Livet på planeten bestäms av en uppsättning relationer där ett extraordinärt flöde av information och ett kontinuerligt utbyte av materia och energi är uppenbart. Materia är allt som har massa och upptar en plats i rymden, den är uppbyggd av atomer, som är de minsta enheterna som utgör den. Levande varelser, vatten, stjärnor, allt omkring oss består av atomer.
Mångfalden av kemiska grundämnen ges av olika typer av atomer. Varje typ av atom utgör ett annat kemiskt element. För närvarande är 105 kemiska grundämnen kända, varav 84 finns naturligt och resten har producerats på konstgjord väg i laboratorier.
Naturen är som sagt uppbyggd av materia och all levande materia är därför också uppbyggd av materia som i sin tur är uppbyggd av atomer och dessa utgör grundämnen. De grundämnen som utgör levande materia är kända under namnet Bioelement, dessa klassificeras i sin tur beroende på om de är livsnödvändiga eller inte till: Primära bioelement och sekundära bioelement
väsentligheter för livet
Primära bioelement är de väsentliga kemiska grundämnen som finns i levande materia, i celler, vävnader, organ och system som utgör dem från de enklaste till de mest komplexa. Som vi sa tidigare är all materia i allmänhet, oavsett om den lever eller inte, uppbyggd av atomer, och allt som består av en enda typ av atom är känt som ett grundämne.Det finns 105 grundämnen kända hittills.
I konstitutionen av levande materia kan vi hitta minst 70 stabila kemiska grundämnen, praktiskt taget alla grundämnen som finns på planeten, förutom ädelgaserna. Nästan nittionio procent (99 %) av all existerande levande materia, de flesta av dess celler består av dessa sex grundämnen: Kol (C), väte (H)2), syre (O2), kväve(N2); Fosfor (P) och Svavel (S) att är de rikligast i materia levande som vi hittar på jordens yta. De kallas bioelement eftersom de utgör en väsentlig del av den grundläggande eller primära konstitutionen hos levande varelser.
Typer av bioelement
Beroende på om de utgör en del av den väsentliga sammansättningen av biomolekylerna av levande materia eller inte, kan bioelement klassificeras i: primära bioelement och sekundära bioelement.
Primära bioelement
De är alla dessa bioelement som är en del av den väsentliga konstitutionen av levande materia, eftersom de är en oumbärlig del i bildandet av organiska biomolekyler: proteiner, kolhydrater, lipider och nukleinsyror. De utgör netto levande substans och är: Kol (C), väte (H2), syre (O2), kväve (N2); Fosfor (P) och Svavel (S).
Kol(C)
Es den väsentliga byggstenen för alla organiska molekyler, den uppträder i alla kedjor som skelettet som ger form och funktion åt organiska biomolekyler. Alla organiska föreningar är uppbyggda av kolkedjor som bildar bindningar med andra grundämnen eller föreningar.
Den har fyra elektroner i sitt yttre skal och kan bilda kovalenta bindningar med andra kol som gör att den kan bilda långa kedjor av atomer (makromolekyler). Dessa bindningar kan vara enkel, dubbel eller trippel. De kan också ansluta sig till de olika bildade radikalerna av elementen (-H,=O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) bland annat, så det möjliggör bildandet av ett stort antal olika molekyler, som kommer att ingripa i en mångfald kemiska reaktioner, och därmed drar fördel av mångfalden som finns i miljön.
Kol är en viktig komponent för djur och växter. Det är en viktig del av glukosmolekylen, en viktig kolhydrat för att utföra processer såsom andning; Det är också involverat i fotosyntesen, i form av CO2 (koldioxid).
Kol är också en del av en annan viktig makromolekyl för livet, den för DNA, denna molekyl innehåller den genetiska informationen som ger varje individ de egenskaper som är unika för den, och som i sin tur används av organismen för att replikera och överföra den informationen till sina ättlingar
väte
Väte, tillsammans med syre, utgör en väsentlig del av organiskt material. När det gäller vissa lipider uppvisar de bara kol- och väteatomer i sin konstitution. Elektronjonen som har väteatomen i sitt sista skal, gör att du enkelt kan etablera fackföreningar med något av de primära bioelementen.
Den kovalenta bindningen som bildas mellan kol och väte är tillräckligt stark för att vara stabil, men inte tillräckligt stark för att hindra den från att separera och därmed möjliggöra syntes av andra molekyler. Molekyler som endast bildas av väte och kol är kovalenta till polära (olösliga i vatten).
Oxigen
Syre är det mest elektronegativa av alla primära bioelement, och när det förenas med väte, attraherar det sin enda elektron, med ursprung i elektriska poler, så radikalerna –OH, -CHO och COOH är polära radikaler. När dessa radikaler ersätter vissa väten i kol- och vätekedjan såsom glukos (C6H12O6) ger upphov till molekyler som vatten som är lösliga i polära vätskor.
Syre har, på grund av sin elektronegativitet, förmågan att attrahera elektroner från andra atomer. Denna process innebär med nödvändighet att bryta bindningar och frigöra stora mängder energi. Föreningar av kol och syre reagerar med vad är känt som aerob andning och det är ett vanligt sätt att få energi. Ett annat sätt att få energi är jäsning, denna har minskat sedan alger och växter genom fotosyntes började producera syre till den primitiva atmosfären.
Oxidationsprocessen av biologiska föreningar utförs genom subtraktion av väteatomer från kolatomer. Syre, som är mer elektronegativt, utövar större kraft på väteelektronen än på kolet, så det lyckas slita av det.
Det är så vatten bildas, med väte plus syre och det frigörs en stor mängd energi som levande varelser tar vara på. När kolatomen börjar dela en elektron med väte, genom att dela färre elektroner med syre, upplever den en förlust av elektroner, det vill säga den oxideras.
Kväve
Kväve är ett grundämne som är cirka 78 % av atmosfären. Det är också en viktig komponent i deoxiribonukleinsyra (DNA) proteiner, ansvarig för att överföra ärftliga egenskaper från föräldrar till avkomma. DNA finns i alla kroppens celler, därav betydelsen av kväve för levande varelser.
I allmänhet kan kväve inte tas upp direkt, utan som en del av andra föreningar som nitrater, nitriter eller ammoniumföreningar som innehåller det. Innan det används av levande varelser måste kväve gå igenom flera stadier:
- Ammoniak, process genom vilken kväve omvandlas till ammoniak.
- Nitrifikation som består i att omvandla ammoniak till nitriter och nitrater.
- Fixeringsprocessen genom vilken kväve passerar genom olika processer för att bli nitrit eller nitrat, båda användbara ämnen för levande varelser
Kväve finns i aminosyror, det vill säga i molekylerna som utgör proteiner och bildar aminogrupper (-NH2) och i de kvävehaltiga baserna av nukleinsyror. Kväve är den vanligaste gasen i atmosfärenTrots detta är det väldigt få organismer som kan dra nytta av det. Nästan allt kväve som ingår i levande materia av alger och växter absorberas i form av nitratjoner (NH3).
Kväve har en stor möjlighet att bilda föreningar med både väte (NH3) som med syre (NO-), vilket gör att det kan passera från en form till den andra och på så sätt frigör energi.
Svavel Som en komponent i proteiner, essentiella aminosyror, vitaminer och viktiga hormoner är svavel viktigt för både människor och djur.
Svavel representerar 0.25 % av vår kroppsvikt, det betyder att en genomsnittlig vuxen kropp innehåller cirka 170 g svavel, mycket av det finns i aminosyror. Svavel är en del av gallsyrorna, nödvändiga för matsmältningen och absorptionen av fetter. Hjälper till att bibehålla frisk hud, hår och naglar och har en grundläggande roll i bildandet av vävnader. Svavel finns vanligtvis i grönsaker som rädisor, morötter, mjölkprodukter, ost, skaldjur och kött.
Matchen
Mängden fosfor som finns i atmosfären är försumbar. Den största reserven av fosfor finns i marina sediment. Jordar utgör, i betydelseordning naturens andra förråd av fosfor. Vi kan även hitta det i jordskorpan som en komponent i olika mineraler på grund av kemisk vittring, fosfater frigörs från mineralet, det löses upp och transporteras med vatten.
En del av fosfatet faller ut, främst i form av kalciumfosfat, och en annan del når havet där stora mängder fosfor ansamlas, vilket utgör de så kallade fosforfällorna.
Fosfor i form av organiskt fosfat, är extremt viktig för levande materia eftersom:
- Det är en av komponenterna i nukleinsyror (RNA och DNA, som utgör det genetiska materialet i organismer)
- Det finns som en komponent i adenosintrifosfat, som är en nästan universell källa till cellulär energi i levande materia.
- Det är en av beståndsdelarna i ben.