A vida no planeta é determinada por um conjunto de relações nas quais existe um extraordinário fluxo de informações e uma troca contínua de matéria e energia. Matéria é tudo o que tem massa e ocupa um lugar no espaço, é constituída por átomos, que são as unidades mínimas que a constituem. Seres vivos, água, estrelas, tudo que nos rodeia é feito de átomos.
A diversidade de elementos químicos é dado pela variedade de tipos de átomos. Cada tipo de átomo constitui um elemento químico diferente. Atualmente são conhecidos 105 elementos químicos, dos quais 84 são encontrados naturalmente e os demais foram produzidos artificialmente em laboratórios.
Como já dissemos, a natureza é feita de matéria, e toda matéria viva, portanto, também é feita de matéria, que por sua vez é composta de átomos e estes constituem os elementos. Os elementos que constituem a matéria viva são conhecidos pelo nome de Bioelementos, estes por sua vez são classificados de acordo com se são ou não essenciais para a vida em: Bioelementos primários e bioelementos secundários
Elementos essenciais para a vida
Bioelementos primários são aqueles elementos químicos essenciais, presentes na matéria viva, nas células, tecidos, órgãos e sistemas que os compõem dos mais simples aos mais complexos. Como dissemos antes, toda matéria, em geral, viva ou não, é composta de átomos, e tudo que é feito de um único tipo de átomo é conhecido como elemento, os elementos, conhecidos até agora, são 105.
Na constituição da matéria viva podemos encontrar pelo menos 70 elementos químicos estáveis, praticamente todos os elementos que existem no planeta, sem os gases nobres. Cerca de noventa e nove por cento (99%) de toda a matéria viva existente, principalmente, suas células são compostas por estes seis elementos: Carbono (C), hidrogênio (H2), oxigênio (O2), Nitrogênio (N2); Fósforo (P) e Enxofre (S) que são os mais abundantes na matéria vivos que encontramos na superfície da terra. Eles são chamados de bioelementos porque formam uma parte essencial da constituição básica ou primária dos seres vivos.
Tipos de bioelementos
Conforme fazem ou não parte da constituição essencial das biomoléculas da matéria viva, os bioelementos podem ser classificados em: bioelementos primários e bioelementos secundários.
Bioelementos primários
São todos aqueles bioelementos que fazem parte da constituição essencial da matéria viva, pois são parte indispensável na formação das biomoléculas orgânicas: proteínas, carboidratos, lipídios e ácidos nucléicos. Eles constituem a matéria viva líquida e são: Carbono (C), hidrogênio (H2), oxigênio (O2), Nitrogênio (N2); Fósforo (P) e Enxofre (S).
Carbono (C)
Es o componente básico essencial de todas as moléculas orgânicas, aparece em todas as cadeias como o esqueleto que dá forma e função às biomoléculas orgânicas. Todos os compostos orgânicos são constituídos por cadeias de carbono que formam ligações com outros elementos ou compostos.
Ele tem quatro elétrons em sua camada mais externa e pode formar ligações covalentes com outros carbonos que lhe permitem formar longas cadeias de átomos (macromoléculas). Essas ligações podem ser simples, duplas ou triplas. Eles também podem se ligar aos diferentes radicais formados pelos elementos (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) entre outros, de modo a possibilitar a formação de um grande número de moléculas diferentes, que intervirão em uma multiplicidade de reações químicas, aproveitando assim a diversidade presente no ambiente.
O carbono é um componente essencial para animais e plantas. É uma parte essencial da molécula de glicose, um carboidrato importante para a realização de processos como a respiração; também intervém na fotossíntese, na forma de CO2 (dióxido de carbono).
O carbono também faz parte de outra macromolécula essencial à vida, a do DNA, essa molécula contém a informação genética que confere a cada indivíduo características que não possui, e que por sua vez é utilizada pelo organismo para replicar e transmitir essa informação a seus descendentes
Hidrogênio
O hidrogênio, junto com o oxigênio, é uma parte essencial da matéria orgânica. No caso de alguns lipídios, eles exibem apenas átomos de carbono e hidrogênio em sua constituição. O íon de elétron que tem o átomo de hidrogênio em sua última camada, permite que você estabeleça facilmente ligações com qualquer um dos bioelementos primários.
A ligação covalente que se forma entre o carbono e o hidrogênio é forte o suficiente para ser estável, mas não forte o suficiente para impedir que se separe e, assim, permitir a síntese de outras moléculas. As moléculas formadas, apenas por hidrogênio e carbono, são covalentes a polares (insolúveis em água).
O Oxigênio
O oxigênio é o mais eletronegativo de todos os Bioelementos primários e, quando se junta ao hidrogênio, atrai seu único elétron, originando os pólos elétricos, de modo que os radicais -OH, -CHO e COOH são polares. Quando esses radicais substituem alguns hidrogênios da cadeia de carbono e hidrogênios como a glicose (C6H12O6) dão origem a moléculas como a água, que são solúveis em líquidos polares.
O oxigênio, devido à sua eletronegatividade, tem a capacidade de atrair elétrons de outros átomos. Este processo envolve necessariamente a quebra de ligações e a liberação de grandes quantidades de energia. Compostos de carbono e oxigênio, reagem com o que é conhecido como respiração aeróbica, e é uma forma comum de obter energia. Outra forma de obter energia é a fermentação, esta foi reduzida desde que algas e plantas, por meio da fotossíntese, passaram a produzir oxigênio para a atmosfera primitiva.
O processo de oxidação de compostos biológicos é realizado através da subtração de átomos de hidrogênio dos átomos de carbono. O oxigênio, por ser mais eletronegativo, exerce uma força maior no elétron do hidrogênio do que no elétron do carbono, razão pela qual consegue iniciá-lo.
Assim, forma-se água, com hidrogênio mais oxigênio, e é liberada uma grande quantidade de energia da qual os seres vivos se aproveitam. À medida que o átomo de carbono começa a compartilhar um elétron com o hidrogênio, ao compartilhar menos elétrons com o oxigênio, ele sofre uma perda de elétrons, ou seja, se oxida.
Azoto
O nitrogênio é um elemento que representa cerca de 78% da atmosfera. É também um componente essencial das proteínas do ácido desoxirribonucléico (DNA), responsável pela transmissão de caracteres hereditários de pais para filhos. O DNA está presente em todas as células do corpo, daí a importância do nitrogênio para os seres vivos.
Em geral, o nitrogênio não pode ser absorvido diretamente, mas como parte de outros compostos, como nitratos, nitritos ou compostos de amônio que o contêm. Antes de ser usado por seres vivos, o nitrogênio precisa passar por vários estágios:
- Amonificação, processo pelo qual o nitrogênio é transformado em amônia.
- Nitrificação que consiste na transformação da amônia em nitritos e nitratos.
- Processo de fixação pelo qual o nitrogênio passa por diversos processos para se tornar nitrito ou nitrato, substâncias que podem ser utilizadas pelos seres vivos
O nitrogênio é encontrado nos aminoácidos, ou seja, nas moléculas que compõem as proteínas, formando grupos amino (-NH2) e nas bases nitrogenadas dos ácidos nucléicos. O nitrogênio é o gás mais abundante na atmosferaApesar disso, poucos organismos são capazes de tirar vantagem disso. Quase todo o nitrogênio incorporado à matéria viva por algas e plantas é absorvido na forma de íon nitrato (NH3).
O nitrogênio é muito fácil de formar compostos com o hidrogênio (NH3) como com o oxigênio (NO-), que permite que ele passe de uma forma para a outra, liberando energia.
Enxofre Como um componente de aminoácidos essenciais de proteínas, vitaminas e hormônios importantes, o enxofre é essencial para humanos e animais.
O enxofre representa 0.25% do peso do nosso corpo, o que significa que um corpo adulto médio contém cerca de 170g de enxofre, grande parte dele encontrado nos aminoácidos. O enxofre faz parte dos ácidos biliares, essenciais para a digestão e absorção de gordura. Ajuda a manter pele, cabelo e unhas saudáveis e tem papel fundamental na formação do tecido. O enxofre está geralmente presente em vegetais como rabanete, cenoura, laticínios, queijo, frutos do mar e carne.
O jogo
A quantidade de fósforo presente na atmosfera é desprezível. A maior reserva de fósforo encontra-se nos sedimentos marinhos. Os solos constituem, em ordem de importância segundo depósito de fósforo da natureza. Também podemos encontrá-lo na crosta terrestre como um componente de vários minerais devido ao efeito do intemperismo químico, os fosfatos são liberados do mineral, ele se dissolve e é transportado pela água.
Parte do fosfato precipita, principalmente na forma de fosfato de cálcio, e outra parte chega aos mares, onde se acumulam grandes quantidades de fósforo, constituindo as chamadas armadilhas de fósforo.
Fósforo na forma de fosfato orgânico, é extremamente importante para a matéria viva, uma vez que:
- É um dos componentes dos ácidos nucléicos (RNA e DNA, que constituem o material genético dos organismos
- É encontrado como um componente do trifosfato de adenosina, que é uma fonte de energia celular quase universal na matéria viva.
- É um dos componentes dos ossos.