Класифікація біоелементів (первинної та вторинної)

The біоелементи або біогенні елементи (біо = життя, генетика = початок) - це ті хімічні елементи, які складають речовину живих істот.

Існує близько 70 цих елементів, які відрізняються в різних пропорціях і не всі вони присутні у всіх живих істотах (Bioelements, 2009).

Вся матерія у Всесвіті відбувається у вигляді атомів невеликої кількості елементів. У Всесвіті існує 92 природних хімічних елемента.

З нашої земної перспективи важко уявити форми життя, в яких елементи водню, вуглецю, кисню, азоту, сірки і фосфору не грають переважної ролі (хімічні біологічні елементи., С.Ф.).

Той факт, що вони дійсно грають цю роль у всьому Всесвіті, здається дуже ймовірним, почасти тому, що (крім фосфору), це найпоширеніші елементи у всьому космосі, а також виробляються у значних кількостях між будівельними блоками планет земної кулі..

Крім того, його хімія особливо добре підходить для розвитку складних структур і функцій, характерних для живих систем.

Оскільки Сонце і планети були сформовані лише 4,6 млрд. Років тому у Всесвіті, вік якого, можливо, становить 15 мільярдів років, то очевидно, що ці "біогенні елементи" пережили довгу і складну хімічну історію перед входом у Всесвіт. наземної біохімії.

В даний час невідомо, чи ця попередня історія відігравала безпосередню роль у виникненні життя на Землі.

Ясно, що астрохімія - це в основному хімія біогенних елементів, і що розуміння природи та еволюції хімічної складності у всьому Всесвіті має вирішальне значення для розуміння як раннього хімічного стану нашої сонячної системи, так і частота, з якою пов'язані умови існують в інших частинах нашої галактики та інших галактиках (Національний комітет з досліджень планетної біології та хімічної еволюції, 1990).

Класифікація біоелементів

Відповідно до їхньої кількості в будові біомолекул, біоелементи класифікуються як первинні, вторинні та мікроелементи (Rastogi, 2003)..

1 - Первинні біоелементи

Основними біоелементами є ті, які знаходяться у більшій кількості (приблизно 96% живої речовини) і є тими, які складають більшу частину органічних біомолекул (вуглеводи, ліпіди, білки та нуклеїнові кислоти).

Ці елементи характеризуються легкістю (низькою атомною вагою) і великою кількістю. Первинними біоелементами є вуглець, водень, кисень, азот, фосфор і сірка.

Вуглець (C)

Це головний біоелемент, який утворює біомолекули. Він має можливість збиратись у великі вуглець-вуглецеві ланцюги за допомогою одинарних, подвійних або потрійних зв'язків, а також циклічних структур.

Вона може включати в себе безліч функціональних груп, таких як кисень, гідроксид, фосфат, аміно, нітро та ін..

Атом вуглецю, ймовірно, один з найважливіших біоелементів, оскільки всі біомолекули містять вуглець. Можна знайти, наприклад, ліпіди без фосфору або азоту (наприклад, холестерин), але немає біомолекул без вуглецю.

Водень (H)

Це одна з компонентів молекули води, яка є необхідною для життя, і є частиною вуглецевих скелетів органічних молекул.

Чим більше молекул водню має біомолекула, тим більше вона буде знижена, і тим більше буде здатність окислюватися, виробляючи більше енергії.

Наприклад, жирні кислоти мають більше електронів, ніж вуглеводи, тому вони здатні виробляти більше енергії шляхом деградації.

Кисень (O)

Це інший елемент, що утворює молекулу води. Це дуже електронегативний елемент, що дозволяє збільшити виробництво енергії через аеробне дихання.

Крім того, полярні зв'язки з воднем, в результаті чого у воднорозчинних полярних радикалах.

Азот (N)

Елемент, який присутній у всіх амінокислотах. Через азот амінокислоти мають здатність утворювати пептидний зв'язок для отримання білків.

Цей біоелемент також зустрічається в азотистих підставах нуклеїнових кислот. Усувається організмом у вигляді сечовини.

Однією з перших біомолекул, що утворилися, була АТФ, завдяки великій кількості азоту в атмосфері Землі. Азот є частиною аденозину АТФ.

Фосфор (P)

Групу в основному виявляють як фосфати (PO₄^3-), що входить до складу нуклеотидів. Створюйте енергозберігаючі посилання, які дозволяють легко обмінюватися (ATP).

Він також важливий у структурі ДНК, оскільки він утворює фододіестерну зв'язок з нуклеотидами для утворення цієї молекули.

Сірка (S)

Біоелемент, який знаходиться в основному як сульфгідрильна група (-SH), що входить до складу амінокислот, таких як цистеїн, в якому дисульфідні зв'язки є необхідними для створення стабільності в третинній і четвертинній структурі білків.

Він також міститься в коферменті А, необхідному для різних універсальних метаболічних шляхів, таких як цикл Кребса (Llull, S.F.). Це найважчий первинний біоелемент, який існує, оскільки його атомна маса становить 36 г / моль.

2- Вторинні біоелементи

Ці типи елементів також присутні у всіх живих істотах, але не в тих самих кількостях, як первинні елементи.

Вони не відповідають біомолекулам, але використовуються в градієнтах клітинної концентрації, діелектричної сигналізації нейронів і нейротрансмітерів, стабілізують заряджені біомолекули, такі як АТФ і утворюють частину кісткової тканини.

Ці біоелементи являють собою кальцій (Ca), натрій (Na), калій (K), магній (Mg) і хлор (Cl). Найбільш рясними є натрій, калій, магній і кальцій.

Кальцій (Ca)

Кальцій необхідний для живих істот, оскільки рослини потребують кальцію для побудови клітинних стінок.

Він утворює частину кісткової тканини хребетних у вигляді гідроксиапатиту (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 і його фіксація пов'язана з вживанням вітаміну D і сонячного світла. Кальцій, присутній в іонній формі, служить важливим регулятором процесів в клітинній цитоплазмі.

Кальцій впливає на нервово-м'язову збудливість м'язів (разом з іонами K, Na і Mg і бере участь у скороченні м'язів). Гіпокальціємія призводить до коліко-тетанії. Він також бере участь у регуляції синтезу глікогену в нирках, печінці та скелетних м'язах.

Кальцій знижує проникність клітинної мембрани і стінки капіляра, внаслідок чого проявляє її протизапальну, антиексудативну та антиалергічну дію. Це також необхідно для згортання крові.

Іони кальцію є важливими внутрішньоклітинними месенджерами, які впливають на секрецію інсуліну в кровообігу та секрецію ферментів травлення в тонкому кишечнику.

На реабсорбцію кальцію впливає взаємний зв'язок кальцію з фосфатами в вмісті кишечника, а також наявність холекальциферолу, який регулює активну реабсорбцію кальцію і фосфору..

Обмін кальцію і фосфатів регулюється гормонально паратоїдним гормоном і кальцитоніном. Паратоїдний гормон вивільняє кальцій з кісток в крові.

Кальцитонін сприяє відкладенню кальцію в кістках, що знижує рівень крові.

Магній (Mg)

Магній є вторинним біоелементом, що входить до складу біомолекул, оскільки він є кофактором хлорофілу. Магній є типовим внутрішньоклітинним катіоном і є невід'ємною частиною тканин і рідин організму.

Він присутній в скелеті (70%) і в м'язах тварин і серед його функцій - стабілізувати негативний заряд фосфатів молекули АТФ..

Натрій (Na)

Це важливий позаклітинний катіон, він бере участь в гомеостазі організму. Захищає організм від надмірних втрат води через натрієві канали і бере участь у поширенні нервового збудження.

Калій (K)

Він бере участь в гомеостазі організму і в поширенні нервового збудження через калієві канали. Дефіцит калію може призвести до зупинки серця.

Хлор (Cl)

Галоген з групи VII періодичної таблиці. В організмі живих істот він присутній переважно як хлорид-іон, який стабілізує позитивний заряд іонів металів (біогенні елементи, С.Ф.).

3- Елементи в слідах

Вони присутні в деяких живих істотах. Багато з цих мікроелементів діють як кофактори в ферментах.

Мікроелементами є бор (B), бром (Br), мідь (Cu), фтор (F), марганець (Mn), кремній (Si), залізо (Fe), йод (I) та ін..

Частка біоелементів

Існує різниця в частці біоелементів в організмах і в атмосфері, гідросфері або земній корі, що свідчить про вибір більш відповідних елементів для формування структур і виконання специфічних функцій над кількістю.

Наприклад, вуглець становить приблизно 20% від маси організмів, але його концентрація в атмосфері у вигляді діоксиду вуглецю є низькою. З іншого боку, азот становить майже 80% земної атмосфери, але лише 3,3% азоту становить людський організм.

Наступна таблиця показує частку деяких біоелементів у живих організмах порівняно з рештою Землі (Bioelements, s.f.):

Таблиця 1: велика кількість біоелементів у Всесвіті, на землі і в організмі людини.

Біомолекули

Біоелементи поєднуються один з одним і можуть утворювати тисячі різних молекул. Біомолекули беруть участь у конституції клітин.

Вони можуть бути класифіковані на неорганічні (вода і мінерали) і органічні (вуглеводи, ліпіди, амінокислоти і нуклеїнові кислоти).

Біомолекули відомі як структурні шляхи життя, тому що вони цегли або основні форми, в яких складаються більш складні молекули.

Наприклад, амінокислоти є структурними ашларами білків. Амінокислотна послідовність визначає первинну структуру білка.

Молекули, такі як ліпіди, утворюють клітинну мембрану, а прості вуглеводи - лобіомоли утворюють складні вуглеводи, такі як молекула глікогену.

Існує також азотисті основи, які, коли вони зв'язуються з вуглеводом рибози або дезоксирибозом, утворюють молекули РНК і ДНК, де їх послідовність буде поцілунком від генетичного коду..

Список літератури

1. Біоелементи. (2009, 14 грудня). Взяті з wikiteka: wikiteka.co.uk.
2. Біоелементи. (s.f.). Взяті з cronodon: cronodon.com.
3. Біогенні елементи. (S.F.). Взяті з chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
4. Біогенні елементи хімії. (S.F.). Взяті з intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
5. Llull, R. (S.F.). Компоненти живої речовини. Взяті з bioluliaes: bioluliaes.wordpress.com.
6. Національний комітет з досліджень планетної біології та хімічної еволюції. (1990). Космічна історія біогенних елементів і сполук. В Пошук походження життя: прогрес і майбутні напрямки в планетарній біології та хімічній еволюції. Вашингтон, округ Колумбія: преса національних академій (США).
7. Rastogi, В. Б. (2003). Сучасна біологія. Новий Dehli: pitanbar опублікування.