Elementy biogenetyczne: czym są, rodzaje i funkcje

Wszystkie żywe istoty na Ziemi składają się z materii organicznej. Podstawowe struktury składające się na różne taksony (zarówno zwierząt i roślin, jak i mikroskopijnych organizmów) to: celuloza, garbniki, kutyna i lignina wraz z innymi białkami, lipidami i cukrami budującymi tkanki i powłoki telefony komórkowe. Cała ta materia nie powstaje jako taka z niczego, ale jest przekształcana poprzez przepływy energii cykli biogeochemicznych.

Rośliny przekształcają odpady i materię nieorganiczną w tkanki organiczne z energii słonecznej (fotosynteza), konsumują je zwierzęta roślinożerne ogromne ilości tej materii, a następnie wytworzona tkanka przechodzi na wyższe poziomy łańcucha pokarmowego, takich jak mięsożercy i superdrapieżniki. Kiedy żywa istota umiera, jej tkanki rozkładają się na materię i składniki odżywcze, które ponownie stają się częścią układu naczyniowego rośliny poprzez wchłanianie przez korzenie, zamykając w ten sposób cykl.

W ten sposób pokazujemy za pomocą serii ogólnych pociągnięć pędzla, jak materia organiczna i energia zmieniają się w różnych stratyfikacjach ekosystemu. W każdym razie, aby poznać funkcjonowanie żywych istot, musimy zagłębić się w znacznie bardziej mikroskopijny poziom atomów i cząsteczek. Dołącz do nas w tej podróży przez

elementy biogenetyczne, bo w nich jest klucz do życia.

• Powiązany artykuł: „10 gałęzi biologii: ich cele i charakterystyka”

Co to jest pierwiastek biogenetyczny?

Już sam etymologiczny rdzeń tego słowa może nam pomóc we wprowadzeniu tego terminu. W greckim, bio oznacza pochodzenie życia i genezy. Łatwo więc założyć, że pierwiastek biogenetyczny to ten, który umożliwia życie, stanowiąc część tkanek i/lub szlaków metabolicznych istot żywych. Pomimo tego, że żywa materia świata składa się z około 25-30 elementów biogenetycznych, tylko 8 z nich jest najbardziej dominujących i rozpowszechnionych w taksonach..

W tym miejscu należy zauważyć, że pierwiastek chemiczny to rodzaj materii złożonej z atomów tego samego rodzaju, z pewną liczbą protonów jądrowych w ich najprostszej postaci. Na Ziemi znajduje się łącznie 118 pierwiastków chemicznych, z których 26 uzyskano w warunkach laboratoryjnych. Z pozostałych 92 tylko 27 jest uważanych za biopierwiastki (lub elementy biogenetyczne, terminy wymienne). Jego klasyfikacja jest podzielona w następujący sposób:

• Pierwotne biopierwiastki: stanowią 96% całej żywej materii na Ziemi. Bez nich nie można by sobie wyobrazić istnienia na tej planecie.
• Biopierwiastki wtórne: tworzą 3,9% żywej materii.
• Pierwiastki śladowe: są również znane jako tymczasowe biopierwiastki, ponieważ ich stężenie zmienia się w czasie. Stanowią 0,1% całej żywej materii.

Jakie są najważniejsze rodzaje elementów biogenetycznych?

Jak już powiedzieliśmy, pierwotne biopierwiastki tworzą prawie całą materię, jaką znamy. Dlatego skupimy się na 6 elementach biogenetycznych par excellence (węgiel, wodór, tlen, azotu, fosforu i siarki), a następnie zrób krótki przegląd biopierwiastków wtórnych i pierwiastki śladowe. Nie przegap tego.

1. Węgiel (C)

Węgiel jest par excellence biopierwiastkiem lub pierwiastkiem biogenetycznym. Szacuje się, że Ziemia zawiera na swojej powierzchni 550 000 milionów ton (550 Gt) węgla, z czego 450 Gt (80%) jest magazynowane w masie roślinnej. Lasy to nie tylko płuca planety, ale także pierwsza rezerwa energii w postaci biomasy roślinnej. Po tej grupie należy zauważyć, że bakterie dostarczają około 70 Gt na powierzchnię ziemi, pomimo ich indywidualnej mikroskopijnej biomasy.

Tak obfite jak my, niewiarygodne jest wiedzieć, że populacje ludzkie przyjmują tylko 0,06 Gt całkowitego węgla organicznego na planecie. Paradoksalnie jest to drugi najbardziej obecny pierwiastek w naszym ciele (do 20%), ustępujący jedynie tlenowi, który przepływa przez wszystkie nasze żyły, tętnice i naczynia krwionośne.

2. Tlen (O)

Tlen, mierzony na podstawie jego całkowitej masy, jest trzecim najczęściej występującym pierwiastkiem chemicznym na Ziemi, ustępując jedynie helu (He) i wodór (H). W każdym razie jest najbardziej obfity, jeśli granica jest zakreślona w skorupie ziemskiej, ponieważ stanowi mniej więcej połowę jej masy.

Białka, kwasy nukleinowe, węglowodany, lipidy i woda zawierają tlen, dlatego jest niezbędny do budowy złożonej materii organicznej.. Ponadto woda (H2O) wykorzystuje ten biogenny pierwiastek jako podstawę. Bez O2 jesteśmy niczym.

• Możesz być zainteresowany: „Teoria ewolucji biologicznej: co to jest i co wyjaśnia”

3. Wodór (H)

Wodór (H) jest pierwszym pierwiastkiem w układzie okresowym nie bez powodu: jest to najobficiej występujący pierwiastek biogenetyczny na całej Ziemi, ponieważ stanowi 75% całej widocznej masy we wszechświecie. Poruszamy się w postaci niezrozumiałych dla ludzkiego umysłu, ale jest dla nas jasne, że prawie wszystko, co jest obecne na płaszczyźnie cielesnej, jest w mniejszym lub większym stopniu wodorem.

Wodór jest nie tylko częścią żywej materii, ale jest pierwiastkiem występującym w obfitości w gazowych gwiazdach i planetach. W normalnych warunkach ten pierwiastek biogenetyczny występuje w postaci gazu dwuatomowego (H2).

4. Azot (N)

Azot stanowi 78% powietrza atmosferycznego, co czyni go głównym składnikiem ziemskiej atmosfery. W żywych istotach pierwiastek ten jest niezbędny do tworzenia aminokwasów i kwasów nukleinowych. Te pierwsze dają początek białkom wszystkich żywych tkanek litych, podczas gdy te drugie są odpowiedzialne za tworzenie DNA i RNA.

Ponadto za najważniejsze uważa się cykle azotu w ekosystemach, ponieważ ten biogenny pierwiastek jest tym, który najbardziej sprzyja wzrostowi roślin w odpowiednich warunkach. Bez azotu wydarzenia tak odmienne, jak dziedzictwo biologiczne czy gęste lasy, byłyby niemożliwe.

5. Fosfor (P)

Fosfor to kolejny pierwiastek niezbędny do życia, chociaż występuje w mniejszej proporcji niż reszta w ogólnych obliczeniach masy Ziemi.

Grupa fosforanowa (której jest częścią) jest niezbędna do syntezy DNA i RNA, więc podobnie jak w przypadku azotu, to dzięki niej następuje dziedziczenie genetyczne. Jest również częścią dwuwarstwy lipidowej, błony oddzielającej komórki od otaczającego je środowiska organicznego lub nieorganicznego.

6. Siarka (S)

Siarka to kolejny z niezbędnych elementów biogenetycznych do zrozumienia życia. Wchodzi w skład aminokwasów cysteiny i metioniny iw konsekwencji jest niezbędny do syntezy białek we wszystkich żywych istotach na planecie.

7. Wtórne elementy biogenetyczne

Ze względu na ich koncentrację w tkankach istot żywych, pierwiastki te są uważane za drugorzędne na poziomie czystej masy, ale równie ważne dla utrzymania egzystencji. W tej grupie wyróżniają się m.in. potas, wapń, chlor, magnez czy żelazo. Na przykład, wapń jest jednym z niezbędnych pierwiastków do tworzenia tkanki kostnej istot żywych, ponieważ 99% Ca w organizmie znajduje się w układzie kostnym.

• Możesz być zainteresowany: „System kości: co to jest, części i cechy”

8. Pierwiastki śladowe

Pomimo tego, że stanowią zaledwie 0,1% niezbędnej materii organicznej, pierwiastki śladowe są również niezbędne do życia w niewielkich ilościach. Obejmuje to między innymi kobalt, fluor, chrom, miedź, krzem, jod i cynk.. Należy zauważyć, że jej brak w organizmie może być śmiertelny, ale także nadmierna obecność. W nietypowych stężeniach mogą powodować toksyczność wątroby.

Wznawianie

Jak widać, żywe istoty to nic innego jak atomy i pierwiastki niewidoczne dla ludzkiego oka, które są zorganizowane w mniej lub bardziej złożony sposób, aby dać początek całemu życiu, jakie znamy. Istoty ludzkie to prawie 20% węgla, 60% wody, a pozostały procent (do 99%), inne wymienione pierwiastki biogenetyczne. Gdyby któryś z nich nie istniał, charakterystyczna dla nas organizacja tkanek byłaby niemożliwa.

Od chromosomów komórki do lasów Amazonii, przechodzi każdy poziom organizacji życia przez 6 głównych pierwiastków biogenetycznych: węgiel, wodór, tlen, azot, fosfor i siarka. W końcu, na poziomie mikroskopowym i podstawowym, wszystkie żywe istoty zostają zredukowane do tego samego.