Klasifikasi Bioelemen (Primer dan Sekunder)

itu bioelements atau unsur-unsur biogenik (bio = kehidupan, genetika = awal) adalah unsur-unsur kimia yang membentuk materi makhluk hidup.

Ada sekitar 70 unsur-unsur ini, yang bervariasi dalam proporsi berbeda dan tidak semua hadir di semua makhluk hidup (Bioelements, 2009).

Semua materi di Alam Semesta muncul dalam bentuk atom-atom dari sejumlah kecil unsur. Ada 92 unsur kimia alami di Semesta.

Dari perspektif terestrial kita, sulit untuk membayangkan bentuk kehidupan di mana unsur-unsur hidrogen, karbon, oksigen, nitrogen, sulfur dan fosfor tidak memainkan peran utama (CHEMISTRY BIOGENIC ELEMENTS., S.F.).

Fakta bahwa mereka benar-benar memainkan peran ini di seluruh alam semesta tampaknya sangat mungkin terjadi, sebagian karena (terlepas dari fosfor), ini adalah unsur yang paling melimpah di seluruh kosmos serta diproduksi dalam jumlah yang signifikan antara blok-blok pembangun planet-planet terestrial.

Selain itu, kimianya sangat cocok untuk pengembangan struktur dan fungsi kompleks yang merupakan karakteristik sistem kehidupan.

Karena Matahari dan planet-planet terbentuk hanya 4,6 miliar tahun yang lalu di alam semesta yang usianya mungkin 15 miliar tahun, terbukti bahwa "unsur-unsur biogenik" ini mengalami sejarah kimiawi yang panjang dan rumit sebelum memasuki alam semesta. biokimia terestrial.

Saat ini tidak diketahui apakah sejarah sebelumnya ini memainkan peran langsung dalam asal usul kehidupan di Bumi.

Yang jelas adalah bahwa astrokimia sebagian besar adalah kimia unsur biogenik dan bahwa memahami sifat dan evolusi kompleksitas kimia di seluruh alam semesta sangat penting untuk memahami keadaan kimia awal tata surya kita sendiri, dan frekuensi yang terkait dengan kondisi yang ada di bagian lain dari galaksi kita dan galaksi lain (National Research Council (US) Committee on Planetary Biology and Chemical Evolution., 1990).

Klasifikasi bioelements

Menurut kuantitasnya dalam konstitusi biomolekul, bioelemen diklasifikasikan sebagai elemen primer, sekunder, dan trace (Rastogi, 2003).

1- Bioelemen primer

Bioelemen primer adalah yang dalam jumlah yang lebih besar (sekitar 96% dari makhluk hidup) dan merupakan yang membentuk sebagian besar biomolekul organik (karbohidrat, lipid, protein, dan asam nukleat).

Unsur-unsur ini ditandai dengan menjadi ringan (berat atom rendah) dan berlimpah. Bioelemen utama adalah karbon, hidrogen, oksigen, nitrogen, fosfor dan belerang.

Karbon (c)

Ini adalah bioelemen utama yang membentuk biomolekul. Ini memiliki kemampuan untuk berkumpul untuk membentuk rantai karbon-karbon besar melalui ikatan tunggal, ganda atau rangkap tiga, serta struktur siklik.

Ini dapat menggabungkan berbagai gugus fungsi seperti oksigen, hidroksida, fosfat, amino, nitro dll., Menghasilkan beragam molekul yang berbeda.

Atom karbon mungkin merupakan salah satu bioelemen yang paling penting karena semua biomolekul mengandung karbon. Seseorang dapat menemukan, misalnya, lipid tanpa fosfor atau nitrogen (misalnya kolesterol) tetapi tidak ada biomolekul tanpa karbon.

Hidrogen (H)

Ini adalah salah satu komponen molekul air, yang sangat penting bagi kehidupan, dan merupakan bagian dari kerangka karbon molekul organik.

Semakin banyak molekul hidrogen yang dimiliki biomolekul, semakin banyak molekul itu akan berkurang dan semakin besar kapasitas untuk mengoksidasi menghasilkan lebih banyak energi.

Sebagai contoh, asam lemak memiliki lebih banyak elektron daripada karbohidrat, sehingga mereka memiliki kapasitas untuk menghasilkan lebih banyak energi dengan merendahkan.

Oksigen (O)

Ini adalah elemen lain yang membentuk molekul air. Ini adalah elemen yang sangat elektronegatif yang memungkinkan produksi energi yang lebih besar melalui respirasi aerobik.

Selain itu, ikatan kutub dengan hidrogen, menghasilkan radikal polar yang larut dalam air.

Nitrogen (N)

Unsur yang hadir dalam semua asam amino. Melalui nitrogen, asam amino memiliki kemampuan untuk membentuk ikatan peptida untuk menghasilkan protein.

Bioelemen ini juga ditemukan dalam basa nitrogen asam nukleat. Ini dihilangkan oleh organisme dalam bentuk urea.

Salah satu biomolekul pertama yang terbentuk adalah ATP, karena banyaknya nitrogen di atmosfer bumi. Nitrogen adalah bagian dari adenosin ATP.

Fosfor (P)

Kelompok terutama ditemukan sebagai fosfat (PO₄^3-) yang merupakan bagian dari nukleotida. Bentuk tautan yang kaya energi yang memungkinkan pembagian yang mudah (ATP).

Hal ini juga penting dalam struktur DNA karena ia membentuk hubungan fofodiester dengan nukleotida untuk membentuk molekul ini.

Belerang (S)

Bioelement yang ditemukan terutama sebagai kelompok sulfhydryl (-SH) yang merupakan bagian dari asam amino seperti sistein, di mana ikatan disulfida sangat penting untuk menciptakan stabilitas dalam struktur protein tersier dan kuaterner.

Hal ini juga ditemukan dalam koenzim A, penting untuk berbagai jalur metabolisme universal, seperti siklus Krebs (Llull, S.F.). Ini adalah bioelement primer terberat yang ada sejak berat atomnya 36 g / mol.

2- Bioelemen sekunder

Jenis-jenis unsur ini juga ada pada semua makhluk hidup tetapi tidak dalam jumlah yang sama dengan unsur-unsur utama.

Mereka tidak sesuai biomolekul tetapi digunakan dalam gradien konsentrasi seluler, sinyal dielektrik neuron dan neurotransmiter, menstabilkan biomolekul bermuatan seperti ATP dan membentuk bagian dari jaringan tulang.

Bioelemen ini adalah kalsium (Ca), natrium (Na), kalium (K), magnesium (Mg) dan klorin (Cl). Yang paling banyak adalah natrium, kalium, magnesium, dan kalsium.

Kalsium (Ca)

Kalsium sangat penting untuk makhluk hidup karena tanaman membutuhkan kalsium untuk membangun dinding sel.

Ini membentuk bagian dari jaringan tulang vertebrata dalam bentuk hidroksiapatit (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2 dan fiksasinya terkait dengan konsumsi vitamin D dan sinar matahari. Kalsium hadir dalam bentuk ionik, berfungsi sebagai pengatur penting proses dalam sitoplasma seluler.

Kalsium mempengaruhi rangsangan neuromuskuler otot (bersama dengan ion K, Na dan Mg dan berpartisipasi dalam kontraksi otot.) Hipokalsemia menyebabkan kolik-tetani. Ini juga berpartisipasi dalam regulasi sintesis glikogen di ginjal, hati dan otot rangka.

Kalsium mengurangi permeabilitas membran sel dan dinding kapiler, menghasilkan efek anti-inflamasi, antiexudative, dan anti-alergi. Ini juga diperlukan untuk pembekuan darah.

Ion kalsium adalah pembawa pesan intraseluler yang penting, yang memengaruhi sekresi insulin dalam sirkulasi dan sekresi enzim pencernaan dalam usus kecil..

Reabsorpsi kalsium dipengaruhi oleh hubungan timbal balik kalsium dengan fosfat dalam isi usus, dan oleh adanya cholecalciferol, yang mengatur reabsorpsi aktif kalsium dan fosfor.

Pertukaran kalsium dan fosfat diatur secara hormonal dengan hormon paratoid dan kalsitonin. Hormon paratoid melepaskan kalsium dari tulang dalam darah.

Kalsitonin meningkatkan endapan kalsium dalam tulang, yang menurunkan kadar darah.

Magnesium (Mg)

Magnesium adalah bioelement sekunder yang merupakan bagian dari biomolekul karena merupakan kofaktor klorofil. Magnesium adalah kation intraseluler yang khas dan merupakan bagian penting dari jaringan tubuh dan cairan.

Ini hadir dalam kerangka (70%) dan di otot-otot hewan dan di antara fungsinya adalah untuk menstabilkan muatan negatif fosfat dari molekul ATP.

Sodium (Na)

Ini adalah kation ekstraseluler yang penting, ia berpartisipasi dalam homeostasis organisme. Melindungi tubuh dari kehilangan air yang berlebihan melalui saluran natrium dan berpartisipasi dalam penyebaran kegembiraan saraf.

Kalium (K)

Ini berpartisipasi dalam homeostasis organisme dan dalam penyebaran kegembiraan saraf melalui saluran kalium. Kekurangan kalium dapat menyebabkan henti jantung.

Klorin (Cl)

Halogen dari grup VII dari tabel periodik. Ini hadir dalam organisme makhluk hidup terutama sebagai ion klorida yang menstabilkan muatan positif ion logam (elemen Biogenik, S.F.).

3- Elemen dalam jejak

Mereka hadir di beberapa makhluk hidup. Banyak dari elemen ini bertindak sebagai kofaktor dalam enzim.

Elemen jejaknya adalah Boron (B), Brom (Br), Tembaga (Cu), Fluor (F), Mangan (Mn), Silikon (Si), Besi (Fe), Iodin (I), dll..

Proporsi bioelemen

Ada perbedaan dalam proporsi bioelemen pada organisme dan di atmosfer, hidrosfer atau kerak bumi, yang mengindikasikan pemilihan elemen yang lebih cocok untuk membentuk struktur dan melakukan fungsi spesifik di atas kelimpahan..

Sebagai contoh, karbon sekitar 20% dari berat organisme, tetapi konsentrasinya di atmosfer dalam bentuk karbon dioksida rendah. Di sisi lain, nitrogen membentuk hampir 80% atmosfer bumi, tetapi hanya 3,3% nitrogen yang membentuk tubuh manusia.

Tabel berikut menunjukkan proporsi beberapa bioelemen pada organisme hidup dibandingkan dengan bagian Bumi lainnya (Bioelements, s.f.):

Tabel 1: kelimpahan bioelements di alam semesta, di bumi dan di tubuh manusia.

Biomolekul

Bioelemen bergabung satu sama lain dan dapat membentuk ribuan molekul berbeda. Biomolekul terlibat dalam pembentukan sel.

Ini dapat diklasifikasikan menjadi anorganik (air dan mineral) dan organik (karbohidrat, lipid, asam amino dan asam nukleat).

Biomolekul dikenal sebagai bintang struktural kehidupan karena merupakan batu bata atau cetakan dasar di mana molekul yang lebih kompleks tersusun.

Sebagai contoh, asam amino adalah protein struktural. Urutan asam amino menentukan struktur utama protein.

Molekul seperti lipid membentuk membran sel dan lobiomol karbohidrat sederhana membentuk karbohidrat kompleks seperti molekul glikogen.

Ada juga kasus basa nitrogen, yang, ketika mereka mengikat karbohidrat ribosa atau deoksiribosa, membentuk molekul RNA dan DNA di mana urutannya akan menjadi ciuman dari kode genetik..

Referensi

1. Bioelements. (2009, 14 Desember). Diambil dari wikiteka: wikiteka.co.uk.
2. Bioelements. (s.f.). Diambil dari cronodon: cronodon.com.
3. Elemen biogenik. (S.F.). Diambil dari chemlaba: chemlaba.wordpress.com.
4. UNSUR BIOGENIK KIMIA. (S.F.). Diambil dari intranet.tdmu.edu.ua: intranet.tdmu.edu.ua.
5. Llull, R. (S.F.). Komponen benda hidup. Diambil dari bioluliaes: bioluliaes.wordpress.com.
6. Komite Riset Nasional (AS) tentang Biologi Planet dan Evolusi Kimia. (1990). Sejarah Kosmik Unsur dan Senyawa Biogenik. Masuk Pencarian Asal Mula Kehidupan: Kemajuan dan Arah Masa Depan dalam Biologi Planet dan Evolusi Kimia. Washington DC: Pers Akademi Nasional (AS).
7. Rastogi, V. B. (2003). Biologi Modern. Dehli Baru: pitanbar publishisng.