地球上の生命は、異常な情報の流れと物質とエネルギーの継続的な交換が明らかな一連の関係によって決定されます。 物質とは、質量を持ち空間内に存在するすべてのものであり、それを構成する最小単位である原子から構成されています。 生き物も、水も、星も、私たちの周りにあるものはすべて原子でできています。
化学元素の多様性 原子のさまざまな種類によって与えられます。 原子の種類ごとに異なる化学元素が構成されます。 現在、105 種類の化学元素が知られており、そのうち 84 種類は天然に存在し、残りは研究室で人工的に生成されています。
先ほど述べたように、自然は物質で構成されており、したがってすべての生物物質も物質で構成されており、その物質は原子で構成されており、これらが元素を構成しています。 生物を構成する元素は生体元素と呼ばれ、生命にとって必須か否かによって次のように分類されます。
生活必需品
一次生体元素は、最も単純なものから最も複雑なものまで、生物、細胞、組織、器官、およびそれらを構成するシステムに存在する必須の化学元素です。 前に述べたように、生きているかどうかにかかわらず、一般にすべての物質は原子で構成されており、単一種類の原子で構成されているものはすべて元素として知られており、現在までに知られている元素は 105 個です。 。
生物の構成には、少なくとも 70 種類の安定した化学元素が見つかります。これは、希ガスを除く、地球上に存在する実質的にすべての元素です。 存在するすべての生物物質のほぼ 99% (XNUMX%)、その細胞のほとんどは次の XNUMX つの元素で構成されています: 炭素 (C)、水素 (H)2)、酸素(O2)、窒素(N2); リン（P）と硫黄（S） 物質が最も豊富である 私たちが地球の表面で見つけた生き物。 それらは生物の基本的または主要な構成の重要な部分を形成するため、生体要素と呼ばれます。
生体要素の種類
生物要素は、生物の生体分子の必須構成の一部を形成しているかどうかに応じて、一次生体要素と二次生体要素に分類できます。
一次生体要素
これらはすべて、タンパク質、炭水化物、脂質、核酸などの有機生体分子の形成に不可欠な部分であるため、生物の必須構成の一部である生体要素です。 それらは正味の生命物質を構成しており、炭素 (C)、水素 (H) です。2)、酸素(O2)、窒素(N2); リン（P）と硫黄（S）。
カーボン(C)
Es すべての有機分子の必須の構成要素であり、有機生体分子に形と機能を与える骨格としてすべての鎖に現れます。 すべての有機化合物は、他の元素または化合物と結合を形成する炭素鎖で構成されています。
外殻には XNUMX つの電子があり、他の炭素と共有結合を形成して、長い原子鎖 (高分子) を形成することができます。 これらの結合は、単結合、二重結合、三重結合のいずれかになります。 形成されたさまざまなラジカルに結合することもできます 要素別 (-H、=O、-OH、-NH2、-SH、H2PO4) とりわけ、そのため、多数の化学反応に介入する多数の異なる分子の形成が可能になり、環境に存在する多様性を利用できます。
炭素は動物や植物にとって不可欠な成分です。 これは、呼吸などのプロセスを実行するための重要な炭水化物であるグルコース分子の必須部分です。 COの形で光合成にも関与します。2 （二酸化炭素）。
炭素は、生命にとって不可欠なもう一つの高分子である DNA の一部でもあります。この分子には、各個体に固有の特性を与える遺伝情報が含まれており、その情報は生物によって複製され、各個体に伝達されるために使用されます。子孫
水素
水素は酸素とともに有機物の必須部分を形成します。 一部の脂質の場合、その構成には炭素原子と水素原子のみが含まれます。 を持った電子イオンは、 最後の殻にある水素原子、主要な生体要素のいずれかとの結合を簡単に確立できます。
炭素と水素の間に形成される共有結合は、安定するには十分強いですが、分離を妨げて他の分子の合成を可能にするほど強くはありません。 水素と炭素のみで形成される分子は極性（水に不溶）に共有結合します。
酸素
酸素はすべての主要な生体元素の中で最も電気陰性度が高く、水素と結合すると唯一の電子を引き付けて極を生成するため、ラジカル –OH、-CHO、および COOH は極性ラジカルです。 これらのラジカルが、グルコース (C6H12O6) 極性液体に溶ける水などの分子を生成します。
酸素は、その電気陰性度により、他の原子から電子を引き付ける能力を持っています。 このプロセスには必然的に結合の切断と大量のエネルギーの放出が伴います。 炭素と酸素の化合物は何と反応しますか 好気呼吸として知られています そしてそれはエネルギーを得る一般的な方法です。 エネルギーを得る別の方法は発酵ですが、藻類や植物が光合成によって原始大気のために酸素を生成し始めて以来、発酵は減少しています。
生物学的化合物の酸化プロセスは、炭素原子から水素原子を差し引くことによって実行されます。 酸素は電気陰性度が高いため、炭素の電子よりも水素の電子に大きな力を及ぼし、水素の電子を引き剥がすことができます。
このようにして、水素と酸素を含む水が形成され、生物が利用する大量のエネルギーが放出されます。 炭素原子が水素と電子を共有し始めると、酸素と共有する電子が少なくなり、電子が失われ、酸化されます。
窒素
窒素は大気の約 78% を占める元素です。 また、デオキシリボ核酸 (DNA) タンパク質の必須成分でもあります。 遺伝形質を親から子に伝える責任があります。 DNA は体のすべての細胞に存在するため、生物にとって窒素は重要です。
一般に、窒素は直接吸収されることはなく、それを含む硝酸塩、亜硝酸塩、アンモニウム化合物などの他の化合物の一部として吸収されます。 窒素は生物によって使用される前に、いくつかの段階を経る必要があります。
- アンモニア、窒素がアンモニアに変換されるプロセス。
- アンモニアを亜硝酸塩と硝酸塩に変換する硝化。
- 窒素がさまざまな過程を経て、生物にとって利用可能な物質である亜硝酸塩や硝酸塩となる固定化プロセス
窒素はアミノ酸、つまりタンパク質を構成する分子の中に存在し、アミノ基（-NH）を形成します。2）および核酸の窒素含有塩基に含まれます。 窒素は大気中に最も多く存在する気体ですそれにもかかわらず、それを利用できる生物はほとんどありません。 藻類や植物によって生物体に取り込まれる窒素のほとんどは、硝酸イオン（NHXNUMX）の形で吸収されます。3).
窒素には、水素 (NH) と化合物を形成する優れた機能があります。3) 酸素 (NO-) と同様に、酸素がある形態から別の形態に移動し、エネルギーを放出します。
硫黄 タンパク質、必須アミノ酸、ビタミン、重要なホルモンの成分として、硫黄は人間と動物の両方にとって不可欠です。
硫黄は体重の 0.25% を占めます。これは、平均的な成人の身体には約 170g の硫黄が含まれていることを意味し、その多くはアミノ酸に含まれています。 硫黄は胆汁酸の一部であり、脂肪の消化と吸収に不可欠です。 健康な皮膚、髪、爪の維持に役立ちます 組織の形成において基本的な役割を果たします。 硫黄は一般に、大根、人参などの野菜、乳製品、チーズ、魚介類、肉などに含まれています。
試合
大気中に存在するリンの量はごくわずかです。 リンの最大の埋蔵量は海洋堆積物にあります。 土壌は重要な順に構成されています 自然界の第二のリン貯蔵庫。 また、化学的風化によりさまざまな鉱物の成分として地殻中に存在し、鉱物からリン酸塩が放出され、溶解して水によって運ばれます。
リン酸塩の一部は主にリン酸カルシウムの形で沈殿し、一部は海に到達し、そこで多量のリンが蓄積し、いわゆるリントラップを構成します。
リンの形 有機リン酸塩、以下の理由から、生物にとって非常に重要です。
- 生物の遺伝物質を構成する核酸（RNAおよびDNA）の構成要素のXNUMXつです。
- これは、生物のほぼ普遍的な細胞エネルギー源であるアデノシン三リン酸の成分として見出されます。
- 骨の構成成分の一つです。