Біогенні елементи, характеристики, класифікація та функції

Їх називають біогенетичні елементи ті атоми, які складають живу речовину. Етимологічно термін походить біо, що по-грецьки означає "життя"; і генезис, що означає "походження". З усіх відомих елементів незамінними є лише близько тридцяти.

На самому нижчому рівні організації матерія складається з дрібних частинок, які називаються атомами. Кожен атом складається з протонів і нейтронів в ядрі і певної кількості електронів навколо нього. Ці складові визначають властивості елементів.

Вони мають структурні функції, які є основними складовими біологічних молекул (білків, вуглеводів, ліпідів і нуклеїнових кислот) або представлені в їх іонній формі і діють як електроліт. Вони також мають специфічні функції, такі як сприяння скорочення м'язів або присутності в активному місці ферменту.

Всі біогенні елементи є незамінними, і якщо пропустити феномен життя, це не може статися. Основними біогенними елементами, найбільш поширеними в живій речовині, є вуглець, водень, азот, кисень, фосфор і сірка.

Індекс

• 1 Характеристики
  • 1.1 Ковалентні зв'язки
  • 1.2 Здатність формувати прості, подвійні та потрійні зв'язки
• 2 Класифікація
  • 2.1 Первинні елементи
  • 2.2 Вторинні елементи
  • 2.3 Мікроелементи
• 3 Функції
  • 3.1 Вуглець
  • 3.2 Кисень
  • 3.3 Водень
  • 3.4 Азот
  • 3.5 Фосфор
  • 3.6 Сірка
  • 3.7 Кальцій
  • 3.8 Магній
  • 3.9 Натрій і калій
  • 3.10 Залізо
  • 3.11 Фтор
  • 3.12 Літій
• 4 Посилання

Особливості

Біогенні елементи мають ряд хімічних характеристик, які роблять їх придатними для того, щоб бути частиною живих систем:

Ковалентні зв'язки

Вони здатні утворювати ковалентні зв'язки, де два атоми приєднуються, розділяючи електрони зі своєї валентної оболонки. Коли ця ланка утворюється, спільні електрони розташовуються в міжядерному просторі.

Ці зв'язки є досить сильними і стійкими, що повинно бути присутнім в молекулах живих організмів. Крім того, ці зв'язки не надзвичайно важко розірвати, що дозволяє встановити певну ступінь молекулярної динаміки.

Можливість формування простих, подвійних і потрійних зв'язків

Велика кількість молекул може утворюватися з невеликою кількістю елементів завдяки здатності утворювати одно-, дво- і потрійні зв'язки.

На додаток до значної молекулярної різноманітності, ця особливість дозволяє формувати структури з різними механізмами (лінійні, кільцеподібні, серед інших).

Класифікація

Біогенні елементи класифікуються як первинні, вторинні та мікроелементи. Таке розташування базується на різних пропорціях елементів у живих істотах.

У більшості організмів ці пропорції зберігаються, хоча можуть існувати певні специфічні варіації. Наприклад, у хребетних важливим елементом є йод, а в іншому таксонів мабуть, це не так.

Первинні елементи

Суха маса живої речовини складається з 95 до 99% цих хімічних елементів. У цій групі ми знаходимо найпоширеніші елементи: водень, кисень, азот і вуглець.

Ці елементи мають чудову здатність поєднуватися з іншими. Крім того, вони мають характеристику формування безлічі ланок. Вуглець може утворювати до потрійних зв'язків і генерувати різні органічні молекули.

Вторинні елементи

Елементи цієї групи складають від 0,7% до 4,5% живої речовини. Це натрій, калій, кальцій, магній, хлор, сірка і фосфор.

В організмах вторинні елементи знаходяться в їх іонній формі; тому їх називають електролітами. Залежно від їх навантаження їх можна каталогізувати як катіони (+) або аніони (-)

Загалом, електроліти беруть участь в осмотичній регуляції, в нервовому імпульсі і в транспорті біомолекул.

Осмотичні явища відносяться до адекватного балансу води в клітинному середовищі та поза ним. Крім того, вони мають роль у підтримці рН у клітинних середовищах; вони відомі як буферні розчини або буфер.

Мікроелементи

Вони знаходяться в мінливих пропорціях або слідах, приблизно в значеннях нижче 0,5%. Однак його присутність в малих кількостях не свідчить про те, що її роль не є важливою. Фактично вони однаково незамінні, що попередні групи для правильного функціонування живого організму.

До цієї групи входять залізо, магній, кобальт, мідь, цинк, молібден, йод і фтор. Як і група вторинних елементів, мікроелементи можуть перебувати в їх іонній формі і бути електролітами.

Одним з його найбільш релевантних властивостей є збереження себе в якості стабільного іона в різних станах окислення. Вони можуть бути знайдені в активних центрах ферментів (фізичний простір зазначеного білка, де відбувається реакція) або діяти на молекули, які переносять електрони.

Інші автори зазвичай класифікують біоелементи як істотні і несуттєві. Однак найчастіше використовується класифікація за своїм достатком.

Функції

Кожен з біогенетичних елементів виконує незамінну і специфічну функцію в організмі. Серед найбільш актуальних функцій можна виділити наступні:

Вуглець

Вуглець є основним "блоком" органічних молекул.

Кисень

Кисень відіграє важливу роль у процесах дихання, а також є первинним компонентом різних органічних молекул.

Водень

Він міститься у воді і входить до складу органічних молекул. Він дуже універсальний, оскільки може бути пов'язаний з будь-яким іншим елементом.

Азот

Він міститься в білках, нуклеїнових кислотах і деяких вітамінах.

Фосфор

Фосфор міститься в АТФ (аденозинтрифосфат), енергетичній молекулі, що широко використовується в обміні речовин. Це енергетична валюта клітин.

Крім того, фосфор є частиною генетичного матеріалу (ДНК) і деяких вітамінів. Виявляється в фосфоліпідах, вирішальних елементів для формування біологічних мембран.

Сірка

Сірка знаходиться в деяких амінокислотах, зокрема в цистеїні і метіоніні. Він присутній в коферменті А, посередницькій молекулі, що робить можливим велику кількість метаболічних реакцій.

Кальцій

Кальцій необхідний для кісток. Процеси м'язового скорочення вимагають цього елемента. Скорочення м'язів і згортання крові також опосередковується цим іоном.

Магній

Магній особливо важливий для рослин, оскільки він міститься в молекулі хлорофілу. Як іон, він бере участь як кофактор в різних ферментних шляхах.

Натрій і калій

Вони є рясними іонами в позаклітинному і внутрішньоклітинному середовищі відповідно. Ці електроліти є протагоністами нервового імпульсу, оскільки вони визначають мембранний потенціал. Ці іони відомі натрієво-калієвим насосом.

Залізо

Саме в гемоглобіні, протеїні, присутньому в еритроцитах крові, функцією якого є перенесення кисню.

Фтор

Фтор присутній в зубах і кістках.

Літій

Літій має неврологічні функції.

Список літератури

1. Серезо Гарсія, М. (2013). Основи базової біології. Публікації Університету Яуме I.
2. Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Фундаментальна та медична біологія. Elsevier
3. Гама, М. (2007). Біологія: конструктивістський підхід. Освіта Пірсона.
4. Макарулла, Дж. М., і Гоньї, Ф. М. (1994). Біохімія людини: базовий курс. Я повернувся назад.
5. Тейхон, Дж. М. (2006). Основи структурної біохімії. Редакція Тебар.
6. Урдіалес, Б. А. В., Пілар Грінільо, М., & Домінгес, М. Д. С. В. (2000). Загальна біологія: живі системи. Редакційна група Patria.
7. Vallespí, R. М. C., Ramírez, P.C., Santos, S.E., Morales, A.F., Torralba, M.P., & Del Castillo, D.S. (2013). Основні хімічні сполуки. Редакція UNED.