Biogene elementer, egenskaber, klassificering og funktioner



De kaldes biogenetiske elementer de atomer, der udgør levende materie. Etymologisk kommer begrebet fra bio, som i græsk betyder "liv" og genesis, hvilket betyder "oprindelse". Af alle de kendte elementer er kun omkring tredive uundværlige.

På sit laveste organisationsniveau består materien af ​​små partikler kaldet atomer. Hvert atom består af protoner og neutroner i kernen og et vist antal elektroner omkring det. Disse bestanddele definerer egenskaberne af elementerne.

De har strukturelle funktioner, som er de grundlæggende bestanddele i biologiske molekyler (proteiner, kulhydrater, lipider og nukleinsyrer) eller præsenterer sig i deres ioniske form og virker som en elektrolyt. De har også specifikke funktioner, såsom at favorisere muskelkontraktion eller være til stede i det aktive sted af et enzym.

Alle de biogene elementer er uundværlige, og hvis man skulle gå glip af fænomenet af livet, kunne det ikke ske. De vigtigste biogene elementer, der er mest almindelige i levende materiale, er kulstof, brint, nitrogen, ilt, fosfor og svovl.

indeks

  • 1 kendetegn
    • 1.1 Kovalente links
    • 1.2 Mulighed for at danne enkle, dobbelte og tredobbelte obligationer
  • 2 klassificering
    • 2.1 Primære elementer
    • 2.2 Sekundære elementer
    • 2.3 Sporelementer
  • 3 funktioner
    • 3.1 Carbon
    • 3.2 Oxygen
    • 3.3 Hydrogen
    • 3.4 Kvælstof
    • 3,5 fosfor
    • 3,6 svovl
    • 3,7 calcium
    • 3,8 magnesium
    • 3.9 Natrium og kalium
    • 3.10 Jern
    • 3.11 Fluor
    • 3,12 lithium
  • 4 referencer

funktioner

De biogene elementer har en række kemiske egenskaber, der gør dem egnede til at være en del af levende systemer:

Kovalente bindinger

De er i stand til at danne kovalente bindinger, hvor de to atomer går sammen ved at dele elektroner fra deres valensskal. Når dette link dannes, er de delte elektroner placeret i det internukleare rum.

Disse bindinger er ret stærke og stabile, en tilstand, som skal være til stede i molekylerne af levende organismer. Ligeledes er disse bindinger ikke yderst vanskelige at bryde, hvilket gør det muligt at etablere en vis grad af molekylær dynamik.

Evne til at danne enkle, dobbelte og tredobbelte obligationer

Et stort antal molekyler kan dannes med få elementer takket være evnen til at danne enkelt-, dobbelt- og tredobbeltbindinger.

Ud over at tilvejebringe en betydelig molekylær rækkefølge tillader denne funktion dannelsen af ​​strukturer med varierede arrangementer (lineær, ringformet, blandt andre).

klassifikation

De biogene elementer klassificeres som primære, sekundære og sporstoffer. Dette arrangement er baseret på de forskellige proportioner af elementerne i levende væsener.

I de fleste organismer opretholdes disse proportioner, selv om der kan være visse specifikke variationer. F.eks. I hvirveldyr er jod et afgørende element, mens i andre taxa det synes ikke at være tilfældet.

Primære elementer

Levende stofs tørvægt består af 95 til 99% af disse kemiske elementer. I denne gruppe finder vi de mest rigelige elementer: hydrogen, oxygen, nitrogen og kulstof.

Disse elementer har en fremragende evne til at kombinere med andre. Derudover har de karakteristika for at danne flere links. Kulstof kan danne op til tredobbelt bindinger og generere en række organiske molekyler.

Sekundære elementer

Elementerne i denne gruppe udgør fra 0,7% op til 4,5% af levematerialet. De er natrium, kalium, calcium, magnesium, chlor, svovl og fosfor.

I organismer er de sekundære elementer i deres ioniske form; derfor kaldes de elektrolytter. Afhængigt af deres belastning kan de katalogiseres som kationer (+) eller anioner (-)

Generelt deltager elektrolytter i osmotisk regulering, i den nervøse impuls og i transporten af ​​biomolekyler.

De osmotiske fænomener henviser til den passende balance af vand i det cellulære miljø og udenfor det. Ligeledes har de en rolle i at opretholde pH i cellulære miljøer; de er kendt som bufferopløsninger eller buffer.

Sporelementer

De er i små proportioner eller spor, cirka i værdier lavere end 0,5%. Dog viser dets tilstedeværelse i lave mængder ikke, at dets rolle ikke er vigtig. Faktisk er de lige så uundværlige, at de tidligere grupper for den levende organisations ordentlige funktion.

Denne gruppe består af jern, magnesium, kobolt, kobber, zink, molybdæn, jod og fluor. Ligesom gruppen af ​​sekundære elementer kan sporelementerne være i deres ioniske form og være elektrolytter.

En af sine mest relevante egenskaber er at opretholde sig som en stabil ion i sine forskellige oxidationstilstande. De kan findes i enzymernes aktive centre (det fysiske rum i proteinet, hvor reaktionen forekommer) eller virker på molekyler, der overfører elektroner.

Andre forfattere klassificerer normalt bioelementerne som væsentlige og ikke-essentielle. Klassificeringen ifølge dens overflod er dog den mest anvendte.

funktioner

Hvert af de biologiske genetiske elementer opfylder en uundværlig og specifik funktion i organismen. Blandt de mest relevante funktioner kan vi nævne følgende:

carbon

Carbon er den vigtigste "blok" af organiske molekyler.

oxygen

Oxygen har en rolle i respirationsprocesserne, og det er også en primordial komponent i de forskellige organiske molekyler.

hydrogen

Det findes i vand og er en del af organiske molekyler. Det er meget alsidigt, da det kan knyttes til ethvert andet element.

nitrogen

Det findes i proteiner, nukleinsyrer og visse vitaminer.

phosphor

Fosfor findes i ATP (adenosintrifosfat), et energimolekyle, der er meget anvendt i metabolismen. Det er energien i cellerne.

Ligeledes er fosfor en del af det genetiske materiale (DNA) og visse vitaminer. Fundet i fosfolipider, afgørende elementer til dannelsen af ​​biologiske membraner.

svovl

Svovl findes i nogle aminosyrer, specifikt i cystein og methionin. Det er til stede i coenzym A, et mellemliggende molekyle, som muliggør et stort antal metaboliske reaktioner.

calcium

Calcium er afgørende for knogler. Processerne med muskelsammentrækning kræver dette element. Muskelkontraktion og blodkoagulering medieres også af denne ion.

magnesium

Magnesium er særlig vigtig i planter, da det findes i chlorophyll molekylet. Som en ion deltager den som en cofactor i forskellige enzymruter.

Natrium og kalium

De er rigelige ioner i henholdsvis det ekstracellulære og intracellulære medium. Disse elektrolytter er hovedpersonerne i den nervøse impuls, da de bestemmer membranpotentialet. Disse ioner er kendt for natrium-kaliumpumpen.

jern

Det er i hæmoglobin, et protein til stede i blod erythrocytter, hvis funktion er transport af ilt.

fluor

Fluor er til stede i tænder og knogler.

lithium

Lithium har neurologiske funktioner.

referencer

  1. Cerezo García, M. (2013). Fundamentals of basic biology. Publikationer fra Universitat Jaume I.
  2. Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Grundlæggende og sundhedsbiologi. Elsevier
  3. Gama, M. (2007). Biologi: en konstruktivistisk tilgang. Pearson Education.
  4. Macarulla, J. M., & Goñi, F. M. (1994). Human biokemi: grundkursus. Jeg vendte om.
  5. Teijón, J. M. (2006). Grundlag for strukturel biokemi. Editorial Tébar.
  6. Urdiales, B. A. V., Pilar Granillo, M., & Dominguez, M. D. S. V. (2000). Generel biologi: levende systemer. Patria Editorial Group.
  7. Vallespí, R. M. C., Ramírez, P.C., Santos, S.E., Morales, A.F., Torralba, M.P. & Del Castillo, D. S. (2013). Vigtigste kemiske forbindelser. Redaktionelt UNED.