Bioelements: Klassificering (Primär och Sekundär)

Bioelements eller biogena element (bio = liv, genetik = början) är de kemiska element som utgör frågan om levande varelser.

Det finns cirka 70 av dessa element, som varierar i olika proportioner och inte alla är närvarande i alla levande varelser (Bioelements, 2009).

All materia i universum uppträder i form av atomer av ett litet antal element. Det finns 92 naturliga kemiska element i universum.

Ur vårt jordiska perspektiv är det svårt att tänka på livsformer där elementen väte, kol, syre, kväve, svavel och fosfor inte spelar en övervägande roll (CHEMISTRY BIOGENIC ELEMENTS., SF).

Det faktum att de verkligen spelar denna roll i hela universum verkar mycket troligt, delvis för att (förutom fosfor) är dessa de mest rikliga elementen i hela kosmos såväl som att de produceras i betydande kvantiteter mellan jordblockens byggstenar .

Dessutom är dess kemi särskilt väl lämpad för utveckling av komplexa strukturer och funktioner som är karakteristiska för levande system.

Sedan solen och planeterna bildades för bara 4, 6 miljarder år sedan i ett universum vars ålder är kanske 15 miljarder år gammal är det uppenbart att dessa "biogena element" upplevde en lång och komplex kemisk historia innan de kom in i universum. terrestrisk biokemi.

För närvarande är det inte känt om denna tidigare historia spelade en direkt roll i livets ursprung på jorden.

Det är klart att astrokemi är i stor utsträckning kemi för biogena element och att förståelsen av kemikaliekomplexitetens natur och utveckling i hela universum är avgörande för att förstå både vårt eget solsystems tidiga kemiska tillstånd och frekvensen med vilka relaterade förhållanden finns i andra delar av vår galax och andra galaxer (National Research Council (USA)), Planetary Biology and Chemical Evolution., 1990).

Klassificering av bioelement

Enligt deras kvantitet i biomolekylernas konstitution klassificeras bioelementen som primära, sekundära och spårämnen (Rastogi, 2003).

1- Primära bioelementer

De primära bioelementen är de som är i större mängd (ca 96% av levande ämnen) och de som utgör de flesta organiska biomolekylerna (kolhydrater, lipider, proteiner och nukleinsyror).

Dessa element kännetecknas av att vara ljus (låg atomvikt) och riklig. De primära bioelementen är kol, väte, syre, kväve, fosfor och svavel.

Kol (C)

Det är det huvudsakliga bioelementet som utgör biomolekyler. Den har möjlighet att montera för att bilda stora koldioxidkedjor med hjälp av en-, dubbel- eller trippelbindningar, såväl som cykliska strukturer.

Det kan innehålla en mängd olika funktionella grupper som syre, hydroxid, fosfat, amino, nitro etc., vilket resulterar i ett stort antal olika molekyler.

Kolatomen är förmodligen en av de viktigaste bioelementen eftersom alla biomolekyler innehåller kol. Man kan exempelvis hitta lipider utan fosfor eller kväve (till exempel kolesterol) men det finns inga biomolekyler utan kol.

Väte (H)

Det är en av komponenterna i vattenmolekylen, som är väsentlig för livet, och ingår i kolskelettet av organiska molekyler.

Ju större antal vätemolekyler i en biomolekyl desto mer kommer det att minska och ju större kapacitet att oxidera, vilket ger mer energi.

Fettsyror har till exempel mer elektroner än kolhydrater, så de har kapacitet att producera mer energi när de försämras.

Syre (O)

Det är det andra elementet som utgör vattenmolekylen. Det är ett mycket elektronegativ element som möjliggör en större produktion av energi genom aerob andning.

Dessutom är de polära bindningarna med väte, vilket resulterar i vattenlösliga polära radikaler.

Kväve (N)

Element som är närvarande i alla aminosyror. Genom kväve har aminosyror förmågan att bilda en peptidbindning för att producera proteiner.

Detta bioelement finns också i kvävebaserna av nukleinsyror. Det elimineras av organismen i form av urea.

En av de första biomolekylerna som bildades var ATP, på grund av kväveintensiteten i jordens atmosfär. Kväve är en del av adenosinet av ATP.

Fosfor (P)

Grupp finns huvudsakligen som fosfat (PO ₄ 3-) som är en del av nukleotiderna. Formlänkar rik på energi som möjliggör enkel delning (ATP).

Det är också viktigt i DNA-strukturen eftersom det bildar en fofodiesterbindning med nukleotiderna för att bilda denna molekyl.

Svavel (S)

Bioelement som huvudsakligen finns som en sulfhydrylgrupp (-SH) som ingår i aminosyror, såsom cystein, i vilken disulfidbindningar är nödvändiga för att skapa stabilitet i proteins tertiära och kvaternära struktur.

Det finns också i koenzym A, som är väsentligt för olika universella metaboliska vägar, såsom Krebs-cykeln (Llull, SF). Det är det tyngsta primära bioelementet som finns eftersom dess atomvikt är 36 g / mol.

2- sekundära bioelement

Dessa typer av element finns också i alla levande varelser men inte i samma kvantiteter som de primära elementen.

De överensstämmer inte med biomolekyler men används i gradienter av cellkoncentration, dielektrisk signalering av neuroner och neurotransmittorer, stabiliserar laddade biomolekyler såsom ATP och ingår i benvävnaden.

Dessa bioelement är kalcium (Ca), natrium (Na), kalium (K), magnesium (Mg) och klor (Cl). De vanligaste är natrium, kalium, magnesium och kalcium.

Kalcium (Ca)

Kalcium är viktigt för levande varelser, eftersom växter kräver kalcium att bygga cellväggar.

Den utgör en del av ryggradsbenets vävnad i form av hydroxiapatit (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 och dess fixering är relaterad till konsumtionen av vitamin D och solljus. Kalciumet närvarande i jonform, tjänar som en viktig regulator för processer i den cellulära cytoplasmen.

Kalcium påverkar muskelens neuromuskulära excitabilitet (tillsammans med K-, Na- och Mg-joner och deltar i muskelkontraktion.) Hypokalcemi leder till kolik-tetany. Det deltar också i reglering av glykogensyntes i njure-, lever- och skelettmuskeln.

Kalcium minskar permeabiliteten hos cellmembranet och kapillärväggen, vilket resulterar i dess antiinflammatoriska, antiexudativa och antiallergiska effekter. Det är också nödvändigt för blodet att koagulera.

Kalciumjoner är viktiga intracellulära budbärare, vilka påverkar utsöndringen av insulin i cirkulationen och utsöndringen av matsmältningsenzymer i tunntarmen.

Reabsorptionen av kalcium påverkas av det ömsesidiga sambandet mellan kalcium och fosfat i tarminnehållet och genom förekomst av cholecalciferol, som reglerar den aktiva reabsorptionen av kalcium och fosfor.

Utbytet av kalcium och fosfater regleras hormonellt med paratoidhormonet och kalcitonin. Parathyroidhormonet frigör kalcium från benen i blodet.

Calcitonin främjar deponeringen av kalcium i benen, vilket sänker blodkoncentrationen.

Magnesium (Mg)

Magnesium är ett sekundärt bioelement som ingår i biomolekyler eftersom det är en kofaktor av klorofyll. Magnesium är en typisk intracellulär katjon och är en väsentlig del av kroppsvävnader och vätskor.

Det är närvarande i skelettet (70%) och i djurens muskler och bland dess funktioner är att stabilisera den negativa laddningen av fosfaterna i ATP-molekylen.

Natrium (Na)

Det är en viktig extracellulär katjon, den deltar i organismens homeostas. Det skyddar kroppen mot alltför stora vattenförluster genom natriumkanalerna och deltar i utbredningen av nervös spänning.

Kalium (K)

Det deltar i organismens homeostas och i förökning av nervös spänning genom kaliumkanaler. Kaliumbrist kan leda till hjärtstillestånd.

Klor (Cl)

En halogen från grupp VII i det periodiska bordet. Det är närvarande i organismens levande varelser, huvudsakligen som kloridjon, vilket stabiliserar den positiva laddningen av metalljoner (biogena element, SF).

3- Element i spår

De är närvarande i vissa levande varelser. Många av dessa spårämnen fungerar som kofaktorer i enzymerna.

Spårämnena är Bor (B), Brom (Br), Koppar (Cu), Fluorin (F), Mangan (Mn), Silikon (Si), Järn (Fe), Jod (I) etc.

Andel av bioelements

Det finns en skillnad i andelen biobränslen i organismer och i atmosfären, hydrokfären eller jordskorpan, vilket indikerar ett urval av mer adekvata element för att bilda strukturer och utföra specifika funktioner över överflöd.

Till exempel är kol ca 20% av organismerna, men koncentrationen i atmosfären i form av koldioxid är låg. Å andra sidan utgör kväve nästan 80% av jordens atmosfär, men bara 3, 3% kväve utgör människokroppen.

Tabellen nedan visar andelen av vissa bioelement i levande organismer jämfört med resten av jorden (Bioelements, nd):

Tabell 1: Överflöd av bioelementen i universum, i jorden och i människokroppen.

biomolekyler

Bioelementen kombinerar varandra och kan bilda tusentals olika molekyler. Biomolekyler är involverade i cellernas konstitution.

Dessa kan klassificeras i oorganiska (vatten och mineraler) och organiska (kolhydrater, lipider, aminosyror och nukleinsyror).

Biomolekyler är kända som livets strukturella ansträngningar eftersom de är de grundläggande tegelstenarna eller formarna i vilka mer komplexa molekyler är sammansatta.

Till exempel är aminosyror de strukturella ashlarsna av proteiner. Aminosyrasekvensen bestämmer primärstrukturen hos ett protein.

Molekyler som lipider bildar cellmembranet och lobiomoler enkla kolhydrater bildar komplexa kolhydrater som är fallet med glykogenmolekylen.

Det finns också kvävebaser, som, när de binder till ribosakolhydratet eller deoxyribosen, bildar RNA- och DNA-molekylerna där deras sekvens kommer att vara en kyss från den genetiska koden.