Zdieľam:
Biogénne prvky, charakteristiky, klasifikácia a funkcie
Nazývajú sa biogenetické prvky tie atómy, ktoré tvoria živú hmotu. Etymologicky, termín pochádza bio, čo v gréčtine znamená "život"; a genéza, čo znamená "pôvod". Zo všetkých známych prvkov je nevyhnutných len asi tridsať.
Na svojej najnižšej úrovni organizácie sa hmota skladá z malých častíc nazývaných atómy. Každý atóm je tvorený protónmi a neutrónmi v jadre a určitým počtom elektrónov okolo neho. Tieto zložky definujú vlastnosti prvkov.
Majú štrukturálne funkcie, ktoré sú základnými zložkami v biologických molekulách (proteíny, sacharidy, lipidy a nukleové kyseliny) alebo sa prezentujú vo svojej iónovej forme a pôsobia ako elektrolyt. Majú tiež špecifické funkcie, ako je podporovanie svalovej kontrakcie alebo prítomnosť v aktívnom mieste enzýmu.
Všetky biogénne prvky sú nepostrádateľné, a ak by niekto vynechal fenomén života, nemohol by sa to stať. Hlavnými biogénnymi prvkami najrozšírenejšími v živej hmote sú uhlík, vodík, dusík, kyslík, fosfor a síra.
index
- 1 Charakteristiky
- 1.1 Kovalentné väzby
- 1.2 Schopnosť vytvárať jednoduché, dvojité a trojité väzby
- 2 Klasifikácia
- 2.1 Primárne prvky
- 2.2 Sekundárne prvky
- 2.3 Stopové prvky
- 3 Funkcie
- 3.1 Uhlík
- 3.2 Kyslík
- 3.3 Vodík
- 3.4 Dusík
- 3.5 Fosfor
- 3.6 Síra
- 3.7 Vápnik
- 3.8 Horčík
- 3.9 Sodík a draslík
- 3.10 Železo
- 3.11 Fluór
- 3.12 Lítium
- 4 Odkazy
rysy
Biogénne prvky majú rad chemických vlastností, ktoré ich robia vhodnými na to, aby boli súčasťou živých systémov:
Kovalentné väzby
Sú schopné tvoriť kovalentné väzby, kde sa tieto dva atómy spoja zdieľaním elektrónov z ich valenčného obalu. Keď sa vytvorí táto väzba, zdieľané elektróny sa nachádzajú v medzirovinnom priestore.
Tieto väzby sú pomerne silné a stabilné, stav, ktorý musí byť prítomný v molekulách živých organizmov. Podobne tieto väzby nie je veľmi ťažké zlomiť, čo umožňuje stanoviť určitý stupeň molekulárnej dynamiky.
Schopnosť vytvárať jednoduché, dvojité a trojité väzby
Veľký počet molekúl sa môže vytvoriť s niekoľkými prvkami vďaka schopnosti tvoriť jednoduché, dvojité a trojité väzby.
Okrem poskytnutia významnej molekulárnej rozmanitosti táto vlastnosť umožňuje vytvorenie štruktúr s rôznym usporiadaním (okrem iného lineárne, prstencové).
klasifikácia
Biogénne prvky sú klasifikované ako primárne, sekundárne a stopové prvky. Toto usporiadanie je založené na rôznych pomeroch prvkov v živých bytostiach.
Vo väčšine organizmov sú tieto proporcie zachované, aj keď môžu existovať určité špecifické variácie. Napríklad u stavovcov je rozhodujúcim prvkom jód, zatiaľ čo v iných taxóny Zdá sa, že to tak nie je.
Primárne prvky
Suchá hmotnosť živej hmoty sa skladá z 95 až 99% týchto chemických prvkov. V tejto skupine nájdeme najhojnejšie prvky: vodík, kyslík, dusík a uhlík.
Tieto prvky majú vynikajúcu schopnosť kombinovať sa s ostatnými. Okrem toho majú charakteristiku vytvárania viacnásobných spojov. Uhlík môže tvoriť až trojité väzby a vytvárať rôzne organické molekuly.
Sekundárne prvky
Prvky tejto skupiny tvoria 0,7% až 4,5% živej hmoty. Sú to sodík, draslík, vápnik, horčík, chlór, síra a fosfor.
V organizmoch sú sekundárne prvky vo svojej iónovej forme; preto sa nazývajú elektrolyty. V závislosti od ich zaťaženia môžu byť katalogizované ako katióny (+) alebo anióny (-)
Vo všeobecnosti sa elektrolyty zúčastňujú na osmotickej regulácii, na nervovom impulze a na transport biomolekúl.
Osmotické javy sa vzťahujú na adekvátnu rovnováhu vody v bunkovom prostredí a mimo neho. Podobne majú úlohu pri udržiavaní pH v bunkovom prostredí; sú známe ako tlmivé roztoky alebo tlmivé roztoky.
Stopové prvky
Sú v minútových pomeroch alebo stopách, približne v hodnotách nižších ako 0,5%. Jeho prítomnosť v nízkych množstvách však neznamená, že jeho úloha nie je dôležitá. V skutočnosti sú rovnako nevyhnutné, aby predchádzajúce skupiny pre správne fungovanie živého organizmu.
Táto skupina sa skladá zo železa, horčíka, kobaltu, medi, zinku, molybdénu, jódu a fluóru. Podobne ako skupina sekundárnych prvkov, stopové prvky môžu byť vo svojej iónovej forme a môžu byť elektrolyty.
Jednou z jeho najrelevantnejších vlastností je udržiavať sa ako stabilný ión v rôznych oxidačných stavoch. Môžu sa nachádzať v aktívnych centrách enzýmov (fyzikálny priestor uvedeného proteínu, kde dochádza k reakcii) alebo pôsobia na molekuly, ktoré prenášajú elektróny.
Ostatní autori zvyčajne klasifikujú bioelementy ako nevyhnutné a nepodstatné. Najčastejšie sa však používa klasifikácia podľa množstva.
funkcie
Každý z bio-genetických prvkov spĺňa nenahraditeľnú a špecifickú funkciu v organizme. Medzi najvýznamnejšie funkcie môžeme spomenúť nasledovné:
uhlík
Uhlík je hlavným "blokom" organických molekúl.
kyslík
Kyslík má úlohu v procesoch dýchania a je tiež prvotnou zložkou v rôznych organických molekulách.
vodík
Nachádza sa vo vode a je súčasťou organických molekúl. Je veľmi univerzálny, pretože môže byť spojený s akýmkoľvek iným prvkom.
dusík
Nachádza sa v proteínoch, nukleových kyselinách a niektorých vitamínoch.
fosfor
Fosfor sa nachádza v ATP (adenozíntrifosfát), molekule energie široko používanej v metabolizme. Je to energetická mena buniek.
Podobne je fosfor súčasťou genetického materiálu (DNA) a určitých vitamínov. Nájdené vo fosfolipidoch, rozhodujúce prvky pre tvorbu biologických membrán.
síra
Síra sa nachádza v niektorých aminokyselinách, konkrétne v cysteíne a metioníne. Je prítomný v koenzýme A, sprostredkujúcej molekule, ktorá umožňuje veľký počet metabolických reakcií.
vápnik
Vápnik je nevyhnutný pre kosti. Proces svalovej kontrakcie vyžaduje tento prvok. Tento ión je tiež sprostredkovaný kontrakciou svalov a zrážaním krvi.
magnézium
Horčík je obzvlášť dôležitý v rastlinách, pretože sa nachádza v molekule chlorofylu. Ako ión sa zúčastňuje ako kofaktor v rôznych enzýmových cestách.
Sodík a draslík
Sú bohatými iónmi v extracelulárnom a intracelulárnom médiu. Tieto elektrolyty sú protagonistami nervového impulzu, pretože určujú membránový potenciál. Tieto ióny sú známe pre sodno-draselné čerpadlo.
železo
Je to hemoglobín, proteín prítomný v krvných erytrocytoch, ktorého funkciou je transport kyslíka.
fluór
Fluór je prítomný v zuboch a kostiach.
lítium
Lítium má neurologické funkcie.
referencie
- Cerezo García, M. (2013). Základy základnej biológie. Publikácie Univerzity Jaume I.
- Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Základná a zdravotná biológia. Elsevier
- Gama, M. (2007). Biológia: konštruktivistický prístup. Pearson Education.
- Macarulla, J.M., & Goñi, F.M. (1994). Ľudská biochémia: základný kurz. Obrátil som sa.
- Teijón, J. M. (2006). Základy štrukturálnej biochémie. Editorial Tébar.
- Urdiales, B. A. V., Pilar Granillo, M., & Dominguez, M. D. S. V. (2000). Všeobecná biológia: živé systémy. Redakčná skupina Patria.
- Vallespí, R.M. C., Ramírez, P.C., Santos, S.E., Morales, A.F., Torralba, M. P., & Del Castillo, D. S. (2013). Hlavné chemické zlúčeniny. Redakcia UNED.