NGUYÊN TỐ SINH HỌC: PHÂN LOẠI (SƠ CẤP VÀ THỨ CẤP) - SINH HỌC - 2026

" Bioelement " là một thuật ngữ được sử dụng để chỉ các nguyên tố hóa học chính tạo nên chúng sinh. Trong một số cách phân loại, chúng được chia thành các yếu tố chính và yếu tố phụ.

Trong số 87 nguyên tố hóa học đã biết, chỉ có 34 nguyên tố tạo nên chất hữu cơ và 17 trong số 34 nguyên tố này được biết là thực sự không thể thiếu cho sự sống. Ngoài ra, trong số 17 nguyên tố thiết yếu này, năm nguyên tố chiếm hơn 90% vật chất cấu tạo nên các cơ thể sống.

Bảng tuần hoàn các nguyên tố, nguyên tố sinh học chính và phụ cũng được chỉ ra (Nguồn: Alejandro Porto qua Wikimedia Commons)

Sáu nguyên tố chính trong chất hữu cơ là hydro (H, 59%), oxy (O, 24%), carbon (C, 11%), nitơ (N, 4%), phốt pho (P, 1%) và lưu huỳnh (S, 0,1 đến 1%).

Những tỷ lệ phần trăm này phản ánh số nguyên tử của mỗi nguyên tố so với tổng số nguyên tử tạo nên tế bào sống và đây là những gì được gọi là "nguyên tố sinh học cơ bản".

Các nguyên tố sinh học thứ cấp được tìm thấy với tỷ lệ nhỏ hơn nhiều và là kali (K), magiê (Mg), sắt (Fe), canxi (Ca), molypden (Mo), flo (F), clo ( Cl), natri (Na), iot (I), đồng (Cu) và kẽm (Zn).

Các yếu tố thứ cấp thường là đồng yếu tố trong các phản ứng xúc tác và tham gia vào nhiều quá trình sinh hóa và sinh lý vốn có trong tế bào của sinh vật.

Nguyên tố sinh học chính

Các nguyên tử cacbon, hydro và oxy là cơ sở cấu trúc của các phân tử tạo nên chất hữu cơ, trong khi nitơ, phốt pho và lưu huỳnh tương tác với các phân tử sinh học khác nhau để gây ra các phản ứng hóa học.

Hydrogen

Hydro là một nguyên tố hóa học tồn tại ở thể khí ở nhiệt độ phòng (25ºC), nó chỉ có thể tồn tại ở trạng thái rắn hoặc lỏng ở nhiệt độ phòng khi nó liên kết với các phân tử khác.

Nguyên tử hydro được cho là một trong những nguyên tử đầu tiên tạo nên vũ trụ sơ khai. Các lý thuyết được xử lý đề xuất rằng các proton chứa trong hạt nhân của nguyên tử hydro bắt đầu liên kết với các electron của các nguyên tố khác để tạo thành các phân tử phức tạp hơn.

Hydro có thể kết hợp hóa học với hầu hết các nguyên tố khác để tạo thành phân tử, trong số đó là nước, cacbohydrat, hydrocacbon, v.v.

Nguyên tố này chịu trách nhiệm hình thành các liên kết được gọi là "liên kết hydro", một trong những tương tác yếu quan trọng nhất đối với các phân tử sinh học và là lực lượng chính chịu trách nhiệm duy trì cấu trúc ba chiều của protein và axit nucleic.

Carbon

Carbon tạo thành hạt nhân của nhiều phân tử sinh học. Các nguyên tử của nó có thể kết hợp cộng hóa trị với bốn nguyên tử khác của các nguyên tố hóa học khác nhau và với chính chúng để tạo thành cấu trúc của các phân tử rất phức tạp.

Carbon, cùng với hydro, là một trong những nguyên tố hóa học có thể tạo thành số lượng lớn nhất các hợp chất hóa học khác nhau. Nhiều đến mức tất cả các chất và hợp chất được phân loại là "hữu cơ" đều chứa nguyên tử cacbon trong cấu trúc chính của chúng.

Cấu trúc chung của một axit amin (Nguồn: Người dùng: Ppfk qua Wikimedia Commons)

Trong số các phân tử cacbon chính của cơ thể sống là cacbohydrat (đường hoặc saccharid), protein và các axit amin của chúng, axit nucleic (DNA và RNA), lipid và axit béo, trong số những loại khác.

Ôxy

Oxy là một nguyên tố khí và có nhiều nhất trong toàn bộ lớp vỏ trái đất. Nó có mặt trong nhiều thành phần hữu cơ và vô cơ và tạo thành các hợp chất với hầu hết các nguyên tố hóa học.

Nó chịu trách nhiệm cho quá trình oxy hóa các hợp chất hóa học và quá trình đốt cháy, cũng là các dạng oxy hóa khác nhau. Oxy là nguyên tố có độ âm điện rất lớn, nó là một phần của phân tử nước và tham gia vào quá trình hô hấp của một bộ phận lớn cơ thể sống.

Các loại oxy phản ứng chịu trách nhiệm về stress oxy hóa bên trong tế bào. Rất thường thấy những tổn thương do các hợp chất oxy hóa gây ra đối với các đại phân tử bên trong tế bào, vì chúng làm mất cân bằng nội chất khử của tế bào.

Nitơ

Nitơ cũng chủ yếu ở thể khí, chiếm khoảng 78% bầu khí quyển của Trái đất. Nó là một yếu tố quan trọng trong dinh dưỡng của thực vật và động vật.

Ở động vật, nitơ là một phần cơ bản của axit amin, đến lượt nó, là thành phần cấu tạo nên protein. Protein cấu trúc các mô và nhiều trong số chúng có hoạt tính enzym cần thiết để đẩy nhanh nhiều phản ứng quan trọng cho tế bào.

Nitơ là một phần cơ bản của các bazơ nitơ tạo nên axit nucleic như DNA và RNA (Nguồn: File: Difference DNA RNA-DE.svg: Sponk / * bản dịch: Sponk qua Wikimedia Commons)

Nitơ có trong các cơ sở nitơ của DNA và RNA, những phân tử cần thiết để chuyển thông tin di truyền từ bố mẹ sang con cái và cho hoạt động bình thường của các sinh vật sống như hệ thống tế bào.

Trận đấu

Dạng phong phú nhất của nguyên tố này trong tự nhiên là dạng phốt phát rắn trong đất màu mỡ, sông và hồ. Nó là một yếu tố quan trọng đối với hoạt động của động vật và thực vật, cũng như vi khuẩn, nấm, động vật nguyên sinh và tất cả các sinh vật sống.

Ở động vật, phốt pho được tìm thấy rất nhiều trong xương dưới dạng canxi phốt phát.

Phốt pho rất cần thiết cho sự sống, vì nó cũng là một phần của DNA, RNA, ATP và phospholipid (thành phần cơ bản của màng tế bào).

Nguyên tố sinh học này luôn tham gia vào các phản ứng truyền năng lượng, vì nó tạo thành các hợp chất có liên kết rất năng lượng, quá trình thủy phân được sử dụng để di chuyển các hệ thống tế bào khác nhau.

Lưu huỳnh

Lưu huỳnh thường được tìm thấy ở dạng sunfua và sunfat. Nó đặc biệt có nhiều ở các khu vực núi lửa và có trong dư lượng axit amin cysteine ​​và methionine.

Trong protein, các nguyên tử lưu huỳnh của cysteine ​​tạo thành một tương tác nội hoặc giữa các phân tử rất mạnh được gọi là "cầu nối disulfide", điều này cần thiết cho sự hình thành cấu trúc bậc hai, bậc ba và bậc bốn của protein tế bào.

Coenzyme A, một chất trung gian chuyển hóa với nhiều chức năng khác nhau, có một nguyên tử lưu huỳnh trong cấu trúc của nó.

Yếu tố này cũng là cơ bản trong cấu trúc của nhiều đồng yếu tố enzym tham gia vào các con đường trao đổi chất quan trọng khác nhau.

Nguyên tố sinh học thứ cấp

Như đã đề cập ở trên, các nguyên tố sinh học phụ là những nguyên tố có tỷ lệ thấp hơn nguyên tố chính và quan trọng nhất là kali, magiê, sắt, canxi, natri và kẽm.

Nguyên tố sinh học thứ cấp hoặc nguyên tố vi lượng tham gia vào nhiều quá trình sinh lý của thực vật, trong quang hợp, hô hấp, cân bằng ion tế bào của không bào và lục lạp, vận chuyển cacbohydrat đến phloem, v.v.

Điều này cũng đúng đối với động vật và các sinh vật khác, nơi các nguyên tố này, ít nhiều không thể thiếu và ít phong phú hơn, là một phần của nhiều đồng yếu tố cần thiết cho hoạt động của toàn bộ bộ máy tế bào.

Bàn là

Sắt là một trong những nguyên tố sinh học thứ cấp quan trọng nhất vì nó có chức năng trong nhiều hiện tượng năng lượng. Nó rất quan trọng trong các phản ứng khử oxit tự nhiên.

Ví dụ, ở động vật có vú, sắt là một phần thiết yếu của hemoglobin, protein chịu trách nhiệm vận chuyển oxy trong máu trong hồng cầu hoặc hồng cầu.

Trong tế bào thực vật, nguyên tố này cũng là một phần của một số sắc tố như chất diệp lục, rất cần thiết cho quá trình quang hợp. Nó là một phần của các phân tử cytochrome, cũng cần thiết cho quá trình hô hấp.

Kẽm

Các nhà khoa học cho rằng kẽm là một trong những nguyên tố quan trọng trong sự xuất hiện của các sinh vật nhân chuẩn cách đây hàng triệu năm, vì nhiều protein liên kết DNA để sao chép tạo nên các "sinh vật nhân chuẩn nguyên thủy" đã sử dụng kẽm làm họa tiết. của Union.

Ví dụ về loại protein này là ngón tay kẽm, có liên quan đến quá trình phiên mã gen, dịch mã protein, chuyển hóa và lắp ráp protein, v.v.

Canxi

Canxi là một trong những khoáng chất phong phú nhất trên hành tinh trái đất; ở hầu hết các loài động vật, nó tạo nên răng và xương dưới dạng canxi hydroxyphosphat. Yếu tố này cần thiết cho sự co cơ, truyền các xung thần kinh và đông máu.

Magiê

Tỷ lệ magiê cao nhất trong tự nhiên được tìm thấy ở dạng rắn kết hợp với các nguyên tố khác, nó không chỉ được tìm thấy ở trạng thái tự do. Magiê là một đồng yếu tố cho hơn 300 hệ thống enzym khác nhau ở động vật có vú.

Các phản ứng mà nó tham gia bao gồm từ tổng hợp protein, khả năng vận động của cơ và chức năng thần kinh, đến việc điều chỉnh mức đường huyết và huyết áp. Magiê cần thiết để sản xuất năng lượng trong cơ thể sống, cho quá trình phosphoryl hóa oxy hóa và đường phân.

Nó cũng góp phần vào sự phát triển của xương và cần thiết cho quá trình tổng hợp DNA, RNA, glutathione, v.v.

Natri và kali

Chúng là hai ion rất phong phú bên trong tế bào và sự thay đổi nồng độ bên trong và bên ngoài, cũng như sự vận chuyển của chúng, là yếu tố quyết định đối với nhiều quá trình sinh lý.

Kali là cation nội bào phong phú nhất, nó duy trì thể tích chất lỏng bên trong tế bào và các gradien điện hóa xuyên màng.

Cả natri và kali đều tham gia tích cực vào quá trình truyền các xung thần kinh, vì chúng được vận chuyển bởi máy bơm natri-kali. Natri cũng tham gia vào quá trình co cơ và hấp thụ các chất dinh dưỡng qua màng tế bào.

Phần còn lại của các nguyên tố sinh học thứ cấp: molipđen (Mo), flo (F), clo (Cl), iốt (I) và đồng (Cu) đóng vai trò quan trọng trong nhiều phản ứng sinh lý. Tuy nhiên, chúng cần thiết với một tỷ lệ nhỏ hơn nhiều so với sáu yếu tố được giải thích ở trên.

Người giới thiệu

1. Egami, F. (1974). Các yếu tố phụ và sự tiến hóa. Tạp chí tiến hóa phân tử, 4 (2), 113-120.
2. Hackh, IW (1919). Nguyên tố sinh học; Các yếu tố hóa học của vật chất sống. Tạp chí sinh lý học đại cương, 1 (4), 429
3. Kaim, W., & Rall, J. (1996). Đồng - một chất tăng cường sinh học "hiện đại". Angewandte Chemie International Edition bằng tiếng Anh, 35 (1), 43-60.
4. Viện Y tế Quốc gia. (2016). Magiê: tờ thông tin cho các chuyên gia y tế. Phiên bản hiện tại, 27.
5. Peñuelas, J., Fernández-Martínez, M., Ciais, P., Jou, D., Piao, S., Obersteiner, M.,… & Sardans, J. (2019). Các nguyên tố sinh học, nguyên tố nguyên tố và niche sinh hóa. Hệ sinh thái, 100 (5), e02652
6. Skalny, AV (2014). Nguyên tố sinh học và gia tốc sinh học trong dược lý và dinh dưỡng: Các khía cạnh cơ bản và thực tiễn. Trong Dược lý và Can thiệp Dinh dưỡng trong Điều trị Bệnh. IntechOpen.
7. Solioz, M. (2018). Copper-A Bioelement hiện đại. Trong Đồng và Vi khuẩn (trang 1-9). Springer, Cham.
8. Tổ chức Y tế Thế giới. (2015). Tờ thông tin: Muối.