Elämä planeetalla määräytyy joukon suhteita, joissa on ylimääräinen tiedonkulku ja jatkuva aineen ja energian vaihto. Aine on kaikki, jolla on massa ja joka vie paikan avaruudessa, se koostuu atomista, jotka ovat vähimmäisyksiköt, jotka sen muodostavat. Elävät olennot, vesi, tähdet, kaikki, mikä ympäröi meitä, koostuu atomista.
Kemiallisten alkuaineiden monimuotoisuus annetaan atomien tyyppien erilaisuudesta. Kukin atomityyppi on erilainen kemiallinen alkuaine. Tällä hetkellä tunnetaan 105 kemiallista alkuaineita, joista 84 löytyy luonnollisesti ja loput on valmistettu keinotekoisesti laboratorioissa.
Kuten sanoimme, luonto koostuu aineesta, ja kaikki elävä aine koostuu siis myös aineesta, joka puolestaan koostuu atomista ja nämä muodostavat alkuaineita. Elävää ainetta muodostavat alkuaineet tunnetaan Bioelements -nimellä, jotka puolestaan luokitellaan sen mukaan, ovatko ne välttämättömiä elämälle vai eivät:
Olennainen osa elämää
Ensisijaiset bioelementit ovat olennaisia kemiallisia alkuaineita, joita esiintyy elävässä aineessa, soluissa, kudoksissa, elimissä ja järjestelmissä, jotka muodostavat ne yksinkertaisimmista monimutkaisimpiin. Kuten sanoimme aiemmin, kaikki aineet, yleensä elävät tai eivät, koostuvat atomista, ja kaikki, mikä koostuu vain yhdestä atomityypistä, tunnetaan elementtinä, tähän asti tunnetut elementit ovat 105.
Elävän aineen rakenteesta voimme löytää vähintään 70 stabiilia kemiallista alkuaineita, käytännössä kaikki planeetalla olevat alkuaineet, josta on vähennetty jalokaasut. Noin yhdeksänkymmentäyhdeksän prosenttia (99%) kaikesta olemassa olevasta elävästä aineesta, pääasiassa sen solut, koostuvat näistä kuudesta elementistä: hiili (C), vety (H2), happi (O2), Typpeä (N2); Fosfori (P) ja rikki (S), jotka ovat yleisimpiä asiassa elävänä, jonka löydämme maan pinnalta. Niitä kutsutaan bioelementeiksi, koska ne muodostavat olennaisen osan elävien olentojen perusrakenteesta.
Bioelementtien tyypit
Sen mukaan ovatko ne osa elävän aineen biomolekyylien olennaista osaa, bioelementit voidaan luokitella ensisijaisiin bioelementteihin ja sekundaarisiin bioelementteihin.
Ensisijaiset bioelementit
Ne ovat kaikki niitä bioelementtejä, jotka ovat osa elävän aineen olennaista osaa, koska ne ovat välttämätön osa orgaanisten biomolekyylien muodostumisessa: proteiineja, hiilihydraatteja, lipidejä ja nukleiinihappoja. Ne muodostavat elävän nettoaineen ja ovat: hiili (C), vety (H2), happi (O2), Typpeä (N2); Fosfori (P) ja rikki (S).
Hiili (C)
Es Kaikkien orgaanisten molekyylien olennainen peruskomponentti esiintyy kaikissa ketjuissa luurankona, joka antaa muodon ja toiminnan orgaanisille biomolekyyleille. Kaikki orgaaniset yhdisteet muodostuvat hiiliketjuista, jotka muodostavat sidoksia muiden alkuaineiden tai yhdisteiden kanssa.
Sen uloimmassa kuoressa on neljä elektronia, ja se voi muodostaa kovalenttisia sidoksia muiden hiilien kanssa, jotka antavat sen muodostaa pitkiä atomiketjuja (makromolekyylejä). Nämä joukkovelkakirjat voivat olla yksittäisiä, kaksinkertaisia tai kolminkertaisia. Ne voivat myös sitoutua muodostuneisiin eri radikaaleihin alkuaineilla (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) muun muassa siten, että se mahdollistaa suuren määrän erilaisten molekyylien muodostumisen, mikä puuttuu moniin kemiallisiin reaktioihin ja hyödyntää siten ympäristössä esiintyvää monimuotoisuutta.
Hiili on olennainen osa eläimiä ja kasveja. Se on välttämätön osa glukoosimolekyylistä, tärkeä hiilihydraatti prosessien, kuten hengityksen, suorittamiseksi; puuttuu myös fotosynteesiin CO: n muodossa2 (hiilidioksidi).
Hiili on myös osa toista elämälle välttämätöntä makromolekyyliä, DNA: ta, tämä molekyyli sisältää geneettisen tiedon, joka antaa jokaiselle yksilölle ominaisuudet, joita se ei omista, ja jota keho puolestaan käyttää jäljittelemään ja välittämään nämä tiedot heidän jälkeläisensä
Vety
Vety yhdessä hapen kanssa on olennainen osa orgaanista ainesta. Joidenkin lipidien tapauksessa niiden rakenteessa on vain hiili- ja vetyatomeja. Elektroni-ioni, jolla on vetyatomi viimeisessä kerroksessa, avulla voit helposti luoda sidoksia mihin tahansa ensisijaiseen bioelementtiin.
Hiilen ja vedyn välille muodostuva kovalenttinen sidos on riittävän vahva ollakseen vakaa, mutta ei tarpeeksi vahva estämään sen erottumista ja siten mahdollistamaan muiden molekyylien synteesin. Vain vedyn ja hiilen muodostamat molekyylit ovat kovalenttisia tai polaarisia (veteen liukenemattomia).
Oxigen
Happi on kaikkein elektronegatiivisin kaikista primaarisista bioelementeistä, ja kun se liittyy vetyyn, se houkuttelee ainoaa elektroniaan, joka on peräisin sähköpylväistä, joten radikaalit -OH, -CHO ja COOH ovat polaarisia radikaaleja. Kun nämä radikaalit korvaavat joitain hiiliketjun vetyjä ja vetyjä, kuten glukoosia (C6H12O6) synnyttävät polaarisiin nesteisiin liukenevia molekyylejä kuten vesi.
Hapella on elektronegatiivisuudensa ansiosta kyky houkutella elektroneja muista atomista. Tämä prosessi sisältää välttämättä sidosten rikkoutumisen ja suurien energiamäärien vapauttamisen. Hiilen ja hapen yhdisteet reagoivat mitä se tunnetaan aerobisena hengityksenä, ja se on yleinen tapa saada energiaa. Toinen tapa saada energiaa on käyminen, jota on vähennetty, koska levät ja kasvit alkoivat fotosynteesin kautta tuottaa happea primitiiviseen ilmakehään.
Biologisten yhdisteiden hapetusprosessi suoritetaan vähentämällä vetyatomit hiiliatomeista. Happi, joka on enemmän elektronegatiivista, kohdistuu vetyelektroniin enemmän voimaa kuin hiilielektroniin, minkä vuoksi se onnistuu käynnistämään sen.
Tällöin muodostuu vettä vedyn ja hapen kanssa ja vapautuu suuri määrä energiaa, jota elävät olennot hyödyntävät. Kun hiiliatomi alkaa jakaa elektronin vedyn kanssa, jakamalla vähemmän elektroneja hapen kanssa se kokee elektronihäviön eli hapettuu.
Typpi
Typpi on alkuaine, joka on noin 78% ilmakehästä. Se on myös olennainen osa deoksiribonukleiinihappoproteiineja, vastuussa perinnöllisten hahmojen välittämisestä vanhemmilta lapsille. DNA: ta on läsnä kaikissa kehon soluissa, joten typen merkitys eläville olennoille.
Yleensä typpeä ei voida absorboida suoraan, mutta osana muita yhdisteitä, kuten nitraatteja, nitriittejä tai ammoniumyhdisteitä, jotka sitä sisältävät. Ennen kuin elävät olennot käyttävät sitä, typen täytyy käydä läpi useita vaiheita:
- Ammonisointi, prosessi, jossa typpi muuttuu ammoniakiksi.
- Nitrifikaatio, joka koostuu ammoniakin muuttamisesta nitriiteiksi ja nitraateiksi.
- Kiinnitysprosessi, jonka kautta typpi kulkee useiden prosessien läpi nitriitiksi tai nitraatiksi, molempia aineita, joita elävät olennot voivat käyttää
Typpi löytyy aminohapoista, eli molekyyleistä, jotka muodostavat proteiinit ja muodostavat aminoryhmiä (-NH2) ja nukleiinihappojen typpipohjaisissa emäksissä. Typpi on ilmakehän runsain kaasuTästä huolimatta hyvin harvat organismit pystyvät hyödyntämään sitä. Lähes kaikki levien ja kasvien elävään aineeseen sisällyttämä typpi imeytyy nitraatti-ionina (NH3).
Typpi on erittäin helppo muodostaa yhdisteitä sekä vedyn (NH3) kuten hapen (NO-) kanssa, mikä antaa sen siirtyä muodosta toiseen vapauttaen siten energiaa.
Rikki Rikki on proteiinin välttämättömien aminohappojen, vitamiinien ja tärkeiden hormonien komponentti sekä ihmisille että eläimille.
Rikin osuus kehomme painosta on 0.25%, mikä tarkoittaa, että keskimääräinen aikuinen elin sisältää noin 170 g rikkiä, josta suuri osa on aminohapoissa. Rikki on osa sappihappoja, välttämätön ruoansulatukselle ja rasvan imeytymiselle. Auttaa ylläpitämään terveellistä ihoa, hiuksia ja kynsiä ja sillä on perustava rooli kudosten muodostumisessa. Rikkiä esiintyy yleensä vihanneksissa, kuten retiisissä, porkkanoissa, maitotuotteissa, juustossa, äyriäisissä ja lihassa.
Ottelu
Ilmakehässä olevan fosforin määrä on vähäinen. Suurin fosforivaranto löytyy meren sedimenteistä. Maaperät muodostavat tärkeysjärjestyksessä luonnon toinen fosforivarasto. Voimme myös löytää sen maankuoresta erilaisten mineraalien komponenttina kemiallisen sään vaikutuksesta, mineraalista vapautuu fosfaatteja, se liukenee ja kulkeutuu vedellä.
Osa fosfaatista saostuu, pääasiassa kalsiumfosfaatin muodossa, ja toinen osa saavuttaa meret, joihin kertyy suuria määriä fosforia, muodostaen ns. Fosforilukot.
Fosfori muodossa orgaaninen fosfaatti, on äärimmäisen tärkeä elävälle aineelle, koska:
- Se on yksi nukleiinihappojen komponenteista (RNA ja DNA, jotka muodostavat organismien geneettisen materiaalin
- Se löytyy adenosiinitrifosfaatin komponentista, joka on melkein yleinen solun energialähde elävässä aineessa.
- Se on yksi luiden komponenteista.