BIYO ELEMENTLER: SINIFLANDIRMA (BIRINCIL VE IKINCIL) - BIYOLOJI - 2025

" Bioelement ", canlıları oluşturan temel kimyasal elementlere atıfta bulunmak için kullanılan bir terimdir. Bazı sınıflandırmalarda, bunlar birincil unsurlara ve ikincil unsurlara ayrılır.

Bilinen 87 kimyasal elementten sadece 34'ü organik maddeyi oluşturur ve bu 34 elementten 17'sinin yaşam için gerçekten vazgeçilmez olduğu bilinmektedir. Ek olarak, bu 17 temel unsurdan beşi, canlı organizmaları oluşturan maddenin% 90'ından fazlasını oluşturmaktadır.

Elementlerin periyodik tablosu, birincil ve ikincil biyo elementler de belirtilmiştir (Kaynak: Alejandro Porto, Wikimedia Commons aracılığıyla)

Organik maddede altı ana element hidrojen (H,% 59), oksijen (O,% 24), karbon (C,% 11), nitrojen (N,% 4), fosfor (P, % 1) ve sülfür (S,% 0.1 ila 1).

Bu yüzdeler, canlı hücreleri oluşturan toplam atom sayısına göre her bir elementin atom sayısını yansıtır ve bunlar "birincil biyoelementler" olarak bilinir.

İkincil biyo elementler çok daha küçük bir oranda bulunur ve potasyum (K), magnezyum (Mg), demir (Fe), kalsiyum (Ca), molibden (Mo), flor (F), Klor ( Cl), sodyum (Na), iyot (I), bakır (Cu) ve Çinko (Zn).

İkincil elementler genellikle katalitik reaksiyonlardaki kofaktörlerdir ve organizma hücrelerinde bulunan biyokimyasal ve fizyolojik süreçlerin çoğuna katılırlar.

Birincil biyo elementler

Karbon, hidrojen ve oksijen atomları, organik maddeyi oluşturan moleküllerin yapısal temelidir, bu arada azot, fosfor ve kükürt, kimyasal reaksiyonları tetiklemek için farklı biyomoleküllerle etkileşime girer.

Hidrojen

Hidrojen, oda sıcaklığında (25 º C) gaz halinde bulunan kimyasal bir elementtir, ancak diğer moleküllere bağlandığında oda sıcaklığında katı veya sıvı halde bulunabilir.

Hidrojen atomlarının, erken evreni oluşturan ilk atomlar arasında olduğu düşünülmektedir. Ele alınan teoriler, hidrojen atomlarının çekirdeğinde bulunan protonların, daha karmaşık moleküller oluşturmak için diğer elementlerin elektronları ile birleşmeye başladığını öne sürüyor.

Hidrojen, aralarında su, karbonhidratlar, hidrokarbonlar vb. Bulunan moleküller oluşturmak için hemen hemen tüm diğer elementlerle kimyasal olarak birleşebilir.

Bu element, biyomoleküller için en önemli zayıf etkileşimlerden biri olan ve proteinlerin ve nükleik asitlerin üç boyutlu yapılarının korunmasından sorumlu ana kuvvet olan "hidrojen bağları" olarak bilinen bağların oluşumundan sorumludur.

Karbon

Karbon, birçok biyomolekülün çekirdeğini oluşturur. Atomları, farklı kimyasal elementlerin diğer dört atomuyla kovalent olarak birleşebilir ve ayrıca oldukça karmaşık moleküllerin yapısını oluşturmak için kendileriyle birleşebilir.

Karbon, hidrojenle birlikte en fazla sayıda farklı kimyasal bileşiği oluşturabilen kimyasal elementlerden biridir. Öyle ki "organik" olarak sınıflandırılan tüm madde ve bileşikler, ana yapılarında karbon atomları içerir.

Bir amino asidin genel yapısı (Kaynak: Kullanıcı: Wikimedia Commons aracılığıyla Ppfk)

Canlı varlıkların ana karbon molekülleri arasında karbonhidratlar (şekerler veya sakkaritler), proteinler ve bunların amino asitleri, nükleik asitleri (DNA ve RNA), lipidler ve yağ asitleri bulunur.

Oksijen

Oksijen gaz halindeki bir elementtir ve tüm yerkabuğunda en çok bulunan elementtir. Birçok organik ve inorganik bileşende bulunur ve hemen hemen tüm kimyasal elementlerle bileşikler oluşturur.

Aynı zamanda farklı oksidasyon biçimleri olan kimyasal bileşiklerin oksidasyonundan ve yanmadan sorumludur. Oksijen çok elektronegatif bir elementtir, su molekülünün bir parçasıdır ve canlıların büyük bir kısmının solunum sürecine katılır.

Reaktif oksijen türleri, hücrelerdeki oksidatif stresten sorumludur. Oksidatif bileşiklerin hücre içindeki makromoleküllere verdiği zararı gözlemlemek çok yaygındır, çünkü bunlar hücrelerin indirgeyici iç kısmını dengesizleştirir.

Azot

Azot ayrıca ağırlıklı olarak gaz halindedir ve Dünya atmosferinin yaklaşık% 78'ini oluşturur. Bitki ve hayvanların beslenmesinde önemli bir unsurdur.

Hayvanlarda nitrojen, proteinler için yapı taşları olan amino asitlerin temel bir parçasıdır. Proteinler dokuları yapılandırır ve bunların çoğu, hücreler için yaşamsal reaksiyonların çoğunu hızlandırmak için gerekli enzimatik aktiviteye sahiptir.

Azot, DNA ve RNA gibi nükleik asitleri oluşturan azotlu bazların temel bir parçasıdır (Kaynak: Dosya: Difference DNA RNA-DE.svg: Sponk / * çeviri: Wikimedia Commons aracılığıyla Sponk)

Azot, DNA ve RNA'nın azotlu bazlarında, genetik bilginin ebeveynlerden yavrulara aktarılması ve canlı organizmaların hücresel sistemler olarak düzgün çalışması için gerekli moleküller içinde bulunur.

Eşleşme

Doğada bu elementin en bol bulunan şekli, verimli topraklarda, nehirlerde ve göllerde katı fosfatlardır. Hayvanların ve bitkilerin, aynı zamanda bakterilerin, mantarların, protozoanın ve tüm canlıların işleyişi için önemli bir unsurdur.

Hayvanlarda fosfor tüm kemiklerde kalsiyum fosfat şeklinde bol miktarda bulunur.

Fosfor, aynı zamanda DNA, RNA, ATP ve fosfolipidlerin (hücre zarlarının temel bileşenleri) bir parçası olduğu için yaşam için gereklidir.

Bu biyoelement, hidrolizi farklı hücresel sistemleri hareket ettirmek için kullanılan çok enerjik bağlara sahip bileşikler oluşturduğundan her zaman enerji transfer reaksiyonlarında yer alır.

Kükürt

Sülfür, genellikle sülfür ve sülfat formunda bulunur. Özellikle volkanik bölgelerde bol miktarda bulunur ve sistein ve metiyonin amino asit kalıntılarında bulunur.

Proteinlerde, sisteinin kükürt atomları, hücresel proteinlerin ikincil, üçüncül ve dördüncül yapısının oluşumu için gerekli olan "disülfür köprüsü" olarak bilinen çok güçlü bir molekül içi veya moleküller arası etkileşim oluşturur.

Çok çeşitli fonksiyonlara sahip metabolik bir ara ürün olan koenzim A, yapısında bir kükürt atomuna sahiptir.

Bu element ayrıca, farklı önemli metabolik yollara katılan birçok enzim kofaktörünün yapısında da temeldir.

İkincil biyo elementler

Yukarıda bahsedildiği gibi, ikincil biyo elementler birincil olanlardan daha düşük oranda bulunanlardır ve en önemlileri potasyum, magnezyum, demir, kalsiyum, sodyum ve çinkodur.

İkincil biyo elementler veya eser elementler, bitkilerin fizyolojik süreçlerinin çoğunda, fotosentezde, solunumda, vakuol ve kloroplastların hücresel iyonik dengesinde, karbonhidratların floeme taşınmasında vb. Yer alır.

Bu aynı zamanda hayvanlar ve diğer organizmalar için de geçerlidir; burada az ya da çok vazgeçilebilir ve daha az bol olan bu elemanlar, tüm hücresel mekanizmanın işleyişi için gerekli olan birçok kofaktörün bir parçasıdır.

Demir

Demir, birden fazla enerji fenomeninde fonksiyonlara sahip olduğu için en önemli ikincil biyo elementlerden biridir. Doğal oksit indirgeme reaksiyonlarında çok önemlidir.

Örneğin memelilerde demir, kandaki oksijenin eritrositler veya kırmızı kan hücreleri içinde taşınmasından sorumlu olan protein olan hemoglobinin önemli bir parçasıdır.

Bitki hücrelerinde bu element ayrıca fotosentetik işlemler için gerekli olan klorofil gibi bazı pigmentlerin bir parçasıdır. Solunum için de gerekli olan sitokrom moleküllerinin bir parçasıdır.

Çinko

Bilim adamları, çinkonun milyonlarca yıl önce ökaryotik organizmaların ortaya çıkışındaki kilit unsurlardan biri olduğunu düşünüyorlar, çünkü "ilkel ökaryotları" oluşturan çoğaltma için DNA bağlayıcı proteinlerin çoğu, çinkoyu motif olarak kullanıyor. Birliği.

Bu tip proteine ​​bir örnek, gen transkripsiyonu, protein çevirisi, metabolizma ve protein birleşmesi vb. İle ilgili olan çinko parmaklardır.

Kalsiyum

Kalsiyum, dünya gezegeninde en bol bulunan minerallerden biridir; çoğu hayvanda kalsiyum hidroksifosfat formunda diş ve kemik oluşturur. Bu element, kas kasılması, sinir uyarılarının iletimi ve kanın pıhtılaşması için gereklidir.

Magnezyum

Doğadaki en yüksek magnezyum oranı, diğer elementlerle birlikte katı halde bulunur, sadece serbest halde bulunmaz. Magnezyum, memelilerde 300'den fazla farklı enzim sistemi için bir kofaktördür.

Katıldığı reaksiyonlar protein sentezi, kas hareketliliği ve sinir fonksiyonundan kan şekeri seviyelerinin ve kan basıncının düzenlenmesine kadar değişir. Magnezyum, canlı organizmalarda enerji üretimi, oksidatif fosforilasyon ve glikoliz için gereklidir.

Ayrıca kemiklerin gelişmesine katkıda bulunur ve diğerleri arasında DNA, RNA, glutatyon sentezi için gereklidir.

Sodyum ve potasyum

Hücrenin içinde çok bol bulunan iki iyondur ve iç ve dış konsantrasyonlarındaki varyasyonlar ve taşınmaları birçok fizyolojik süreç için belirleyici faktörlerdir.

Potasyum en bol hücre içi katyondur, hücre içindeki sıvı hacmini ve transmembran elektrokimyasal gradyanları tutar.

Hem sodyum hem de potasyum, sodyum-potasyum pompası tarafından taşındıkları için sinir uyarılarının iletilmesinde aktif olarak rol oynarlar. Sodyum ayrıca kas kasılmasına ve besinlerin hücre zarı yoluyla emilmesine de katılır.

İkincil biyo elementlerin geri kalanı: molibden (Mo), flor (F), Klor (Cl), iyot (I) ve bakır (Cu) birçok fizyolojik reaksiyonda önemli roller oynar. Ancak, yukarıda açıklanan altı öğeden çok daha küçük bir oranda ihtiyaç duyulmaktadır.

Referanslar

1. Egami, F. (1974). Küçük unsurlar ve evrim. Moleküler evrim dergisi, 4 (2), 113-120.
2. Hackh, IW (1919). Bioelementler; Yaşayan Maddenin Kimyasal Elementleri. Genel fizyoloji Dergisi, 1 (4), 429
3. Kaim, W. ve Rall, J. (1996). Bakır-bir "modern" biyoelement. Angewandte Chemie International Edition in English, 35 (1), 43-60.
4. Ulusal Sağlık Enstitüleri. (2016). Magnezyum: sağlık uzmanları için bilgi formu. Sürüm güncel, 27.
5. Peñuelas, J., Fernández-Martínez, M., Ciais, P., Jou, D., Piao, S., Obersteiner, M.,… & Sardans, J. (2019). Biyo elementler, elementome ve biyojeokimyasal niş. Ekoloji, 100 (5), e02652
6. Skalny, AV (2014). Farmakoloji ve Beslenmede Biyoelementler ve Biyoelementoloji: Temel ve Pratik Yönler. Hastalığın Tedavisinde Farmakoloji ve Beslenme Müdahalesinde. IntechOpen.
7. Solioz, M. (2018). Copper-A Modern Bioelement. Bakır ve Bakterilerde (sayfa 1-9). Springer, Cham.
8. Dünya Sağlık Örgütü. (2015). Bilgi Sayfası: Tuz.