العناصر الوراثية: ما هي وأنواعها ووظائفها

تتكون جميع الكائنات الحية على الأرض من مادة عضوية. الهياكل الأساسية التي تتكون منها الأصناف المختلفة (الحيوانات والنباتات وكذلك الكائنات الحية الدقيقة) هي السليلوز ، التانين ، الكوتين واللجنين ، إلى جانب البروتينات والدهون والسكريات الأخرى التي تبني الأنسجة والطلاء هاتف خليوي. كل هذا الأمر لم يتم إنشاؤه على هذا النحو من لا شيء ، ولكن يتم تحويله من خلال تدفقات الطاقة من الدورات البيوجيوكيميائية.

تقوم النباتات بتحويل النفايات والمواد غير العضوية إلى أنسجة عضوية من الطاقة الشمسية (التمثيل الضوئي) ، وتستهلك العواشب كميات هائلة من هذه المادة ثم تنتقل الأنسجة المتولدة إلى مستويات أعلى من السلسلة الغذائية ، مثل الحيوانات آكلة اللحوم والحيوانات المفترسة الخارقة. عندما يموت كائن حي ، تنقسم أنسجته إلى مادة ومغذيات ، والتي تصبح مرة أخرى جزءًا من نظام الأوعية الدموية للنبات عن طريق امتصاص الجذر ، وبالتالي إغلاق الدورة.

بهذه الطريقة ، نوضح بسلسلة من ضربات الفرشاة العامة كيف تتقلب المادة العضوية والطاقة في الطبقات المختلفة للنظام البيئي. على أي حال ، لمعرفة طريقة عمل الكائنات الحية ، يجب علينا الخوض في مستوى مجهري أكثر بكثير من الذرات والجزيئات. انضم إلينا في هذه الرحلة من خلال

العناصر الوراثيةلأن فيهم مفتاح الحياة.

• مقالات لها صلة: "الفروع العشرة لعلم الأحياء: أهدافها وخصائصها"

ما هو عنصر بيوجيني؟

يمكن أن يساعدنا الجذر الاشتقاقي للكلمة على تقديم هذا المصطلح. باليوناني، السيرة الذاتية يعني أصل الحياة ونشأة. وبالتالي ، من السهل افتراض أن العنصر الحيوي هو العنصر الذي يسمح بالحياة ، ويشكل جزءًا من الأنسجة و / أو طرق التمثيل الغذائي للكائنات الحية. على الرغم من حقيقة أن المادة الحية في العالم تتكون من حوالي 25-30 عنصرًا حيويًا ، إلا أن 8 منها فقط هي الأكثر انتشارًا وانتشارًا في جميع أنحاء الأصناف..

في هذه المرحلة ، تجدر الإشارة إلى أن العنصر الكيميائي هو نوع من المادة يتكون من ذرات من نفس النوع ، مع عدد معين من البروتونات النووية في أبسط أشكالها. هناك ما مجموعه 118 عنصرًا كيميائيًا على الأرض ، تم الحصول على 26 منها في ظل ظروف معملية. من بين 92 المتبقية ، يعتبر 27 فقط عناصر بيولوجية (أو عناصر بيولوجية ، مصطلحات قابلة للتبديل). يتم توزيع تصنيفها على النحو التالي:

• العناصر الحيوية الأولية: تشكل 96٪ من جميع المواد الحية على الأرض. بدونهم ، لا يمكن تصور الوجود على هذا الكوكب.
• العناصر الحيوية الثانوية: تشكل 3.9٪ من المادة الحية.
• العناصر النزرة: تُعرف أيضًا باسم العناصر الحيوية المؤقتة ، حيث تختلف تركيزاتها بمرور الوقت. يشكلون 0.1٪ من إجمالي المواد الحية.

ما هي أهم أنواع العناصر الوراثية؟

كما قلنا ، تشكل العناصر الحيوية الأولية كل ما نعرفه تقريبًا. لذلك ، سنركز على العناصر الوراثية الحيوية الستة بامتياز (الكربون ، الهيدروجين ، الأكسجين ، النيتروجين والفوسفور والكبريت) ، ثم قم بإجراء مراجعة موجزة للعناصر الحيوية الثانوية و أثر العناصر. لا تفوتها.

1. الكربون (ج)

الكربون هو العنصر الحيوي أو العنصر البيولوجي الجيني بامتياز. تشير التقديرات إلى أن الأرض تحتوي على 550.000 مليون طن (550 جيجا طن) من الكربون على سطحها، منها 450 جيجا طن (80٪) مخزنة في المواد النباتية. الغابات ليست فقط رئتي الكوكب ، ولكنها تمثل أيضًا احتياطي الطاقة الأول ، في شكل الكتلة الحيوية النباتية. بعد هذه المجموعة ، تجدر الإشارة إلى أن البكتيريا تساهم بحوالي 70 جيجا طن من سطح الأرض ، على الرغم من كتلتها الحيوية المجهرية الفردية.

بقدر ما نحن وفير ، من المذهل معرفة أن البشر يفترضون فقط 0.06 جيجا طن من إجمالي الكربون العضوي الكوكبي. ومن المفارقات أن هذا هو العنصر الثاني الأكثر حضوراً في أجسامنا (حتى 20٪) ، ولا يتفوق عليه سوى الأكسجين الذي يتدفق عبر جميع الأوردة والشرايين والشعيرات الدموية.

2. الأكسجين (O)

يُقاس الأكسجين على أساس كتلته الإجمالية ، وهو ثالث أكثر العناصر الكيميائية حضوراً على الأرض ، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الهيليوم (He) والهيدروجين (H). على أي حال ، هو الأكثر وفرة إذا تم تقييد الحد في القشرة الأرضية ، لأنه يشكل أكثر أو أقل من نصف كتلتها.

تحتوي البروتينات والأحماض النووية والكربوهيدرات والدهون والماء على الأكسجين ، لذلك فهو ضروري لبناء المواد العضوية المعقدة.. بالإضافة إلى ذلك ، يستخدم الماء (H2O) هذا العنصر الحيوي كدعامة أساسية. بدون O2 ، نحن لا شيء.

• قد تكون مهتمًا بـ: "نظرية التطور البيولوجي: ما هي وماذا تفسر"

3. الهيدروجين (H)

الهيدروجين (H) هو العنصر الأول في الجدول الدوري لسبب وجيه: إنه العنصر الحيوي الجيني الأكثر وفرة على الأرض كلها ، لأنه يمثل 75٪ من كل الكتلة المرئية في الكون. نحن نتحرك بأشكال غير مفهومة للعقل البشري ، لكن من الواضح لنا أن كل شيء تقريبًا موجود على المستوى المادي هو ، بدرجة أكبر أو أقل ، هيدروجين.

الهيدروجين ليس فقط جزءًا من المادة الحية ، ولكنه عنصر موجود بكثرة في النجوم والكواكب الغازية. في ظل الظروف العادية ، يحدث هذا العنصر الحيوي في شكل غاز ثنائي الذرة (H2).

4. نيتروجين (ن)

يشكل النيتروجين 78٪ من هواء الغلاف الجوي ، مما يجعله المكون الرئيسي للغلاف الجوي للأرض. داخل الكائنات الحية ، هذا العنصر ضروري لتكوين الأحماض الأمينية والأحماض النووية. الأول ينتج بروتينات جميع الأنسجة الصلبة الحية ، في حين أن الأخير مسؤول عن تكوين DNA و RNA.

بالإضافة إلى ذلك ، تعتبر دورات النيتروجين في النظم البيئية الأكثر أهمية ، لأن هذا العنصر الحيوي هو العنصر الأكثر تفضيلاً لنمو النبات في ظل الظروف المناسبة. بدون النيتروجين ، ستكون الأحداث المتباينة مثل الميراث البيولوجي أو الغابات الكثيفة مستحيلة.

5. الفوسفور (P)

يعد الفوسفور عنصرًا أساسيًا آخر للحياة ، على الرغم من وجوده بنسبة أقل من البقية في الحساب الإجمالي لكتلة الأرض.

تعتبر مجموعة الفوسفات (التي هي جزء منها) ضرورية لتخليق الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي ، لذلك ، كما هو الحال مع النيتروجين ، يحدث الوراثة الجينية بفضلها. وهو أيضًا جزء من طبقة ثنائية الدهون ، وهي الغشاء الذي يفصل الخلايا عن البيئة العضوية أو غير العضوية التي تحيط بها.

6. الكبريت (S)

الكبريت هو عنصر آخر من العناصر الحيوية الأساسية لفهم الحياة. وهو جزء من الأحماض الأمينية السيستين والميثيونين وبالتالي ، فهو ضروري لتخليق البروتين في جميع الكائنات الحية على هذا الكوكب.

7. العناصر الوراثية الحيوية الثانوية

بناءً على تركيزاتها في أنسجة الكائنات الحية ، تعتبر هذه العناصر ثانوية على مستوى الكتلة النقية ، ولكنها لا تقل أهمية عن الحفاظ على الوجود. في هذه المجموعة ، يبرز البوتاسيوم والكالسيوم والكلور والمغنيسيوم والحديد ، من بين أمور أخرى. على سبيل المثال، الكالسيوم هو أحد العناصر الأساسية لتكوين أنسجة العظام في الكائنات الحية، لأن 99٪ من الكالسيوم الموجود في الكائن الحي موجود في نظام العظام.

• قد تكون مهتمًا بـ: "نظام العظام: ماهيته ، أجزائه وخصائصه"

8. أثر العناصر

على الرغم من أنها تمثل 0.1 ٪ فقط من المواد العضوية الحيوية ، إلا أن العناصر النزرة ضرورية أيضًا للحياة بكميات صغيرة. وهذا يشمل الكوبالت والفلور والكروم والنحاس والسيليكون واليود والزنك وغيرها.. وتجدر الإشارة إلى أن غيابه في الجسم يمكن أن يكون مميتًا ، لكن وجوده المفرط أيضًا. في التركيزات غير النمطية ، يمكن أن تسبب تسمم الكبد.

سيرة ذاتية

كما ترون ، الكائنات الحية ليست أكثر من ذرات وعناصر غير مرئية للعين البشرية ، والتي يتم تنظيمها بطريقة معقدة إلى حد ما لإحداث كل الحياة التي نعرفها. البشر ما يقرب من 20٪ كربون ، 60٪ ماء ، والنسبة المتبقية (تصل إلى 99٪) ، والعناصر البيولوجية الوراثية الأخرى المذكورة. إذا لم يكن أي منهم موجودًا ، فسيكون تنظيم الأنسجة الذي يميزنا مستحيلًا.

من كروموسومات الخلية إلى غابات الأمازون ، يمر كل مستوى من مستويات التنظيم الحي بواسطة العناصر الوراثية الحيوية الرئيسية الستة: الكربون والهيدروجين والأكسجين والنيتروجين والفوسفور و كبريت. في النهاية ، على المستوى المجهري والقاعدي ، يتم اختزال جميع الكائنات الحية إلى نفس الشيء.