Sự sống trên hành tinh được xác định bởi một tập hợp các mối quan hệ trong đó có một luồng thông tin bất thường và sự trao đổi liên tục của vật chất và năng lượng. Vật chất là mọi thứ có khối lượng và chiếm một vị trí trong không gian, nó được tạo thành từ các nguyên tử, là những đơn vị tối thiểu cấu thành nên nó. Chúng sinh, nước, các vì sao, mọi thứ xung quanh chúng ta đều được tạo thành từ các nguyên tử.
Sự đa dạng của các nguyên tố hóa học được cho bởi sự đa dạng của các loại nguyên tử. Mỗi loại nguyên tử cấu thành một nguyên tố hóa học khác nhau. Hiện nay người ta đã biết 105 nguyên tố hóa học, trong đó 84 nguyên tố được tìm thấy tự nhiên và phần còn lại được sản xuất nhân tạo trong các phòng thí nghiệm.
Như chúng ta đã nói, thiên nhiên được tạo thành từ vật chất, và tất cả các vật chất sống do đó cũng được tạo thành từ vật chất, đến lượt nó được tạo thành từ các nguyên tử và những nguyên tố này tạo nên. Các nguyên tố tạo nên vật chất sống được biết đến với tên gọi Nguyên tố sinh học, những nguyên tố này lần lượt được phân loại theo việc chúng có cần thiết cho sự sống hay không thành: Nguyên tố sinh học sơ cấp và nguyên tố sinh học thứ cấp
Các yếu tố cần thiết cho cuộc sống
Nguyên tố sinh học sơ cấp là những nguyên tố hóa học thiết yếu, có trong vật chất sống, trong tế bào, mô, cơ quan và hệ thống tạo nên chúng từ đơn giản nhất đến phức tạp nhất. Như chúng ta đã nói trước đây, tất cả vật chất, nói chung, dù sống hay không, đều được tạo thành từ nguyên tử, và mọi thứ chỉ được tạo thành từ một loại nguyên tử được gọi là nguyên tố, các nguyên tố, được biết đến cho đến nay, là 105.
Trong cấu tạo của vật chất sống, chúng ta có thể tìm thấy ít nhất 70 nguyên tố hóa học ổn định, thực tế là tất cả các nguyên tố tồn tại trên hành tinh, trừ các khí quý. Khoảng chín mươi chín phần trăm (99%) của tất cả các vật chất sống hiện có, hầu hết, các tế bào của nó được tạo thành từ sáu nguyên tố sau: Carbon (C), hydro (H2), oxy (O2), Nitơ (N2); Phốt pho (P) và lưu huỳnh (S) mà có nhiều nhất trong vấn đề sống động mà chúng ta tìm thấy trên bề mặt trái đất. Chúng được gọi là các nguyên tố sinh học vì chúng tạo nên một phần thiết yếu của cấu tạo cơ bản hoặc chính của cơ thể sống.
Các loại nguyên tố sinh học
Tùy thuộc vào việc chúng có tạo thành một phần cấu tạo thiết yếu của các phân tử sinh học của vật chất sống hay không, Các nguyên tố sinh học có thể được phân loại thành: nguyên tố sinh học sơ cấp và nguyên tố sinh học thứ cấp.
Nguyên tố sinh học chính
Chúng là tất cả các nguyên tố sinh học nằm trong cấu tạo thiết yếu của vật chất sống, vì chúng là một phần không thể thiếu trong việc hình thành các phân tử sinh học hữu cơ: protein, carbohydrate, lipid và axit nucleic. Chúng tạo thành vật chất sống và là: Carbon (C), hydro (H2), oxy (O2), Nitơ (N2); Phốt pho (P) và lưu huỳnh (S).
Carbon (C)
Es thành phần cơ bản thiết yếu của tất cả các phân tử hữu cơ, xuất hiện trong tất cả các chuỗi như là khung cung cấp hình thức và chức năng cho các phân tử sinh học hữu cơ. Tất cả các hợp chất hữu cơ được tạo thành từ các chuỗi cacbon tạo liên kết với các nguyên tố hoặc hợp chất khác.
Nó có XNUMX electron ở lớp vỏ ngoài cùng và có thể tạo liên kết cộng hóa trị với các nguyên tử khác cho phép nó tạo thành chuỗi dài các nguyên tử (đại phân tử). Các liên kết này có thể là đơn, đôi hoặc ba. Chúng cũng có thể liên kết với các gốc khác nhau được hình thành bởi các nguyên tố (-H, = O, -OH, -NH2, -SH, H2PO4) trong số các phân tử khác, để nó cho phép hình thành một số lượng lớn các phân tử khác nhau, điều này sẽ can thiệp vào nhiều phản ứng hóa học, và do đó tận dụng được sự đa dạng hiện có trong môi trường.
Carbon là một thành phần thiết yếu đối với động vật và thực vật. Nó là một phần thiết yếu của phân tử glucose, một loại carbohydrate quan trọng để thực hiện các quá trình như hô hấp; cũng can thiệp vào quá trình quang hợp, dưới dạng CO2 (cạc-bon đi-ô-xít).
Carbon cũng là một phần của đại phân tử khác cần thiết cho sự sống, đó là DNA, phân tử này chứa thông tin di truyền mang lại cho mỗi cá nhân những đặc điểm mà họ không sở hữu, và do đó, cơ thể sẽ sử dụng để tái tạo và truyền thông tin đó cho họ. hậu duệ
Hydrogen
Hydro cùng với oxy là một phần thiết yếu của chất hữu cơ. Trong trường hợp của một số lipid, chúng chỉ thể hiện các nguyên tử cacbon và hydro trong cấu tạo của chúng. Ion electron có nguyên tử hydro ở lớp cuối cùng của nó, cho phép bạn dễ dàng thiết lập liên kết với bất kỳ nguyên tố sinh học chính nào.
Liên kết cộng hóa trị hình thành giữa cacbon và hydro đủ mạnh để ổn định, nhưng không đủ mạnh để ngăn nó phân tách và do đó cho phép tổng hợp các phân tử khác. Các phân tử được tạo thành, chỉ bởi hydro và carbon, là cộng hóa trị có cực (không hòa tan trong nước).
Oxigen
Oxy là chất có độ âm điện cao nhất trong số các Nguyên tố sinh học chính, và khi tham gia với hydro, nó hút điện tử duy nhất của nó, các cực điện có nguồn gốc, do đó các gốc -OH, -CHO và COOH là các gốc phân cực. Khi các gốc này thay thế một số hydro của chuỗi carbon và hydrogens như glucose (C6H12O6) làm phát sinh các phân tử như nước hòa tan trong chất lỏng phân cực.
Oxy có độ âm điện nên có khả năng hút các electron từ các nguyên tử khác. Quá trình này nhất thiết liên quan đến việc phá vỡ các liên kết và giải phóng một lượng lớn năng lượng. Các hợp chất cacbon và oxy phản ứng với những gì nó được gọi là hô hấp hiếu khí, và đó là một cách phổ biến để thu được năng lượng. Một cách khác để lấy năng lượng là lên men, điều này đã được giảm bớt kể từ khi tảo và thực vật, thông qua quá trình quang hợp, bắt đầu sản xuất oxy cho bầu khí quyển nguyên thủy.
Quá trình oxy hóa các hợp chất sinh học được thực hiện thông qua việc trừ các nguyên tử hydro khỏi các nguyên tử cacbon. Oxy, có độ âm điện cao hơn, tác dụng lực lên electron hydro hơn là lên electron cacbon, đó là lý do tại sao nó có thể khởi động nó.
Do đó, nước được hình thành, với hydro và oxy, và một lượng lớn năng lượng được giải phóng mà chúng sinh tận dụng được. Khi nguyên tử cacbon bắt đầu chia sẻ một điện tử với hydro, bằng cách chia sẻ ít điện tử hơn với ôxy, nó sẽ bị mất điện tử, tức là nó bị ôxy hóa.
Nitơ
Nitơ là một nguyên tố chiếm khoảng 78% thành phần của khí quyển. Nó cũng là một thành phần thiết yếu của protein axit deoxyribonucleic (DNA), chịu trách nhiệm truyền các tính cách di truyền từ cha mẹ sang con cái. DNA có trong tất cả các tế bào của cơ thể, do đó tầm quan trọng của nitơ đối với chúng sinh.
Nói chung, nitơ không thể được hấp thụ trực tiếp mà là một phần của các hợp chất khác như nitrat, nitrit hoặc các hợp chất amoni có chứa nó. Trước khi được sử dụng bởi các sinh vật sống, nitơ cần trải qua một số giai đoạn:
- Ammonification, một quá trình mà nitơ được chuyển hóa thành amoniac.
- Quá trình nitrat hóa bao gồm biến đổi amoniac thành nitrit và nitrat.
- Quá trình cố định mà qua đó nitơ đi qua nhiều quá trình khác nhau để trở thành nitrit hoặc nitrat, cả hai chất đều có thể được sử dụng bởi các sinh vật sống
Nitơ được tìm thấy trong các axit amin, tức là trong các phân tử tạo nên protein, tạo thành các nhóm amin (-NH2) và trong bazơ nitơ của axit nucleic. Nitơ là khí nhiều nhất trong khí quyểnMặc dù vậy, rất ít sinh vật có thể tận dụng lợi thế của nó. Hầu như tất cả nitơ kết hợp vào vật chất sống của tảo và thực vật được hấp thụ ở dạng ion nitrat (NH3).
Nitơ rất dễ tạo hợp chất với cả hiđro (NH3) như với oxy (NO-), cho phép nó truyền từ dạng này sang dạng khác, do đó giải phóng năng lượng.
Lưu huỳnh Là một thành phần của protein, axit amin thiết yếu, vitamin và các hormone quan trọng, lưu huỳnh cần thiết cho cả người và động vật.
Lưu huỳnh chiếm 0.25% trọng lượng của cơ thể chúng ta, điều này có nghĩa là một cơ thể người lớn trung bình chứa khoảng 170g lưu huỳnh, phần lớn nó được tìm thấy trong các axit amin. Lưu huỳnh là một phần của axit mật, cần thiết cho quá trình tiêu hóa và hấp thụ chất béo. Giúp duy trì làn da, mái tóc và móng tay khỏe mạnh và nó có một vai trò cơ bản trong việc hình thành mô. Lưu huỳnh thường có trong các loại rau củ như củ cải, cà rốt, các sản phẩm từ sữa, pho mát, hải sản và thịt.
Trận đấu
Lượng photpho có trong khí quyển là không đáng kể. Trữ lượng phốt pho lớn nhất được tìm thấy trong trầm tích biển. Đất cấu thành, theo thứ tự quan trọng kho chứa phốt pho thứ hai của tự nhiên. Chúng ta cũng có thể tìm thấy nó trong vỏ trái đất như một thành phần của các khoáng chất khác nhau do quá trình phong hóa hóa học, phốt phát được giải phóng từ khoáng chất, nó hòa tan và được vận chuyển theo nước.
Một phần phốt phát kết tủa, chủ yếu ở dạng canxi phốt phát, và một phần khác đổ ra biển, nơi tích tụ một lượng lớn phốt pho, tạo thành cái gọi là bẫy phốt pho.
Phốt pho ở dạng phân lân hữu cơ, cực kỳ quan trọng đối với vật chất sống vì:
- Nó là một trong những thành phần của axit nucleic (RNA và DNA, cấu thành vật chất di truyền của sinh vật
- Nó được tìm thấy như một thành phần của adenosine triphosphate, là một nguồn năng lượng tế bào gần như phổ biến trong vật chất sống.
- Nó là một trong những thành phần của xương.