Biogenní prvky, charakteristika, klasifikace a funkce

Říká se jim biogenetické prvky ty atomy, které tvoří živou hmotu. Etymologicky, termín pochází bio, který v řečtině znamená “život”; a geneze, což znamená "původ". Ze všech známých prvků je nepostradatelných jen asi třicet.

Na své nejnižší úrovni organizace se hmota skládá z malých částic zvaných atomy. Každý atom je tvořen protony a neutrony v jádru a určitým počtem elektronů kolem něj. Tyto složky definují vlastnosti prvků.

Mají strukturní funkce, které jsou základními složkami biologických molekul (bílkovin, sacharidů, lipidů a nukleových kyselin) nebo se prezentují ve své iontové formě a působí jako elektrolyt. Mají také specifické funkce, jako je zvýhodnění svalové kontrakce nebo přítomnost v aktivním místě enzymu.

Všechny biogenní elementy jsou nepostradatelné, a kdyby člověk zmeškal fenomén života, nemohl by se to stát. Nejvýznamnější biogenní prvky v živých hmotách jsou uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra.

Index

• 1 Charakteristika
  • 1.1 Kovalentní vazby
  • 1.2 Schopnost tvořit jednoduché, dvojité a trojité vazby
• 2 Klasifikace
  • 2.1 Primární prvky
  • 2.2 Sekundární prvky
  • 2.3 Stopové prvky
• 3 Funkce
  • 3.1 Uhlík
  • 3.2 Kyslík
  • 3.3 Vodík
  • 3.4 Dusík
  • 3.5 Fosfor
  • 3.6 Síra
  • 3.7 Vápník
  • 3.8 Hořčík
  • 3.9 Sodík a draslík
  • 3.10 Železo
  • 3.11 Fluor
  • 3.12 Lithium
• 4 Odkazy

Vlastnosti

Biogenní prvky mají řadu chemických vlastností, které je činí vhodnými pro to, aby byly součástí živých systémů:

Kovalentní vazby

Jsou schopny tvořit kovalentní vazby, kde se oba atomy spojují sdílením elektronů z jejich valenčního skořápky. Když je tento odkaz vytvořen, sdílené elektrony jsou umístěny v mezirovinném prostoru.

Tyto vazby jsou poměrně silné a stabilní, což je podmínka, která musí být přítomna v molekulách živých organismů. Stejně tak tyto vazby není obtížné zlomit, což umožňuje určit určitý stupeň molekulární dynamiky.

Schopnost tvořit jednoduché, dvojité a trojité vazby

Velký počet molekul může být vytvořen s několika elementy díky schopnosti tvořit jednoduché, dvojné a trojné vazby.

Kromě poskytování významné molekulární rozmanitosti tato vlastnost umožňuje vytvoření struktur s různými uspořádáními (lineární, prstencový, mimo jiné).

Klasifikace

Biogenní prvky jsou klasifikovány jako primární, sekundární a stopové prvky. Toto uspořádání je založeno na různých proporcích prvků v živých bytostech.

Ve většině organismů jsou tyto proporce zachovány, i když mohou existovat určité specifické variace. Například u obratlovců je rozhodujícím prvkem jód, zatímco v jiných taxony zdá se, že tomu tak není.

Primární prvky

Suchá hmotnost živé hmoty se skládá z 95 až 99% těchto chemických prvků. V této skupině najdeme nejhojnější prvky: vodík, kyslík, dusík a uhlík.

Tyto prvky mají vynikající schopnost kombinovat se s ostatními. Kromě toho mají charakteristiku vytváření více spojů. Uhlík může tvořit až trojné vazby a vytvářet různé organické molekuly.

Sekundární prvky

Prvky této skupiny tvoří 0,7% až 4,5% živé hmoty. Jsou to sodík, draslík, vápník, hořčík, chlor, síra a fosfor.

V organismech jsou sekundární prvky ve své iontové formě; proto se nazývají elektrolyty. V závislosti na zatížení mohou být katalogizovány jako kationty (+) nebo anionty (-)

Obecně se elektrolyty účastní osmotické regulace, nervového impulsu a transportu biomolekul.

Osmotické jevy se týkají adekvátní rovnováhy vody v buněčném prostředí a mimo ni. Podobně mají úlohu při udržování pH v buněčných prostředích; jsou známy jako pufrové roztoky nebo pufry.

Stopové prvky

Jsou v minutových proporcích nebo stopách, přibližně v hodnotách nižších než 0,5%. Jeho přítomnost v nízkých množstvích však neznamená, že jeho role není důležitá. Ve skutečnosti, oni jsou stejně nepostradatelní, že předchozí skupiny pro řádné fungování živého organismu.

Tato skupina se skládá ze železa, hořčíku, kobaltu, mědi, zinku, molybdenu, jodu a fluoru. Stejně jako skupina sekundárních prvků mohou být stopové prvky ve své iontové formě a mohou být elektrolyty.

Jednou z jeho nejvýznamnějších vlastností je udržet se jako stabilní iont v různých oxidačních stavech. Mohou být nalezeny v aktivních centrech enzymů (fyzický prostor uvedeného proteinu, kde dochází k reakci) nebo působí na molekuly, které přenášejí elektrony.

Jiní autoři obvykle bioelementy klasifikují jako nezbytné a nepodstatné. Nejčastěji se však používá klasifikace podle její četnosti.

Funkce

Každý z bio-genetických prvků plní v organismu nepostradatelnou a specifickou funkci. Mezi nejvýznamnější funkce patří:

Uhlík

Uhlík je hlavní "blok" organických molekul.

Kyslík

Kyslík má úlohu v procesech dýchání a je také prvotní složkou v různých organických molekulách.

Vodík

Nachází se ve vodě a je součástí organických molekul. Je velmi univerzální, protože může být spojen s jakýmkoliv jiným prvkem.

Dusík

Nachází se v proteinech, nukleových kyselinách a některých vitamínech.

Fosfor

Fosfor se nachází v ATP (adenosintrifosfát), molekule energie, která se široce používá v metabolismu. Je to energetická měna buněk.

Podobně je fosfor součástí genetického materiálu (DNA) a některých vitaminů. Nalezené v fosfolipidy, klíčové prvky pro tvorbu biologických membrán.

Síra

Síra se nachází v některých aminokyselinách, konkrétně v cysteinu a methioninu. Je přítomen v koenzymu A, což je zprostředkující molekula, která umožňuje velký počet metabolických reakcí.

Vápník

Vápník je nezbytný pro kosti. Proces svalové kontrakce vyžaduje tento prvek. Svalová kontrakce a srážení krve je také zprostředkována tímto iontem.

Hořčík

Hořčík je zvláště důležitý u rostlin, protože se nachází v molekule chlorofylu. Jako iont se podílí jako kofaktor na různých enzymových cestách.

Sodík a draslík

Jsou to hojné ionty v extracelulárním a intracelulárním médiu. Tyto elektrolyty jsou protagonisty nervového impulsu, protože určují membránový potenciál. Tyto ionty jsou známy pro sodno-draselné čerpadlo.

Železo

Je to hemoglobin, protein přítomný v krevních erytrocytech, jehož funkcí je transport kyslíku.

Fluor

Fluor je přítomen v zubech a kostech.

Lithium

Lithium má neurologické funkce.

Odkazy

1. Cerezo García, M. (2013). Základy základní biologie. Publikace Universitat Jaume I.
2. Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Základní a zdravotní biologie. Elsevier
3. Gama, M. (2007). Biologie: konstruktivistický přístup. Pearson Education.
4. Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1994). Biochemie člověka: základní kurz. Obrátil jsem se.
5. Teijón, J. M. (2006). Základy strukturní biochemie. Editorial Tébar.
6. Urdiales, B. A. V., Pilar Granillo, M., & Dominguez, M. D. S. V. (2000). Obecná biologie: živé systémy. Redakční skupina Patria.
7. Vallespí, R.M. C., Ramírez, P.C., Santos, S.E., Morales, A.F., Torralba, M. P., & Del Castillo, D. S. (2013). Hlavní chemické sloučeniny. Redakce UNED.