Elementy biogenne, charakterystyka, klasyfikacja i funkcje

Są nazywani elementy biogenetyczne te atomy, które tworzą żywą materię. Etymologicznie termin pochodzi bio, co po grecku oznacza „życie”; i geneza, co oznacza „pochodzenie”. Ze wszystkich znanych elementów, tylko około trzydziestu jest niezbędnych.

Na najniższym poziomie organizacji materia składa się z drobnych cząstek zwanych atomami. Każdy atom składa się z protonów i neutronów w jądrze i pewnej liczby elektronów wokół niego. Składniki te definiują właściwości elementów.

Mają funkcje strukturalne, będące podstawowymi składnikami w molekułach biologicznych (białka, węglowodany, lipidy i kwasy nukleinowe) lub występują w postaci jonowej i działają jako elektrolit. Mają także specyficzne funkcje, takie jak sprzyjanie skurczowi mięśni lub obecność w miejscu aktywnym enzymu.

Wszystkie pierwiastki biogenne są niezbędne, a gdyby pominąć zjawisko życia, nie mogłoby się zdarzyć. Głównymi pierwiastkami biogennymi najliczniej występującymi w żywej materii są węgiel, wodór, azot, tlen, fosfor i siarka.

Indeks

• 1 Charakterystyka
  • 1.1 Linki kowalencyjne
  • 1.2 Możliwość tworzenia wiązań prostych, podwójnych i potrójnych
• 2 Klasyfikacja
  • 2.1 Elementy podstawowe
  • 2.2 Elementy drugorzędne
  • 2.3 Elementy śladowe
• 3 funkcje
  • 3.1 Węgiel
  • 3.2 Tlen
  • 3.3 Wodór
  • 3.4 Azot
  • 3.5 Fosfor
  • 3.6 Siarka
  • 3.7 Wapń
  • 3.8 Magnez
  • 3.9 Sód i potas
  • 3.10 Żelazo
  • 3.11 Fluor
  • 3.12 Lit
• 4 odniesienia

Funkcje

Elementy biogenne mają szereg cech chemicznych, które czynią je odpowiednimi do bycia częścią żywych systemów:

Wiązania kowalencyjne

Są w stanie tworzyć wiązania kowalencyjne, w których dwa atomy łączą się, dzieląc elektrony z ich powłoki walencyjnej. Gdy to połączenie zostanie utworzone, wspólne elektrony znajdują się w przestrzeni międzyjądrowej.

Wiązania te są dość silne i stabilne, co musi być obecne w cząsteczkach organizmów żywych. Podobnie, wiązania te nie są niezwykle trudne do złamania, co pozwala na ustalenie pewnego stopnia dynamiki molekularnej.

Możliwość tworzenia prostych, podwójnych i potrójnych wiązań

Duża liczba cząsteczek może zostać utworzona z kilku elementów dzięki zdolności do tworzenia wiązań pojedynczych, podwójnych i potrójnych.

Oprócz zapewnienia znacznej różnorodności molekularnej, ta cecha pozwala na tworzenie struktur o różnych układach (między innymi liniowych, pierścieniowych).

Klasyfikacja

Pierwiastki biogenne są klasyfikowane jako pierwszorzędowe, drugorzędowe i śladowe. Ten układ opiera się na różnych proporcjach elementów żyjących istot.

W większości organizmów proporcje te są zachowane, chociaż mogą istnieć pewne szczególne odmiany. Na przykład u kręgowców jod jest kluczowym elementem, podczas gdy w innych taksony wydaje się, że tak nie jest.

Elementy podstawowe

Sucha masa żywej materii składa się z 95 do 99% tych pierwiastków chemicznych. W tej grupie znajdujemy najbardziej obfite pierwiastki: wodór, tlen, azot i węgiel.

Elementy te mają doskonałą zdolność łączenia się z innymi. Ponadto cechuje je tworzenie wielu łączy. Węgiel może tworzyć potrójne wiązania i generować różnorodne cząsteczki organiczne.

Elementy wtórne

Elementy tej grupy stanowią od 0,7% do 4,5% żywej materii. Są to sód, potas, wapń, magnez, chlor, siarka i fosfor.

W organizmach pierwiastki wtórne są w postaci jonowej; dlatego nazywane są elektrolitami. W zależności od obciążenia mogą być skatalogowane jako kationy (+) lub aniony (-)

Ogólnie elektrolity uczestniczą w regulacji osmotycznej, w impulsie nerwowym i transporcie biomolekuł.

Zjawiska osmotyczne odnoszą się do odpowiedniej równowagi wody w środowisku komórkowym i poza nim. Podobnie odgrywają rolę w utrzymywaniu pH w środowiskach komórkowych; są znane jako roztwory buforowe lub bufor.

Elementy śladowe

Są w minutowych proporcjach lub śladach, w przybliżeniu w wartościach mniejszych niż 0,5%. Jednak jego obecność w niewielkich ilościach nie wskazuje, że jego rola nie jest ważna. W rzeczywistości są one równie niezbędne, że poprzednie grupy do prawidłowego funkcjonowania żywego organizmu.

Grupa ta składa się z żelaza, magnezu, kobaltu, miedzi, cynku, molibdenu, jodu i fluoru. Podobnie jak grupa pierwiastków wtórnych, pierwiastki śladowe mogą mieć postać jonową i być elektrolitami.

Jedną z jego najważniejszych właściwości jest utrzymanie się jako stabilny jon w różnych stanach utleniania. Można je znaleźć w aktywnych centrach enzymów (fizyczna przestrzeń wspomnianego białka, w którym zachodzi reakcja) lub oddziaływać na cząsteczki, które przenoszą elektrony.

Inni autorzy zazwyczaj klasyfikują biopierwiastki jako niezbędne i nieistotne. Jednak najczęściej stosowana jest klasyfikacja według liczebności.

Funkcje

Każdy z bio-genetycznych elementów pełni niezbędną i specyficzną funkcję w organizmie. Wśród najważniejszych funkcji możemy wymienić następujące:

Węgiel

Węgiel jest głównym „blokiem” cząsteczek organicznych.

Tlen

Tlen odgrywa rolę w procesach oddychania i jest również podstawowym składnikiem różnych cząsteczek organicznych.

Wodór

Występuje w wodzie i jest częścią cząsteczek organicznych. Jest bardzo wszechstronny, ponieważ może być połączony z dowolnym innym elementem.

Azot

Występuje w białkach, kwasach nukleinowych i niektórych witaminach.

Fosfor

Fosfor znajduje się w ATP (adenozynotrójfosforanie), cząsteczce energii szeroko stosowanej w metabolizmie. To waluta energetyczna komórek.

Podobnie, fosfor jest częścią materiału genetycznego (DNA) i niektórych witamin. Znalezione w fosfolipidach, kluczowe elementy do tworzenia błon biologicznych.

Siarka

Siarka występuje w niektórych aminokwasach, szczególnie w cysteinie i metioninie. Jest obecny w koenzymie A, cząsteczce pośredniej, która umożliwia dużą liczbę reakcji metabolicznych.

Wapń

Wapń jest niezbędny dla kości. Procesy skurczu mięśni wymagają tego elementu. Ten jon powoduje również skurcz mięśni i krzepnięcie krwi.

Magnez

Magnez jest szczególnie ważny w roślinach, ponieważ znajduje się w cząsteczce chlorofilu. Jako jon uczestniczy jako kofaktor w różnych szlakach enzymatycznych.

Sód i potas

Są to obfite jony odpowiednio w pożywce zewnątrzkomórkowej i wewnątrzkomórkowej. Te elektrolity są protagonistami impulsu nerwowego, ponieważ determinują potencjał błonowy. Jony te są znane z pompy sodowo-potasowej.

Żelazo

Jest w hemoglobinie, białku obecnym w erytrocytach krwi, którego funkcją jest transport tlenu.

Fluor

Fluor jest obecny w zębach i kościach.

Lit

Lit ma funkcje neurologiczne.

Referencje

1. Cerezo García, M. (2013). Podstawy biologii podstawowej. Publikacje Universitat Jaume I.
2. Galan, R. i Torronteras, S. (2015). Biologia podstawowa i zdrowotna. Elsevier
3. Gama, M. (2007). Biologia: podejście konstruktywistyczne. Pearson Education.
4. Macarulla, J. M. i Goñi, F. M. (1994). Biochemia człowieka: kurs podstawowy. Odwróciłem się.
5. Teijón, J. M. (2006). Podstawy biochemii strukturalnej. Redakcja Tébar.
6. Urdiales, B. A. V., Pilar Granillo, M., i Dominguez, M. D. S. V. (2000). Ogólna biologia: żywe systemy. Grupa redakcyjna Patria.
7. Vallespí, R. M. C., Ramírez, P. C., Santos, S. E., Morales, A. F., Torralba, M. P., i Del Castillo, D. S. (2013). Główne związki chemiczne. Redakcja UNED.