Dzīvi uz planētas nosaka attiecību kopums, kurā notiek ārkārtas informācijas plūsma un nepārtraukta matērijas un enerģijas apmaiņa. Matērija ir viss, kam ir masa un kas ieņem vietu kosmosā, to veido atomi, kas ir minimālās vienības, kas to veido. Dzīvās būtnes, ūdens, zvaigznes, viss, kas mūs ieskauj, sastāv no atomiem.
Ķīmisko elementu daudzveidība dod atomu veidu dažādība. Katrs atoma tips ir atšķirīgs ķīmiskais elements. Pašlaik ir zināmi 105 ķīmiskie elementi, no kuriem 84 ir dabiski, bet pārējie ir mākslīgi ražoti laboratorijās.
Kā jau teicām, dabu veido matērija, un tāpēc visu dzīvo matēriju veido arī matērija, kuru savukārt veido atomi un šie veido elementi. Elementi, kas veido dzīvo vielu, ir pazīstami ar bioelementu nosaukumu, tos savukārt klasificē pēc tā, vai tie ir nepieciešami dzīvībai, vai ne:
Būtiski dzīves elementi
Primārie bioelementi ir tie būtiskie ķīmiskie elementi, kas atrodas dzīvajā matērijā, šūnās, audos, orgānos un sistēmās, kas tos veido no vienkāršākajiem līdz sarežģītākajiem. Kā mēs teicām iepriekš, visu matēriju, neatkarīgi no tā, vai tā ir dzīva vai nē, veido atomi, un viss, kas sastāv tikai no viena veida atomiem, ir pazīstams kā elements, līdz šim zināmie elementi ir 105.
Dzīvās vielas sastāvā mēs varam atrast vismaz 70 stabilus ķīmiskos elementus, praktiski visus elementus, kas pastāv uz planētas, atskaitot cēlās gāzes. Apmēram deviņdesmit deviņi procenti (99%) no visām esošajām dzīvajām vielām, no kurām lielākā daļa ir šūnas, kuras veido šie seši elementi: ogleklis (C), ūdeņradis (H2), skābeklis (O2), Slāpeklis (N2); Fosfors (P) un Sērs (S), kas ir visvairāk šajā jautājumā dzīvs, ko atrodam uz zemes virsmas. Tos sauc par bioelementiem, jo tie ir būtiska dzīvu būtņu pamatsastāvdaļa.
Bioelementu veidi
Bioelementus var iedalīt primārajos bioelementos un sekundārajos bioelementos atkarībā no tā, vai tie ir vai nav dzīvās vielas biomolekulu būtiskās sastāvdaļas.
Primārie bioelementi
Tie visi ir bioelementi, kas ir daļa no dzīvās vielas būtiskās struktūras, jo tie ir neaizstājami organisko biomolekulu veidošanās procesā: olbaltumvielas, ogļhidrāti, lipīdi un nukleīnskābes. Tie veido dzīvo dzīvo vielu un ir: ogleklis (C), ūdeņradis (H2), skābeklis (O2), Slāpeklis (N2); Fosfors (P) un sērs (S).
Ogleklis (C)
Es visu organisko molekulu būtiskais pamatkomponents visās ķēdēs parādās kā skelets, kas organiskajām biomolekulām piešķir formu un funkciju. Visus organiskos savienojumus veido oglekļa ķēdes, kas veido saites ar citiem elementiem vai savienojumiem.
Tā visattālākajā apvalkā ir četri elektroni, un tas var veidot kovalentās saites ar citiem ogļiem, kas ļauj veidot garas atomu ķēdes (makromolekulas). Šīs obligācijas var būt vienas, dubultas vai trīskāršas. Viņi var arī saistīties ar dažādiem radikāliem radikāļiem ar elementiem (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) cita starpā, lai tas ļautu izveidot lielu skaitu dažādu molekulu, kas iejauksies daudzās ķīmiskās reakcijās un tādējādi izmantotu vidē esošo daudzveidību.
Ogleklis ir būtiska sastāvdaļa dzīvniekiem un augiem. Tā ir neaizstājama glikozes molekulas sastāvdaļa, svarīgs ogļhidrāts tādu procesu veikšanai kā elpošana; iejaucas arī fotosintēzē, CO formā2 (oglekļa dioksīds).
Ogleklis ir arī daļa no citas dzīvībai būtiskas makromolekulas, proti, DNS, šī molekula satur ģenētisko informāciju, kas katram indivīdam sniedz raksturīgās pazīmes, kas viņiem nepieder, un ko savukārt organisms izmanto, lai atkārtotu un pārsūtītu šo informāciju savam organismam. pēcnācēji
Ūdeņradis
Ūdeņradis kopā ar skābekli ir būtiska organisko vielu sastāvdaļa. Dažu lipīdu gadījumā to sastāvā ir tikai oglekļa un ūdeņraža atomi. Elektronu jons, kuram ir ūdeņraža atoms pēdējā slānī, ļauj viegli izveidot saites ar kādu no primārajiem bioelementiem.
Kovalentā saite, kas veidojas starp oglekli un ūdeņradi, ir pietiekami spēcīga, lai būtu stabila, bet nepietiekami stipra, lai novērstu tās atdalīšanos un tādējādi ļautu sintezēt citas molekulas. Molekulas, kuras veido tikai ūdeņradis un ogleklis, ir kovalentas vai polāras (ūdenī nešķīstošas).
Oxigen
Skābeklis ir viselektronegatīvākais no visiem primārajiem bioelementiem, un, savienojoties ar ūdeņradi, tas piesaista savu vienīgo elektronu, kura izcelsme ir elektriskie stabi, tāpēc radikāļi -OH, -CHO un COOH ir polārie radikāļi. Kad šie radikāļi aizstāj dažus oglekļa ķēdes ūdeņražus un tādus ūdeņražus kā glikoze (C.6H12O6) rodas molekulas, piemēram, ūdens, kas šķīst polārajos šķidrumos.
Skābeklis, pateicoties tā elektronegativitātei, spēj piesaistīt elektronus no citiem atomiem. Šis process obligāti ietver saišu pārtraukšanu un liela enerģijas daudzuma atbrīvošanu. Oglekļa un skābekļa savienojumi reaģē ar ko tā ir pazīstama kā aerobā elpošana, un tas ir izplatīts enerģijas iegūšanas veids. Cits enerģijas iegūšanas veids ir fermentācija, tas ir samazināts, jo aļģes un augi fotosintēzes ceļā sāka ražot skābekli primitīvai atmosfērai.
Bioloģisko savienojumu oksidēšanas procesu veic, atņemot ūdeņraža atomus no oglekļa atomiem. Skābeklis, būdams vairāk elektronegatīvs, uz ūdeņraža elektronu izdara lielāku spēku nekā uz oglekļa elektronu, tāpēc tam izdodas to iedarbināt.
Tādējādi veidojas ūdens ar ūdeņradi un skābekli, un tiek atbrīvots liels enerģijas daudzums, kuru dzīvo būtnes izmanto. Kad oglekļa atoms sāk dalīties elektronā ar ūdeņradi, daloties mazāk elektronu ar skābekli, tas piedzīvo elektronu zudumu, tas ir, oksidējas.
Slāpeklis
Slāpeklis ir elements, kas aptuveni 78% ir atmosfēras daļa. Tā ir arī būtiska dezoksiribonukleīnskābes (DNS) olbaltumvielu sastāvdaļa, atbildīgs par iedzimtu rakstzīmju nodošanu no vecākiem bērniem. DNS atrodas visās ķermeņa šūnās, tāpēc slāpeklis ir svarīgs dzīvajām būtnēm.
Parasti slāpekli nevar absorbēt tieši, bet kā daļu no citiem savienojumiem, piemēram, nitrātiem, nitrītiem vai amonija savienojumiem, kas to satur. Pirms dzīvās būtnes izmanto slāpeklim, tam jāiet cauri vairākiem posmiem:
- Amonifikācija - process, kurā slāpeklis tiek pārveidots par amonjaku.
- Nitrifikācija, kas sastāv no amonjaka pārveidošanas par nitrītiem un nitrātiem.
- Fiksācijas process, kurā slāpeklis iziet cauri dažādiem procesiem, kļūstot par nitrītiem vai nitrātiem - abām vielām, kuras var izmantot dzīvas būtnes
Slāpeklis ir atrodams aminoskābēs, tas ir, molekulās, kas veido olbaltumvielas, veidojot aminogrupas (-NH2) un nukleīnskābju slāpekļa bāzēs. Slāpeklis ir visplašākā gāze atmosfērāNeskatoties uz to, ļoti nedaudzi organismi to var izmantot. Gandrīz visu slāpekli, ko aļģes un augi iekļauj dzīvajā vielā, absorbē nitrāta jonu (NH3).
Slāpeklī ir ļoti viegli veidot savienojumus gan ar ūdeņradi (NH3) tāpat kā ar skābekli (NO-), kas ļauj tam pāriet no vienas formas uz otru, tādējādi atbrīvojot enerģiju.
Sērs Sērs kā būtisku aminoskābju, vitamīnu un svarīgu hormonu olbaltumvielu sastāvdaļa ir būtisks gan cilvēkiem, gan dzīvniekiem.
Sērs veido 0.25% no mūsu ķermeņa svara, tas nozīmē, ka vidēji pieauguša cilvēka ķermenī ir aptuveni 170 g sēra, liela daļa no tā ir atrodama aminoskābēs. Sērs ir daļa no žultsskābēm, kas ir būtiska gremošanai un tauku absorbcijai. Palīdz uzturēt veselīgu ādu, matus un nagus un tai ir galvenā loma audu veidošanā. Sēru parasti satur dārzeņi, piemēram, redīsi, burkāni, piena produkti, siers, jūras veltes un gaļa.
Spēle
Fosfora daudzums atmosfērā ir nenozīmīgs. Lielākā fosfora rezerve atrodas jūras nogulsnēs. Augsnes ir svarīguma secībā dabas otrā fosfora krātuve. Mēs to varam atrast arī zemes garozā kā dažādu minerālu sastāvdaļu ķīmiskās atmosfēras iedarbības dēļ, no minerāla izdalās fosfāti, tas izšķīst un tiek transportēts ar ūdeni.
Daļa fosfātu nogulsnējas, galvenokārt kalcija fosfāta veidā, un otra daļa nonāk jūrās, kur uzkrājas liels daudzums fosfora, veidojot tā sauktos fosfora slazdus.
Fosfors organiskais fosfāts, ir ārkārtīgi svarīga dzīvajai vielai, jo:
- Tas ir viens no nukleīnskābju komponentiem (RNS un DNS, kas veido organismu ģenētisko materiālu
- Tas ir atrodams kā adenozīna trifosfāta sastāvdaļa, kas ir gandrīz universāls šūnu enerģijas avots dzīvajā matērijā.
- Tas ir viens no kaulu komponentiem.