Bioelements: Phân loại (Tiểu học và Trung học)

Bioelements hoặc các yếu tố sinh học (bio = life, di truyền = bắt đầu) là những yếu tố hóa học tạo nên vấn đề của sinh vật sống.

Có khoảng 70 trong số các yếu tố này, chúng khác nhau ở các tỷ lệ khác nhau và không phải tất cả đều có trong tất cả các sinh vật sống (Bioelements, 2009).

Tất cả vật chất trong Vũ trụ xảy ra dưới dạng nguyên tử của một số lượng nhỏ các nguyên tố. Có 92 nguyên tố hóa học tự nhiên trong vũ trụ.

Từ quan điểm trên mặt đất của chúng ta, rất khó để hình thành các dạng sống trong đó các nguyên tố hydro, carbon, oxy, nitơ, lưu huỳnh và phốt pho không đóng vai trò chủ yếu (HÓA CHẤT BIOGENIC., SF).

Việc họ thực sự đóng vai trò này trong toàn vũ trụ dường như rất có thể, một phần vì (ngoài phốt pho), đây là những nguyên tố phong phú nhất trong toàn bộ vũ trụ cũng như được sản xuất với số lượng đáng kể giữa các khối xây dựng của các hành tinh trên mặt đất .

Ngoài ra, hóa học của nó đặc biệt phù hợp với sự phát triển của các cấu trúc và chức năng phức tạp, đặc trưng của các hệ thống sống.

Vì Mặt trời và các hành tinh được hình thành chỉ 4, 6 tỷ năm trước trong một vũ trụ có tuổi đời khoảng 15 tỷ năm, nên rõ ràng những "nguyên tố sinh học" này đã trải qua một lịch sử hóa học lâu dài và phức tạp trước khi vào vũ trụ. sinh hóa trên cạn.

Hiện tại vẫn chưa biết liệu lịch sử trước đây có đóng vai trò trực tiếp trong nguồn gốc sự sống trên Trái đất hay không.

Điều rõ ràng là hóa học phần lớn là hóa học của các nguyên tố sinh học và việc hiểu bản chất và sự tiến hóa của sự phức tạp hóa học trong vũ trụ là rất quan trọng để hiểu cả trạng thái hóa học ban đầu của hệ mặt trời của chúng ta, và tần suất mà các điều kiện liên quan tồn tại trong các phần khác của thiên hà của chúng ta và các thiên hà khác (Ủy ban nghiên cứu quốc gia (Hội đồng nghiên cứu quốc gia) về tiến hóa sinh học và hóa học hành tinh., 1990).

Phân loại sinh học

Theo số lượng của chúng trong hiến pháp của các phân tử sinh học, các thành phần sinh học được phân loại là nguyên tố chính, thứ cấp và nguyên tố vi lượng (Rastogi, 2003).

1- Sinh học sơ cấp

Các chất sinh học cơ bản là những chất có số lượng lớn hơn (khoảng 96% chất sống) và là những chất tạo ra hầu hết các phân tử sinh học hữu cơ (carbohydrate, lipid, protein và axit nucleic).

Những yếu tố này được đặc trưng bởi ánh sáng (trọng lượng nguyên tử thấp) và phong phú. Các chất sinh học chính là carbon, hydro, oxy, nitơ, phốt pho và lưu huỳnh.

Carbon (C)

Đây là sinh học chính cấu thành các phân tử sinh học. Nó có khả năng lắp ráp để tạo thành các chuỗi carbon-carbon lớn bằng các liên kết đơn, đôi hoặc ba, cũng như các cấu trúc tuần hoàn.

Nó có thể kết hợp một loạt các nhóm chức như oxy, hydroxit, phốt phát, amino, nitro, vv, dẫn đến một lượng lớn các phân tử khác nhau.

Nguyên tử carbon có lẽ là một trong những sinh học quan trọng nhất vì tất cả các phân tử sinh học đều chứa carbon. Người ta có thể tìm thấy, ví dụ, lipit không có phốt pho hoặc nitơ (ví dụ cholesterol) nhưng không có phân tử sinh học mà không có carbon.

Hydro (H)

Nó là một trong những thành phần của phân tử nước, rất cần thiết cho sự sống và là một phần của bộ xương carbon của các phân tử hữu cơ.

Số lượng phân tử hydro trong phân tử sinh học càng nhiều, nó sẽ càng bị giảm và khả năng oxy hóa càng lớn, tạo ra nhiều năng lượng hơn.

Ví dụ, axit béo có nhiều electron hơn carbohydrate, vì vậy chúng có khả năng tạo ra nhiều năng lượng hơn khi bị thoái hóa.

Oxy (O)

Nó là yếu tố khác tạo nên phân tử nước. Đây là một yếu tố rất âm điện cho phép sản xuất năng lượng lớn hơn thông qua hô hấp hiếu khí.

Ngoài ra, các liên kết cực với hydro, dẫn đến các gốc cực hòa tan trong nước.

Nitơ (N)

Yếu tố có mặt trong tất cả các axit amin. Thông qua nitơ, các axit amin có khả năng hình thành liên kết peptide để tạo ra protein.

Sinh học này cũng được tìm thấy trong các cơ sở nitơ của axit nucleic. Nó được loại bỏ bởi các sinh vật dưới dạng urê.

Một trong những phân tử sinh học đầu tiên hình thành là ATP, do lượng nitơ dồi dào trong khí quyển Trái đất. Nitơ là một phần của adenosine của ATP.

Photpho (P)

Nhóm chủ yếu được tìm thấy là phốt phát (PO ₄ 3-) là một phần của nucleotide. Biểu mẫu liên kết giàu năng lượng cho phép chia sẻ dễ dàng (ATP).

Nó cũng quan trọng trong cấu trúc của DNA vì nó tạo thành liên kết fofodiester với các nucleotide để tạo thành phân tử này.

Lưu huỳnh (S)

Bioelement được tìm thấy chủ yếu dưới dạng nhóm sulfhydryl (-SH) là một phần của các axit amin như cysteine, trong đó liên kết disulfide là rất cần thiết để tạo sự ổn định trong cấu trúc bậc ba và bậc bốn của protein.

Nó cũng được tìm thấy trong coenzyme A, cần thiết cho các quá trình trao đổi chất phổ biến khác nhau, như chu trình Krebs (Llull, SF). Đây là loại sinh học sơ cấp nặng nhất tồn tại do trọng lượng nguyên tử của nó là 36 g / mol.

2- Sinh học thứ cấp

Những loại yếu tố này cũng có mặt trong tất cả các sinh vật nhưng không có cùng số lượng với các yếu tố chính.

Chúng không phù hợp với các phân tử sinh học nhưng được sử dụng trong các nồng độ tế bào, tín hiệu điện môi của các tế bào thần kinh và dẫn truyền thần kinh, ổn định các phân tử sinh học tích điện như ATP và là một phần của mô xương.

Những chất sinh học này là canxi (Ca), natri (Na), kali (K), magiê (Mg) và clo (Cl). Nhiều nhất là natri, kali, magiê và canxi.

Canxi (Ca)

Canxi rất cần thiết cho sinh vật vì thực vật cần canxi để xây dựng thành tế bào.

Nó tạo thành một phần của mô xương của động vật có xương sống dưới dạng hydroxyapatite (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 và sự cố định của nó có liên quan đến việc tiêu thụ vitamin D và ánh sáng mặt trời. Canxi có ở dạng ion, đóng vai trò điều chỉnh các quá trình quan trọng trong tế bào chất của tế bào.

Canxi ảnh hưởng đến sự kích thích thần kinh cơ của cơ bắp (cùng với các ion K, Na và Mg và tham gia vào sự co cơ.) Hạ canxi máu dẫn đến đau bụng-tetany. Nó cũng tham gia vào quá trình điều hòa tổng hợp glycogen ở thận, gan và cơ xương.

Canxi làm giảm tính thấm của màng tế bào và thành mao mạch, dẫn đến tác dụng chống viêm, chống viêm và chống dị ứng. Nó cũng cần thiết cho máu đóng cục.

Các ion canxi là các sứ giả nội bào quan trọng, có ảnh hưởng đến việc tiết insulin trong tuần hoàn và bài tiết các enzyme tiêu hóa ở ruột non.

Sự tái hấp thu canxi bị ảnh hưởng bởi mối quan hệ tương hỗ giữa canxi với phốt phát trong thành phần ruột và bởi sự hiện diện của cholecalciferol, điều chỉnh sự tái hấp thu tích cực của canxi và phốt pho.

Việc trao đổi canxi và phốt phát được điều hòa nội tiết tố với hormone paratoid và calcitonin. Hormon tuyến cận giáp giải phóng canxi từ xương trong máu.

Calcitonin thúc đẩy sự lắng đọng canxi trong xương, làm giảm nồng độ trong máu.

Magiê (Mg)

Magiê là một sinh học thứ cấp là một phần của các phân tử sinh học vì nó là một đồng yếu tố của diệp lục. Magiê là một cation nội bào điển hình và là một phần thiết yếu của các mô và chất lỏng cơ thể.

Nó có mặt trong bộ xương (70%) và trong cơ bắp của động vật và trong số các chức năng của nó là ổn định điện tích âm của phốt phát của phân tử ATP.

Natri (Na)

Nó là một cation ngoại bào quan trọng, nó tham gia vào cân bằng nội môi của sinh vật. Nó bảo vệ cơ thể khỏi mất nước quá mức thông qua các kênh natri và tham gia vào việc truyền sự phấn khích thần kinh.

Kali (K)

Nó tham gia vào cân bằng nội môi của sinh vật và trong việc truyền sự hưng phấn thần kinh thông qua các kênh kali. Thiếu kali có thể dẫn đến ngừng tim.

Clo (Cl)

Một halogen từ nhóm VII của bảng tuần hoàn. Nó có mặt trong cơ thể của sinh vật sống chủ yếu dưới dạng ion clorua giúp ổn định điện tích dương của các ion kim loại (yếu tố sinh học, SF).

3- Các yếu tố trong dấu vết

Chúng có mặt trong một số sinh vật sống. Nhiều trong số các nguyên tố vi lượng này hoạt động như các đồng yếu tố trong các enzyme.

Các nguyên tố vi lượng là Boron (B), Bromine (Br), Copper (Cu), Fluorine (F), Mangan (Mn), Silicon (Si), Iron (Fe), Iodine (I), v.v.

Tỷ lệ sinh học

Có sự khác biệt về tỷ lệ sinh học trong sinh vật và trong khí quyển, thủy quyển hoặc vỏ trái đất, điều này cho thấy sự lựa chọn các yếu tố thích hợp hơn để hình thành các cấu trúc và thực hiện các chức năng cụ thể trên mức độ phong phú.

Ví dụ, carbon xấp xỉ 20% trọng lượng của sinh vật, nhưng nồng độ của nó trong khí quyển dưới dạng carbon dioxide là thấp. Mặt khác, nitơ chiếm gần 80% bầu khí quyển của Trái đất, nhưng chỉ có 3, 3% nitơ tạo nên cơ thể con người.

Bảng dưới đây cho thấy tỷ lệ của một số sinh học trong các sinh vật sống so với phần còn lại của Trái đất (Bioelements, nd):

Bảng 1: sự phong phú của các sinh học trong vũ trụ, trong trái đất và trong cơ thể con người.

Sinh khối

Các sinh học kết hợp với nhau và có thể tạo thành hàng ngàn phân tử khác nhau. Biomolecules có liên quan đến hiến pháp của các tế bào.

Chúng có thể được phân loại thành vô cơ (nước và khoáng chất) và hữu cơ (carbohydrate, lipid, axit amin và axit nucleic).

Biomolecules được gọi là các cấu trúc của sự sống vì chúng là những viên gạch hoặc khuôn cơ bản trong đó các phân tử phức tạp hơn được cấu tạo.

Ví dụ, axit amin là cấu trúc của protein. Trình tự axit amin xác định cấu trúc chính của protein.

Các phân tử như lipid tạo thành màng tế bào và lobiomoles carbohydrate đơn giản tạo thành carbohydrate phức tạp như trường hợp của phân tử glycogen.

Cũng có trường hợp các bazơ nitơ, khi chúng liên kết với ribose carbohydrate hoặc deoxyribose, tạo thành các phân tử RNA và DNA trong đó trình tự của chúng sẽ là một nụ hôn từ mã di truyền.