Βιογενή Στοιχεία, Χαρακτηριστικά, Ταξινόμηση και Λειτουργίες

Καλούνται βιογενετικά στοιχεία τα άτομα που συνθέτουν τη ζωντανή ύλη. Ετυμολογικά, ο όρος προέρχεται από βιο, που σημαίνει "ζωή" στα ελληνικά. και γένεση, που σημαίνει "προέλευση". Από όλα τα γνωστά στοιχεία, μόνο περίπου τριάντα είναι απαραίτητα.

Στο χαμηλότερο επίπεδο οργάνωσής του, η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικά σωματίδια που ονομάζονται άτομα. Κάθε άτομο αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια στον πυρήνα και ένα ορισμένο αριθμό ηλεκτρονίων γύρω του. Αυτά τα συστατικά ορίζουν τις ιδιότητες των στοιχείων.

Έχουν δομικές λειτουργίες, είναι τα θεμελιώδη συστατικά σε βιολογικά μόρια (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊνικά οξέα) ή εμφανίζονται στην ιοντική μορφή τους και ενεργούν ως ηλεκτρολύτες. Έχουν επίσης συγκεκριμένες λειτουργίες, όπως η ευνοϊκή σύσπαση των μυών ή η παρουσία τους στην ενεργό θέση ενός ενζύμου.

Όλα τα βιογενή στοιχεία είναι απαραίτητα, και εάν κάποιος χάσει το φαινόμενο της ζωής, δεν θα μπορούσε να συμβεί. Τα κύρια βιογενικά στοιχεία που είναι πιο άφθονα στη ζωντανή ύλη είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το άζωτο, το οξυγόνο, ο φώσφορος και το θείο.

Ευρετήριο

• 1 Χαρακτηριστικά
  • 1.1 Ομοιογενείς δεσμοί
  • 1.2 Ικανότητα σχηματισμού απλών, διπλών και τριπλών δεσμών
• 2 Ταξινόμηση
  • 2.1 Πρωτογενή στοιχεία
  • 2.2 Δευτερεύοντα στοιχεία
  • 2.3 Ιχνοστοιχεία
• 3 Λειτουργίες
  • 3.1 Άνθρακας
  • 3.2 Οξυγόνο
  • 3.3 Υδρογόνο
  • 3.4 Άζωτο
  • 3.5 Φώσφορος
  • 3.6 Θείο
  • 3.7 Ασβέστιο
  • 3.8 Μαγνήσιο
  • 3.9 Νάτριο και κάλιο
  • 3.10 Σίδερο
  • 3.11 Φθόριο
  • 3.12 Λιθίου
• 4 Αναφορές

Χαρακτηριστικά

Τα βιογενή στοιχεία έχουν μια σειρά χημικών χαρακτηριστικών που τα καθιστούν κατάλληλα για να αποτελέσουν μέρος ζωντανών συστημάτων:

Ομοιογενείς δεσμοί

Είναι σε θέση να σχηματίσουν ομοιοπολικούς δεσμούς, όπου τα δύο άτομα ενώνουν με το να μοιράζονται τα ηλεκτρόνια από το κέλυφος σθένους τους. Όταν σχηματιστεί αυτός ο σύνδεσμος, τα κοινά ηλεκτρόνια βρίσκονται στον πυρηνικό χώρο.

Αυτοί οι δεσμοί είναι αρκετά ισχυροί και σταθεροί, μια κατάσταση που πρέπει να υπάρχει στα μόρια των ζωντανών οργανισμών. Ομοίως, αυτοί οι δεσμοί δεν είναι εξαιρετικά δύσκολο να σπάσουν, πράγμα που επιτρέπει να καθιερωθεί ένας ορισμένος βαθμός μοριακής δυναμικής.

Δυνατότητα σχηματισμού απλών, διπλών και τριπλών δεσμών

Ένας μεγάλος αριθμός μορίων μπορεί να σχηματιστεί με λίγα στοιχεία χάρη στην ικανότητα σχηματισμού μονού, διπλού και τριπλού δεσμού.

Εκτός από την παροχή μιας σημαντικής μοριακής ποικιλίας, αυτό το χαρακτηριστικό επιτρέπει τον σχηματισμό δομών με ποικίλες διατάξεις (γραμμικές, δακτυλιοειδείς, μεταξύ άλλων).

Ταξινόμηση

Τα βιογενή στοιχεία ταξινομούνται ως πρωτογενή, δευτερογενή και ιχνοστοιχεία. Αυτή η διάταξη βασίζεται στις διαφορετικές αναλογίες των στοιχείων στα ζωντανά όντα.

Στους περισσότερους οργανισμούς διατηρούνται αυτές οι αναλογίες, αν και μπορεί να υπάρχουν ορισμένες συγκεκριμένες παραλλαγές. Για παράδειγμα, στα σπονδυλωτά το ιώδιο είναι ένα κρίσιμο στοιχείο, ενώ σε άλλα taxa δεν φαίνεται να συμβαίνει.

Πρωτογενή στοιχεία

Το ξηρό βάρος της ζωντανής ύλης αποτελείται από 95 έως 99% αυτών των χημικών στοιχείων. Σε αυτή την ομάδα βρίσκουμε τα πιο άφθονα στοιχεία: υδρογόνο, οξυγόνο, άζωτο και άνθρακα.

Αυτά τα στοιχεία έχουν μια εξαιρετική ικανότητα να συνδυάζονται με άλλους. Επιπλέον, έχουν το χαρακτηριστικό να σχηματίζουν πολλαπλούς δεσμούς. Ο άνθρακας μπορεί να σχηματίσει έως τριπλούς δεσμούς και να παράγει μια ποικιλία οργανικών μορίων.

Δευτερεύοντα στοιχεία

Τα στοιχεία αυτής της ομάδας αποτελούν από 0,7% έως 4,5% της ζωντανής ύλης. Πρόκειται για νάτριο, κάλιο, ασβέστιο, μαγνήσιο, χλώριο, θείο και φώσφορο.

Στους οργανισμούς, τα δευτερεύοντα στοιχεία είναι στην ιοντική τους μορφή. επομένως ονομάζονται ηλεκτρολύτες. Ανάλογα με το φορτίο τους μπορούν να ταξινομηθούν ως κατιόντα (+) ή ανιόντα (-)

Γενικά, οι ηλεκτρολύτες συμμετέχουν στην οσμωτική ρύθμιση, στη νευρική ώθηση και στη μεταφορά βιομορίων.

Τα οσμωτικά φαινόμενα αναφέρονται στην επαρκή ισορροπία του νερού μέσα στο κυτταρικό περιβάλλον και έξω από αυτό. Παρομοίως, έχουν ένα ρόλο στη διατήρηση του pH σε κυτταρικά περιβάλλοντα. είναι γνωστά ως ρυθμιστικά διαλύματα ή ρυθμιστικά.

Ιχνοστοιχεία

Είναι σε μικρές αναλογίες ή ίχνη, περίπου σε τιμές χαμηλότερες του 0,5%. Ωστόσο, η παρουσία του σε μικρές ποσότητες δεν δείχνει ότι ο ρόλος του δεν είναι σημαντικός. Στην πραγματικότητα, είναι εξίσου απαραίτητο οι προηγούμενες ομάδες για την καλή λειτουργία του ζωντανού οργανισμού.

Αυτή η ομάδα αποτελείται από σίδηρο, μαγνήσιο, κοβάλτιο, χαλκό, ψευδάργυρο, μολυβδαίνιο, ιώδιο και φθόριο. Όπως και η ομάδα των δευτερευόντων στοιχείων, τα ιχνοστοιχεία μπορούν να είναι σε ιοντική μορφή και να είναι ηλεκτρολύτες.

Μία από τις πιο σχετικές ιδιότητες είναι να διατηρηθεί ως σταθερό ιόν στις διαφορετικές καταστάσεις οξείδωσης. Μπορούν να βρεθούν στα ενεργά κέντρα των ενζύμων (φυσικός χώρος της εν λόγω πρωτεΐνης όπου συμβαίνει η αντίδραση) ή να δράσουν σε μόρια που μεταφέρουν ηλεκτρόνια.

Άλλοι συγγραφείς συνήθως ταξινομούν τα βιολογικά στοιχεία ως απαραίτητα και μη απαραίτητα. Ωστόσο, η ταξινόμηση σύμφωνα με την αφθονία της είναι η πλέον χρησιμοποιούμενη.

Λειτουργίες

Κάθε ένα από τα βιογενετικά στοιχεία εκπληρώνει μια απαραίτητη και συγκεκριμένη λειτουργία στον οργανισμό. Μεταξύ των πιο σχετικών λειτουργιών μπορούμε να αναφέρουμε τα εξής:

Άνθρακα

Ο άνθρακας είναι το κύριο "μπλοκ" οργανικών μορίων.

Οξυγόνο

Το οξυγόνο έχει ένα ρόλο στις διαδικασίες της αναπνοής και είναι επίσης ένα πρωταρχικό συστατικό στα διάφορα οργανικά μόρια.

Υδρογόνο

Βρίσκεται στο νερό και αποτελεί μέρος οργανικών μορίων. Είναι πολύ ευέλικτο, καθώς μπορεί να συνδεθεί με οποιοδήποτε άλλο στοιχείο.

Άζωτο

Βρίσκεται σε πρωτεΐνες, νουκλεϊκά οξέα και ορισμένες βιταμίνες.

Φώσφορος

Ο φωσφόρος βρίσκεται στο ATP (τριφωσφορική αδενοσίνη), ένα ενεργειακό μόριο που χρησιμοποιείται ευρέως στον μεταβολισμό. Είναι το ενεργειακό νόμισμα των κυττάρων.

Ομοίως, ο φωσφόρος είναι μέρος του γενετικού υλικού (DNA) και ορισμένων βιταμινών. Βρέθηκε σε φωσφολιπίδια, κρίσιμα στοιχεία για το σχηματισμό βιολογικών μεμβρανών.

Θείο

Το θείο βρίσκεται σε ορισμένα αμινοξέα, συγκεκριμένα σε κυστεΐνη και μεθειονίνη. Είναι παρούσα στο συνένζυμο Α, ένα ενδιάμεσο μόριο που καθιστά δυνατό έναν μεγάλο αριθμό μεταβολικών αντιδράσεων.

Ασβέστιο

Το ασβέστιο είναι απαραίτητο για τα οστά. Οι διαδικασίες της μυϊκής σύσπασης απαιτούν αυτό το στοιχείο. Η συστολή των μυών και η πήξη του αίματος προκαλείται επίσης από αυτό το ιόν.

Μαγνήσιο

Το μαγνήσιο είναι ιδιαίτερα σημαντικό στα φυτά, καθώς βρίσκεται στο μόριο της χλωροφύλλης. Ως ιόν, συμμετέχει ως συμπαράγοντας σε διαφορετικές οδούς ενζύμων.

Νάτριο και κάλιο

Είναι άφθονα ιόντα στο εξωκυτταρικό και ενδοκυτταρικό μέσο, ​​αντίστοιχα. Αυτοί οι ηλεκτρολύτες είναι οι πρωταγωνιστές της νευρικής ώθησης, καθώς καθορίζουν το δυναμικό της μεμβράνης. Αυτά τα ιόντα είναι γνωστά για την αντλία νατρίου-καλίου.

Σίδερο

Είναι στην αιμοσφαιρίνη, μια πρωτεΐνη που υπάρχει στα ερυθροκύτταρα του αίματος, η λειτουργία των οποίων είναι η μεταφορά οξυγόνου.

Φθόριο

Το φθόριο υπάρχει στα δόντια και στα οστά.

Λιθίου

Το λίθιο έχει νευρολογικές λειτουργίες.

Αναφορές

1. Cerezo García, Μ. (2013). Βασικές αρχές της βασικής βιολογίας. Δημοσιεύσεις του Πανεπιστημίου Jaume I.
2. Galan, R., & Torronteras, S. (2015). Θεμελιώδης και βιολογία της υγείας. Elsevier
3. Gama, Μ. (2007). Βιολογία: μια κονστρουκτιβιστική προσέγγιση. Εκπαίδευση Pearson.
4. Macarulla, J. Μ., & Goñi, F. Μ. (1994). Ανθρώπινη βιοχημεία: βασική πορεία. Αντίστροφα.
5. Teijon, J. Μ. (2006). Θεμελιώδη στοιχεία της δομικής βιοχημείας. Επεξεργασία Tébar.
6. Urdiales, Β. Α. V., Pilar Granillo, Μ., & Dominguez, Μ. D. S. V. (2000). Γενική βιολογία: συστήματα διαβίωσης. Συντακτική ομάδα Patria.
7. Vallespi, R.M.C., Ramirez, Ρ. C., Santos, S.E., Morales, Α. F., Torralba, Μ. Ρ., & Del Castillo,. Κύριες χημικές ενώσεις. Συντάκτης UNED.