Bioelementai: klasifikacija (pirminis ir antrinis)

Bioelementai arba biogeniniai elementai (bio = gyvenimas, genetika = pradžia) yra tie cheminiai elementai, kurie sudaro gyvų būtybių klausimą.

Šių elementų yra apie 70, kurie skiriasi įvairiomis proporcijomis ir ne visi yra visose gyvose būtybėse (Bioelements, 2009).

Visi Visatos dalykai atsiranda mažo elementų atomų pavidalu. Visatoje yra 92 natūralūs cheminiai elementai.

Iš mūsų sausumos perspektyvos sunku suvokti gyvybės formas, kuriose vandenilio, anglies, deguonies, azoto, sieros ir fosforo elementai nėra svarbiausi (CHEMIJOS BIOGENINIAI ELEMENTAI, SF).

Tai, kad jie iš tikrųjų atlieka šį vaidmenį visatoje, atrodo labai tikėtina, iš dalies dėl to, kad (išskyrus fosforą) jie yra labiausiai gausūs elementai visame kosmose, taip pat gaminami dideliais kiekiais tarp antžeminių planetų blokų.,

Be to, jo chemija ypač tinka sudėtingoms struktūroms ir funkcijoms, būdingoms gyvoms sistemoms.

Kadangi Saulė ir planetos buvo sukurtos prieš 4, 6 milijardus metų visatoje, kurios amžius gali būti 15 milijardų metų, akivaizdu, kad šios „biogeninės medžiagos“ patyrė ilgą ir sudėtingą cheminę istoriją prieš patekdamos į visatą. sausumos biochemija.

Šiuo metu nežinoma, ar ši ankstesnė istorija turėjo tiesioginį vaidmenį gyvybės kilme Žemėje.

Akivaizdu, kad astrochemija iš esmės yra biogeninių elementų chemija ir kad visuotinės svarbos cheminės sudėtingumo pobūdžio ir evoliucijos suvokimas yra labai svarbus norint suprasti tiek savo saulės sistemos ankstyvąją cheminę būklę, tiek ir dažnumas, kuriuo susijusios sąlygos egzistuoja kitose mūsų galaktikos dalyse ir kitose galaktikose (Nacionalinės mokslinių tyrimų tarybos (JAV) Planetinės biologijos ir chemijos evoliucijos komitetas, 1990).

Bioelementų klasifikavimas

Biologiniai elementai klasifikuojami kaip pirminės, antrinės ir mikroelementai (pagal Rastogi, 2003).

1- Pirminiai bioelementai

Pagrindiniai bioelementai yra didesni kiekiai (apie 96% gyvosios medžiagos) ir yra tie, kurie sudaro didžiąją dalį organinių biomolekulių (angliavandenių, lipidų, baltymų ir nukleino rūgščių).

Šiems elementams būdingas šviesumas (mažas atominis svoris) ir gausus. Pagrindiniai bioelementai yra anglis, vandenilis, deguonis, azotas, fosforas ir siera.

Anglis (C)

Tai pagrindinis biologinis elementas, kuris sudaro biomolekules. Ji sugeba surinkti, kad suformuotų didelius anglies ir anglies grandinius, naudodama vieną, dvigubą arba trigubą ryšį, taip pat ciklines struktūras.

Jame gali būti įvairių funkcinių grupių, pvz., Deguonies, hidroksido, fosfato, amino, nitro ir kt., Todėl susidaro daug įvairių molekulių.

Anglies atomas tikriausiai yra vienas svarbiausių bioelementų, nes visos biomolekulės turi anglies. Pavyzdžiui, galima rasti lipidų be fosforo arba azoto (pvz., Cholesterolio), tačiau nėra biomolekulių be anglies.

Vandenilis (H)

Tai vienas iš vandens molekulės komponentų, kuris yra gyvybiškai svarbus ir yra organinių molekulių anglies skeletų dalis.

Kuo didesnis yra vandenilio molekulių skaičius biomolekulėje, tuo daugiau jis bus sumažintas ir tuo didesnis gebėjimas oksiduotis, gaminant daugiau energijos.

Pvz., Riebalų rūgštys turi daugiau elektronų nei angliavandeniai, todėl jie gali sugadinti daugiau energijos.

Deguonis (O)

Tai kitas vandens molekulės elementas. Tai labai elektronegatyvus elementas, leidžiantis gaminti daugiau energijos naudojant aerobinį kvėpavimą.

Be to, poliariniai ryšiai su vandeniliu sukelia vandenyje tirpius polinius radikalus.

Azotas (N)

Elementas, esantis visose amino rūgštyse. Per azotą amino rūgštys turi galimybę susidaryti peptido ryšį, kad gautų baltymus.

Šis biologinis elementas taip pat randamas nukleino rūgščių azoto bazėse. Jis pašalinamas organizmo karbamido pavidalu.

Viena iš pirmųjų formuojamų biomolekulių buvo ATP dėl azoto gausos Žemės atmosferoje. Azotas yra ATP adenozino dalis.

Fosforas (P)

Grupė daugiausia randama kaip fosfatas (PO ₄ 3-), kuris yra dalis nukleotidų. Sukurkite daug energijos turinčių nuorodų, leidžiančių lengvai dalytis (ATP).

Jis taip pat svarbus DNR struktūrai, nes jis sudaro fofodiesterio ryšį su nukleotidais, kad susidarytų ši molekulė.

Sieras (S)

Bioelementas, kuris daugiausia randamas kaip sulfhidrilo grupė (-SH), kuri yra aminorūgščių, tokių kaip cisteinas, dalis, kurioje disulfido ryšiai yra būtini siekiant sukurti stabilumą tretiniame ir ketvirtiniame baltymų struktūroje.

Jis taip pat randamas koenzyme A, būtinas įvairiems visuotiniams metaboliniams keliams, tokiems kaip Krebso ciklas (Llull, SF). Tai yra didžiausia pirminė bioelementė, kuri yra, nes jos atominė masė yra 36 g / mol.

2- Antriniai biologiniai elementai

Šie elementai taip pat yra visose gyvose būtybėse, bet ne tokiu pačiu kiekiu kaip ir pagrindiniai elementai.

Jie neatitinka biomolekulių, bet naudojami ląstelių koncentracijos gradientuose, neuronų ir neurotransmiterių dielektriniuose signaluose, stabilizuoja įkrautas biomolekules, tokias kaip ATP ir yra kaulinio audinio dalis.

Šie biologiniai elementai yra kalcio (Ca), natrio (Na), kalio (K), magnio (Mg) ir chloro (Cl). Labiausiai gausu yra natrio, kalio, magnio ir kalcio.

Kalcis (Ca)

Kalcis yra būtinas gyvoms būtybėms, nes augalams reikia kalcio, kad būtų sukurtos ląstelių sienelės.

Jis yra stuburinių kaulų audinio, esančio hidroksilapatito (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2, dalis ir jo fiksavimas susijęs su vitamino D ir saulės šviesos vartojimu. Kalcio kiekis jonų pavidalu yra svarbus reguliatorius ląstelių citoplazmoje.

Kalcis veikia raumenų nervų ir raumenų susijaudinimą (kartu su K, Na ir Mg jonais ir dalyvauja raumenų susitraukime.) Hipokalcemija sukelia kolikas ir tetaniją. Ji taip pat dalyvauja reguliuojant glikogeno sintezę inkstų, kepenų ir skeleto raumenyse.

Kalcis mažina ląstelių membranos ir kapiliarinės sienelės pralaidumą, dėl kurio atsiranda priešuždegiminis, antieksudacinis ir antialerginis poveikis. Taip pat būtina, kad kraujas krešėtų.

Kalcio jonai yra svarbūs intraceluliniai pasiuntiniai, kurie turi įtakos insulino sekrecijai kraujyje ir virškinimo fermentų sekrecijoje plonojoje žarnoje.

Kalcio reabsorbciją įtakoja abipusis kalcio ir fosfato santykis žarnyne ir cholalciferolis, kuris reguliuoja aktyvų kalcio ir fosforo įsisavinimą.

Kalcio ir fosfatų mainai yra reguliuojami hormoniškai su paratoidiniu hormonu ir kalcitoninu. Parathormonas išskiria kalcio iš kraujo kaulų.

Kalcitoninas skatina kalcio nusodinimą kauluose, kuris sumažina jo koncentraciją kraujyje.

Magnis (Mg)

Magnis yra antrinis bioelementas, kuris yra biomolekulių dalis, nes jis yra chlorofilo kofaktorius. Magnis yra tipiškas intracelulinis katijonas ir yra esminė kūno audinių ir skysčių dalis.

Jis yra skeleto (70%), o gyvūnų raumenyse ir jo funkcijose yra stabilizuoti neigiamą ATP molekulės fosfatų krūvį.

Natrio (Na)

Tai svarbus ekstraląstelinis katijonas, jis dalyvauja organizmo homeostazėje. Jis apsaugo organizmą nuo pernelyg didelių vandens nuostolių per natrio kanalus ir dalyvauja nervų jaudulyje.

Kalis (K)

Jis dalyvauja organizmo homeostazėje ir nervų susijaudinimo propagavime per kalio kanalus. Kalio trūkumas gali sukelti širdies sustojimą.

Chloras (Cl)

Halogenas iš periodinės lentelės VII grupės. Gyvų būtybių organizme jis yra daugiausia kaip chlorido jonas, kuris stabilizuoja teigiamą metalinių jonų krūvį (Biogeniniai elementai, SF).

3 - pėdsakų elementai

Jie gyvena kai kuriose gyvose būtybėse. Daugelis šių mikroelementų veikia kaip fermentų fermentai.

Mikroelementai yra boras (B), bromas (Br), varis (Cu), fluoras (F), manganas (Mn), silicis (Si), geležis (Fe), jodas (I) ir kt.

Bioelementų dalis

Biologinių elementų proporcija organizmuose ir atmosferoje, hidrosferoje arba žemės plutoje skiriasi, o tai rodo, kad yra tinkamesnių elementų, skirtų struktūroms formuoti ir atlikti specifines funkcijas virš gausos.

Pavyzdžiui, anglis sudaro apie 20% organizmų svorio, tačiau jos koncentracija atmosferoje anglies dioksido pavidalu yra maža. Kita vertus, azotas sudaro beveik 80% Žemės atmosferos, tačiau tik 3, 3% azoto sudaro žmogaus kūną.

Toliau pateiktoje lentelėje parodyta kai kurių bioelementų dalis gyvuose organizmuose, palyginti su likusia Žemės dalimi (Bioelements, nd):

1 lentelė: bioelementų gausa visatoje, žemėje ir žmogaus kūne.

Biomolekulės

Bioelementai jungiasi tarpusavyje ir gali sudaryti tūkstančius skirtingų molekulių. Biomolekulės yra susijusios su ląstelių formavimu.

Jie gali būti skirstomi į neorganinius (vandens ir mineralų) ir organinius (angliavandenius, lipidus, amino rūgštis ir nukleino rūgštis).

Biomolekulės yra žinomos kaip struktūrinės gyvybės šerdys, nes jos yra pagrindinės plytos ar pelėsiai, kuriuose yra sudėtingesnės molekulės.

Pavyzdžiui, aminorūgštys yra struktūriniai baltymų ashlarai. Aminorūgščių seka nustato pirminę baltymo struktūrą.

Tokios molekulės, kaip lipidai, sudaro ląstelių membraną, o lobiomoliai paprastieji angliavandeniai sudaro sudėtingus angliavandenius, kaip yra glikogeno molekulės atveju.

Taip pat yra azoto bazių, kurios, kai jos jungiasi prie ribozės angliavandenių arba deoksiribozės, sudaro RNR ir DNR molekules, kuriose jų seka bus bučinys nuo genetinio kodo.