Bioelements: Klassifisering (Primær og Sekundær)

Bioelements eller biogene elementer (bio = liv, genetikk = begynnelse) er de kjemiske elementene som utgjør spørsmålet om levende vesener.

Det er omtrent 70 av disse elementene, som varierer i forskjellige proporsjoner, og ikke alle er til stede i alle levende vesener (Bioelements, 2009).

Alt i universet skjer i form av atomer av et lite antall elementer. Det er 92 naturlige kjemiske elementer i universet.

Fra vårt terrestriske perspektiv er det vanskelig å tenke livsformer der elementene hydrogen, karbon, oksygen, nitrogen, svovel og fosfor ikke spiller en overordnet rolle (CHEMISTRY BIOGENIC ELEMENTS., SF).

Det faktum at de virkelig spiller denne rollen i hele universet virker svært sannsynlig, delvis fordi (bortsett fra fosfor), disse er de mest omfattende elementene i hele kosmos, så vel som å bli produsert i betydelige mengder mellom byggeblokkene til de jordiske planetene .

I tillegg er kjemi spesielt godt egnet for utvikling av komplekse strukturer og funksjoner som er karakteristiske for levende systemer.

Siden Solen og planeter ble dannet for bare 4, 6 milliarder år siden i et univers med en alder på 15 milliarder år, er det tydelig at disse "biogene elementene" opplevde en lang og kompleks kjemisk historie før de kom inn i universet. terrestrisk biokjemi.

For tiden er det ikke kjent om denne tidligere historien spilte en direkte rolle i livets opprinnelse på jorden.

Det som er klart er at astrokjemi i stor grad er kjemi av biogene elementer, og at forståelse av natur og evolusjon av kjemisk kompleksitet gjennom hele universet er avgjørende for å forstå både den tidlige kjemiske tilstanden i vårt eget solsystem, og frekvensen med hvilke relaterte forhold eksisterer i andre deler av vår galakse og andre galakser (Nasjonalt forskningsråd (US) komité for planetarisk biologi og kjemisk evolusjon., 1990).

Klassifisering av bioelementer

I følge mengden i biomolekylene er bioblandingene klassifisert som primære, sekundære og sporstoffer (Rastogi, 2003).

1- Primære bioelementer

De primære bioelementene er de som er i større mengde (ca. 96% av levematerialet) og er de som utgjør de fleste organiske biomolekyler (karbohydrater, lipider, proteiner og nukleinsyrer).

Disse elementene er karakterisert ved å være lett (lav atomvekt) og rikelig. De primære bioelementene er karbon, hydrogen, oksygen, nitrogen, fosfor og svovel.

Karbon (C)

Det er det viktigste bioelementet som utgjør biomolekyler. Det har evnen til å montere for å danne store karbon-karbon kjeder ved hjelp av enkelt-, dobbelt- eller trippelbindinger, samt sykliske strukturer.

Det kan inneholde en rekke funksjonelle grupper som oksygen, hydroksid, fosfat, amino, nitro etc., noe som resulterer i et stort utvalg av forskjellige molekyler.

Karbonatomet er trolig en av de viktigste bioblandingene, siden alle biomolekyler inneholder karbon. Man kan for eksempel finne lipider uten fosfor eller nitrogen (for eksempel kolesterol), men det finnes ingen biomolekyler uten karbon.

Hydrogen (H)

Det er en av komponentene i vannmolekylet, som er essensielt for livet, og er en del av karbonskelettene av organiske molekyler.

Jo større antall hydrogenmolekyler i en biomolekyl, jo mer blir det redusert og jo større kapasitet til å oksidere, som produserer mer energi.

Fettsyrer har for eksempel mer elektroner enn karbohydrater, slik at de har kapasitet til å produsere mer energi når de nedbrytes.

Oksygen (O)

Det er det andre elementet som utgjør vannmolekylet. Det er et veldig elektronegativ element som tillater større produksjon av energi gjennom aerob åndedrettsvern.

I tillegg er polarbindingene med hydrogen, noe som resulterer i vannløselige polare radikaler.

Nitrogen (N)

Element som er tilstede i alle aminosyrer. Gjennom nitrogen har aminosyrer muligheten til å danne en peptidbinding for å produsere proteiner.

Dette bioelementet finnes også i nitrogen-basene av nukleinsyrer. Det elimineres av organismen i form av urea.

En av de første biomolekylene som skulle dannes, var ATP, på grunn av overflod av nitrogen i jordens atmosfære. Nitrogen er en del av adenosinet av ATP.

Fosfor (P)

Gruppen er hovedsakelig funnet som fosfat (PO ₄ 3-) som er en del av nukleotidene. Skjema linker rik på energi som tillater enkel deling (ATP).

Det er også viktig i strukturen av DNA siden det danner en fofodiester-binding med nukleotidene for å danne dette molekylet.

Svovel (S)

Bioelement som hovedsakelig finnes som en sulfhydrylgruppe (-SH) som er en del av aminosyrer som cystein, hvor disulfidbindinger er essensielle for å skape stabilitet i tertiær og kvaternær struktur av proteiner.

Det finnes også i koenzym A, essensielt for ulike universelle metabolske veier, som Krebs syklusen (Llull, SF). Det er den tyngste primære bioelementet som eksisterer siden atomvekten er 36 g / mol.

2-sekundære bioelementer

Disse elementene er også til stede i alle levende vesener, men ikke i like store mengder som de primære elementene.

De samsvarer ikke med biomolekyler, men brukes i gradienter av cellulær konsentrasjon, dielektrisk signalering av nevroner og nevrotransmittere, stabiliserer ladede biomolekyler som ATP og er en del av benvevet.

Disse bioelementene er kalsium (Ca), natrium (Na), kalium (K), magnesium (Mg) og klor (Cl). Den mest omfattende er natrium, kalium, magnesium og kalsium.

Kalsium (Ca)

Kalsium er essensielt for levende vesener siden planter krever kalsium for å bygge cellevegger.

Den er en del av vertebratbeinvevet i form av hydroksyapatitt (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 og dets fiksering er relatert til forbruket av vitamin D og sollys. Kalsiumet til stede i ionform, tjener som en viktig regulator av prosesser i den cellulære cytoplasma.

Kalsium påvirker muskelens neuromuskulære excitabilitet (sammen med K, Na og Mg-ioner og deltar i muskelkontraksjon.) Hypokalsemi fører til kolik-tetany. Det deltar også i reguleringen av glykogensyntese i nyre-, lever- og skjelettmuskulatur.

Kalsium reduserer permeabiliteten til cellemembranen og kapillærvegget, noe som resulterer i antiinflammatoriske, antiexudative og antiallergiske effekter. Det er også nødvendig for blodet å koagulere.

Kalsiumioner er viktige intracellulære budbringere, som påvirker sekresjonen av insulin i sirkulasjonen og utskillelsen av fordøyelsesenzymer i tynntarmen.

Reabsorpsjonen av kalsium påvirkes av det gjensidige forholdet mellom kalsium og fosfat i tarminnholdet, og ved tilstedeværelse av cholecalciferol, som regulerer aktiv reabsorpsjon av kalsium og fosfor.

Utveksling av kalsium og fosfater reguleres hormonalt med paratoid hormon og kalsitonin. Parathyroidhormonet frigir kalsium fra beinene i blodet.

Calcitonin fremmer avsetning av kalsium i beinene, noe som senker blodkonsentrasjonen.

Magnesium (Mg)

Magnesium er et sekundært bioelement som er en del av biomolekylene, siden det er en kofaktor for klorofyll. Magnesium er en typisk intracellulær kation og er en viktig del av kroppsvev og væsker.

Det er tilstede i skjelettet (70%) og i muskler av dyr og blant dets funksjoner er å stabilisere den negative ladningen av fosfater av ATP-molekylet.

Natrium (Na)

Det er en viktig ekstracellulær kation, den deltar i organismens homeostase. Det beskytter kroppen mot overdreven vanntap gjennom natriumkanalene og deltar i forplantningen av nervøs spenning.

Kalium (K)

Det deltar i hemostasen av organismen og i forplantningen av nervøs spenning gjennom kaliumkanaler. Kaliummangel kan føre til hjertestans.

Klor (Cl)

Et halogen fra gruppe VII i periodisk tabell. Den er tilstede i organismen av levende vesener, hovedsakelig som kloridion, som stabiliserer den positive ladningen av metallioner (biogene elementer, SF).

3- Elementer i spor

De er til stede i noen levende vesener. Mange av disse sporelementene virker som kofaktorer i enzymer.

Sporelementene er Bor (B), Brom (Br), Kobber (Cu), Fluor (F), Mangan (Mn), Silisium (Si), Jern (Fe), Jod (I) osv.

Andel av bioelements

Det er en forskjell i andelen av bioelements i organismer og i atmosfæren, hydrokfæren eller jordskorpen, som er indikativ for et utvalg av flere tilstrekkelige elementer for å danne strukturer og utføre spesifikke funksjoner over overflod.

For eksempel er karbon ca. 20% av vekten av organismer, men konsentrasjonen i atmosfæren i form av karbondioksyd er lav. På den annen side utgjør nitrogen nesten 80% av jordens atmosfære, men bare 3, 3% av nitrogen utgjør menneskekroppen.

Følgende tabell viser andelen av noen bioelementer i levende organismer sammenlignet med resten av jorden (Bioelements, nd):

Tabell 1: overflod av bioelementene i universet, i jorden og i menneskekroppen.

biomolekyler

Bioelementene kombinerer med hverandre og kan danne tusenvis av forskjellige molekyler. Biomolekyler er involvert i konstitusjonen av cellene.

Disse kan klassifiseres i uorganiske (vann og mineraler) og organiske (karbohydrater, lipider, aminosyrer og nukleinsyrer).

Biomolekyler er kjent som livets strukturelle ashlars, siden de er de grunnleggende mursteinene eller formene der mer komplekse molekyler er sammensatt.

For eksempel er aminosyrer de strukturelle ashlars av proteiner. Aminosyresekvensen bestemmer den primære strukturen av et protein.

Molekyler som lipider danner cellemembranen og lobiomoler enkle karbohydrater danner komplekse karbohydrater som det er tilfelle av glykogenmolekylet.

Det er også tilfelle av nitrogenholdige baser, som, når de binder til ribose karbohydrat eller deoksyribose, danner RNA- og DNA-molekylene der deres sekvens vil være et kyss fra den genetiske koden.