Что такое биогенные элементы в биологии
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
Полезное
Смотреть что такое «БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ» в других словарях:
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — (вещества), 1) химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие жизненно необходимые биологические функции (кислород, углерод, фосфор, азот и др.); 2) вещества, возникающие в результате распада мертвых организмов; 3)… … Экологический словарь
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет ок. 70% массы организмов), C (18%), H (10%), N, B, S, Ca, K, Na, Cl. Б. э., необходимые… … Большой Энциклопедический словарь
биогенные элементы — БИОГЕНЫ – см. элементы биогенные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
биогенные элементы — – химические элементы, постоянно содержащиеся в организмах в составе соединений, которые выполняют ряд важнейших биологических функций (O, C, N, H, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg, Fe) … Краткий словарь биохимических терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — Химические элементы, непременно входящие в состав живых организмов Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — вещества, необходимые для существования живых организмов кислород, углерод, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, натрий, сера, кремний, марганец, йод, мышьяк и др. В воде они находятся в виде ионов, а также в виде коллоидов,… … Прудовое рыбоводство
биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет около 70% массы организмов), С (18%), Н (10%), N, В, S, Са, K, Na, Cl. Биогенные элементы,… … Энциклопедический словарь
биогенные элементы — bioelementai statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, randami gyvuosiuose organizmuose. atitikmenys: angl. bioelements; biogenic elements; life elements rus. биогенные элементы; биоэлементы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
биогенные элементы — biogeniniai elementai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Gyviesiems organizmams būtini cheminiai elementai. Skirstomi į makroelementus ir mikroelementus. atitikmenys: angl. nutrients; nutrients salts vok. Nährsalze, n;… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и имеющие определённое биологическое значение. Прежде всего это кислород (составляющий 70% массы организмов), углерод (18%), водород (10%), кальций, азот, калий, фосфор, магний,… … Большая советская энциклопедия
Биогенные элементы, характеристики, классификация и функции
Они называются биогенетические элементы те атомы, которые составляют живую материю. Этимологически, термин происходит от био, что в переводе с греческого означает «жизнь»; и генезис, что означает «происхождение». Из всех известных элементов только около тридцати являются обязательными.
На самом низком уровне организации материя состоит из крошечных частиц, называемых атомами. Каждый атом состоит из протонов и нейтронов в ядре и определенного количества электронов вокруг него. Эти составляющие определяют свойства элементов.
Они имеют структурные функции, являясь основными составляющими в биологических молекулах (белках, углеводах, липидах и нуклеиновых кислотах) или представляют себя в их ионной форме и действуют как электролит. Они также имеют специфические функции, такие как способствование сокращению мышц или присутствие в активном сайте фермента.
Все биогенные элементы незаменимы, и если бы кто-то пропустил явление жизни, это не могло бы произойти. Основными биогенными элементами, наиболее богатыми в живом веществе, являются углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера..
черты
Биогенные элементы имеют ряд химических характеристик, которые делают их подходящими для того, чтобы быть частью живых систем:
Ковалентные связи
Они способны образовывать ковалентные связи, где два атома соединяются, деля электроны от своей валентной оболочки. Когда эта связь сформирована, общие электроны находятся в межъядерном пространстве.
Эти связи достаточно прочные и стабильные, условие, которое должно присутствовать в молекулах живых организмов. Кроме того, эти связи не очень трудно разорвать, что позволяет установить определенную степень молекулярной динамики.
Способность образовывать простые, двойные и тройные связи
Большое количество молекул может быть образовано с небольшим количеством элементов благодаря способности образовывать одинарные, двойные и тройные связи.
Помимо обеспечения значительного молекулярного разнообразия, эта особенность позволяет формировать структуры с различным расположением (линейным, кольцевым, среди прочих).
классификация
Биогенные элементы классифицируются как первичные, вторичные и микроэлементы. Эта договоренность основана на различных пропорциях элементов в живых существах.
В большинстве организмов эти пропорции сохраняются, хотя могут быть определенные специфические изменения. Например, у позвоночных йод является важнейшим элементом, тогда как в других таксонов похоже, дело не в этом.
Первичные элементы
Сухой вес живого вещества составляет от 95 до 99% этих химических элементов. В этой группе мы находим самые распространенные элементы: водород, кислород, азот и углерод.
Эти элементы имеют отличную способность сочетаться с другими. Кроме того, они имеют характеристику формирования нескольких ссылок. Углерод может образовывать до тройных связей и генерировать различные органические молекулы.
Вторичные элементы
Элементы этой группы составляют от 0,7% до 4,5% живого вещества. Это натрий, калий, кальций, магний, хлор, сера и фосфор.
В организмах вторичные элементы находятся в их ионной форме; поэтому они называются электролитами. В зависимости от их нагрузки они могут быть каталогизированы как катионы (+) или анионы (-)
В целом, электролиты участвуют в осмотической регуляции, нервном импульсе и транспорте биомолекул..
Осмотические явления относятся к адекватному балансу воды в клеточной среде и за ее пределами. Кроме того, они играют роль в поддержании рН в клеточной среде; они известны как буферные растворы или буфер.
Микроэлементы
Они находятся в мельчайших пропорциях или следах, приблизительно в значениях ниже 0,5%. Однако его присутствие в небольших количествах не означает, что его роль не важна. На самом деле они в равной степени незаменимы, что предыдущие группы для правильного функционирования живого организма.
Эта группа состоит из железа, магния, кобальта, меди, цинка, молибдена, йода и фтора. Как и группа вторичных элементов, микроэлементы могут находиться в их ионной форме и быть электролитами..
Одним из его наиболее важных свойств является сохранение себя в качестве стабильного иона в различных состояниях окисления. Они могут быть найдены в активных центрах ферментов (физическое пространство указанного белка, где происходит реакция) или воздействовать на молекулы, которые переносят электроны..
Другие авторы обычно классифицируют биоэлементы как существенные и несущественные. Тем не менее, классификация по численности наиболее.
функции
Каждый из биогенетических элементов выполняет незаменимую и специфическую функцию в организме. Среди наиболее важных функций можно отметить следующие:
углерод
Углерод является основным «блоком» органических молекул.
кислород
Кислород играет роль в процессах дыхания, а также является первичным компонентом в различных органических молекулах..
водород
Он содержится в воде и является частью органических молекул. Это очень универсально, так как он может быть связан с любым другим элементом.
азот
Он содержится в белках, нуклеиновых кислотах и некоторых витаминах..
фосфор
Фосфор содержится в АТФ (аденозинтрифосфате), энергетической молекуле, широко используемой в обмене веществ. Это энергетическая валюта клеток.
Кроме того, фосфор является частью генетического материала (ДНК) и определенных витаминов. Найдено в фосфолипидах, критических элементов для формирования биологических мембран.
сера
Сера содержится в некоторых аминокислотах, особенно в цистеине и метионине. Он присутствует в коферменте А, промежуточной молекуле, которая делает возможным большое количество метаболических реакций.
кальций
Кальций необходим для костей. Процессы мышечного сокращения требуют этого элемента. Сокращение мышц и свертывание крови также опосредованы этим ионом.
магний
Магний особенно важен для растений, поскольку он содержится в молекуле хлорофилла. Как ион, он участвует в качестве кофактора в различных ферментных маршрутах..
Натрий и калий
Они богаты ионами во внеклеточной и внутриклеточной среде соответственно. Эти электролиты являются главными действующими лицами нервного импульса, поскольку они определяют мембранный потенциал. Эти ионы известны натриево-калиевым насосом.
железо
Он находится в гемоглобине, белке, присутствующем в эритроцитах крови, функцией которого является транспорт кислорода.
Биогенные элементы
Полезное
Смотреть что такое «Биогенные элементы» в других словарях:
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — (вещества), 1) химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие жизненно необходимые биологические функции (кислород, углерод, фосфор, азот и др.); 2) вещества, возникающие в результате распада мертвых организмов; 3)… … Экологический словарь
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет ок. 70% массы организмов), C (18%), H (10%), N, B, S, Ca, K, Na, Cl. Б. э., необходимые… … Большой Энциклопедический словарь
биогенные элементы — БИОГЕНЫ – см. элементы биогенные. (Источник: «Микробиология: словарь терминов», Фирсов Н.Н., М: Дрофа, 2006 г.) … Словарь микробиологии
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и необходимые им для жизнедеятельности. В живых клетках обычно обнаруживаются следы почти всех химич. элементов, присутствующих в окружающей среде, однако для жизни необходимы ок. 20.… … Биологический энциклопедический словарь
биогенные элементы — – химические элементы, постоянно содержащиеся в организмах в составе соединений, которые выполняют ряд важнейших биологических функций (O, C, N, H, Ca, P, K, Na, Cl, S, Mg, Fe) … Краткий словарь биохимических терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — Химические элементы, непременно входящие в состав живых организмов Словарь бизнес терминов. Академик.ру. 2001 … Словарь бизнес-терминов
БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ — вещества, необходимые для существования живых организмов кислород, углерод, водород, азот, фосфор, калий, кальций, магний, железо, натрий, сера, кремний, марганец, йод, мышьяк и др. В воде они находятся в виде ионов, а также в виде коллоидов,… … Прудовое рыбоводство
биогенные элементы — химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Важнейшие биогенные элементы О (составляет около 70% массы организмов), С (18%), Н (10%), N, В, S, Са, K, Na, Cl. Биогенные элементы,… … Энциклопедический словарь
биогенные элементы — bioelementai statusas T sritis chemija apibrėžtis Cheminiai elementai, randami gyvuosiuose organizmuose. atitikmenys: angl. bioelements; biogenic elements; life elements rus. биогенные элементы; биоэлементы … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas
биогенные элементы — biogeniniai elementai statusas T sritis ekologija ir aplinkotyra apibrėžtis Gyviesiems organizmams būtini cheminiai elementai. Skirstomi į makroelementus ir mikroelementus. atitikmenys: angl. nutrients; nutrients salts vok. Nährsalze, n;… … Ekologijos terminų aiškinamasis žodynas
Классификация биоэлементов (первичных и вторичных)
Существует около 70 таких элементов, которые различаются в разных пропорциях и не все присутствуют во всех живых существах (Bioelements, 2009)..
Вся материя во Вселенной происходит в виде атомов небольшого числа элементов. Во Вселенной 92 природных химических элемента.
С нашей земной точки зрения трудно представить себе формы жизни, в которых элементы водород, углерод, кислород, азот, сера и фосфор не играют доминирующей роли (ХИМИИ БИОГЕННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ., С.Ф.).
Тот факт, что они действительно играют эту роль во всей вселенной, представляется весьма вероятным, отчасти потому, что (кроме фосфора) они являются наиболее распространенными элементами во всем космосе, а также производятся в значительных количествах между строительными блоками планет земной группы..
Кроме того, его химия особенно хорошо подходит для разработки сложных структур и функций, которые характерны для живых систем.
Поскольку Солнце и планеты образовались всего 4,6 миллиарда лет назад во вселенной, возраст которой, возможно, составляет 15 миллиардов лет, очевидно, что эти «биогенные элементы» пережили долгую и сложную химическую историю, прежде чем войти во вселенную. наземная биохимия.
В настоящее время неизвестно, сыграла ли эта предыдущая история прямую роль в происхождении жизни на Земле..
Классификация биоэлементов
В соответствии с их количеством в составе биомолекул, биоэлементы классифицируются как первичные, вторичные и микроэлементы (Rastogi, 2003).
1- Первичные биоэлементы
Эти элементы характеризуются тем, что они легкие (с низким атомным весом) и в изобилии. Основными биоэлементами являются углерод, водород, кислород, азот, фосфор и сера..
Углерод (С)
Это основной биоэлемент, который составляет биомолекулы. Он обладает способностью собираться с образованием крупных углерод-углеродных цепей с помощью одинарных, двойных или тройных связей, а также циклических структур..
Он может включать множество функциональных групп, таких как кислород, гидроксид, фосфат, амино, нитро и т. Д., Что приводит к огромному разнообразию различных молекул.
Атом углерода, вероятно, является одним из наиболее важных биоэлементов, поскольку все биомолекулы содержат углерод. Можно найти, например, липиды без фосфора или азота (например, холестерин), но нет биомолекул без углерода.
Водород (H)
Это один из компонентов молекулы воды, который необходим для жизни и является частью углеродных скелетов органических молекул..
Чем больше молекул водорода в биомолекуле, тем больше она будет уменьшаться и тем больше способность окисляться, производя больше энергии.
Например, жирные кислоты имеют больше электронов, чем углеводов, поэтому они способны производить больше энергии за счет деградации.
Кислород (O)
Это другой элемент, который составляет молекулу воды. Это очень электроотрицательный элемент, который позволяет большее производство энергии за счет аэробного дыхания.
Кроме того, полярные связи с водородом, в результате чего водорастворимые полярные радикалы.
Азот (N)
Элемент, который присутствует во всех аминокислотах. Благодаря азоту аминокислоты обладают способностью образовывать пептидную связь с образованием белков.
Этот биоэлемент также содержится в азотистых основаниях нуклеиновых кислот. Выводится организмом в виде мочевины.
Одной из первых биомолекул, которая сформировалась, была АТФ, из-за обилия азота в атмосфере Земли. Азот является частью аденозина АТФ.
фосфор (Р)
Группа в основном встречается как фосфат (ПО4 3- ) это часть нуклеотидов. Формируйте энергетически насыщенные ссылки, которые позволяют легко обмениваться (ATP).
Это также важно в структуре ДНК, так как она образует фосфодиэфирную связь с нуклеотидами для образования этой молекулы.
Сера (S)
Биоэлемент, который обнаруживается в основном в виде сульфгидрильной группы (-SH), являющейся частью аминокислот, таких как цистеин, в которых дисульфидные связи необходимы для создания стабильности в третичной и четвертичной структуре белков..
Он также содержится в коэнзиме А, необходимом для различных универсальных метаболических путей, таких как цикл Кребса (Llull, S.F.). Это самый тяжелый первичный биоэлемент, который существует, поскольку его атомный вес составляет 36 г / моль..
2- Вторичные биоэлементы
Эти типы элементов также присутствуют во всех живых существах, но не в тех же количествах, что и первичные элементы..
Они не соответствуют биомолекулам, но используются в градиентах клеточной концентрации, диэлектрической сигнализации нейронов и нейротрансмиттеров, стабилизируют заряженные биомолекулы, такие как АТФ, и образуют часть костной ткани..
Этими биоэлементами являются кальций (Ca), натрий (Na), калий (K), магний (Mg) и хлор (Cl). Наиболее распространенными являются натрий, калий, магний и кальций.
Кальций (Ca)
Кальций необходим для живых организмов, поскольку растениям необходим кальций для создания клеточных стенок..
Он образует часть костной ткани позвоночных в виде гидроксиапатита (Ca3 (PO4) 2) 2, Ca (OH) 2, и его фиксация связана с потреблением витамина D и солнечного света. Кальций, присутствующий в ионной форме, служит важным регулятором процессов в клеточной цитоплазме.
Кальций влияет на нервно-мышечную возбудимость мышц (наряду с ионами K, Na и Mg и участвует в сокращении мышц.) Гипокальциемия приводит к колики-тетании. Он также участвует в регуляции синтеза гликогена в почках, печени и скелетных мышцах..
Кальций уменьшает проницаемость клеточной мембраны и стенки капилляра, что приводит к его противовоспалительным, антиэкссудативным и антиаллергическим эффектам. Это также необходимо для свертывания крови.
Ионы кальция являются важными внутриклеточными мессенджерами, которые влияют на секрецию инсулина в кровообращении и секрецию ферментов пищеварения в тонкой кишке..
На реабсорбцию кальция влияют взаимоотношения кальция и фосфатов в кишечнике и присутствие холекальциферола, который регулирует активную реабсорбцию кальция и фосфора..
Обмен кальция и фосфатов регулируется гормонально паратоидным гормоном и кальцитонином. Паратоидный гормон высвобождает кальций из костей в крови.
Кальцитонин способствует отложению кальция в костях, что снижает уровень крови.
Магний (Mg)
Магний является вторичным биоэлементом, который входит в состав биомолекул, поскольку он является кофактором хлорофилла. Магний является типичным внутриклеточным катионом и является неотъемлемой частью тканей и жидкостей организма..
Он присутствует в скелете (до 70%) и в мышцах животных и в числе его функций заключается в стабилизации отрицательного заряда фосфатов молекулы АТФ.
Натрий (Na)
Это важный внеклеточный катион, он участвует в гомеостазе организма. Защищает организм от чрезмерных потерь воды через натриевые каналы и участвует в распространении нервного возбуждения.
Калий (К)
Участвует в гомеостазе организма и в распространении нервного возбуждения по калиевым каналам. Дефицит калия может привести к остановке сердца.
Хлор (Cl)
Галоген из группы VII периодической таблицы. Он присутствует в организме живых существ в основном в виде хлорид-иона, который стабилизирует положительный заряд ионов металлов (Biogenic elements, S.F.).
3- Элементы в следах
Они присутствуют в некоторых живых существах. Многие из этих микроэлементов действуют как кофакторы в ферментах.
Микроэлементами являются бор (B), бром (Br), медь (Cu), фтор (F), марганец (Mn), кремний (Si), железо (Fe), йод (I) и т. Д..
Доля биоэлементов
Существует разница в пропорции биоэлементов в организмах и в атмосфере, гидросфере или земной коре, что свидетельствует о выборе более подходящих элементов для формирования структур и выполнения специфических функций выше изобилия..
Например, углерод составляет примерно 20% от массы организмов, но его концентрация в атмосфере в виде диоксида углерода низкая. С другой стороны, азот составляет почти 80% атмосферы Земли, но только 3,3% азота составляет организм человека.
В следующей таблице показана доля некоторых биоэлементов в живых организмах по сравнению с остальной частью Земли (Bioelements, s.f.):
Таблица 1: изобилие биоэлементов во вселенной, на земле и в организме человека.
биомолекулы
Биоэлементы соединяются друг с другом и могут образовывать тысячи различных молекул. Биомолекулы участвуют в конституции клеток.
Они могут быть классифицированы на неорганические (вода и минералы) и органические (углеводы, липиды, аминокислоты и нуклеиновые кислоты).
Биомолекулы известны как структурные ашлары жизни, так как они представляют собой кирпичи или основные формы, из которых состоят более сложные молекулы..
Например, аминокислоты являются структурными ашларами белков. Аминокислотная последовательность определяет первичную структуру белка.
Молекулы, такие как липиды, образуют клеточную мембрану, а лобиомолы простые углеводы образуют сложные углеводы, такие как молекула гликогена..
Существует также случай азотистых оснований, которые, когда они связываются с углеводом или дезоксирибозой рибозы, образуют молекулы РНК и ДНК, где их последовательность будет целоваться из генетического кода..
Биогенные элементы
Биогенные элементы – это химические элементы, постоянно входящие в состав организмов и выполняющие определенные биологические функции. Биогенные элементы необходимы для существования и жизнедеятельности живых организмов.
Основу живых систем составляют шесть элементов: углерод, водород, кислород, азот, фосфор, сера. Эти элементы называют органогенами; их суммарное содержание в живых организмах превышает 97 % (по массе). Однако перечень биогенных элементов не исчерпывается лишь органогенами. К числу важнейших биогенных элементов относятся также хлор, калий, натрий, магний, кальций, железо, цинк, медь, марганец, ванадий, молибден, бор, кремний, селен, фтор, бром, йод и некоторые другие элементы.
По количественному содержанию в организме биогенные элементы делятся на макро-, микро- и ультрамикроэлементы.
Макроэлементы – это элементы, массовая доля которых в живых организмах превышает 0,01 % (кислород, углерод, водород, азот, фосфор, сера, кальций, магний, натрий, хлор). Содержание микроэлементов в организме составляет 10 –5 –10 –3 масс. %; микроэлементами являются фтор, бром, йод, мышьяк, стронций, барий, медь, кобальт. Элементы, массовая доля которых в организме менее 10 –5 %, называют ультрамикроэлементами (ртуть, золото, уран, торий, радий и др.). Часто микроэлементы и ультрамикроэлементы объединяют в одну группу. В таблице 1.1 приведены данные о содержании ряда химических элементов в организме человека [1, с.210].
Таблица 1.1 – содержание некоторых химических элементов в организме человека
| Группа | Массовая доля w (%) | Химические элементы |
| Макроэлементы | w ³ 10 | O(62 %); C(21 %); H(10 %) |
| 1 ≤ w –2 ≤ w – 3 ≤ w – 2 | Zn; Sr | |
| 10 – 4 ≤ w – 3 | Cu; Co; Br; Cs; Si | |
| 10 – 5 ≤ w – 4 | Mn; V; B; Cr; Al; Ba | |
| 10 –5 ≤ w – 3 | I | |
| Ультрамикроэлементы | 10 –6 ≤ w –5 | Ni; Ga; Ge; As; Hg; Bi |
| 10 –7 ≤ w –6 | Th | |
| 10 –7 ≤ w –5 | Se; Sb; U |
Недостаток данной классификации заключается в том, что она отражает лишь содержание элементов в живых организмах, но не указывает на биологическое значение того или иного элемента.
По значимости для жизнедеятельности организма химические элементы можно разделить на 3 группы:
1 – жизненно необходимые (незаменимые) элементы – постоянно содержатся в организме человека и животных, входят в состав ферментов, гормонов и витаминов (C; H; O; N; P; S; Cl; I; K; Na; Mg; Ca; Mn; Fe; Co; Cu; Zn; Mo; V). Их дефицит приводит к нарушению нормального функционирования организма.
2 – примесные элементы, постоянно находящиеся в организме; эти элементы постоянно содержатся в организме человека и животных (Ga; Sb; Sr; Br; F; B; Be; Li; Si; Sn; Cs; Al; Ba; Ge; As; Rb; Pb; Ra; Bi; Cd; Cr; Ni; Ti; Ag; Th; Hg; U; Se), однако их биологическая роль малоизучена или неизвестна.
3 – примесные элементы, обнаруживаемые в организме (микропримесные элементы) – данные о содержании этих элементов (Sc; Tl; In; La; Pr; Sm; W; Re; Tb и др.) и их биологической роли в настоящее время отсутствуют.
Как следует из вышеизложенного, перечислить точно все биогенные элементы невозможно из-за сложности определения очень маленьких концентраций микроэлементов и выяснения их биологических функций. В настоящее время известно, что в организме человека и животных обнаруживается свыше 70 элементов таблицы Д.И. Менделеева; около 50 из них присутствуют постоянно, т.е. являются биогенными. Развитие аналитической химии и, в частности, спектрального анализа позволяет расширить перечень биогенных элементов и установить биологическое значение многих из них.