Caratteristiche, classificazione e funzioni degli elementi biogenici

Sono chiamati elementi biogenetici quegli atomi che costituiscono la materia vivente. Etimologicamente, il termine deriva da bio, che in greco significa "vita"; e genesi, che significa "origine". Di tutti gli elementi noti, solo una trentina sono indispensabili.

Al suo livello più basso di organizzazione, la materia è composta da minuscole particelle chiamate atomi. Ogni atomo è costituito da protoni e neutroni nel nucleo e un certo numero di elettroni attorno ad esso. Questi costituenti definiscono le proprietà degli elementi.

Hanno funzioni strutturali, essendo i costituenti fondamentali delle molecole biologiche (proteine, carboidrati, lipidi e acidi nucleici) o si presentano nella loro forma ionica e agiscono come un elettrolita. Hanno anche funzioni specifiche, come favorire la contrazione muscolare o essere presenti nel sito attivo di un enzima.

Tutti gli elementi biogenici sono indispensabili, e se si dovesse perdere il fenomeno della vita, non potrebbe accadere. Gli elementi biogenici più abbondanti nella materia vivente sono carbonio, idrogeno, azoto, ossigeno, fosforo e zolfo.

indice

• 1 caratteristiche
  • 1.1 Collegamenti covalenti
  • 1.2 Capacità di formare legami semplici, doppi e tripli
• 2 Classificazione
  • 2.1 Elementi primari
  • 2.2 Elementi secondari
  • 2.3 Elementi traccia
• 3 funzioni
  • 3.1 Carbon
  • 3.2 Ossigeno
  • 3.3 Idrogeno
  • 3.4 Azoto
  • 3.5 Fosforo
  • 3,6 zolfo
  • 3.7 Calcio
  • 3.8 Magnesio
  • 3.9 Sodio e potassio
  • 3.10 Ferro
  • 3.11 Fluoro
  • 3,12 litio
• 4 riferimenti

lineamenti

Gli elementi biogenici hanno una serie di caratteristiche chimiche che li rendono adatti per far parte di sistemi viventi:

Legami covalenti

Sono in grado di formare legami covalenti, dove i due atomi si uniscono condividendo gli elettroni dal loro guscio di valenza. Quando questo collegamento è formato, gli elettroni condivisi si trovano nello spazio internucleare.

Questi legami sono abbastanza forti e stabili, una condizione che deve essere presente nelle molecole degli organismi viventi. Allo stesso modo, questi collegamenti non sono estremamente difficili da rompere, il che consente di stabilire un certo grado di dinamica molecolare.

Capacità di formare legami singoli, doppi e tripli

Un gran numero di molecole può essere formato con pochi elementi grazie alla capacità di formare legami singoli, doppi e tripli.

Oltre a fornire una significativa varietà molecolare, questa caratteristica consente la formazione di strutture con varie disposizioni (lineari, a forma di anello, tra gli altri).

classificazione

Gli elementi biogenici sono classificati come elementi primari, secondari e in tracce. Questa disposizione si basa sulle diverse proporzioni degli elementi negli esseri viventi.

Nella maggior parte degli organismi queste proporzioni sono mantenute, sebbene possano esserci alcune variazioni specifiche. Ad esempio, nei vertebrati lo iodio è un elemento cruciale, mentre in altri taxa Sembra non essere il caso.

Elementi primari

Il peso secco della materia vivente è composto dal 95 al 99% di questi elementi chimici. In questo gruppo troviamo gli elementi più abbondanti: idrogeno, ossigeno, azoto e carbonio.

Questi elementi hanno un'eccellente capacità di combinarsi con gli altri. Inoltre, hanno la caratteristica di formare più collegamenti. Il carbonio può formare fino a tripli legami e generare una diversità di molecole organiche.

Elementi secondari

Gli elementi di questo gruppo costituiscono dallo 0,7% fino al 4,5% della materia vivente. Sono sodio, potassio, calcio, magnesio, cloro, zolfo e fosforo.

Negli organismi, gli elementi secondari sono nella loro forma ionica; quindi sono chiamati elettroliti. A seconda del loro carico possono essere catalogati come cationi (+) o anioni (-)

In generale, gli elettroliti partecipano alla regolazione osmotica, all'impulso nervoso e al trasporto di biomolecole.

I fenomeni osmotici si riferiscono ad un adeguato equilibrio dell'acqua all'interno dell'ambiente cellulare e al di fuori di esso. Hanno anche un ruolo nel mantenimento del pH negli ambienti cellulari; sono conosciuti come buffer o soluzioni tampone.

Elementi traccia

Sono in proporzioni o tracce minuscole, approssimativamente in valori inferiori allo 0,5%. Tuttavia, la sua presenza in piccole quantità non indica che il suo ruolo non è importante. In effetti, sono ugualmente indispensabili rispetto ai precedenti gruppi per un adeguato funzionamento dell'organismo vivente.

Questo gruppo è composto da ferro, magnesio, cobalto, rame, zinco, molibdeno, iodio e fluoro. Come il gruppo di elementi secondari, gli oligoelementi possono essere nella loro forma ionica ed essere elettroliti.

Una delle sue proprietà più rilevanti è quella di rimanere come ione stabile nei suoi diversi stati di ossidazione.Possono essere trovati nei centri attivi degli enzimi (lo spazio fisico di detta proteina in cui avviene la reazione) o agire sulle molecole che trasferiscono gli elettroni.

Altri autori solitamente classificano i bioelementi come essenziali e non essenziali. Tuttavia, la classificazione in base alla sua abbondanza è la più utilizzata.

funzioni

Ciascuno degli elementi bio-genetici svolge una funzione indispensabile e specifica nell'organismo. Tra le funzioni più rilevanti possiamo menzionare quanto segue:

carbonio

Il carbonio è il principale "blocco" delle molecole organiche.

ossigeno

L'ossigeno ha un ruolo nei processi di respirazione ed è anche una componente primordiale nelle diverse molecole organiche.

idrogeno

Si trova nell'acqua e fa parte di molecole organiche. È molto versatile, poiché può essere collegato a qualsiasi altro elemento.

azoto

Si trova nelle proteine, negli acidi nucleici e in alcune vitamine.

fosforo

Il fosforo si trova nell'ATP (adenosina trifosfato), una molecola energetica ampiamente utilizzata nel metabolismo. È la valuta energetica delle cellule.

Allo stesso modo, il fosforo fa parte del materiale genetico (DNA) e alcune vitamine. Si trova nei fosfolipidi, elementi cruciali per la formazione delle membrane biologiche.

zolfo

Lo zolfo si trova in alcuni amminoacidi, in particolare in cisteina e metionina. È presente nel coenzima A, una molecola intermedia che rende possibile un gran numero di reazioni metaboliche.

calcio

Il calcio è essenziale per le ossa. I processi di contrazione muscolare richiedono questo elemento. Anche la contrazione muscolare e la coagulazione del sangue sono mediate da questo ione.

magnesio

Il magnesio è particolarmente importante nelle piante, poiché si trova nella molecola della clorofilla. Come ione, partecipa come cofattore in diversi percorsi enzimatici.

Sodio e potassio

Sono ioni abbondanti nel mezzo extracellulare e intracellulare, rispettivamente. Questi elettroliti sono i protagonisti dell'impulso nervoso, poiché determinano il potenziale di membrana. Questi ioni sono conosciuti dalla pompa di sodio-potassio.

ferro

È nell'emoglobina, una proteina presente negli eritrociti del sangue la cui funzione è il trasporto di ossigeno.

Fluor

Il fluoro è presente nei denti e nelle ossa.

litio

Il litio ha funzioni neurologiche.

riferimenti

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