ادرس المزيد عن العناصر الحيوية الأساسية

يتم تحديد الحياة على هذا الكوكب من خلال مجموعة من العلاقات التي يوجد فيها تدفق غير عادي للمعلومات وتبادل مستمر للمادة والطاقة. المادة هي كل ما له كتلة ويحتل مكانًا في الفضاء ، ويتكون من الذرات ، وهي أقل الوحدات التي يتكون منها. كائنات حية ، ماء ، نجوم ، كل ما يحيط بنا يتكون من ذرات.

تنوع العناصر الكيميائية تُعطى من خلال مجموعة متنوعة من الذرات. كل نوع من الذرات يشكل عنصرًا كيميائيًا مختلفًا. يوجد حاليًا 105 عنصر كيميائي معروف ، 84 منها موجودة بشكل طبيعي والباقي تم إنتاجه صناعياً في المختبرات.

كما قلنا سابقًا ، تتكون الطبيعة من مادة ، وبالتالي فإن جميع المواد الحية تتكون أيضًا من مادة ، والتي بدورها تتكون من الذرات وهذه العناصر المكونة. تُعرف العناصر التي تشكل مادة حية باسم العناصر الحيوية ، وهي بدورها مصنفة وفقًا لما إذا كانت ضرورية للحياة أم لا إلى: العناصر الحيوية الأولية والعناصر الحيوية الثانوية

العناصر الأساسية للحياة

العناصر الحيوية الأولية هي تلك العناصر الكيميائية الأساسية ، الموجودة في المادة الحية ، في الخلايا والأنسجة والأعضاء والأنظمة التي تتكون منها من الأبسط إلى الأكثر تعقيدًا. كما قلنا من قبل ، فإن كل المادة بشكل عام ، سواء كانت حية أم لا ، تتكون من ذرات ، وكل ما يتكون من نوع واحد فقط من الذرات يُعرف باسم عنصر ، والعناصر ، المعروفة حتى الآن ، هي 105.

في تكوين المادة الحية ، يمكننا أن نجد ما لا يقل عن 70 عنصرًا كيميائيًا ثابتًا ، تقريبًا جميع العناصر الموجودة على الكوكب ، مطروحًا منها الغازات النبيلة. حوالي تسعة وتسعين بالمائة (99٪) من جميع المواد الحية الموجودة ، تتكون خلاياه في الغالب من هذه العناصر الستة: الكربون (C) ، الهيدروجين (H2) ، الأكسجين (O2) ، نيتروجين (ن2) ؛ الفوسفور (P) والكبريت (S) الذي هي الأكثر وفرة في هذه المسألة على قيد الحياة نجدها على سطح الأرض. يطلق عليهم العناصر الحيوية لأنها تشكل جزءًا أساسيًا من الدستور الأساسي أو الأساسي للكائنات الحية.

أنواع العناصر الحيوية

وفقًا لما إذا كانت تشكل جزءًا من الدستور الأساسي للجزيئات الحيوية للمادة الحية أم لا ، يمكن تصنيف العناصر الحيوية إلى: العناصر الحيوية الأولية والعناصر الحيوية الثانوية.

العناصر الحيوية الأولية

إنها جميع العناصر الحيوية التي تشكل جزءًا من التكوين الأساسي للمادة الحية ، لأنها جزء لا غنى عنه في تكوين الجزيئات الحيوية العضوية: البروتينات والكربوهيدرات والدهون والأحماض النووية. تشكل المادة الحية الصافية وهي: الكربون (C) ، الهيدروجين (H2) ، الأكسجين (O2) ، نيتروجين (ن2) ؛ الفوسفور (P) والكبريت (S).

الكربون (ج)

Es  المكون الأساسي الأساسي لجميع الجزيئات العضوية ، يظهر في جميع السلاسل كالهيكل العظمي الذي يعطي الشكل والوظيفة للجزيئات الحيوية العضوية. تتكون جميع المركبات العضوية من سلاسل كربون تشكل روابط مع عناصر أو مركبات أخرى.

يحتوي على أربعة إلكترونات في غلافه الخارجي ويمكنه تكوين روابط تساهمية مع ذرات الكربون الأخرى التي تسمح له بتكوين سلاسل طويلة من الذرات (الجزيئات الكبيرة). يمكن أن تكون هذه الروابط مفردة أو مزدوجة أو ثلاثية. يمكنهم أيضًا الارتباط بالجذور المختلفة المتكونة بواسطة العناصر (-H ، = O ، -OH ، -NH2، -SH ، H2PO4) من بين أمور أخرى ، بحيث يمكن تكوين عدد كبير من الجزيئات المختلفة ، والتي ستتدخل في العديد من التفاعلات الكيميائية ، وبالتالي تستفيد من التنوع الموجود في البيئة.

الكربون مكون أساسي للحيوانات والنباتات. إنه جزء أساسي من جزيء الجلوكوز ، وهو كربوهيدرات مهمة لإجراء عمليات مثل التنفس ؛ يتدخل أيضًا في التمثيل الضوئي ، في شكل ثاني أكسيد الكربون2  (نشبع).

يعتبر الكربون أيضًا جزءًا من جزيء ضخم آخر ضروري للحياة ، وهو جزيء الحمض النووي ، ويحتوي هذا الجزيء على المعلومات الجينية التي تمنح كل فرد الخصائص التي لا يمتلكها ، والتي يستخدمها الجسم بدورها لتكرار هذه المعلومات ونقلها إلى نسلهم

هيدروجين

يعتبر الهيدروجين ، مع الأكسجين ، جزءًا أساسيًا من المادة العضوية. في حالة بعض الدهون ، فإنها تظهر فقط ذرات الكربون والهيدروجين في دستورها. أيون الإلكترون الذي يحتوي على ذرة الهيدروجين في طبقتها الأخيرة، يتيح لك إنشاء روابط بسهولة مع أي من العناصر الحيوية الأساسية.

الرابطة التساهمية التي تتكون بين الكربون والهيدروجين قوية بما يكفي لتكون مستقرة ، ولكنها ليست قوية بما يكفي لمنعها من الانفصال وبالتالي السماح بتوليف الجزيئات الأخرى. تكون الجزيئات المكونة ، فقط من الهيدروجين والكربون ، تساهمية إلى قطبية (غير قابلة للذوبان في الماء).

المؤكسجين

الأكسجين هو أكثر العناصر الحيوية الأولية كهربيًا ، وعندما ينضم إلى الهيدروجين ، فإنه يجذب الإلكترون الوحيد ، وينشأ الأقطاب الكهربائية ، وبالتالي فإن الجذور -OH ، -CHO ، و COOH هي جذور قطبية. عندما تحل هذه الجذور محل بعض الهيدروجين في سلسلة الكربون والهيدروجين مثل الجلوكوز (C6H12O6) تؤدي إلى جزيئات مثل الماء قابلة للذوبان في السوائل القطبية.

الأكسجين ، بسبب سلبيته الكهربية ، لديه القدرة على جذب الإلكترونات من الذرات الأخرى. تتضمن هذه العملية بالضرورة كسر الروابط وإطلاق كميات كبيرة من الطاقة. تتفاعل مركبات الكربون والأكسجين مع ما يُعرف باسم التنفس الهوائي ، وهي طريقة شائعة للحصول على الطاقة. طريقة أخرى للحصول على الطاقة هي التخمر ، وقد تم تقليل هذا منذ أن بدأت الطحالب والنباتات ، من خلال عملية التمثيل الضوئي ، في إنتاج الأكسجين للغلاف الجوي البدائي.

تتم عملية أكسدة المركبات البيولوجية من خلال طرح ذرات الهيدروجين من ذرات الكربون. الأكسجين ، كونه أكثر كهرسلبية ، يمارس قوة أكبر على إلكترون الهيدروجين من إلكترون الكربون ، وهذا هو السبب في أنه قادر على بدء تشغيله.

وهكذا ، يتكون الماء ، بهيدروجين زائد أكسجين ، ويتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة التي تستفيد منها الكائنات الحية. عندما تبدأ ذرة الكربون في مشاركة الإلكترون مع الهيدروجين ، من خلال مشاركة عدد أقل من الإلكترونات مع الأكسجين ، فإنها تتعرض لفقدان الإلكترونات ، أي أنها تتأكسد.

نتروجين

النيتروجين عنصر يمثل حوالي 78٪ جزء من الغلاف الجوي. وهو أيضًا مكون أساسي لبروتينات الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) ، مسؤول عن نقل الشخصيات الوراثية من الآباء إلى الأبناء. الحمض النووي موجود في جميع خلايا الجسم ، ومن هنا تأتي أهمية النيتروجين للكائنات الحية.

بشكل عام ، لا يمكن امتصاص النيتروجين بشكل مباشر ، ولكن كجزء من مركبات أخرى مثل النترات أو النيتريت أو مركبات الأمونيوم التي تحتوي عليه. قبل أن تستخدمه الكائنات الحية ، يجب أن يمر النيتروجين بعدة مراحل:

• Ammonification ، وهي عملية يتم من خلالها تحويل النيتروجين إلى أمونيا.
• النترجة التي تتكون من تحويل الأمونيا إلى نترات ونترات.
• عملية التثبيت التي يمر من خلالها النيتروجين عبر عمليات مختلفة ليصبح نتريتًا أو نترات ، وكلاهما مادتان يمكن للكائنات الحية استخدامها

يوجد النيتروجين في الأحماض الأمينية ، أي في الجزيئات التي تشكل البروتينات ، وتشكل مجموعات أمينية (-NH2) وفي القواعد النيتروجينية للأحماض النووية. النيتروجين هو أكثر الغازات وفرة في الغلاف الجويعلى الرغم من ذلك ، قلة قليلة من الكائنات الحية قادرة على الاستفادة منه. يتم امتصاص كل النيتروجين الموجود في المادة الحية بواسطة الطحالب والنباتات في شكل أيون النترات (NH3).

من السهل جدًا تكوين النيتروجين مركبات مع كل من الهيدروجين (NH3) كما هو الحال مع الأكسجين (NO-) ، والذي يسمح له بالمرور من شكل إلى آخر ، وبالتالي إطلاق الطاقة.

كبريت كمكون من مكونات البروتين والأحماض الأمينية الأساسية والفيتامينات والهرمونات الهامة ، فإن الكبريت ضروري لكل من البشر والحيوانات.

يمثل الكبريت 0.25٪ من وزن أجسامنا ، وهذا يعني أن متوسط ​​الجسم البالغ يحتوي على حوالي 170 جرامًا من الكبريت ، والكثير من هذا موجود في الأحماض الأمينية. الكبريت هو جزء من الأحماض الصفراوية ، وهو ضروري لعملية الهضم وامتصاص الدهون. يساعد في الحفاظ على صحة الجلد والشعر والأظافر وله دور أساسي في تكوين الأنسجة. يوجد الكبريت بشكل عام في الخضروات مثل الفجل والجزر ومنتجات الألبان والجبن والمأكولات البحرية واللحوم.

المباراة

كمية الفوسفور الموجودة في الغلاف الجوي لا تذكر. تم العثور على أكبر احتياطي من الفوسفور في الرواسب البحرية. تشكل التربة بالترتيب من حيث الأهمية مخزن الطبيعة الثاني للفوسفور. يمكن أن نجدها أيضًا في قشرة الأرض كمكون من معادن مختلفة بسبب تأثير التجوية الكيميائية ، حيث يتم إطلاق الفوسفات من المعدن ، ويذوب وينتقل عن طريق الماء.

جزء من ترسبات الفوسفات ، بشكل رئيسي على شكل فوسفات الكالسيوم ، وجزء آخر يصل إلى البحار ، حيث تتراكم كميات كبيرة من الفوسفور ، مكونة ما يسمى بمصائد الفوسفور.

الفوسفور على شكل الفوسفات العضوي، مهم للغاية بالنسبة للمادة الحية حيث:

• إنه أحد مكونات الأحماض النووية (RNA و DNA ، والتي تشكل المادة الوراثية للكائنات الحية
• تم العثور عليه كمكون من أدينوزين ثلاثي الفوسفات ، وهو مصدر طاقة خلوية عالمي تقريبًا في المادة الحية.
• إنه أحد مكونات العظام.