A bolygón az életet olyan kapcsolatok határozzák meg, amelyekben rendkívüli információáramlás, valamint folyamatos anyag- és energiacsere folyik. Az anyag minden, aminek van tömege és helyet foglal el az űrben, atomok alkotják, amelyek a legkisebb egységek alkotják. Az élőlények, a víz, a csillagok, minden, ami körülvesz minket, atomokból áll.
A kémiai elemek sokfélesége az atomok sokfélesége adja. Az egyes atomtípusok különböző kémiai elemeket alkotnak. Jelenleg 105 kémiai elem ismert, amelyek közül 84 természetes úton található meg, a többit mesterségesen laboratóriumokban állítják elő.
Mint már említettük, a természet anyagból áll, és ezért minden élő anyag anyagból is áll, amely viszont atomokból és ezek alkotó elemekből áll. Az élő anyagot alkotó elemek a Bioelements néven ismertek, ezeket viszont aszerint osztályozzák, hogy nélkülözhetetlenek-e az élethez: Elsődleges és másodlagos bioelemek
Az élet alapvető elemei
Az elsődleges bioelemek azok az alapvető kémiai elemek, amelyek jelen vannak az élő anyagban, a sejtekben, szövetekben, szervekben és rendszerekben, amelyek a legegyszerűbbtől a legösszetettebbé teszik fel őket. Mint korábban említettük, általában minden anyag, akár él, akár nem, atomokból áll, és minden, ami csak egyetlen típusú atomból áll, elemként ismert, az eddig ismert elemek 105-ösek.
Az élő anyag felépítésében legalább 70 stabil kémiai elemet találhatunk, gyakorlatilag a bolygón létező összes elemet levonva a nemesgázokról. Az összes létező élő anyag körülbelül kilencvenkilenc százaléka (99%), főleg sejtjei ebből a hat elemből állnak: szén (C), hidrogén (H2), oxigén (O2), Nitrogén (N2); Foszfor (P) és kén (S), amelyek a leggyakoribbak az ügyben életben, amelyet a föld felszínén találunk. Bioelemeknek nevezik őket, mert az élőlények alapvető vagy elsődleges alkatának alapvető részét képezik.
A bioelemek típusai
A bioelemek aszerint, hogy az élő anyagok biomolekuláinak alapvető alkatának részét képezik-e vagy sem, a következő kategóriákba sorolhatók: elsődleges és másodlagos bioelemek.
Elsődleges bioelemek
Ezek mind azok a bioelemek, amelyek az élő anyagok alapvető alkatának részei, mivel nélkülözhetetlen részei a szerves biomolekulák: fehérjék, szénhidrátok, lipidek és nukleinsavak képződésének. Ezek alkotják a nettó élő anyagot és a következők: Szén (C), hidrogén (H2), oxigén (O2), Nitrogén (N2); Foszfor (P) és kén (S).
Szén (C)
Es az összes szerves molekula alapvető alkotóeleme minden láncban megjelenik, mint a csontváz, amely formát és funkciót ad a szerves biomolekuláknak. Minden szerves vegyület szénláncokból áll, amelyek kötést alkotnak más elemekkel vagy vegyületekkel.
Legkülső héjában négy elektron van, és kovalens kötéseket képezhet más szénatomokkal, amelyek lehetővé teszik hosszú atomláncok (makromolekulák) kialakulását. Ezek a kötések lehetnek egyszeresek, kettősek vagy hármasak. Megköthetik a képződött különböző gyököket is az elemekkel (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) többek között úgy, hogy lehetővé teszi nagyszámú különböző molekula képződését, amelyek kémiai reakciók sokaságába avatkoznak be, és ezzel kihasználják a környezetben jelenlévő sokszínűséget.
A szén nélkülözhetetlen alkotóelem az állatok és növények számára. A glükózmolekula nélkülözhetetlen része, fontos szénhidrát olyan folyamatok végrehajtásához, mint a légzés; beavatkozik a fotoszintézisbe, CO formájában2 (szén-dioxid).
A szén része egy másik, az élet szempontjából elengedhetetlen makromolekulának, a DNS-nek, ez a molekula tartalmazza azokat a genetikai információkat, amelyek minden egyén számára megadják azokat a tulajdonságokat, amelyek nem birtokolják, és amelyeket viszont a test felhasznál arra, hogy ezt az információt megismételje és továbbítsa másoknak. leszármazottaik
Hidrogén
A hidrogén az oxigénnel együtt a szerves anyagok elengedhetetlen része. Egyes lipidek esetében csak szén- és hidrogénatomok vannak jelen. Az elektronion, amelynek van hidrogénatom az utolsó rétegében, lehetővé teszi a kötések egyszerű létrehozását az elsődleges bioelemek bármelyikével.
A szén és a hidrogén között létrejövő kovalens kötés elég erős ahhoz, hogy stabil legyen, de nem elég erős ahhoz, hogy megakadályozza a szétválást, és így lehetővé tegye más molekulák szintézisét. A csak hidrogén és szén által képződött molekulák kovalens-polárisak (vízben nem oldódnak).
Az Oxigen
Az oxigén a legelektronegatívabb az összes elsődleges bioelem közül, és ha hidrogénnel csatlakozik, akkor vonzza egyetlen elektront, amelynek eredő elektromos pólusai vannak, így az -OH, -CHO és a COOH gyökök poláros gyökök. Amikor ezek a gyökök a szénlánc egyes hidrogénjeit és hidrogéneket, például glükózt (C6H12O6) olyan molekulákat eredményez, mint a víz, amelyek oldódnak a poláros folyadékokban.
Az oxigén elektronegativitása miatt képes vonzani más atomok elektronjait. Ez a folyamat szükségszerűen magában foglalja a kötések megszakadását és nagy mennyiségű energia felszabadítását. A szén és az oxigén vegyületei mit reagálnak aerob légzésként ismert, és ez az energia megszerzésének általános módja. Az energia megszerzésének másik módja az erjedés, ezt csökkentették, mivel az algák és a növények a fotoszintézis révén oxigént termeltek a primitív légkör számára.
A biológiai vegyületek oxidációs folyamatát a szénatomok hidrogénatomjainak kivonásával hajtják végre. Az oxigén, mivel elektronegatívabb, nagyobb erőt fejt ki a hidrogén elektronra, mint a szén elektronra, ezért sikerül elindítani.
Így víz képződik hidrogénnel és oxigénnel, és nagy mennyiségű energia szabadul fel, amelyet az élőlények kihasználnak. Amint a szénatom kezd osztani egy elektront a hidrogénnel, kevesebb elektront osztva meg az oxigénnel, elektronveszteséget tapasztal, vagyis oxidálódik.
Nitrogén
A nitrogén egy olyan elem, amely a légkör 78% -át teszi ki. A dezoxiribonukleinsav (DNS) fehérjék elengedhetetlen összetevője, felelős az örökletes karakterek továbbadásáért a szülőktől a gyermekekig. A DNS a test minden sejtjében jelen van, ezért a nitrogén fontos az élőlények számára.
Általában a nitrogén nem képes közvetlenül felszívódni, hanem más vegyületek, például nitrátok, nitritek vagy ammóniumvegyületek részeként, amelyek tartalmazzák azt. Az élőlények felhasználása előtt a nitrogénnek több szakaszon kell átmennie:
- Ammonifikáció: olyan folyamat, amelynek során a nitrogén ammóniává alakul.
- Nitrifikáció, amely az ammónia nitritté és nitráttá történő átalakításából áll.
- Rögzítési folyamat, amelynek során a nitrogén különböző folyamatokon halad át, hogy nitritté vagy nitráttá váljon, mindkettő anyag, amelyet élőlények felhasználhatnak
A nitrogén az aminosavakban található, vagyis a fehérjéket alkotó molekulákban, aminosavakat képezve (-NH2) és a nukleinsavak nitrogénbázisaiban. A nitrogén a legelterjedtebb gáz a légkörbenEnnek ellenére nagyon kevés organizmus képes kihasználni. Az algák és növények által az élő anyagba beépített nitrogén szinte teljes egészében nitrátion (NH3).
A nitrogén mind hidrogénnel (NH3), mint az oxigénnél (NO-), amely lehetővé teszi az egyik formából a másikba való átjutást, így energiát szabadít fel.
Kén A fehérje esszenciális aminosavak, vitaminok és fontos hormonok összetevőjeként a kén nélkülözhetetlen mind az emberek, mind az állatok számára.
A kén testünk tömegének 0.25% -át teszi ki, ez azt jelenti, hogy egy átlagos felnőtt test körülbelül 170 g ként tartalmaz, nagy része aminosavakban található meg. A kén az epesavak része, elengedhetetlen az emésztéshez és a zsír felszívódásához. Segít fenntartani az egészséges bőrt, hajat és körmöket és alapvető szerepe van a szövetképződésben. A kén általában olyan zöldségekben van jelen, mint a retek, a sárgarépa, a tejtermékek, a sajt, a tenger gyümölcsei és a hús.
A meccs
A légkörben jelenlévő foszfor mennyisége elhanyagolható. A legnagyobb foszfortartalék a tengeri üledékekben található. A talajok fontossági sorrendben vannak a természet második foszforraktára. Megtalálhatjuk a földkéregben is, mint a különféle ásványi anyagok alkotórészei a kémiai időjárás hatására, az ásványból foszfátok szabadulnak fel, oldódnak és víz szállítja.
A foszfát egy része kicsapódik, főleg kalcium-foszfát formájában, egy másik része pedig eljut a tengerekhez, ahol nagy mennyiségű foszfor halmozódik fel, és az úgynevezett foszfor-csapdákat alkotja.
Foszfor formájában szerves foszfát, rendkívül fontos az élő anyag szempontjából, mivel:
- Ez a nukleinsavak (RNS és DNS, amelyek alkotják a szervezetek genetikai anyagát) egyik komponense
- Az adenozin-trifoszfát komponenseként található, amely szinte univerzális sejt energiaforrás az élő anyagban.
- A csontok egyik alkotóeleme.