Bioelementos: Classificação (Primária e Secundária)

Os bioelementos ou elementos biogênicos (bio = vida gene = começar) são os elementos químicos que tornam -se objecto de seres vivos.

Existem aproximadamente 70 desses elementos, que variam em proporções diferentes e nem todos estão presentes em todos os seres vivos (Bioelements, 2009).

Bioelementos: Classificação (Primária e Secundária) 1

Toda matéria no Universo ocorre na forma de átomos de um pequeno número de elementos. Existem 92 elementos químicos naturais no universo.

Da nossa perspectiva terrestre, é difícil conceber formas de vida nas quais os elementos hidrogênio, carbono, oxigênio, nitrogênio, enxofre e fósforo não desempenhem um papel predominante (ELEMENTOS BIOGÊNICOS QUÍMICOS., SF).

O fato de eles realmente desempenharem esse papel em todo o universo parece muito provável, em parte porque (além do fósforo), esses são os elementos mais abundantes em todo o cosmos, além de serem produzidos em quantidades significativas entre os blocos de construção dos planetas terrestres. .

Além disso, sua química é particularmente bem adaptada ao desenvolvimento de estruturas e funções complexas, características dos sistemas vivos.

Como o Sol e os planetas se formaram apenas 4,6 bilhões de anos atrás em um universo cuja idade é talvez de 15 bilhões de anos, é claro que esses “elementos biogênicos” experimentaram uma longa e complexa história química antes de ingressar no bioquímica terrestre

Atualmente, não se sabe se essa história anterior teve um papel direto na origem da vida na Terra.

O que está claro é que a astroquímica é amplamente a química dos elementos biogênicos e que a compreensão da natureza e evolução da complexidade química em todo o universo é crucial para entender o estado químico inicial de nosso próprio sistema solar e a frequência com que condições relacionadas existem em outras partes de nossa galáxia e outras galáxias (Comitê de Biologia Planetária e Evolução Química do Conselho Nacional de Pesquisa (EUA), 1990).

Classificação de bioelementos

De acordo com sua quantidade na constituição de biomoléculas, os bioelementos são classificados como primários, secundários e oligoelementos (Rastogi, 2003).

1- Bioelementos primários

Os bioelementos primários são aqueles encontrados em maior quantidade (aproximadamente 96% da matéria viva) e os que compõem a maioria das biomoléculas orgânicas (carboidratos, lipídios, proteínas e ácidos nucléicos).

Esses elementos são caracterizados por serem leves (baixo peso atômico) e abundantes. Os bioelementos primários são carbono, hidrogênio, oxigênio, nitrogênio, fósforo e enxofre.

Carbono (C)

É o principal bioelemento que constitui biomoléculas. Tem a capacidade de se montar para formar grandes cadeias carbono-carbono por meio de ligações simples, duplas ou triplas, bem como estruturas cíclicas.

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Ele pode incorporar uma variedade de grupos funcionais, como oxigênio, hidróxido, fosfato, amino, nitro etc., resultando em uma enorme variedade de moléculas diferentes.

O átomo de carbono é provavelmente um dos bioelementos mais importantes, pois todas as biomoléculas contêm carbono. Pode-se encontrar, por exemplo, lipídios sem fósforo ou nitrogênio (por exemplo, colesterol), mas não existem biomoléculas sem carbono.

Hidrogênio (H)

É um dos componentes da molécula de água, essencial para a vida, e faz parte dos esqueletos de carbono das moléculas orgânicas.

Quanto maior a quantidade de moléculas de hidrogênio de uma biomolécula, mais ela será reduzida e terá maior capacidade de oxidar, produzindo mais energia.

Por exemplo, os ácidos graxos têm mais elétrons que carboidratos, portanto, eles têm a capacidade de produzir mais energia pela degradação.

Oxigênio (O)

É o outro elemento que compõe a molécula de água. É um elemento muito eletronegativo que permite maior produção de energia através da respiração aeróbica.

Além disso, ligações polares com hidrogênio, resultando em radicais polares solúveis em água.

Nitrogênio (N)

Elemento que está presente em todos os aminoácidos. Através do nitrogênio, os aminoácidos têm a capacidade de formar uma ligação peptídica para produzir proteínas.

Esse bioelemento também é encontrado nas bases de nitrogênio dos ácidos nucléicos. É eliminado pelo organismo na forma de uréia.

Uma das primeiras biomoléculas a se formar foi o ATP, devido à abundância de nitrogênio na atmosfera da Terra. O nitrogênio faz parte da adenosina do ATP.

Fósforo (P)

O grupo é encontrado principalmente como fosfato (PO 4 3- ), que faz parte dos nucleotídeos. Crie links ricos em energia que permitam o compartilhamento fácil (ATP).

Também é importante na estrutura do DNA, uma vez que forma ligações fofodiéster com nucleotídeos para formar essa molécula.

Enxofre (S)

Bioelemento que é encontrado principalmente como um grupo sulfidril (-SH) que faz parte de aminoácidos como a cisteína, nos quais as ligações dissulfeto são essenciais para criar estabilidade na estrutura terciária e quaternária das proteínas.

Também é encontrado na coenzima A, essencial para várias vias metabólicas universais, como o ciclo de Krebs (Llull, SF). É o bioelemento primário mais pesado que existe, já que seu peso atômico é de 36 g / mol.

2- Bioelementos secundários

Esses tipos de elementos também estão presentes em todos os seres vivos, mas não na mesma quantidade que os elementos primários.

Eles não compõem as biomoléculas, mas são usados ​​em gradientes de concentração celular, sinalização dielétrica de neurônios e neurotransmissores, estabilizam biomoléculas carregadas como ATP e fazem parte do tecido ósseo.

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Esses bioelementos são cálcio (Ca), sódio (Na), potássio (K), magnésio (Mg) e cloro (Cl). Os mais abundantes são sódio, potássio, magnésio e cálcio.

Cálcio (Ca)

O cálcio é essencial para os seres vivos, uma vez que as plantas precisam de cálcio para construir paredes celulares.

Faz parte do tecido ósseo dos vertebrados na forma de hidroxiapatita (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 e sua fixação está relacionada ao consumo de vitamina D e da luz solar.O cálcio presente na forma iônica serve como importante regulador de processos no citoplasma celular.

O cálcio afeta a excitabilidade neuromuscular do músculo (juntamente com os íons K, Na e Mg e participa da contração muscular). A hipocalcemia leva à cólica-tetania. Também participa da regulação da síntese de glicogênio no rim, fígado e músculo esquelético.

O cálcio diminui a permeabilidade da membrana celular e da parede capilar, resultando em seus efeitos anti-inflamatórios, anti-exsudativos e anti-alérgicos. Também é necessário para a coagulação do sangue.

Os íons cálcio são importantes mensageiros intracelulares, que influenciam a secreção de insulina na circulação e a secreção de enzimas digestivas no intestino delgado.

A reabsorção de cálcio é afetada pela razão mútua de cálcio para fosfatos no conteúdo intestinal e pela presença de colecalciferol, que regula a reabsorção ativa de cálcio e fósforo.

A troca de cálcio e fosfatos é regulada hormonalmente com o hormônio paratoide e a calcitonina. O hormônio paratóide libera cálcio dos ossos no sangue.

A calcitonina promove a deposição de cálcio nos ossos, o que diminui sua concentração sanguínea.

Magnésio (Mg)

O magnésio é um bioelemento secundário que faz parte das biomoléculas, pois é um cofator da clorofila. O magnésio é um cátion intracelular típico e é uma parte essencial dos tecidos e fluidos do corpo.

Está presente no esqueleto (70%) e nos músculos dos animais e, entre suas funções, é estabilizar a carga negativa dos fosfatos da molécula de ATP.

Sódio (Na)

É um importante cátion extracelular, participa da homeostase do organismo. Protege o corpo contra perdas excessivas de água através dos canais de sódio e participa da disseminação da excitação nervosa.

Potássio (K)

Participa na homeostase do organismo e na propagação da excitação nervosa através dos canais de potássio. A deficiência de potássio pode levar à parada cardíaca.

Cloro (Cl)

Um halogênio do grupo VII da tabela periódica. Está presente no organismo dos seres vivos principalmente como íon cloreto que estabiliza a carga positiva de íons metálicos (elementos biogênicos, SF).

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3- Elementos em traços

Eles estão presentes em alguns seres vivos. Muitos desses oligoelementos atuam como co-fatores nas enzimas.

Os oligoelementos são boro (B), bromo (Br), cobre (Cu), flúor (F), manganês (Mn), silício (Si), ferro (Fe), iodo (I), etc.

Proporção de bioelementos

Há uma diferença na proporção de bioelementos nos organismos e na atmosfera, na hidrosfera ou na crosta terrestre , o que é indicativo de uma seleção de elementos mais adequados para formar estruturas e desempenhar funções específicas acima da abundância.

Por exemplo, o carbono representa aproximadamente 20% do peso dos organismos, mas sua concentração na atmosfera na forma de dióxido de carbono é baixa. Por outro lado, o nitrogênio forma quase 80% da atmosfera da Terra, porém apenas 3,3% do nitrogênio forma o corpo humano.

A tabela a seguir mostra a proporção de alguns bioelementos em organismos vivos em comparação com o resto da Terra (Bioelements, sd):

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Tabela 1: abundância de bioelementos no universo, na terra e no corpo humano.

Biomoléculas

Os bioelementos se combinam e podem formar milhares de moléculas diferentes. As biomoléculas estão envolvidas na constituição das células.

Estes podem ser classificados em inorgânicos (água e minerais) e orgânicos (carboidratos, lipídios, aminoácidos e ácidos nucléicos).

As biomoléculas são conhecidas como blocos estruturais da vida, pois são os tijolos ou moldes básicos nos quais são compostas moléculas mais complexas.

Por exemplo, aminoácidos são os blocos estruturais das proteínas. A sequência de aminoácidos determina a estrutura primária de uma proteína.

Moléculas como lipídios formam a membrana celular e lobiomoles de carboidratos simples formam carboidratos complexos, como a molécula de glicogênio.

Há também o caso de bases nitrogenadas, que, quando ligadas a carboidratos ribose ou desoxirribose, formam as moléculas de RNA e DNA, onde sua sequência será beijada pelo código genético.

Referências

  1. Bioelements . (14 de dezembro de 2009). Retirado de wikiteka: wikiteka.co.uk.
  2. Bioelements . (sf). Retirado de cronodon: cronodon.com.
  3. elementos biogênicos . (SF). Retirado de chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
  4. ELEMENTOS BIOGÊNICOS DA QUÍMICA. (SF). Retirado de intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
  5. Llull, R. (SF). Os componentes da matéria viva . Retirado de bioluliaes: bioluliaes.wordpress.com.
  6. Comitê de Biologia Planetária e Evolução Química do Conselho Nacional de Pesquisa (EUA). (1990). A história cósmica dos elementos e compostos biogênicos. Na busca pelas origens da vida: progresso e direções futuras na biologia planetária e na evolução química. Washington DC: National Academies Press (EUA).
  7. Rastogi, VB (2003). Biologia Moderna Nova Dehli: publicação pitanbar.

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