La vie sur la planète est déterminée par un ensemble de relations dans lesquelles il y a un flux extraordinaire d'informations et un échange continu de matière et d'énergie. La matière est tout ce qui a une masse et occupe une place dans l'espace, elle est constituée d'atomes, qui sont les unités minimales qui la constituent. Les êtres vivants, l'eau, les étoiles, tout ce qui nous entoure est composé d'atomes.
La diversité des éléments chimiques est donnée par la variété des types d'atomes. Chaque type d'atome constitue un élément chimique différent. Actuellement, 105 éléments chimiques sont connus, dont 84 se trouvent naturellement et le reste a été produit artificiellement en laboratoire.
Comme nous l'avons déjà dit, la nature est composée de matière, et toute matière vivante est donc également composée de matière, qui à son tour est composée d'atomes et de ces éléments constitutifs. Les éléments qui composent la matière vivante sont connus sous le nom de bioéléments, ceux-ci sont à leur tour classés selon qu'ils sont ou non essentiels à la vie en: bioéléments primaires et bioéléments secondaires
Éléments essentiels pour la vie
Les bioéléments primaires sont les éléments chimiques essentiels, présents dans la matière vivante, dans les cellules, les tissus, les organes et les systèmes qui les composent du plus simple au plus complexe. Comme nous l'avons déjà dit, toute matière, en général, qu'elle soit vivante ou non, est composée d'atomes, et tout ce qui est composé d'un seul type d'atomes est appelé élément, les éléments, connus jusqu'à présent, sont 105.
Dans la constitution de la matière vivante, nous pouvons trouver au moins 70 éléments chimiques stables, pratiquement tous les éléments qui existent sur la planète, moins les gaz rares. Environ quatre-vingt-dix-neuf pour cent (99%) de toute la matière vivante existante, dont la plupart sont des cellules composées de ces six éléments: carbone (C), hydrogène (H2), oxygène (O2), Azote (N2); Phosphore (P) et Soufre (S) qui sont les plus abondants en la matière vivant que nous trouvons à la surface de la terre. Ils sont appelés bioéléments car ils forment une partie essentielle de la constitution de base ou primaire de ceux des êtres vivants.
Types de bioéléments
Selon qu'ils font ou non partie de la constitution essentielle des biomolécules de la matière vivante, les bioéléments peuvent être classés en: bioéléments primaires et bioéléments secondaires.
Bioéléments primaires
Ce sont tous ces bioéléments qui font partie de la constitution essentielle de la matière vivante, puisqu'ils sont un élément indispensable à la formation des biomolécules organiques: protéines, glucides, lipides et acides nucléiques. Ils constituent la matière vivante nette et sont: Carbone (C), hydrogène (H2), oxygène (O2), Azote (N2); Phosphore (P) et soufre (S).
Carbone (C)
Es le composant de base essentiel de toutes les molécules organiques, apparaît dans toutes les chaînes comme le squelette qui donne forme et fonction aux biomolécules organiques. Tous les composés organiques sont constitués de chaînes de carbone qui forment des liaisons avec d'autres éléments ou composés.
Il a quatre électrons dans sa couche la plus externe et peut former des liaisons covalentes avec d'autres carbones qui lui permettent de former de longues chaînes d'atomes (macromolécules). Ces liaisons peuvent être simples, doubles ou triples. Ils peuvent également se lier aux différents radicaux formés par les éléments (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) entre autres, afin de permettre la formation d'un grand nombre de molécules différentes, qui interviendront dans une multiplicité de réactions chimiques, et profiter ainsi de la diversité présente dans l'environnement.
Le carbone est un composant essentiel pour les animaux et les plantes. C'est une partie essentielle de la molécule de glucose, un glucide important pour la réalisation de processus tels que la respiration; intervient également dans la photosynthèse, sous forme de CO2 (dioxyde de carbone).
Le carbone fait également partie d'une autre macromolécule essentielle à la vie, celle de l'ADN, cette molécule contient l'information génétique qui confère à chaque individu les caractéristiques qu'il ne possède pas, et qui à son tour est utilisée par l'organisme pour se répliquer et transmettre cette information à leurs descendants
Hydrogène
L'hydrogène, avec l'oxygène, est une partie essentielle de la matière organique. Dans le cas de certains lipides, ils ne présentent que des atomes de carbone et d'hydrogène dans leur constitution. L'ion électronique qui a le atome d'hydrogène dans sa dernière couche, vous permet d'établir facilement des liens avec l'un des bioéléments primaires.
La liaison covalente qui se forme entre le carbone et l'hydrogène est suffisamment forte pour être stable, mais pas assez forte pour l'empêcher de se séparer et ainsi permettre la synthèse d'autres molécules. Les molécules formées, uniquement par l'hydrogène et le carbone, sont covalentes à polaires (insolubles dans l'eau).
L'Oxigène
L'oxygène est le plus électronégatif de tous les bioéléments primaires, et lorsqu'il se joint à l'hydrogène, il attire son seul électron, à l'origine des pôles électriques, de sorte que les radicaux -OH, -CHO et COOH sont des radicaux polaires. Lorsque ces radicaux remplacent certains hydrogènes de la chaîne carbonée et des hydrogènes comme le glucose (C6H12O6) donnent naissance à des molécules comme l'eau qui sont solubles dans les liquides polaires.
L'oxygène, en raison de son électronégativité, a la capacité d'attirer les électrons d'autres atomes. Ce processus implique nécessairement la rupture des liaisons et la libération de grandes quantités d'énergie. Les composés de carbone et d'oxygène réagissent avec quoi est connue sous le nom de respiration aérobie, et c'est une manière courante d'obtenir de l'énergie. Une autre façon d'obtenir de l'énergie est la fermentation, celle-ci a été réduite depuis que les algues et les plantes, par photosynthèse, ont commencé à produire de l'oxygène pour l'atmosphère primitive.
Le processus d'oxydation des composés biologiques est effectué par soustraction des atomes d'hydrogène des atomes de carbone. L'oxygène, étant plus électronégatif, exerce une force plus importante sur l'électron hydrogène que sur l'électron carboné, c'est pourquoi il parvient à le démarrer.
Ainsi de l'eau se forme, avec de l'hydrogène plus de l'oxygène et une grande quantité d'énergie est libérée dont les êtres vivants profitent. Lorsque l'atome de carbone commence à partager un électron avec l'hydrogène, en partageant moins d'électrons avec l'oxygène, il subit une perte d'électrons, c'est-à-dire qu'il s'oxyde.
Azote
L'azote est un élément qui fait environ 78% partie de l'atmosphère. C'est également un composant essentiel des protéines d'acide désoxyribonucléique (ADN), responsable de la transmission des caractères héréditaires des parents aux enfants. L'ADN est présent dans toutes les cellules du corps, d'où l'importance de l'azote pour les êtres vivants.
En général, l'azote ne peut pas être absorbé directement, mais dans le cadre d'autres composés tels que les nitrates, les nitrites ou les composés d'ammonium qui le contiennent. Avant d'être utilisé par les êtres vivants, l'azote doit passer par plusieurs étapes:
- L'ammonification, un processus par lequel l'azote est transformé en ammoniac.
- Nitrification qui consiste à transformer l'ammoniac en nitrites et nitrates.
- Le processus de fixation par lequel l'azote passe par plusieurs processus pour devenir du nitrite ou du nitrate, deux substances pouvant être utilisées par les êtres vivants
L'azote se trouve dans les acides aminés, c'est-à-dire dans les molécules qui composent les protéines, formant des groupes amino (-NH2) et dans les bases azotées des acides nucléiques. L'azote est le gaz le plus abondant dans l'atmosphèreMalgré cela, très peu d'organismes sont capables d'en profiter. La quasi-totalité de l'azote incorporé dans la matière vivante par les algues et les plantes est absorbée sous forme d'ion nitrate (NH3).
L'azote est très facile à former des composés avec à la fois l'hydrogène (NH3) comme avec l'oxygène (NO-), qui lui permet de passer d'une forme à l'autre libérant ainsi de l'énergie.
Soufre En tant que composant des protéines, des acides aminés essentiels, des vitamines et des hormones importantes, le soufre est essentiel pour les humains et les animaux.
Le soufre représente 0.25% du poids de notre corps, ce qui signifie qu'un corps adulte moyen contient environ 170 g de soufre, dont une grande partie se trouve dans les acides aminés. Le soufre fait partie des acides biliaires, essentiels à la digestion et à l'absorption des graisses. Aide à maintenir une peau, des cheveux et des ongles sains et il a un rôle fondamental dans la formation des tissus. Le soufre est généralement présent dans les légumes tels que les radis, les carottes, les produits laitiers, le fromage, les fruits de mer et la viande.
Le match
La quantité de phosphore présente dans l'atmosphère est négligeable. La plus grande réserve de phosphore se trouve dans les sédiments marins. Les sols constituent, par ordre d'importance le deuxième réservoir de phosphore de la nature. Nous pouvons également le trouver dans la croûte terrestre en tant que composant de divers minéraux en raison de l'effet de l'altération chimique, les phosphates sont libérés du minéral, il se dissout et est transporté par l'eau.
Une partie du phosphate précipite, principalement sous forme de phosphate de calcium, et une autre partie atteint les mers, où de grandes quantités de phosphore s'accumulent, constituant ce que l'on appelle les pièges à phosphore.
Phosphore sous forme de phosphate organique, est extrêmement important pour la matière vivante puisque:
- C'est l'un des composants des acides nucléiques (ARN et ADN, qui constituent le matériel génétique des organismes
- Il se trouve en tant que composant de l'adénosine triphosphate, qui est une source d'énergie cellulaire presque universelle dans la matière vivante.
- C'est l'un des composants des os.