Biogene Elemente Eigenschaften, Klassifizierung und Funktionen



Sie werden gerufen biogenetische Elemente jene Atome, die lebende Materie ausmachen. Etymologisch stammt der Begriff Bio, was auf Griechisch "Leben" bedeutet; und Genese, was "Herkunft" bedeutet. Von allen bekannten Elementen sind nur etwa dreißig unentbehrlich.

Auf der niedrigsten Organisationsebene besteht die Materie aus winzigen Teilchen, den Atomen. Jedes Atom besteht aus Protonen und Neutronen im Kern und einer bestimmten Anzahl von Elektronen um es herum. Diese Bestandteile definieren die Eigenschaften der Elemente.

Sie haben strukturelle Funktionen, sind die grundlegenden Bestandteile in biologischen Molekülen (Proteine, Kohlenhydrate, Lipide und Nukleinsäuren) oder präsentieren sich in ihrer ionischen Form und fungieren als Elektrolyt. Sie haben auch spezifische Funktionen, wie beispielsweise die Muskelkontraktion zu begünstigen oder in der aktiven Stelle eines Enzyms vorhanden zu sein.

Alle biogenen Elemente sind unentbehrlich, und wenn man das Phänomen des Lebens verfehlen würde, könnte es nicht passieren. Die am häufigsten vorkommenden biogenen Elemente in der lebenden Materie sind Kohlenstoff, Wasserstoff, Stickstoff, Sauerstoff, Phosphor und Schwefel.

Index

  • 1 Eigenschaften
    • 1.1 Kovalente Verbindungen
    • 1.2 Fähigkeit zur Bildung von Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen
  • 2 Klassifizierung
    • 2.1 Hauptelemente
    • 2.2 Sekundäre Elemente
    • 2.3 Spurenelemente
  • 3 Funktionen
    • 3.1 Kohlenstoff
    • 3.2 Sauerstoff
    • 3.3 Wasserstoff
    • 3.4 Stickstoff
    • 3.5 Phosphor
    • 3.6 Schwefel
    • 3.7 Kalzium
    • 3.8 Magnesium
    • 3.9 Natrium und Kalium
    • 3.10 Eisen
    • 3.11 Fluor
    • 3.12 Lithium
  • 4 Referenzen

Eigenschaften

Die biogenen Elemente weisen eine Reihe von chemischen Eigenschaften auf, die sie für lebende Systeme geeignet machen:

Kovalente Bindungen

Sie sind in der Lage, kovalente Bindungen zu bilden, wobei sich die beiden Atome durch die gemeinsame Nutzung von Elektronen aus ihrer Valenzschale verbinden. Wenn diese Verbindung gebildet wird, befinden sich die geteilten Elektronen in dem Kernraum.

Diese Bindungen sind ziemlich stark und stabil, eine Bedingung, die in den Molekülen lebender Organismen vorhanden sein muss. Ebenso sind diese Verbindungen nicht extrem schwierig zu brechen, was es erlaubt, eine gewisse molekulare Dynamik zu erreichen.

Fähigkeit, Einzel-, Doppel- und Dreifachbindungen zu bilden

Eine große Anzahl von Molekülen kann dank der Fähigkeit zur Bildung von Einfach-, Doppel- und Dreifachbindungen mit wenigen Elementen gebildet werden.

Dieses Merkmal ermöglicht neben der Bereitstellung einer signifikanten molekularen Vielfalt die Bildung von Strukturen mit unterschiedlichen Anordnungen (linear, unter anderem ringförmig).

Klassifizierung

Die biogenen Elemente werden als primäre, sekundäre und Spurenelemente klassifiziert. Diese Anordnung basiert auf den unterschiedlichen Proportionen der Elemente in Lebewesen.

In den meisten Organismen werden diese Anteile beibehalten, obwohl es bestimmte spezifische Variationen geben kann. Zum Beispiel ist in Wirbeltieren Jod ein entscheidendes Element, während in anderen Taxa Es scheint nicht der Fall zu sein.

Primäre Elemente

Das Trockengewicht lebender Materie besteht zu 95 bis 99% aus diesen chemischen Elementen. In dieser Gruppe finden wir die häufigsten Elemente: Wasserstoff, Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff.

Diese Elemente haben eine ausgezeichnete Fähigkeit, sich mit anderen zu verbinden. Darüber hinaus haben sie die Eigenschaft, mehrere Verbindungen zu bilden. Der Kohlenstoff kann bis zu Dreifachbindungen bilden und eine Vielfalt von organischen Molekülen erzeugen.

Sekundäre Elemente

Die Elemente dieser Gruppe machen 0,7% bis 4,5% der lebenden Materie aus. Sie sind Natrium, Kalium, Calcium, Magnesium, Chlor, Schwefel und Phosphor.

In Organismen sind die sekundären Elemente in ihrer ionischen Form; deshalb heißen sie Elektrolyte. Je nach Belastung können sie als Kationen (+) oder Anionen (-) katalogisiert werden

Im Allgemeinen sind Elektrolyte an der osmotischen Regulation, am Nervenimpuls und am Transport von Biomolekülen beteiligt.

Osmotische Phänomene beziehen sich auf das angemessene Gleichgewicht von Wasser innerhalb der zellulären Umgebung und außerhalb davon. Sie haben auch eine Rolle bei der Aufrechterhaltung des pH-Werts in zellulären Umgebungen; Sie sind als Puffer oder Pufferlösungen bekannt.

Spurenelemente

Sie sind in winzigen Anteilen oder Spuren, ungefähr in Werten unter 0,5%. Seine Anwesenheit in geringen Mengen zeigt jedoch nicht, dass seine Rolle nicht wichtig ist. In der Tat sind sie ebenso unentbehrlich wie die vorherigen Gruppen für ein angemessenes Funktionieren des lebenden Organismus.

Diese Gruppe besteht aus Eisen, Magnesium, Kobalt, Kupfer, Zink, Molybdän, Jod und Fluor. Wie die Gruppe der Sekundärelemente können die Spurenelemente in ihrer Ionenform vorliegen und Elektrolyte sein.

Eine seiner wichtigsten Eigenschaften ist es, als stabiles Ion in seinen verschiedenen Oxidationszuständen zu verbleiben.Sie können in den aktiven Zentren der Enzyme gefunden werden (physikalischer Raum des Proteins, in dem die Reaktion stattfindet) oder wirken auf Moleküle, die Elektronen übertragen.

Andere Autoren klassifizieren die Bioelemente in der Regel als essentiell und nicht essentiell. Die Klassifizierung nach ihrer Häufigkeit ist jedoch die am häufigsten verwendete.

Funktionen

Jedes der bio-genetischen Elemente erfüllt eine unentbehrliche und spezifische Funktion im Organismus. Unter den wichtigsten Funktionen können wir folgendes erwähnen:

Kohlenstoff

Kohlenstoff ist der Hauptblock organischer Moleküle.

Sauerstoff

Sauerstoff spielt eine Rolle in den Prozessen der Atmung und ist auch eine Urkomponente in den verschiedenen organischen Molekülen.

Wasserstoff

Es ist in Wasser gefunden und ist Teil von organischen Molekülen. Es ist sehr vielseitig, da es mit jedem anderen Element verbunden werden kann.

Stickstoff

Es kommt in Proteinen, Nukleinsäuren und bestimmten Vitaminen vor.

Phosphor

Phosphor findet sich in ATP (Adenosintriphosphat), einem im Stoffwechsel weit verbreiteten Energiemolekül. Es ist die Energiewährung von Zellen.

Ebenso ist Phosphor Teil des genetischen Materials (DNA) und bestimmter Vitamine. Es ist in Phospholipiden, entscheidende Elemente für die Bildung von biologischen Membranen gefunden.

Schwefel

Schwefel findet sich in einigen Aminosäuren, speziell in Cystein und Methionin. Es ist in Coenzym A enthalten, einem intermediären Molekül, das eine Vielzahl von Stoffwechselreaktionen ermöglicht.

Kalzium

Calcium ist essentiell für Knochen. Die Prozesse der Muskelkontraktion erfordern dieses Element. Muskelkontraktion und Blutgerinnung werden ebenfalls durch dieses Ion vermittelt.

Magnesium

Magnesium ist besonders wichtig in Pflanzen, da es im Chlorophyll-Molekül gefunden wird. Als Ion nimmt es als Cofaktor an verschiedenen Enzymwegen teil.

Natrium und Kalium

Sie sind reichliche Ionen im extrazellulären bzw. intrazellulären Medium. Diese Elektrolyte sind die Protagonisten des Nervenimpulses, da sie das Membranpotential bestimmen. Diese Ionen sind der Natrium-Kalium-Pumpe bekannt.

Eisen

Es ist in Hämoglobin, ein Protein in Blut Erythrozyten, deren Funktion der Transport von Sauerstoff ist.

Fluor

Fluor ist in den Zähnen und Knochen vorhanden.

Lithium

Lithium hat neurologische Funktionen.

Referenzen

  1. Cerezo García, M. (2013). Grundlagen der Biologie. Publikationen der Universität Jaume I.
  2. Galan, R. & Torronteras, S. (2015). Grundlagen- und Gesundheitsbiologie. Elsevier
  3. Gama, M. (2007). Biologie: ein konstruktivistischer Ansatz. Pearson Ausbildung.
  4. Macarulla, J. M. & Goñi, F. M. (1994). Humanbiochemie: Grundkurs. Ich habe es umgekehrt.
  5. Teijón, J. M. (2006). Grundlagen der strukturellen Biochemie. Redaktionell Tébar.
  6. Urdiales, B.A. V., Pilar Granillo, M. & Dominguez, M. D. S. V. (2000). Allgemeine Biologie: lebende Systeme. Grupo Redaktion Patria.
  7. Vallespí, R. M. C., Ramírez, P. C., Santos, S. E., Morales, A. F., Torralba, M. P. & Del Castillo, D. S. (2013). Die wichtigsten chemischen Verbindungen. Editorial UNED.