Kehidupan di planet ditentukan oleh serangkaian hubungan di mana terdapat aliran informasi yang luar biasa dan pertukaran materi dan energi yang terus menerus. Materi adalah segala sesuatu yang bermassa dan menempati suatu tempat di angkasa, ia tersusun dari atom-atom yang merupakan satuan minimum pembentuknya. Makhluk hidup, air, bintang, segala sesuatu yang mengelilingi kita terdiri dari atom.
Keragaman unsur kimia diberikan oleh berbagai jenis atom. Setiap jenis atom merupakan unsur kimia yang berbeda. Saat ini 105 unsur kimia telah diketahui, 84 di antaranya ditemukan secara alami dan sisanya telah diproduksi secara artifisial di laboratorium.
Seperti yang telah kami katakan, alam terdiri dari materi, dan oleh karena itu semua materi hidup juga terdiri dari materi, yang pada gilirannya terdiri dari atom-atom dan elemen-elemen penyusun ini. Unsur-unsur penyusun materi hidup dikenal dengan nama Bioelemen, yang selanjutnya diklasifikasikan menurut unsur penting atau tidak bagi kehidupan menjadi: Unsur-unsur hayati primer dan unsur-unsur sekunder
Elemen penting untuk kehidupan
Bioelemen Primer adalah unsur-unsur kimiawi esensial, yang ada dalam materi hidup, dalam sel, jaringan, organ, dan sistem yang menyusunnya dari yang paling sederhana hingga yang paling kompleks. Seperti yang kami katakan sebelumnya, semua materi, secara umum, apakah hidup atau tidak, terdiri dari atom, dan segala sesuatu yang hanya terdiri dari satu jenis atom dikenal sebagai unsur, unsur-unsur yang dikenal hingga saat ini adalah 105.
Dalam konstitusi materi hidup kita dapat menemukan setidaknya 70 unsur kimia stabil, praktis semua unsur yang ada di planet ini, kecuali gas mulia. Sekitar sembilan puluh sembilan persen (99%) dari semua materi hidup yang ada, yang sebagian besar adalah sel yang terdiri dari enam unsur ini: Karbon (C), hidrogen (H2), oksigen (O2), Nitrogen (N2); Fosfor (P) dan Belerang (S) yang mana adalah yang paling melimpah dalam hal ini hidup yang kita temukan di permukaan bumi. Mereka disebut bioelemen karena merupakan bagian esensial dari konstitusi dasar atau primer makhluk hidup.
Jenis-jenis bioelemen
Menurut apakah mereka merupakan bagian dari konstitusi penting dari biomolekul materi hidup, Bioelemen dapat diklasifikasikan menjadi: bioelemen primer dan bioelemen sekunder.
Bioelemen Primer
Mereka semua adalah unsur-unsur bio yang merupakan bagian dari konstitusi penting materi hidup, karena mereka merupakan bagian yang sangat diperlukan dalam pembentukan biomolekul organik: protein, karbohidrat, lipid, dan asam nukleat. Mereka merupakan materi hidup bersih dan adalah: Karbon (C), hidrogen (H.2), oksigen (O2), Nitrogen (N2); Fosfor (P) dan Belerang (S).
Karbon (C)
Es komponen dasar esensial dari semua molekul organik, muncul di semua rantai sebagai kerangka yang memberi bentuk dan fungsi pada biomolekul organik. Semua senyawa organik tersusun dari rantai karbon yang membentuk ikatan dengan unsur atau senyawa lain.
Ia memiliki empat elektron di kulit terluarnya dan dapat membentuk ikatan kovalen dengan karbon lain yang memungkinkannya membentuk rantai panjang atom (makromolekul). Ikatan ini bisa tunggal, ganda atau tiga kali lipat. Mereka juga dapat mengikat berbagai radikal yang terbentuk oleh elemen (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) antara lain, sehingga memungkinkan pembentukan sejumlah besar molekul berbeda, yang akan mengintervensi berbagai reaksi kimia, dan dengan demikian memanfaatkan keragaman yang ada di lingkungan.
Karbon merupakan komponen penting bagi hewan dan tumbuhan. Ini adalah bagian tak terpisahkan dari molekul glukosa, karbohidrat penting untuk menjalankan proses seperti respirasi; juga ikut campur dalam fotosintesis, dalam bentuk CO2 (karbon dioksida).
Karbon juga merupakan bagian dari makromolekul lain yang penting bagi kehidupan, yaitu DNA, molekul ini mengandung informasi genetik yang memberikan pada setiap individu karakteristik yang tidak dimilikinya, dan yang pada gilirannya digunakan oleh tubuh untuk mereplikasi dan mengirimkan informasi itu kepada keturunan mereka
Hidrogen
Hidrogen, bersama dengan oksigen, merupakan bagian penting dari bahan organik. Dalam kasus beberapa lipid, mereka hanya menunjukkan atom karbon dan hidrogen dalam konstitusinya. Ion elektron yang memiliki atom hidrogen di lapisan terakhirnya, memungkinkan Anda untuk dengan mudah menjalin ikatan dengan salah satu bioelemen utama.
Ikatan kovalen yang terbentuk antara karbon dan hidrogen cukup kuat untuk menjadi stabil, tetapi tidak cukup kuat untuk mencegahnya terpisah dan dengan demikian memungkinkan sintesis molekul lain. Molekul yang terbentuk, hanya oleh hidrogen dan karbon, bersifat kovalen hingga polar (tidak larut dalam air).
The Oxigen
Oksigen adalah yang paling elektronegatif dari semua Bioelemen primer, dan ketika bergabung dengan hidrogen, oksigen menarik satu-satunya elektronnya, yang berasal dari kutub listrik, sehingga radikal -OH, -CHO, dan COOH adalah radikal polar. Saat radikal ini menggantikan beberapa hidrogen dari rantai karbon dan hidrogen seperti glukosa (C.6H12O6) menimbulkan molekul seperti air yang larut dalam cairan polar.
Oksigen, karena keelektronegatifannya, memiliki kemampuan untuk menarik elektron dari atom lain. Proses ini harus melibatkan pemutusan ikatan dan pelepasan energi dalam jumlah besar. Senyawa karbon dan oksigen, bereaksi dengan apa itu dikenal sebagai respirasi aerobik, dan ini adalah cara umum untuk mendapatkan energi. Cara lain untuk memperoleh energi adalah fermentasi, ini telah berkurang sejak alga dan tumbuhan, melalui fotosintesis, mulai menghasilkan oksigen untuk atmosfer primitif.
Proses oksidasi senyawa biologis dilakukan melalui pengurangan atom hidrogen dari atom karbon. Oksigen, menjadi lebih elektronegatif, memberikan gaya yang lebih besar pada elektron hidrogen daripada pada elektron karbon, itulah mengapa ia berhasil memulainya.
Jadi air terbentuk, dengan hidrogen ditambah oksigen dan sejumlah besar energi dilepaskan yang dimanfaatkan makhluk hidup. Ketika atom karbon mulai berbagi elektron dengan hidrogen, dengan berbagi lebih sedikit elektron dengan oksigen, ia mengalami kehilangan elektron, yaitu teroksidasi.
Nitrogen
Nitrogen adalah unsur yang sekitar 78% bagiannya dari atmosfer. Ini juga merupakan komponen penting dari protein asam deoksiribonukleat (DNA), bertanggung jawab untuk mentransmisikan karakter turun temurun dari orang tua ke anak. DNA ada di semua sel tubuh, oleh karena itu nitrogen penting bagi makhluk hidup.
Pada umumnya nitrogen tidak dapat diserap secara langsung, melainkan sebagai bagian dari senyawa lain seperti senyawa nitrat, nitrit atau amonium yang mengandungnya. Sebelum digunakan oleh makhluk hidup, nitrogen perlu melalui beberapa tahap:
- Amonifikasi, suatu proses dimana nitrogen diubah menjadi amonia.
- Nitrifikasi yang terdiri dari mengubah amonia menjadi nitrit dan nitrat.
- Proses fiksasi dimana nitrogen melewati berbagai proses menjadi nitrit atau nitrat, keduanya merupakan zat yang dapat digunakan oleh makhluk hidup.
Nitrogen ditemukan dalam asam amino, yaitu molekul penyusun protein, membentuk gugus amino (-NH2) dan dalam basa nitrogen dari asam nukleat. Nitrogen adalah gas paling melimpah di atmosferMeskipun demikian, sangat sedikit organisme yang dapat memanfaatkannya. Hampir semua nitrogen yang dimasukkan ke dalam materi hidup oleh alga dan tumbuhan diserap dalam bentuk ion nitrat (NH3).
Nitrogen sangat mudah membentuk senyawa dengan kedua hidrogen (NH3) seperti oksigen (NO-), yang memungkinkannya berpindah dari satu bentuk ke bentuk lainnya, sehingga melepaskan energi.
Sulfur Sebagai komponen protein dari asam amino esensial, vitamin, dan hormon penting, belerang sangat penting bagi manusia dan hewan.
Sulfur mewakili 0.25% berat tubuh kita, ini berarti bahwa rata-rata tubuh orang dewasa mengandung sekitar 170g sulfur, banyak di antaranya ditemukan dalam asam amino. Belerang adalah bagian dari asam empedu, penting untuk pencernaan dan penyerapan lemak. Membantu menjaga kesehatan kulit, rambut dan kuku dan memiliki peran mendasar dalam pembentukan jaringan. Belerang umumnya terdapat pada sayuran seperti lobak, wortel, produk susu, keju, makanan laut, dan daging.
Pertandingan
Jumlah fosfor yang ada di atmosfer dapat diabaikan. Cadangan fosfor terbesar ditemukan di sedimen laut. Tanah menyusun, dalam urutan kepentingannya gudang kedua alam fosfor. Kita juga dapat menemukannya di kerak bumi sebagai komponen dari berbagai mineral karena efek pelapukan kimiawi, fosfat dilepaskan dari mineral, larut dan diangkut oleh air.
Sebagian endapan fosfat, terutama dalam bentuk kalsium fosfat, dan sebagian lagi mencapai laut, di mana sejumlah besar fosfor terakumulasi, yang disebut perangkap fosfor.
Fosfor dalam bentuk fosfat organik, sangat penting untuk materi hidup karena:
- Ini adalah salah satu komponen asam nukleat (RNA dan DNA, yang merupakan bahan genetik organisme
- Ini ditemukan sebagai komponen adenosin trifosfat, yang merupakan sumber energi seluler yang hampir universal dalam materi hidup.
- Itu adalah salah satu komponen tulang.