Livet på planeten bestemmes af et sæt forhold, hvor der er en ekstraordinær strøm af information og en kontinuerlig udveksling af stof og energi. Materie er alt, hvad der har masse og indtager et sted i rummet, det består af atomer, som er minimumsenhederne, der udgør det. Levende væsener, vand, stjerner, alt, hvad der omgiver os, består af atomer.
Mangfoldigheden af kemiske grundstoffer er givet af de mange forskellige typer atomer. Hver type atom udgør et andet kemisk element. I øjeblikket kendes 105 kemiske grundstoffer, hvoraf 84 findes naturligt, og resten er blevet kunstigt produceret i laboratorier.
Som vi allerede har sagt, består naturen af stof, og alt levende stof består derfor også af stof, som igen består af atomer, og disse udgør elementer. Elementerne, der udgør levende stof, er kendt under navnet Bioelementer, disse klassificeres igen efter, om de er essentielle for livet eller ej: Primære bioelementer og sekundære bioelementer
Væsentlige elementer for livet
Primære bioelementer er de essentielle kemiske elementer, der findes i levende stof, i celler, væv, organer og systemer, der udgør dem fra det enkleste til det mest komplekse. Som vi sagde før, består alt stof generelt, hvad enten det er levende eller ej, af atomer, og alt, hvad der kun består af en type atomer, er kendt som et element, elementerne, der hidtil er kendt, er 105.
I sammensætningen af levende stof kan vi finde mindst 70 stabile kemiske grundstoffer, praktisk talt alle de grundstoffer, der findes på planeten minus de ædle gasser. Omkring ni og halvfems procent (99%) af alt eksisterende levende stof, hvoraf de fleste er celler, der består af disse seks grundstoffer: kulstof (C), brint (H2), ilt (O2Kvælstof (N2); Fosfor (P) og svovl (S) som er de mest rigelige i sagen levende, som vi finder på jordens overflade. De kaldes bioelementer, fordi de udgør en vigtig del af den levende eller grundlæggende grundlæggende eller primære forfatning.
Typer af bioelementer
Alt efter om de udgør en del af den essentielle sammensætning af biomolekyler af levende stof, kan Bioelementer klassificeres i: primære bioelementer og sekundære bioelementer.
Primære bioelementer
De er alle de bioelementer, der er en del af den essentielle sammensætning af levende stof, da de er en uundværlig del i dannelsen af organiske biomolekyler: proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer. De udgør det levende levende stof og er: Kulstof (C), brint (H2), ilt (O2Kvælstof (N2); Fosfor (P) og svovl (S).
Kulstof (C)
Es den væsentlige basiske bestanddel af alle organiske molekyler vises i alle kæder som det skelet, der giver form og funktion til organiske biomolekyler. Alle organiske forbindelser består af carbonkæder, der danner bindinger med andre grundstoffer eller forbindelser.
Den har fire elektroner i sin yderste skal og kan danne kovalente bindinger med andre carbonatomer, der gør det muligt at danne lange kæder af atomer (makromolekyler). Disse obligationer kan være enkelt, dobbelt eller tredobbelt. De kan også binde til de forskellige dannede radikaler ved hjælp af elementerne (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) blandt andet, så det muliggør dannelsen af et stort antal forskellige molekyler, som vil gribe ind i en flerhed af kemiske reaktioner og således udnytter den mangfoldighed, der findes i miljøet.
Kulstof er en vigtig komponent for dyr og planter. Det er en væsentlig del af glukosemolekylet, et vigtigt kulhydrat til udførelse af processer såsom respiration; griber også ind i fotosyntese i form af CO2 (carbondioxid).
Kulstof er også en del af et andet makromolekyle, der er afgørende for livet, det for DNA, dette molekyle indeholder den genetiske information, der giver hver enkelt de egenskaber, som den ikke ejer, og som igen bruges af kroppen til at replikere og overføre denne information til deres efterkommere
Brint
Brint er sammen med ilt en væsentlig del af organisk stof. I tilfælde af nogle lipider udviser de kun kulstof- og brintatomer i deres sammensætning. Den elektronion, der har hydrogenatom i sit sidste lag, giver dig mulighed for let at oprette obligationer med en hvilken som helst af de primære bioelementer.
Den kovalente binding, der dannes mellem kulstof og brint, er stærk nok til at være stabil, men ikke stærk nok til at forhindre det i at separere og således tillade syntese af andre molekyler. De dannede molekyler, kun af hydrogen og kulstof, er kovalente til polære (uopløselige i vand).
Oxigen
Oxygen er den mest elektronegative af alle de primære bioelementer, og når det forbinder med brint, tiltrækker det sin eneste elektron med oprindelige elektriske poler, så radikaler -OH, -CHO og COOH er polære radikaler. Når disse radikaler erstatter nogle hydrogener i carbonkæden, og hydrogener såsom glucose (C6H12O6) giver molekyler som vand, der er opløselige i polære væsker.
Oxygen har på grund af dets elektronegativitet evnen til at tiltrække elektroner fra andre atomer. Denne proces involverer nødvendigvis afbrydelse af obligationer og frigivelse af store mængder energi. Kulstof- og iltforbindelser reagerer med hvad er kendt som aerob respiration, og det er en almindelig måde at opnå energi på. En anden måde at opnå energi på er gæring, denne er blevet reduceret, siden alger og planter gennem fotosyntese begyndte at producere ilt til den primitive atmosfære.
Oxidationsprocessen af biologiske forbindelser udføres ved subtraktion af hydrogenatomer fra kulstofatomer. Oxygen, der er mere elektronegativ, udøver en større kraft på brintelektronen end på kulelektronen, hvorfor det formår at starte det.
Således dannes vand med brint plus ilt, og der frigøres en stor mængde energi, som levende væsener drager fordel af. Når kulstofatomet begynder at dele en elektron med brint, ved at dele færre elektroner med ilt, oplever det et tab af elektroner, det vil sige, det oxiderer.
Kvælstof
Kvælstof er et element, der udgør ca. 78% af atmosfæren. Det er også en væsentlig bestanddel af deoxyribonukleinsyre (DNA) proteiner, ansvarlig for at overføre arvelige karakterer fra forældre til børn. DNA er til stede i alle kroppens celler, derfor er kvælstofets betydning for levende væsener.
Generelt kan kvælstof ikke absorberes direkte, men som en del af andre forbindelser såsom nitrater, nitrit eller ammoniumforbindelser, der indeholder det. Inden det bruges af levende væsener, skal kvælstof gennemgå flere faser:
- Ammonificering, en proces, hvorved kvælstof omdannes til ammoniak.
- Nitrifikation, der består i at omdanne ammoniak til nitrit og nitrat.
- Fixeringsprocessen, hvorigennem nitrogen passerer gennem forskellige processer for at blive nitrit eller nitrat, begge stoffer, der kan bruges af levende væsener
Kvælstof findes i aminosyrer, det vil sige i molekylerne, der udgør proteiner, der danner aminogrupper (-NH2) og i de nitrogenholdige baser af nukleinsyrer. Kvælstof er den mest rigelige gas i atmosfærenPå trods af dette er meget få organismer i stand til at drage fordel af det. Næsten alt kvælstof, der er inkorporeret i levende stof af alger og planter, absorberes i form af nitration (NH3).
Kvælstof er meget let at danne forbindelser med både brint (NH3) som med ilt (NO-), som gør det muligt at passere fra den ene form til den anden og dermed frigive energi.
Svovl Som en komponent af essentielle proteinaminosyrer, vitaminer og vigtige hormoner er svovl afgørende for både mennesker og dyr.
Svovl repræsenterer 0.25% af vægten af vores krop, det betyder, at en gennemsnitlig voksen krop indeholder ca. 170 g svovl, meget af dette findes i aminosyrer. Svovl er en del af galdesyrer, der er afgørende for fordøjelsen og fedtoptagelsen. Hjælper med at opretholde sund hud, hår og negle og det har en grundlæggende rolle i vævsdannelse. Svovl er generelt til stede i grøntsager såsom radiser, gulerødder, mejeriprodukter, ost, fisk og skaldyr og kød.
Kampen
Mængden af fosfor i atmosfæren er ubetydelig. Den største fosforreserve findes i marine sedimenter. Jord udgør i rækkefølge efter betydning naturens andet lager af fosfor. Vi kan også finde det i jordskorpen som en komponent i forskellige mineraler på grund af kemisk forvitring, fosfater frigøres fra mineralet, det opløses og transporteres med vand.
En del af fosfatet udfældes, hovedsageligt i form af calciumphosphat, og en anden del når havet, hvor store mængder fosfor ophobes, hvilket udgør de såkaldte fosforfælder.
Fosfor i form af organisk fosfat, er ekstremt vigtigt for levende materie, da:
- Det er en af komponenterne i nukleinsyrer (RNA og DNA, der udgør organismernes genetiske materiale
- Det findes som en komponent af adenosintrifosfat, som er en næsten universel cellulær energikilde i levende stof.
- Det er en af komponenterne i knogler.