Живот на планети одређен је скупом односа у којима постоји изванредан проток информација и континуирана размена материје и енергије. Материја је све оно што има масу и заузима место у свемиру, чине је атоми, који су минималне јединице које је чине. Жива бића, вода, звезде, све што нас окружује, састоји се од атома.
Разноликост хемијских елемената дат је разноврсношћу врста атома. Свака врста атома чини другачији хемијски елемент. Тренутно је познато 105 хемијских елемената, од којих је 84 природно, а остатак је вештачки произведен у лабораторијама.
Као што смо већ рекли, природу чине материју, па је и сва жива материја такође састављена од материје, која се пак састоји од атома и ових елемената. Елементи који чине живу материју познати су под именом Биоелементи, а они су класификовани према томе да ли су или нису неопходни за живот у: Примарни биоелементи и секундарни биоелементи
Битни елементи за живот
Примарни биоелементи су они есенцијални хемијски елементи, присутни у живој материји, у ћелијама, ткивима, органима и системима који их чине од најједноставнијих до најсложенијих. Као што смо раније рекли, сву материју, генерално, било живу или не, чине атоми, а све што се састоји од само једне врсте атома познато је као елемент, елементи, познати до сада, су 105.
У конституцији живе материје можемо пронаћи најмање 70 стабилних хемијских елемената, практично свих елемената који постоје на планети, минус племенити гасови. Отприлике деведесет девет процената (99%) све постојеће живе материје, од којих су већина ћелије састављене од ових шест елемената: угљеник (Ц), водоник (Х2), кисеоник (О.2), Азот (Н.2); Фосфор (П) и Сумпор (С) који су најзаступљенији по том питању живо које налазимо на земљиној површини. Зову се биоелементи јер чине битан део основног или примарног устава живих бића.
Врсте биоелемената
Према томе да ли чине део суштинске конституције биомолекула живе материје или не, биоелементи се могу класификовати на: примарне биоелементе и секундарне биоелементе.
Примарни биоелементи
То су сви они биоелементи који су део суштинске конституције живе материје, јер су неизоставни део у формирању органских биомолекула: протеина, угљених хидрата, липида и нуклеинских киселина. Они чине нето живу материју и то су: Угљеник (Ц), водоник (Х.2), кисеоник (О.2), Азот (Н.2); Фосфор (П) и сумпор (С).
Угљеник (Ц)
Es суштинска основна компонента свих органских молекула, појављује се у свим ланцима као скелет који даје облик и функцију органским биомолекулама. Сва органска једињења су сачињена од угљеничних ланаца који формирају везе са другим елементима или једињењима.
У спољној љусци има четири електрона и може да формира ковалентне везе са другим угљеницима који му омогућавају да формира дуге ланце атома (макромолекуле). Те обвезнице могу бити појединачне, двоструке или троструке. Такође се могу везати за различите формиране радикале елементима (-Х, = О, -ОХ, -НХ2, -СХ, Х2ПО4), између осталог, тако да омогућава стварање великог броја различитих молекула, који ће интервенисати у мноштву хемијских реакција, и тако искористити разноликост присутну у животној средини.
Угљеник је битна компонента за животиње и биљке. Неизоставни је део молекула глукозе, важан угљени хидрат за спровођење процеса као што је дисање; такође интервенише у фотосинтези, у облику ЦО2 (угљен диоксид).
Угљеник је такође део друге макромолекуле од суштинског значаја за живот, ДНК, овај молекул садржи генетске информације које сваком појединцу додељују особине које он не поседује, а које тело заузврат користи за копирање и пренос тих информација на њихови потомци
Водоник
Водоник је, заједно са кисеоником, битан део органске материје. У случају неких липида, они имају само атоме угљеника и водоника у својој конституцији. Јон електрона који има атом водоника у свом последњем слоју, омогућава вам лако успостављање веза са било којим од примарних биоелемената.
Ковалентна веза која настаје између угљеника и водоника је довољно јака да буде стабилна, али недовољно јака да спречи њено раздвајање и на тај начин омогући синтезу других молекула. Молекули који настају само од водоника и угљеника ковалентни су поларним (нерастворљиви у води).
Тхе Окиген
Кисеоник је најелектронегативнији од свих примарних биоелемената, а када се споји са водоником, привлачи свој једини електрон, пореклом са електричних полова, па су радикали -ОХ, -ЦХО и ЦООХ поларни радикали. Када ови радикали замењују неке водонике угљеничног ланца и водонике попут глукозе (Ц6H12O6) рађају молекуле попут воде који су растворљиви у поларним течностима.
Кисеоник, због своје електронегативности, има способност да привлачи електроне из других атома. Овај процес нужно укључује разбијање веза и ослобађање велике количине енергије. Једињења угљеника и кисеоника реагују са чиме познато је као аеробно дисање, и то је уобичајени начин добијања енергије. Други начин за добијање енергије је ферментација, која је смањена откако су алге и биљке, фотосинтезом, почеле да производе кисеоник за примитивну атмосферу.
Процес оксидације биолошких једињења врши се одузимањем атома водоника од атома угљеника. Кисеоник, будући да је електронегативнији, врши већу силу на електроне водоника него на електроне угљеника, због чега успева да га покрене.
Тако настаје вода, са водоником плус кисеоником и ослобађа се велика количина енергије коју жива бића користе. Како атом угљеника почиње да дели електрон са водоником, делећи мање електрона са кисеоником, он доживљава губитак електрона, односно оксидира.
Азот
Азот је елемент који чини око 78% дела атмосфере. Такође је суштинска компонента протеина деоксирибонуклеинске киселине (ДНК), одговоран за пренос наследних ликова са родитеља на децу. ДНК је присутна у свим ћелијама тела, па отуда и значај азота за жива бића.
Генерално, азот се не може апсорбовати директно, већ као део других једињења попут нитрата, нитрита или амонијум једињења која га садрже. Пре него што га жива бића користе, азот мора проћи кроз неколико фаза:
- Амонификација, поступак којим се азот претвара у амонијак.
- Нитрификација која се састоји од претварања амонијака у нитрите и нитрате.
- Процес фиксације кроз који азот пролази кроз неколико процеса да би постао нитрит или нитрат, обе супстанце које могу да користе жива бића
Азот се налази у аминокиселинама, односно у молекулима који чине протеине, формирајући амино групе (-НХ2) и у азотним базама нуклеинских киселина. Азот је најзаступљенији гас у атмосфериУпркос томе, врло мали број организама је у стању да то искористи. Готово сав азот који алге и биљке уграђују у живу материју апсорбује се у облику нитратних јона (НХ3).
Азот је врло лако формирати једињења са оба водоника (НХ3) као код кисеоника (НО-), који му омогућава прелазак из једног облика у други, ослобађајући тако енергију.
Сумпор Као протеинска компонента есенцијалних аминокиселина, витамина и важних хормона, сумпор је неопходан и за људе и за животиње.
Сумпор представља 0.25% тежине нашег тела, то значи да просечно одрасло тело садржи око 170 г сумпора, а већи део се налази у аминокиселинама. Сумпор је део жучних киселина, есенцијалан за варење и апсорпцију масти. Помаже у одржавању здраве коже, косе и ноктију и има основну улогу у стварању ткива. Сумпор је углавном присутан у поврћу попут роткве, шаргарепе, млечних производа, сира, морских плодова и меса.
Утакмица
Количина фосфора присутна у атмосфери је занемарљива. Највећа резерва фосфора налази се у морским седиментима. Земљишта чине, према редоследу важности друго складиште фосфора у природи. Такође га можемо пронаћи у земљиној кори као компоненту различитих минерала услед хемијског временског утицаја, из минерала се ослобађају фосфати, он се раствара и преноси водом.
Део фосфата се таложи, углавном у облику калцијум-фосфата, а други део досеже мора, где се акумулирају велике количине фосфора, чинећи такозване замке фосфора.
Фосфор у облику органски фосфат, изузетно је важан за живу материју јер:
- Једна је од компонената нуклеинских киселина (РНК и ДНК, које чине генетски материјал организама
- Налази се као компонента аденозин трифосфата, који је готово универзални ћелијски извор енергије у живој материји.
- То је једна од компоненти костију.