Klasifikace bioelementů (primární a sekundární)



bioelementy nebo biogenní prvky (bio = život, genetika = začátek) jsou ty chemické prvky, které tvoří záležitost živých bytostí.

Tam je přibližně 70 těchto elementů, který se liší v různých proporcích a ne všichni jsou přítomní ve všech živých bytostech (Bioelements, 2009) \ t.

Veškerá hmota ve vesmíru se vyskytuje ve formě atomů malého počtu prvků. Ve vesmíru je 92 přírodních chemických prvků.

Z našeho terestrického hlediska je obtížné představit si formy života, ve kterých prvky vodík, uhlík, kyslík, dusík, síra a fosfor nehrají rozhodující roli (CHEMICKÉ BIOLOGICKÉ PRVKY, S.F.).

Skutečnost, že skutečně hrají tuto roli ve vesmíru, se zdá být velmi pravděpodobná, částečně proto, že (kromě fosforu) se jedná o nejhojnější prvky v celém kosmu, stejně jako jsou vyráběny ve významných množstvích mezi stavebními kameny pozemských planet..

Kromě toho je jeho chemie zvláště vhodná pro vývoj složitých struktur a funkcí, které jsou charakteristické pro živé systémy.

Vzhledem k tomu, že Slunce a planety vznikly před 4,6 miliardami let ve vesmíru, jehož věk je asi 15 miliard let starý, je zřejmé, že tyto "biogenní prvky" zažily dlouhou a složitou chemickou historii, než vstoupily do vesmíru. pozemní biochemie.

V současné době není známo, zda tato předchozí historie hrála přímou roli ve vzniku života na Zemi.

Jasné je, že astrochemie je převážně chemie biogenních prvků a že porozumění povaze a vývoji chemické složitosti ve vesmíru je klíčové pro pochopení ranného chemického stavu naší vlastní sluneční soustavy a četnost, s jakou se vyskytují související podmínky v jiných částech naší galaxie a dalších galaxií (Výbor pro národní výzkumnou radu (US) pro planetární biologii a chemický vývoj, 1990).

Klasifikace bioelementů

Podle jejich množství v ústavě biomolekul jsou bioelementy klasifikovány jako primární, sekundární a stopové prvky (Rastogi, 2003).

1 - Primární bioelementy

Primární bioelementy jsou ty, které jsou ve větším množství (přibližně 96% živé hmoty) a jsou to ty, které tvoří většinu organických biomolekul (sacharidy, lipidy, proteiny a nukleové kyseliny)..

Tyto prvky se vyznačují tím, že jsou lehké (nízká atomová hmotnost) a hojné. Primární bioelementy jsou uhlík, vodík, kyslík, dusík, fosfor a síra.

Uhlík (C)

Je to hlavní bioelement, který tvoří biomolekuly. Má schopnost sestavit se do velkých řetězců uhlík-uhlík pomocí jednoduchých, dvojitých nebo trojných vazeb a cyklických struktur.

Může obsahovat celou řadu funkčních skupin, jako je kyslík, hydroxid, fosfát, aminoskupina, nitro atd., Což má za následek velké množství různých molekul..

Atom uhlíku je pravděpodobně jeden z nejdůležitějších bioelementů, protože všechny biomolekuly obsahují uhlík. Lze například najít lipidy bez fosforu nebo dusíku (například cholesterol), ale bez uhlíku nejsou žádné biomolekuly..

Vodík (H)

Je to jedna ze složek molekuly vody, která je nezbytná pro život a je součástí uhlíkových koster organických molekul.

Čím více molekul vodíku má biomolekula, tím více se sníží a čím větší je kapacita oxidace, která produkuje více energie.

Například mastné kyseliny mají více elektronů než sacharidy, takže mají schopnost produkovat více energie degradací.

Kyslík (O)

Je to další prvek, který tvoří molekulu vody. Jedná se o velmi elektronegativní prvek, který umožňuje větší produkci energie prostřednictvím aerobního dýchání.

Kromě toho, polární vazby s vodíkem, což ve vodě rozpustné polární radikály.

Dusík (N)

Prvek, který je přítomen ve všech aminokyselinách. Prostřednictvím dusíku mají aminokyseliny schopnost tvořit peptidovou vazbu pro produkci proteinů.

Tento bioelement se nachází také v dusíkatých bázích nukleových kyselin. Je eliminován organismem ve formě močoviny.

Jedna z prvních biomolekul, které se vytvořily, byla ATP, vzhledem k množství dusíku v zemské atmosféře. Dusík je součástí adenosinu ATP.

Fosfor (P)

Skupina se nachází hlavně jako fosfát (PO)43-), která je součástí nukleotidů. Formujte energeticky bohaté odkazy, které umožňují snadné sdílení (ATP).

To je také důležité ve struktuře DNA protože to tvoří fofodiester spojení s nukleotides tvořit tuto molekulu.

Síra (S)

Bioelement, který se vyskytuje hlavně jako sulfhydrylová skupina (-SH), která je součástí aminokyselin, jako je cystein, ve kterých jsou disulfidové vazby nezbytné pro vytvoření stability v terciární a kvartérní struktuře proteinů.

To je také nalezené v koenzymu A, nezbytný pro různé univerzální metabolické cesty, takový jako Krebsův cyklus (Llull, S.F.). To je nejtěžší primární bioelement, který existuje, protože jeho atomová hmotnost je 36 g / mol.

2- Sekundární bioelementy

Tyto typy prvků jsou také přítomny ve všech živých bytostech, ale ne ve stejném množství jako primární prvky.

Neslučují biomolekuly, ale používají se ve gradientech buněčné koncentrace, dielektrické signalizaci neuronů a neurotransmiterů, stabilizují nabité biomolekuly, jako je ATP a tvoří část kostní tkáně..

Tyto bioelementy jsou vápník (Ca), sodík (Na), draslík (K), hořčík (Mg) a chlor (Cl). Nejpočetnější jsou sodík, draslík, hořčík a vápník.

Vápník (Ca)

Vápník je nezbytný pro živé věci, protože rostliny vyžadují, aby vápník budoval buněčné stěny.

Je součástí kostní tkáně obratlovců ve formě hydroxyapatitu (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 a jeho fixace souvisí s konzumací vitamínu D a slunečního světla. Vápník přítomný v iontové formě slouží jako důležitý regulátor procesů v buněčné cytoplazmě.

Vápník ovlivňuje svalovou neuromuskulární excitabilitu (spolu s ionty K, Na a Mg a podílí se na svalové kontrakci.) Hypokalcémie vede ke kolika tetanii. Podílí se také na regulaci syntézy glykogenu v ledvinách, játrech a kosterních svalech.

Vápník snižuje propustnost buněčné membrány a kapilární stěny, což má za následek protizánětlivé, antiexudativní a antialergické účinky. Je také nezbytné pro srážení krve.

Ionty vápníku jsou významnými intracelulárními posly, které ovlivňují vylučování inzulínu v oběhu a vylučování enzymů trávení v tenkém střevě..

Rebsorpce vápníku je ovlivněna vzájemným vztahem vápníku k fosfátům ve střevním obsahu a přítomností cholekalciferolu, který reguluje aktivní reabsorpci vápníku a fosforu.

Výměna vápníku a fosfátů se reguluje hormonálně paratoidním hormonem a kalcitoninem. Paratoidní hormon uvolňuje vápník z kostí v krvi.

Kalcitonin podporuje ukládání vápníku v kostech, což snižuje hladiny v krvi.

Hořčík (Mg)

Hořčík je sekundární bioelement, který je součástí biomolekul, protože je kofaktorem chlorofylu. Hořčík je typický intracelulární kation a je nezbytnou součástí tělesných tkání a tekutin.

Je přítomen v kostře (70%) a ve svalech zvířat a mezi jeho funkce je stabilizovat negativní náboj fosfátů molekuly ATP.

Sodík (Na)

Je to důležitý extracelulární kation, podílí se na homeostáze organismu. Chrání tělo před nadměrnými ztrátami vody sodíkovými kanály a podílí se na šíření nervového vzrušení.

Draslík (K)

Podílí se na homeostáze organismu a na šíření nervového vzrušení draslíkovými kanály. Nedostatek draslíku může vést k zástavě srdce.

Chlor (Cl)

Halogen ze skupiny VII periodické tabulky. Je přítomen v organismu živých bytostí hlavně jako chloridový iont, který stabilizuje kladný náboj iontů kovů (Biogenic elements, S.F.).

3- prvky ve stopách

Jsou přítomni v některých živých bytostech. Mnoho z těchto stopových prvků působí jako kofaktory v enzymech.

Stopové prvky jsou bor (B), brom (Br), měď (Cu), fluor (F), mangan (Mn), křemík (Si), železo (Fe), jod (I) atd..

Podíl bioelementů

Existuje rozdíl v podílu bioelementů v organismech av atmosféře, hydrosféře nebo zemské kůře, což svědčí o výběru vhodnějších prvků pro vytváření struktur a provádění specifických funkcí nad hojnost..

Například uhlík je přibližně 20% hmotnosti organismů, ale jeho koncentrace v atmosféře ve formě oxidu uhličitého je nízká. Na druhou stranu dusík tvoří téměř 80% zemské atmosféry, ale lidské tělo tvoří pouze 3,3% dusíku.

Následující tabulka ukazuje podíl některých bioelementů v živých organismech ve srovnání se zbytkem Země (Bioelements, s.f.):

Tabulka 1: hojnost bioelementů ve vesmíru, na Zemi av lidském těle.

Biomolekuly

Bioelementy se navzájem kombinují a mohou tvořit tisíce různých molekul. Biomolekuly se podílejí na tvorbě buněk.

Ty mohou být klasifikovány jako anorganické (voda a minerály) a organické (sacharidy, lipidy, aminokyseliny a nukleové kyseliny)..

Biomolekuly jsou známy jako strukturální ashlars života, protože se jedná o cihly nebo základní formy, ve kterých jsou složeny složitější molekuly..

Například aminokyseliny jsou strukturální ashary proteinů. Aminokyselinová sekvence určuje primární strukturu proteinu.

Molekuly, jako jsou lipidy, tvoří buněčnou membránu a prosté karbohydráty lobiomů tvoří komplexní sacharidy, jako je molekula glykogenu..

Existuje také případ dusíkatých bází, které, když se váží na ribózový sacharid nebo deoxyribózu, tvoří molekuly RNA a DNA, kde jejich sekvence bude polibkem genetického kódu..

Odkazy

  1. Bioelementy. (2009, 14. prosince). Převzato z wikiteka: wikiteka.co.uk.
  2. Bioelementy. (s.f.). Převzato z cronodon: cronodon.com.
  3. Biogenní prvky. (S.F.). Převzato z chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
  4. BIOGENICKÉ PRVKY CHEMIE. (S.F.). Převzato z intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
  5. Llull, R. (S.F.). Komponenty živé hmoty. Převzato z bioluliaes: bioluliaes.wordpress.com.
  6. Národní rada pro výzkum (US) Výbor pro planetární biologii a chemický vývoj. (1990). Kosmická historie biogenních prvků a sloučenin. In Hledání původů života: Průběh a směry budoucnosti v planetární biologii a chemickém vývoji. Washington DC: National Academies Press (USA).
  7. Rastogi, V. B. (2003). Moderní biologie. Nový Dehli: pitanbar publishisng.