Klasifikácia bioelementov (primárne a sekundárne)



bioelementos alebo biogénne prvky (bio = život, genetika = začiatok) sú tie chemické prvky, ktoré tvoria záležitosť živých bytostí.

Existuje približne 70 týchto prvkov, ktoré sa líšia v rôznych pomeroch a nie všetky sú prítomné vo všetkých živých bytostiach (Bioelements, 2009).

Všetka hmota vo vesmíre sa vyskytuje vo forme atómov malého počtu prvkov. Vo vesmíre je 92 prírodných chemických prvkov.

Z nášho terestrického hľadiska je ťažké predstaviť si formy života, v ktorých prvky vodík, uhlík, kyslík, dusík, síra a fosfor nehrajú rozhodujúcu úlohu (CHEMICKÉ BIOLOGICKÉ PRVKY, S.F.).

Skutočnosť, že túto úlohu v celom vesmíre skutočne hrajú, sa zdá byť veľmi pravdepodobná, čiastočne preto, že (okrem fosforu) ide o najhojnejšie prvky v celom vesmíre, ako aj vo významných množstvách medzi stavebnými blokmi pozemských planét..

Okrem toho je jej chémia obzvlášť vhodná na vývoj komplexných štruktúr a funkcií, ktoré sú charakteristické pre živé systémy.

Keďže Slnko a planéty vznikli pred 4,6 miliardami rokov vo vesmíre, ktorého vek je asi 15 miliárd rokov starý, je zrejmé, že tieto "biogénne prvky" zažili dlhú a zložitú chemickú históriu pred vstupom do vesmíru. zemskej biochémie.

V súčasnosti nie je známe, či táto predchádzajúca história hrala priamu úlohu v pôvode života na Zemi.

Je jasné, že astrochémia je prevažne chémia biogénnych prvkov a že pochopenie podstaty a vývoja chemickej zložitosti vo vesmíre je rozhodujúce pre pochopenie skorého chemického stavu našej vlastnej slnečnej sústavy a frekvencia výskytu súvisiacich podmienok v iných častiach našej galaxie a iných galaxií (Výbor pre národnú výskumnú radu (USA) pre planetárnu biológiu a chemický vývoj, 1990).

Klasifikácia bioelementov

Podľa ich množstva v zložení biomolekúl sú bioelementy klasifikované ako primárne, sekundárne a stopové prvky (Rastogi, 2003).

1. Primárne bioelementy

Primárne bioelementy sú tie, ktoré sú vo väčšom množstve (približne 96% živej hmoty) a sú to tie, ktoré tvoria väčšinu organických biomolekúl (sacharidy, lipidy, proteíny a nukleové kyseliny)..

Tieto prvky sa vyznačujú tým, že sú svetlé (nízka atómová hmotnosť) a hojné. Primárnymi bioelementmi sú uhlík, vodík, kyslík, dusík, fosfor a síra.

Uhlík (C)

Je to hlavný bioelement, ktorý tvorí biomolekuly. Má schopnosť montovať sa do veľkých reťazcov uhlík-uhlík pomocou jednoduchých, dvojitých alebo trojitých väzieb, ako aj cyklických štruktúr..

Môže obsahovať rôzne funkčné skupiny, ako je kyslík, hydroxid, fosfát, aminoskupina, nitroskupina atď., Čo má za následok obrovské množstvo rôznych molekúl..

Atóm uhlíka je pravdepodobne jednou z najdôležitejších bioelementov, pretože všetky biomolekuly obsahujú uhlík. Môžeme nájsť napríklad lipidy bez fosforu alebo dusíka (napríklad cholesterol), ale nie sú tu žiadne biomolekuly bez uhlíka..

Vodík (H)

Je to jedna zo zložiek molekuly vody, ktorá je nevyhnutná pre život a je súčasťou uhlíkových skeletov organických molekúl.

Čím viac molekúl vodíka má biomolekula, tým viac sa zníži a tým väčšia je schopnosť oxidácie produkovať viac energie.

Napríklad mastné kyseliny majú viac elektrónov ako sacharidy, takže majú schopnosť produkovať viac energie degradáciou.

Kyslík (O)

Je to ďalší prvok, ktorý tvorí molekulu vody. Je to veľmi elektronegatívny prvok, ktorý umožňuje väčšiu produkciu energie prostredníctvom aeróbneho dýchania.

Okrem toho, polárne väzby s vodíkom, čo vedie k vo vode rozpustné polárne radikály.

Dusík (N)

Element, ktorý je prítomný vo všetkých aminokyselinách. Prostredníctvom dusíka majú aminokyseliny schopnosť vytvárať peptidovú väzbu na produkciu proteínov.

Tento bioelement sa nachádza aj v dusíkatých bázach nukleových kyselín. Je eliminovaný organizmom vo forme močoviny.

Jedna z prvých biomolekúl, ktoré sa vytvorili, bola ATP v dôsledku množstva dusíka v atmosfére Zeme. Dusík je súčasťou adenozínu ATP.

fosfor (P)

Skupina sa nachádza hlavne ako fosfát (PO43-), ktorá je súčasťou nukleotidov. Vytvárajte energeticky bohaté odkazy, ktoré umožňujú jednoduché zdieľanie (ATP).

Je tiež dôležitá v štruktúre DNA, pretože tvorí fofodiesterovú väzbu s nukleotidmi za vzniku tejto molekuly.

Síra (S)

Bioelement, ktorý sa nachádza hlavne ako sulfhydrylová skupina (-SH), ktorá je súčasťou aminokyselín, ako je cysteín, v ktorej sú disulfidové väzby nevyhnutné na vytvorenie stability v terciárnej a kvartérnej štruktúre proteínov.

Nachádza sa tiež v koenzýme A, ktorý je nevyhnutný pre rôzne univerzálne metabolické dráhy, ako je Krebsov cyklus (Llull, S.F.). Je to najťažší primárny bioelement, ktorý existuje, pretože jeho atómová hmotnosť je 36 g / mol.

2- Sekundárne bioelementy

Tieto typy prvkov sú tiež prítomné vo všetkých živých bytostiach, ale nie v rovnakých množstvách ako primárne prvky.

Nevyhovujú biomolekulám, ale používajú sa v gradientoch bunkovej koncentrácie, dielektrickej signalizácii neurónov a neurotransmiterov, stabilizujú nabité biomolekuly ako ATP a tvoria časť kostného tkaniva..

Tieto bioelementy sú vápnik (Ca), sodík (Na), draslík (K), horčík (Mg) a chlór (Cl). Najpočetnejšie sú sodík, draslík, horčík a vápnik.

Vápnik (Ca)

Vápnik je nevyhnutný pre živé veci, pretože rastliny potrebujú vápnik na budovanie bunkových stien.

Je súčasťou kostného tkaniva stavovcov vo forme hydroxyapatitu (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 a jeho fixácia súvisí s konzumáciou vitamínu D a slnečného svetla. Vápnik prítomný v iónovej forme slúži ako dôležitý regulátor procesov v bunkovej cytoplazme.

Vápnik ovplyvňuje nervovosvalovú excitabilitu svalov (spolu s iónmi K, Na a Mg a zúčastňuje sa na svalovej kontrakcii.) Hypokalcémia vedie ku kolike-tetanii. Podieľa sa aj na regulácii syntézy glykogénu v obličkách, pečeni a kostrových svaloch.

Vápnik znižuje priepustnosť bunkovej membrány a kapilárnej steny, čo má za následok protizápalové, antiexudatívne a antialergické účinky. Je tiež nevyhnutné pre zrážanie krvi.

Ióny vápnika sú dôležitými intracelulárnymi poslami, ktoré ovplyvňujú vylučovanie inzulínu v obehu a vylučovanie enzýmov trávenia v tenkom čreve..

Rebsorpcia vápnika je ovplyvnená vzájomným vzťahom vápnika k fosfátom v črevnom obsahu a prítomnosťou cholekalciferolu, ktorý reguluje aktívnu reabsorpciu vápnika a fosforu.

Výmena vápnika a fosfátov sa reguluje hormonálne paratoidným hormónom a kalcitonínom. Paratoidný hormón uvoľňuje vápnik z kostí v krvi.

Kalcitonín podporuje ukladanie vápnika v kostiach, čo znižuje hladiny v krvi.

Horčík (Mg)

Horčík je sekundárny bioelement, ktorý je súčasťou biomolekúl, pretože je kofaktorom chlorofylu. Horčík je typický intracelulárny katión a je nevyhnutnou súčasťou telesných tkanív a tekutín.

Je prítomný v kostre (70%) a vo svaloch zvierat a medzi jeho funkcie je stabilizovať negatívny náboj fosfátov molekuly ATP.

Sodík (Na)

Je dôležitým extracelulárnym katiónom, podieľa sa na homeostáze organizmu. Chráni telo pred nadmernými stratami vody cez sodíkové kanály a podieľa sa na šírení nervového vzrušenia.

Draslík (K)

Podieľa sa na homeostáze organizmu a na šírení nervového vzrušenia cez draslíkové kanály. Nedostatok draslíka môže viesť k zástave srdca.

Chlór (Cl)

Halogén zo skupiny VII periodickej tabuľky. Je prítomný v organizme živých bytostí hlavne ako chloridový ión, ktorý stabilizuje kladný náboj iónov kovov (Biogenic elements, S.F.)..

3- prvky v stopách

Sú prítomné v niektorých živých bytostiach. Mnohé z týchto stopových prvkov pôsobia ako kofaktory v enzýmoch.

Stopové prvky sú bór (B), bróm (Br), meď (Cu), fluór (F), mangán (Mn), kremík (Si), železo (Fe), jód (I) atď..

Podiel bioelementov

Existuje rozdiel v pomere bioelementov v organizmoch av atmosfére, hydrosfére alebo zemskej kôre, čo svedčí o výbere vhodnejších prvkov na vytvorenie štruktúr a plnení špecifických funkcií nad početnosť..

Napríklad uhlík je približne 20% hmotnosti organizmov, ale jeho koncentrácia v atmosfére vo forme oxidu uhličitého je nízka. Na druhej strane dusík tvorí takmer 80% zemskej atmosféry, ale ľudské telo tvorí len 3,3% dusíka.

Nasledujúca tabuľka ukazuje podiel niektorých bioelementov v živých organizmoch v porovnaní so zvyškom Zeme (Bioelements, s.f.):

Tabuľka 1: hojnosť bioelementov vo vesmíre, na zemi av ľudskom tele.

biomolekúl

Bioelementy sa navzájom kombinujú a môžu tvoriť tisíce rôznych molekúl. Biomolekuly sa podieľajú na konštitúcii buniek.

Môžu byť klasifikované ako anorganické (voda a minerály) a organické (sacharidy, lipidy, aminokyseliny a nukleové kyseliny)..

Biomolekuly sú známe ako štrukturálne formy života, pretože sú to tehly alebo základné formy, v ktorých sú zložené zložitejšie molekuly..

Napríklad aminokyseliny sú štruktúrnymi ashlarmi proteínov. Aminokyselinová sekvencia určuje primárnu štruktúru proteínu.

Molekuly, ako sú lipidy, tvoria bunkovú membránu a jednoduché karbohydráty lobórov tvoria komplexné sacharidy, ako je molekula glykogénu.

Existuje tiež prípad dusíkatých báz, ktoré, keď sa viažu na ribózový sacharid alebo deoxyribózu, tvoria molekuly RNA a DNA, kde ich sekvencia bude bozk z genetického kódu..

referencie

  1. Bioelements. (2009, 14. december). Prevzaté z wikiteka: wikiteka.co.uk.
  2. Bioelements. (N. D.). Prevzaté z cronodon: cronodon.com.
  3. Biogénne prvky. (S.F.). Prevzaté z chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
  4. BIOGENICKÉ PRVKY CHÉMIE. (S.F.). Prevzaté z intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
  5. Llull, R. (S.F.). Zložky živej hmoty. Prevzaté z bioluliaes: bioluliaes.wordpress.com.
  6. Výbor pre národnú výskumnú radu (USA) pre planetárnu biológiu a chemický vývoj. (1990). Kozmická história biogénnych prvkov a zlúčenín. v Hľadanie pôvodu života: smerovanie a budúce smerovanie v planetárnej biológii a chemickom vývoji. Washington DC: National Academies Press (USA).
  7. Rastogi, V. B. (2003). Moderná biológia. Nový Dehli: pitanbar publishisng.