Biyoelementler: Sınıflandırma (Birincil ve İkincil)

Biyo elementler veya biyojenik elementler (biyo = yaşam, genetik = başlangıç) canlılar meselesini oluşturan kimyasal elementlerdir.

Bu elementlerin yaklaşık 70'i farklı oranlarda değişkenlik göstermekte olup, tüm canlılarda mevcut değildir (Bioelements, 2009).

Evrendeki tüm madde az sayıda elementin atomları şeklinde oluşur. Evrende 92 doğal kimyasal element vardır.

Karasal bakış açımıza göre, hidrojen, karbon, oksijen, azot, kükürt ve fosfor elementlerinin baskın bir rol oynamadığı yaşam formlarını kavramak zordur (KİMYA BİYOJENİK ELEMANLAR, SF).

Bu evrendeki gerçekten bu rolü oynadıkları gerçeği, kısmen (çünkü fosforun dışında), karasal gezegenlerin yapı taşları arasında önemli miktarlarda üretilmesinin yanı sıra tüm kozmosta en bol bulunan elementlerdir. .

Ek olarak kimyası, canlı sistemlerin karakteristik özelliği olan karmaşık yapı ve fonksiyonların geliştirilmesine özellikle uygundur.

Güneş ve gezegenler sadece 4.6 milyar yıl önce, yaşları 15 milyar yıl olan bir evrende oluştuğundan, bu "biyojenik elementlerin" evrene girmeden önce uzun ve karmaşık bir kimyasal tarih yaşadığı açıktır. karasal biyokimya.

Şu anda bu önceki tarihin Dünyadaki yaşamın kökeni üzerinde doğrudan bir rol oynayıp oynamadığı bilinmiyor.

Açık olan, astrokimyanın büyük ölçüde biyojenik elementlerin kimyası olduğu ve evrendeki kimyasal karmaşıklığın doğasını ve evrimini anlamanın, kendi güneş sistemimizin erken kimyasal durumunu anlamada çok önemli olduğu ve Galaksimizin diğer bölgelerinde ve diğer galaksilerinde ilgili koşulların bulunma sıklığı (Ulusal Araştırma Konseyi (ABD) Gezegensel Biyoloji ve Kimyasal Evrim Komitesi., 1990).

Biyo elementlerin sınıflandırılması

Biyomoleküllerin yapısındaki miktarlarına göre, biyolojik elementler birincil, ikincil ve iz elementler olarak sınıflandırılır (Rastogi, 2003).

1- Birincil biyo elementler

Birincil biyo elementler daha fazla miktarda bulunan (canlı maddenin yaklaşık% 96'sı) ve organik biyomoleküllerin (karbonhidratlar, lipitler, proteinler ve nükleik asitler) çoğunu oluşturanlardır.

Bu elemanlar hafif (düşük atom ağırlığı) ve bol olmaları ile karakterize edilir. Birincil biyo elementler karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfor ve kükürttür.

Karbon (C)

Biyomolekülleri oluşturan ana biyolojik elementtir. Tek, çift veya üçlü bağlar ve ayrıca siklik yapılar vasıtasıyla büyük karbon-karbon zincirleri oluşturmak için bir araya getirme kabiliyetine sahiptir.

Oksijen, hidroksit, fosfat, amino, nitro vb. Gibi çeşitli fonksiyonel gruplar içerebilir ve bu da çok çeşitli farklı moleküllerle sonuçlanır.

Tüm biyomoleküller karbon içerdiğinden karbon atomu muhtemelen en önemli biyo elementlerden biridir. Örneğin fosfor veya azot içermeyen lipitler (örneğin kolesterol) bulunabilir, ancak karbon içermeyen biyomoleküller yoktur.

Hidrojen (H)

Bu, yaşam için gerekli olan ve organik moleküllerin karbon iskeletlerinin bir parçası olan su molekülünün bileşenlerinden biridir.

Bir biyomoleküldeki hidrojen moleküllerinin sayısı arttıkça, daha fazla enerji üretilir ve oksitlenme kapasitesi artar.

Örneğin, yağ asitleri karbonhidratlardan daha fazla elektrona sahiptir, bu yüzden bozunduğunda daha fazla enerji üretme kapasitesine sahiptir.

Oksijen (O)

Su molekülünü oluşturan diğer element. Aerobik solunum yoluyla daha fazla enerji üretilmesini sağlayan çok elektronegatif bir elementtir.

Ek olarak, polar hidrojen ile bağlanır, bu da suda çözünür kutup radikallerine yol açar.

Azot (N)

Tüm amino asitlerde bulunan element. Azot sayesinde amino asitler protein üretmek için bir peptid bağı oluşturma yeteneğine sahiptir.

Bu biyoelement ayrıca, nükleik asitlerin azotlu bazlarında da bulunur. Organizma tarafından üre formunda elimine edilir.

Oluşan ilk biyomoleküllerden biri, Dünya atmosferindeki azotun bolluğundan dolayı ATP idi. Azot, ATP'nin adenozininin bir parçasıdır.

Fosfor (P)

Grup esas olarak nükleotidlerin bir parçası olan fosfat (P04-) olarak bulunur. Kolay paylaşım sağlayan, enerji bakımından zengin bağlantılar oluşturur (ATP).

DNA'nın yapısında da önemlidir, çünkü bu molekülü oluşturmak için nükleotitlerle bir fofodiester bağı oluşturur.

Kükürt (S)

Esas olarak, proteinlerin üçüncül ve dördüncül yapısında stabilite oluşturmak için disülfit bağlarının zorunlu olduğu sistein gibi amino asitlerin bir parçası olan bir sülfhidril grubu (-SH) olarak bulunan biyoelement.

Ayrıca Krebs döngüsü (Llull, SF) gibi çeşitli evrensel metabolik yollar için gerekli olan koenzim A'da bulunur. Atom ağırlığı 36 g / mol olduğundan bu yana var olan en ağır birincil biyolojik maddedir.

2- İkincil biyo elementler

Bu tip elementler aynı zamanda tüm canlılarda bulunur, ancak primer elementlerle aynı miktarda değildir.

Biyomoleküllere uymazlar, ancak hücresel konsantrasyon gradyanlarında, nöronların ve nörotransmiterlerin dielektrik sinyalleşmesinde kullanılır, ATP gibi yüklü biyomolekülleri stabilize eder ve kemik dokusunun bir parçasıdır.

Bu biyo elementler kalsiyum (Ca), sodyum (Na), potasyum (K), magnezyum (Mg) ve klordur (Cl). En bol bulunan sodyum, potasyum, magnezyum ve kalsiyumdur.

Kalsiyum (Ca)

Kalsiyum canlılar için çok önemlidir, çünkü bitkiler hücre duvarları oluşturmak için kalsiyum gerektirir.

Omurgalı kemik dokusunun hidroksiapatit (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 şeklinde bir parçasını oluşturur ve fiksasyonu D vitamini ve güneş ışığı tüketimi ile ilgilidir. İyonik formda bulunan kalsiyum, hücresel sitoplazmada süreçlerin önemli bir düzenleyicisi olarak görev yapar.

Kalsiyum kasın nöromüsküler uyarılabilirliğini etkiler (K, Na ve Mg iyonları ile birlikte ve kas kasılmasına katılır.) Hipokalsemi kolik-tetaniye yol açar. Aynı zamanda böbrek, karaciğer ve iskelet kası içindeki glikojen sentezinin düzenlenmesine katılır.

Kalsiyum hücre zarı ve kılcal duvarın geçirgenliğini azaltır, bu da antienflamatuar, antieksudatif ve antialerjik etkileriyle sonuçlanır. Kanın pıhtılaşması da gereklidir.

Kalsiyum iyonları, dolaşımdaki insülin salgılanmasını ve ince bağırsakta sindirim enzimlerinin salgılanmasını etkileyen önemli hücre içi habercilerdir.

Kalsiyumun yeniden emilimi, bağırsak içeriğindeki kalsiyumun fosfat ile karşılıklı ilişkisi ve kalsiyum ve fosforun aktif olarak yeniden emilimini düzenleyen kolekalsiferolün varlığından etkilenir.

Kalsiyum ve fosfat değişimi, paratoid hormon ve kalsitonin ile hormonal olarak düzenlenir. Paratiroid hormonu kandaki kemiklerden kalsiyum serbest bırakır.

Kalsitonin, kandaki konsantrasyonunu düşüren kemiklerdeki kalsiyum birikimini arttırır.

Magnezyum (Mg)

Magnezyum, bir klorofil kofaktörü olduğu için, biyomoleküllerin bir parçası olan ikincil bir biyolojik elementtir. Magnezyum tipik bir hücre içi katyondur ve vücut dokularının ve sıvıların önemli bir parçasıdır.

İskelette (% 70) bulunur ve hayvanların kaslarında ve işlevleri arasında ATP molekülünün fosfatlarının negatif yükünü stabilize etmektir.

Sodyum (Na)

Bu önemli bir hücre dışı katyondur, organizmanın homeostazına katılır. Vücudu sodyum kanalları yoluyla aşırı su kaybına karşı korur ve sinir heyecanının ilerlemesine katılır.

Potasyum (K)

Organizmanın homeostazına ve potasyum kanallarından sinir heyecanının ilerlemesine katılır. Potasyum eksikliği kalp durmasına neden olabilir.

Klor (Cl)

Periyodik tablonun VII. Grubundan bir halojen. Canlıların organizmasında esasen metal iyonlarının (Biogenic elements, SF) pozitif yükünü stabilize eden klorür iyonu olarak bulunur.

3- İzlerde elementler

Bazı canlılarda bulunurlar. Bu eser elementlerin çoğu, enzimlerde kofaktör olarak görev yapar.

İz elementler Bor (B), Brom (Br), Bakır (Cu), Flor (F), Manganez (Mn), Silikon (Si), Demir (Fe), İyot (I) vb.

Biyo elementlerin oranı

Organizmalarda ve atmosferde, hidrosferde veya yer kabuğunda biyolojik elementlerin oranlarında, yapılar oluşturmak ve bolluğun üzerinde belirli işlevleri yerine getirmek için daha uygun elemanların seçilmesinin bir göstergesi olan bir fark vardır.

Örneğin, karbon organizmaların ağırlığının yaklaşık% 20'sidir, ancak atmosferdeki karbon dioksit formundaki konsantrasyonu düşüktür. Öte yandan, azot, Dünya atmosferinin neredeyse% 80'ini oluşturuyor, ancak azotun yalnızca% 3.3'ü insan vücudunu oluşturuyor.

Aşağıdaki tablo, canlı organizmalardaki bazı biyolojik elementlerin Dünya'nın geri kalanına oranla oranını göstermektedir (Bioelements, nd):

Tablo 1: Evrendeki, dünyadaki ve insan vücudundaki biyolojik elementlerin bolluğu.

biyomoleküllerdir

Biyo elementler birbirleriyle birleşir ve binlerce farklı molekül oluşturabilir. Biyomoleküller hücrelerin oluşumunda rol oynar.

Bunlar inorganik (su ve mineraller) ve organik (karbonhidratlar, lipitler, amino asitler ve nükleik asitler) olarak sınıflandırılabilir.

Biyomoleküller yaşamın yapısal külleri olarak bilinir çünkü bunlar daha karmaşık moleküllerin bulunduğu temel tuğlalar veya kalıplardır.

Örneğin, amino asitler proteinlerin yapısal külleridir. Amino asit dizisi, bir proteinin birincil yapısını belirler.

Lipitler gibi moleküller, hücre zarını ve lobiomolleri basit karbonhidratlar, glikojen molekülü durumunda olduğu gibi karmaşık karbonhidratlar oluşturur.

Ayrıca, riboz karbonhidrat veya deoksiriboz bağlandıklarında, dizilerinin genetik koddan bir öpücük olacağı RNA ve DNA moleküllerini oluşturan azotlu bazlar söz konusudur.