BIOELEMENTER: KLASSIFISERING (PRIMÆR OG SEKUNDÆR) - BIOLOGI - 2026

" Bioelement " er et begrep som brukes for å referere til de viktigste kjemiske elementene som utgjør levende vesener. I noen klassifiseringer er disse delt inn i primære elementer og sekundære elementer.

Av de 87 kjente kjemiske elementene utgjør bare 34 organisk materiale, og 17 av disse 34 er kjent for å være virkelig uunnværlige for livet. I tillegg utgjør fem av disse 17 essensielle elementene mer enn 90% av saken som utgjør levende organismer.

Den periodiske tabellen over elementene, de primære og sekundære bioelementene er også indikert (Kilde: Alejandro Porto via Wikimedia Commons)

De seks hovedelementene i organisk materiale er hydrogen (H, 59%), oksygen (O, 24%), karbon (C, 11%), nitrogen (N, 4%), fosfor (P, 1%) og svovel (S, 0,1 til 1%).

Disse prosentene gjenspeiler antallet atomer i hvert element med hensyn til det totale antallet atomer som utgjør levende celler, og det er de som kalles "primære bioelementer".

De sekundære bioelementene finnes i en mye mindre andel og er kalium (K), magnesium (Mg), jern (Fe), kalsium (Ca), molybden (Mo), fluor (F), klor ( Cl), natrium (Na), jod (I), kobber (Cu) og sink (Zn).

Sekundære elementer er vanligvis kofaktorer i katalytiske reaksjoner og deltar i mange av de biokjemiske og fysiologiske prosessene som ligger i cellene til organismer.

Primære bioelementer

Karbon, hydrogen og oksygenatomer er den strukturelle basen til molekylene som utgjør organisk materiale, mens nitrogen, fosfor og svovel interagerer med forskjellige biomolekyler for å provosere kjemiske reaksjoner.

hydrogen

Hydrogen er et kjemisk element som eksisterer i gassform ved romtemperatur (25 ºC), det kan bare eksistere i fast eller flytende tilstand ved romtemperatur når det er knyttet til andre molekyler.

Hydrogenatomer antas å være blant de første atomene som utgjør det tidlige universet. Teoriene som håndteres antyder at protonene i kjernen av hydrogenatomer begynte å assosiere med elektronene fra andre elementer for å danne mer komplekse molekyler.

Hydrogen kan kombinere kjemisk med nesten ethvert annet element for å danne molekyler, blant annet vann, karbohydrater, hydrokarboner, etc.

Dette elementet er ansvarlig for dannelsen av bindinger kjent som "hydrogenbindinger", en av de viktigste svake interaksjonene for biomolekyler og hovedkraften som er ansvarlig for å opprettholde de tredimensjonale strukturer av proteiner og nukleinsyrer.

Karbon

Karbon danner kjernen i mange biomolekyler. Atomer kan kombinere kovalent med fire andre atomer med forskjellige kjemiske elementer og også med seg selv for å danne strukturen til svært komplekse molekyler.

Karbon er sammen med hydrogen et av de kjemiske elementene som kan danne det største antall forskjellige kjemiske forbindelser. Så mye at alle stoffer og forbindelser klassifisert som "organiske" inneholder karbonatomer i hovedstrukturen.

Generell struktur for en aminosyre (Kilde: Bruker: Ppfk via Wikimedia Commons)

Blant de viktigste karbonmolekylene til levende vesener er karbohydrater (sukker eller sakkarider), proteiner og deres aminosyrer, nukleinsyrer (DNA og RNA), lipider og fettsyrer, blant andre.

Oksygen

Oksygen er et gassformet element og er det mest tallrike i hele jordskorpen. Den er til stede i mange organiske og uorganiske komponenter og danner forbindelser med nesten alle kjemiske elementer.

Det er ansvarlig for oksidasjon av kjemiske forbindelser og forbrenning, som også er forskjellige former for oksidasjon. Oksygen er et veldig elektronegativt element, det er en del av vannmolekylet og deltar i respirasjonsprosessen til en stor del av levende vesener.

Reaktive oksygenarter er ansvarlige for oksidativt stress inne i celler. Det er veldig vanlig å observere skadene forårsaket av oksidasjonsforbindelser på makromolekylene inne i cellen, siden de balanserer det reduserende interiøret i cellene.

nitrogen

Nitrogen er også overveiende gassformig, og utgjør omtrent 78% av jordas atmosfære. Det er et viktig element i ernæringen av planter og dyr.

Hos dyr er nitrogen en grunnleggende del av aminosyrer som igjen er byggesteinene for proteiner. Proteiner strukturerer vev, og mange av dem har den nødvendige enzymatiske aktiviteten for å akselerere mange av de vitale reaksjonene for celler.

Nitrogen er en grunnleggende del av nitrogenholdige baser som utgjør nukleinsyrer som DNA og RNA (Kilde: File: Difference DNA RNA-DE.svg: Sponk / * oversettelse: Sponk via Wikimedia Commons)

Nitrogen er til stede i nitrogenholdige baser av DNA og RNA, viktige molekyler for overføring av genetisk informasjon fra foreldre til avkom og for at levende organismer fungerer som cellulære systemer.

Kamp

Den mest tallrike formen for dette elementet i naturen er som faste fosfater i fruktbare jordarter, elver og innsjøer. Det er et viktig element for funksjonen til dyr og planter, men også av bakterier, sopp, protozoer og alle levende vesener.

Hos dyr finnes fosfor i overflod i alle bein i form av kalsiumfosfat.

Fosfor er essensielt for livet, siden det også er et element som er en del av DNA, RNA, ATP og fosfolipider (grunnleggende komponenter i cellemembraner).

Dette bioelementet er alltid involvert i energioverføringsreaksjoner, siden det danner forbindelser med veldig energiske bindinger, hvis hydrolyse brukes til å bevege forskjellige cellulære systemer.

Svovel

Svovel finnes ofte i form av sulfider og sulfater. Det er spesielt rikelig i vulkanske områder og er til stede i aminosyrerestene cystein og metionin.

I proteiner danner svovelatomer i cystein en veldig sterk intra- eller intermolekylær interaksjon kjent som "disulfidbroen", som er essensiell for dannelsen av den sekundære, tertiære og kvartære strukturen til cellulære proteiner.

Koenzym A, et metabolsk mellomprodukt med en rekke funksjoner, har et svovelatom i sin struktur.

Dette elementet er også grunnleggende i strukturen til mange enzymatiske kofaktorer som deltar i forskjellige viktige metabolske veier.

Sekundære bioelementer

Som nevnt ovenfor er de sekundære bioelementene de som finnes i en lavere andel enn de primære, og de viktigste er kalium, magnesium, jern, kalsium, natrium og sink.

Sekundære bioelementer eller sporstoffer er involvert i mange av de fysiologiske prosessene til planter, i fotosyntese, i respirasjon, i den cellulære ionebalansen i vakuolen og kloroplastene, i transporten av karbohydrater til floemet, etc.

Dette gjelder også for dyr og andre organismer, der disse elementene, mer eller mindre disponible og mindre rikelig, er en del av mange kofaktorer som er nødvendige for å fungere hele det cellulære maskineriet.

Jern

Jern er en av de viktigste sekundære bioelementene siden det har funksjoner i flere energifenomener. Det er veldig viktig i naturlige oksydreduksjonsreaksjoner.

Hos pattedyr er for eksempel jern en viktig del av hemoglobin, proteinet som er ansvarlig for transport av oksygen i blodet i erytrocytter eller røde blodlegemer.

I planteceller er dette elementet også en del av noen pigmenter som klorofyll, avgjørende for fotosyntetiske prosesser. Det er en del av cytokrom-molekylene, også avgjørende for respirasjon.

Sink

Forskere tror at sink var et av de viktigste elementene i utseendet til eukaryote organismer for millioner av år siden, siden mange av de DNA-bindende proteiner for replikasjon som utgjorde de "primitive eukaryotene" brukte sink som motiv av Union.

Et eksempel på denne typen proteiner er sinkfingre, som er involvert i gentranskripsjon, proteinoversettelse, metabolisme og proteinsamling, etc.

Kalsium

Kalsium er et av de mest tallrike mineralene på planeten jorden; hos de fleste dyr utgjør det tenner og bein i form av kalsiumhydroksyfosfat. Dette elementet er essensielt for muskelsammentrekning, overføring av nerveimpulser og blodpropp.

magnesium

Den høyeste andelen magnesium i naturen finnes i fast form kombinert med andre elementer, den finnes ikke bare i fri tilstand. Magnesium er en kofaktor for mer enn 300 forskjellige enzymsystemer hos pattedyr.

Reaksjonene det deltar i, spenner fra proteinsyntese, muskelmobilitet og nervefunksjon, til regulering av blodsukkernivået og blodtrykket. Magnesium er nødvendig for energiproduksjon i levende organismer, for oksidativ fosforylering og glykolyse.

Det bidrar også til utvikling av bein og er nødvendig for syntese av blant annet DNA, RNA, glutation.

Natrium og kalium

De er to meget rike ioner i celleinteriøret, og variasjoner i deres indre og eksterne konsentrasjoner, så vel som deres transport, er avgjørende faktorer for mange fysiologiske prosesser.

Kalium er den mest forekommende intracellulære kation, den opprettholder væskevolumet inne i cellen og de transmembrane elektrokjemiske gradienter.

Både natrium og kalium er aktivt involvert i overføring av nerveimpulser, da de transporteres med natrium-kaliumpumpen. Sodium deltar også i muskelsammentrekning og i absorpsjonen av næringsstoffer gjennom cellemembranen.

Resten av de sekundære bioelementene: molybden (Mo), fluor (F), Klor (Cl), jod (I) og kobber (Cu) spiller viktige roller i mange fysiologiske reaksjoner. De trengs imidlertid i en mye mindre andel enn de seks elementene som er forklart over.

referanser

1. Egami, F. (1974). Mindre elementer og evolusjon. Journal of molecular evolution, 4 (2), 113-120.
2. Hackh, IW (1919). Bioelements; De kjemiske elementene i det levende materie. The Journal of general physiology, 1 (4), 429
3. Kaim, W., & Rall, J. (1996). Kobber - et "moderne" bioelement. Angewandte Chemie International Edition på engelsk, 35 (1), 43-60.
4. Nasjonale institutter for helse. (2016). Magnesium: faktaark for helsepersonell. Versjon gjeldende, 27.
5. Peñuelas, J., Fernández-Martínez, M., Ciais, P., Jou, D., Piao, S., Obersteiner, M., … & Sardans, J. (2019). Bioelementene, elementomet og den biogeokjemiske nisje. Økologi, 100 (5), e02652
6. Skalny, AV (2014). Bioelementer og bioelementologi i farmakologi og ernæring: Grunnleggende og praktiske aspekter. I farmakologi og ernæringsintervensjon i behandling av sykdom. IntechOpen.
7. Solioz, M. (2018). Copper-A Modern Bioelement. I kobber og bakterier (s. 1-9). Springer, Cham.
8. Verdens helseorganisasjon. (2015). Faktaark: Salt.