Czym są BIOELEMENTY i ich klasyfikacja – podsumowanie!

Wszechświat składa się z szeregu pierwiastków chemicznych, które powtarzają się również w żywych istotach, chociaż występują w różnych proporcjach. Tak więc żywe organizmy składają się z szeregu pierwiastków chemicznych, które tworzą cząsteczki organiczne i nieorganiczne pełniące różne funkcje niezbędne do życia, a te nazywane są biopierwiastkami.

Od Ecologist Verde chcemy wyjaśnić czym są biopierwiastki i ich klasyfikacja, a także molekuły, które się tworzą i które są niezbędne dla żywych istot.

Czym są biopierwiastki

Biopierwiastki, które są również nazywane pierwiastki biogenne (od „bio” – „życie” i „geneza” – „pochodzenie”, czyli dają początek żywym formom), są pierwiastki chemiczne tworzące żywe istoty i można je znaleźć zarówno samodzielnie, jak i w połączeniu z innymi, tworząc biomolekuły. Istnieje około 70 biopierwiastków, choć nie wszystkie są obecne we wszystkich żywych istotach ani nie występują w tych samych proporcjach.

Wśród pierwiastków najczęściej występujących w ich obfitości w organizmach żywych znajdujemy tlen, węgiel, wodór i azot. Ciekawe, że z wyjątkiem tlenu i wodoru biopierwiastki nie są najobficiej występującymi pierwiastkami chemicznymi w środowisku fizycznym, a mimo to są niezbędne do podtrzymania życia. Powodem tego jest szereg cech i właściwości, które są wspólne dla tych pierwiastków biogennych, wśród których są:

• Łatwość tworzenia trwałych wiązań kowalencyjnych ze względu na niską masę atomową, co w połączeniu z faktem, że wspólne elektrony znajdują się blisko jądra, sprzyja tworzeniu stabilnych cząsteczek.
• Wiązania kowalencyjne między biopierwiastkami, zwłaszcza gdy w grę wchodzi tlen lub azot (które są szczególnie elektroujemne), często prowadzą do powstania polarnych, rozpuszczalnych w wodzie cząsteczek, które są zazwyczaj środowiskiem, w którym zachodzą reakcje biologiczne, więc są one ułatwione.
• Biopierwiastki są łatwo włączane przez żywe organizmy ze środowiska, ponieważ zwykle znajdują się w prostych cząsteczkach, takich jak H2O lub CO2, co ułatwia ciągłą wymianę tych pierwiastków między środowiskiem fizycznym a żywą materią.

Klasyfikacja biopierwiastków na pierwotne i wtórne

Są różne rodzaje biopierwiastków: sklasyfikowane według ich względnej liczebności w większości organizmów żywych, niezbędne pierwiastki śladowe i nieistotne pierwiastki śladowe. Większość biopierwiastków charakteryzuje się tym, że są zawsze obecne w żywych organizmach. W tej grupie wyróżniamy 2 podgrupy biopierwiastków: biopierwiastki pierwotne i wtórne.

Następnie, w kolejnych rozdziałach, wyjaśnione są różne typy i jaka jest funkcja biopierwiastków pierwotnych i wtórnych, a także pierwiastków śladowych.

Jakie są podstawowe biopierwiastki

ten podstawowe biopierwiastki występują w przybliżonej proporcji 95% w żywej materii i są niezbędne do tworzenia biocząsteczek. Pierwotne biopierwiastki obejmują:

• Węgiel: Niezbędny element w tworzeniu łańcuchów węglowodorowych poprzez pojedyncze lub podwójne wiązania, które służą jako szkielet dużych cząsteczek. Tutaj wyjaśniamy, jakie znaczenie ma węgiel w żywych istotach.
• Wodór: drugi niezbędny element w łańcuchach węglowodorowych, oprócz tego, że jest częścią cząsteczki wody.
• Tlen: Jest częścią tak niezbędnych cząsteczek jak H2O, CO2 i tak dalej.
• Azot: Składnik aminokwasów i kwasów nukleinowych, zwykle występujący w formie aminowej (-NH2).
• Mecz: niezbędny do syntezy ATP (adenozynotrójfosforanu), niezbędnej cząsteczki dostarczającej energii w reakcjach biochemicznych zachodzących w żywych istotach.
• Siarka: składnik strukturalny białek poprzez tworzenie wiązań dwusiarczkowych.

Jakie są wtórne biopierwiastki

Ze swojej strony biopierwiastki wtórne są one nieco mniej liczne niż pierwotne, ale odgrywają zasadniczą rolę w fizjologii komórki. Wśród biopierwiastków wtórnych są:

• Wapń: Występuje powszechnie w przyrodzie, tworząc węglan wapnia, podstawowy element szkieletów i muszli skorupiaków, mięczaków i wielu innych organizmów żywych. Ponadto wapń bierze udział w procesach skurczu mięśni.
• Sód: Wraz z potasem i chlorem są one obficie obecne w środowisku wewnętrznym komórki i są niezbędne do utrzymania zasolenia i równowagi ładunków elektrycznych w błonie komórkowej komórki. Odgrywa również ważną rolę w przekazywaniu impulsu nerwowego.
• Potas: zaangażowany w przekazywanie impulsu nerwowego wraz z sodem.
• Magnez: pojawia się jako kofaktor kilku enzymów, a także jako część chlorofilu.
• Chlor: między innymi zachowuje polaryzację w komórce i przepuszczalność błon komórkowych.

Niezbędne i nieistotne pierwiastki śladowe

Niezbędne pierwiastki śladowe znajdują się w organizmach żywych w proporcji nieprzekraczającej 0,1%, co nie umniejsza ich zasadniczego charakteru, a zarówno ich brak, jak i nadmiar może powodować istotne niedobory i problemy w organizmie. Wewnątrz grupa pierwiastków śladowych kluczowy są wliczone w cenę:

• Żelazo: Niezbędny pierwiastek w hemoglobinie (do transportu tlenu) oraz w cytochromach łańcucha oddechowego.
• Mangan: Wchodzi w skład różnych enzymów, takich jak dysmutaza ponadtlenkowa, o działaniu przeciwutleniającym.
• Miedź: związek hemocyjaniny pigmentu.
• Cynk: zaangażowany w procesy wzrostu, syntezę insuliny oraz obronę układu odpornościowego.
• Fluor: zapewnia odporność na kości i zęby.
• Jod: Podstawowy element w tworzeniu hormonu tarczycy tyroksyny.
• Bor: niezbędny u gatunków roślin do utrzymania ściany komórkowej.
• Krzem: niezbędny w tworzeniu szkieletu i zwapnieniu kości.
• Chrom: bierze udział w metabolizmie cukrów i sprzyja wprowadzaniu glukozy do komórek.
• Wanad: niezbędny w niektórych organizmach innych niż ludzie.
• Kobalt: Wchodzi w skład witaminy B12, niezbędnej do prawidłowego funkcjonowania układu nerwowego.
• Selen: Pełni funkcję antyoksydacyjną i jest ważna dla prawidłowego funkcjonowania mięśni.
• Molibden: Bierze udział w produkcji kwasu moczowego oraz sprzyja prawidłowemu funkcjonowaniu oksydazy ksantynowej, enzymu odpowiedzialnego za metabolizm żelaza.
• Cyna: korzystnie wpływa na układ odpornościowy i jest niezbędny do niektórych funkcji bioelektrycznych.

Wreszcie nieistotne pierwiastki śladowe Składają się z tych wszystkich pierwiastków chemicznych, które nie są niezbędne dla wszystkich żywych istot, ale często odgrywają w nich ważne role funkcjonalne.

Biomolekuły i bezpośrednie zasady

Raz zrozumiany czym są biopierwiastki i jaka jest ich klasyfikacja, możemy zbliżyć się do koncepcji zasad bezpośrednich, które są połączonymi formami, w których zwykle występują biopierwiastki. Istnieją metody fizyczne, takie jak m.in. odparowanie, filtracja, destylacja i wirowanie, które pozwalają na oddzielenie tych składników od żywej materii bez zmiany jej struktury molekularnej.

Zasady bezpośrednie można podzielić na: organiczne zasady natychmiastowe -wezwania biomolekuły, które obejmują węglowodany, lipidy, białka i kwasy nukleinowe i które są wyłącznie dla żywej materii, a zatem muszą być syntetyzowane przez żywe istoty- lub nieorganiczne zasady bezpośrednie, wśród których są woda i sole mineralne (stałe lub w roztworze), które oprócz organizmów żywych są również obecne w materii nieorganicznej. Z kolei biocząsteczki mogą być proste, jeśli powstają przez połączenie kilku atomów tego samego pierwiastka (na przykład tlenu, LUB2) lub związek, gdy składają się z połączenia atomów różnych pierwiastków chemicznych (jak w przypadku wody, h2LUB).

Biocząsteczki pełnią funkcje strukturalne (jak w przypadku białek, lipidów i soli mineralnych), energetyczne (węglowodany i lipidy) lub katalizatory reakcji (jak w przypadku enzymów, które są białkami).

Aby kontynuować poznawanie tych kwestii i postępów w tej materii, polecamy ten inny artykuł autorstwa Green Ecologist na temat Czym jest materia organiczna i nieorganiczna.

Jeśli chcesz przeczytać więcej artykułów podobnych do Czym są biopierwiastki i ich klasyfikacja, zalecamy wejście do naszej kategorii Biologia.