih molekul. Je zelo vsestranska, saj se lahko poveže s katerim koli drugim elementom.

Dušik

Najdemo ga v beljakovinah, nukleinskih kislinah in nekaterih vitaminih.

Fosfor

Fosfor se nahaja v ATP (adenozin trifosfat), energetski molekuli, ki se pogosto uporablja v presnovi. To je energijska valuta celic.

Prav tako je fosfor del genskega materiala (DNK) in nekaterih vitaminov. Najdemo v fosfolipidih, bistvenih elementih za nastanek bioloških membran.

Žveplo

Žveplo najdemo v nekaterih aminokislinah, zlasti v cisteinu in metioninu. Prisoten je v koencimu A, vmesni molekuli, ki omogoča veliko število presnovnih reakcij.

Kalcij

Kalcij je bistvenega pomena za kosti. Procesi mišične kontrakcije zahtevajo ta element. S tem ionom posreduje tudi mišično krčenje in strjevanje krvi.

Magnezij

Magnezij je zlasti pomemben pri rastlinah, saj ga najdemo v molekuli klorofila. Kot ion sodeluje kot kofaktor v različnih encimskih poteh.

Natrij in kalij

To so bogati ioni v zunajceličnem in znotrajceličnem mediju. Ti elektroliti so protagonisti živčnega impulza, saj določajo membranski potencial. Ti ioni so znani po natrijevi črpalki.

Železo

Gre za hemoglobin, beljakovino, ki je prisotna v krvnih eritrocitih, katerih funkcija je transport kisika.

Fluor

Fluor je prisoten v zobih in kosteh.

Litij

Litij ima nevrološke funkcije.

Reference

  1. Cerezo García, M. (2013). Osnove osnovne biologije. Publikacije Universitat Jaume I.
  2. Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Temeljna in zdravstvena biologija. Elsevier
  3. Gama, M. (2007). Biologija: konstruktivistični pristop. Pearson Education.
  4. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Biokemija človeka: osnovni tečaj. Obrnil sem se.
  5. Teijón, J. M. (2006). Osnove strukturne biokemije. Uvodnik Tébar.
  6. Urdiales, B. A. V., Pilar Granillo, M., in Dominguez, M. D. S. V. (2000). Splošna biologija: živi sistemi. Patria Editorial Group.
  7. Vallespí, R. M. C., Ramírez, P. C., Santos, S. E., Morales, A. F., Torralba, M. P., & Del Castillo, D. S. (2013). Glavne kemične spojine. Uvodnik UNED.