Charakterystyka cyklu magnezu, jego składniki i znaczenie
The cykl magnezu jest procesem biogeochemicznym opisującym przepływ i transformację magnezu między glebą a istotami żywymi. Magnez występuje w naturze głównie w skałach wapiennych i marmurowych. Poprzez erozję wchodzi do gleby, gdzie część jest dostępna do wchłonięcia przez rośliny, a przez nie dociera do całej sieci troficznej.
Część magnezu w żywych istotach powraca na ziemię, gdy jest wydalana ze zwierzęcia lub przez rozkład roślin i zwierząt. W glebie część magnezu jest tracona przez ługowanie, a przez spływ dociera do oceanów.
Cykl magnezu ma ogromne znaczenie dla życia na planecie. Od tego zależy fotosynteza, ponieważ ten minerał jest ważną częścią cząsteczki chlorofilu. U zwierząt jest ważna dla równowagi neurologicznej i hormonalnej organizmu. Oprócz tego, że jest podstawą strukturalną mięśni i kości.
Indeks
- 1 Ogólna charakterystyka
- 2 komponenty
- 2.1 Magnez w środowisku
- 2.2 Magnez w żywych istotach
- 3 Znaczenie
- 3.1 Znaczenie magnezu w żywych istotach
- 4 odniesienia
Ogólna charakterystyka
Magnez jest pierwiastkiem chemicznym, którego symbolem jest Mg. Jego liczba atomowa wynosi 12, a jej masa wynosi 24 305.
Czysty magnez nie jest dostępny w naturze. Jest częścią składu ponad 60 minerałów, takich jak dolomit, dolomit, magnezyt, brucyt, karnalit i oliwin.
Magnez to lekki metal, średnio silny, srebrzystobiały i nierozpuszczalny. Jest siódmym najbardziej rozpowszechnionym pierwiastkiem w skorupie ziemskiej i trzecim najliczniejszym w wodzie morskiej.
Magnez stanowi 0,75% suchej masy roślin. Jest częścią cząsteczki chlorofilu, więc interweniuje w fotosyntezie. Bierze również udział w syntezie olejów i białek oraz w aktywności enzymatycznej metabolizmu energetycznego.
Komponenty
Globalny obieg węgla może być lepiej zrozumiany, jeśli studiujesz dwa prostsze cykle, które oddziałują ze sobą: magnez w środowisku i magnez w organizmach żywych.
Magnez w środowisku
Magnez występuje w wysokich stężeniach w skałach wapiennych i marmurowych. Większość magnezu obecnego w glebie pochodzi z erozji tego typu skał. Innym ważnym wkładem magnezu do gleby są obecnie nawozy.
W glebie magnez występuje w trzech postaciach: w roztworze, wymiennie i w formie niewymiennej.
Magnez w roztworze glebowym jest dostępny w postaci rozpuszczalnych związków. Ta forma magnezu jest w równowadze z wymiennym magnezem.
Wymienny magnez jest tym, który przylega elektrostatycznie do cząstek gliny i materii organicznej. Ta frakcja wraz z magnezem w roztworze glebowym stanowi Mg dostępny dla roślin.
Niewymienny magnez występuje jako składnik pierwszorzędowych minerałów w glebie. Jest częścią sieci kryształów, która stanowi podstawę strukturalną krzemianów glebowych.
Ta frakcja nie jest dostępna dla roślin, ponieważ proces degradacji minerałów glebowych zachodzi przez długi czas.
Magnez zawarty w glebie jest tracony przez ługowanie, jest wyższy na obszarach o dużych opadach i glebach piaszczystych. Magnez utracony przez ługowanie dociera do oceanów, tworząc część wody morskiej.
Inną ważną utratą magnezu w glebie są zbiory (w rolnictwie). Ta biomasa jest zużywana poza strefą produkcyjną i nie wraca do gleby w postaci odchodów.
Magnez w żywych istotach
Magnez pochłaniany przez rośliny glebowe jest kationem dwóch ładunków dodatnich (Mg2+). Absorpcja zachodzi poprzez dwa mechanizmy: pasywną absorpcję i dyfuzję.
85% magnezu dostaje się do rośliny poprzez pasywną absorpcję, napędzaną przez pot lub prąd masowy. Reszta magnezu wchodzi przez dyfuzję, ruch jonów z obszarów o wysokim stężeniu w kierunku obszarów o niższym stężeniu.
Magnez przyswojony przez komórki zależy z jednej strony od jego stężenia w roztworze glebowym. Z drugiej strony zależy to od obfitości innych kationów, takich jak Ca2+, K+, Na+ i NH4+ które konkurują z Mg2+.
Zwierzęta uzyskują magnez, gdy spożywają rośliny bogate w ten minerał. Część tego magnezu jest odkładana w jelicie cienkim, a reszta jest wydalana, aby powrócić do gleby.
W komórkach śródmiąższowe i ogólnoustrojowe stężenia wolnego magnezu są regulowane przez ich przepływ przez błonę plazmatyczną, zgodnie z wymaganiami metabolicznymi samej komórki.
Dzieje się tak, gdy łączy się mechanizmy tłumienia (transport jonów do przestrzeni magazynowych lub pozakomórkowych) i buforowania (połączenie jonów z białkami i innymi cząsteczkami).
Znaczenie
Cykl magnezu jest niezbędnym procesem dla życia. Przepływ tego minerału zależy od jednego z najważniejszych procesów dla całego życia na planecie, fotosyntezy.
Cykl magnezowy oddziałuje z innymi cyklami biogeochemicznymi, uczestnicząc w równowadze biochemicznej innych pierwiastków. Jest częścią cyklu wapnia i fosforu i interweniuje w procesach wzmacniania i utrwalania ich.
Znaczenie magnezu w żywych istotach
W roślinach magnez tworzy strukturalną część cząsteczki chlorofilu, dlatego interweniuje w fotosyntezę i utrwalanie CO2 jako koenzym. Ponadto interweniuje w syntezę węglowodanów i białek, a także w rozkładzie węglowodanów w kwas pirogronowy (oddychanie)..
Z kolei magnez ma działanie aktywujące syntetazę glutaminy, enzym niezbędny w tworzeniu aminokwasów, takich jak glutamina.
U ludzi i innych zwierząt jony magnezu odgrywają ważną rolę w aktywności koenzymu. Interweniuje w powstawanie neuroprzekaźników i neuromodulatorów oraz w repolaryzacji neuronów. Wpływa również na zdrowie flory bakteryjnej jelit.
Z kolei magnez wpływa na układ mięśniowo-szkieletowy. Jest ważną częścią składową kości. Zaangażowany w rozluźnienie mięśni i zaangażowany w regulację rytmu serca.
Referencje
- Campo, J., J. M. Maass, V J. Jaramillo i A. Martinez Yrzar. (2000). Jazda na rowerze z wapniem, potasem i magnezem w meksykańskim ekosystemie suchych lasów tropikalnych. Biogeochemistry 49: 21-36.
- Nelson, D.L. i Cox, M.M. 2007. Lehninger: Zasady biochemii piąta edycja. Edycje Omega. Barcelona 1286 p.
- Quideau, S A., R. C. Graham, O. A. Chadwick i H. B. Wood. (1999). Biogeochemiczne kolarstwo wapnia i magnezu autorstwa Ceanothusa i Chamise. Soil Science Society of America Journal 63: 1880-1888.
- Yabe, T. i Yamaji, T. (2011) Cywilizacja magnezu: alternatywne nowe źródło energii do ropy. Redakcja Pan Stanford. Singapur 147 pp.
- Twórcy Wikipedii. (2018, 22 grudnia). Magnez w biologii. W Wikipedii, The Free Encyclopedia. Źródło: 15:19, 28 grudnia 2018, z wikipedia.org.
- Göran I. Ågren, Folke i O. Andersson. (2012). Ekologia ekosystemu lądowego: zasady i zastosowania. Cambridge University Press.