" Bioelement "는 생명체를 구성하는 주요 화학 원소를 가리키는 데 사용되는 용어입니다. 일부 분류에서는 기본 요소와 보조 요소로 구분됩니다.
87 개의 알려진 화학 원소 중 34 개만이 유기물을 구성하며, 이들 34 개 중 17 개는 생명에 필수적인 것으로 알려져 있습니다. 또한이 17 가지 필수 요소 중 5 가지가 생명체를 구성하는 물질의 90 % 이상을 구성합니다.
원소 주기율표, 1 차 및 2 차 생물 원소도 표시됩니다 (출처 : Wikimedia Commons를 통한 Alejandro Porto)
유기물의 여섯 가지 주요 원소는 수소 (H, 59 %), 산소 (O, 24 %), 탄소 (C, 11 %), 질소 (N, 4 %), 인 (P, 1 %) 및 황 (S, 0.1 ~ 1 %).
이 백분율은 살아있는 세포를 구성하는 총 원자 수와 관련하여 각 원소의 원자 수를 반영하며 "1 차 생물 원소"로 알려져 있습니다.
2 차 생물 원소는 훨씬 적은 비율로 발견되며 칼륨 (K), 마그네슘 (Mg), 철 (Fe), 칼슘 (Ca), 몰리브덴 (Mo), 불소 (F), 염소 ( Cl), 나트륨 (Na), 요오드 (I), 구리 (Cu) 및 아연 (Zn).
2 차 요소는 일반적으로 촉매 반응의 보조 인자이며 유기체 세포에 내재 된 많은 생화학 적 및 생리 학적 과정에 참여합니다.
1 차 생물 원소
탄소, 수소 및 산소 원자는 유기물을 구성하는 분자의 구조적 기반이며, 질소, 인 및 황은 서로 다른 생체 분자와 상호 작용하여 화학 반응을 일으 킵니다.
수소
수소는 실온 (25ºC)에서 기체 형태로 존재하는 화학 원소이며, 다른 분자와 결합 할 때 실온에서 고체 또는 액체 상태로만 존재할 수 있습니다.
수소 원자는 초기 우주를 구성하는 최초의 원자 중 하나로 생각됩니다. 다루는 이론은 수소 원자의 핵에 포함 된 양성자가 다른 원소의 전자와 결합하여 더 복잡한 분자를 형성하기 시작했다고 제안합니다.
수소는 물, 탄수화물, 탄화수소 등 거의 모든 다른 원소와 화학적으로 결합하여 분자를 형성 할 수 있습니다.
이 요소는 "수소 결합"으로 알려진 결합의 형성을 담당하며, 생체 분자에 대한 가장 중요한 약한 상호 작용 중 하나이며 단백질과 핵산의 3 차원 구조를 유지하는 주된 힘입니다.
탄소
탄소는 많은 생체 분자의 핵을 형성합니다. 그것의 원자는 서로 다른 화학 원소의 다른 4 개의 원자와 공유 결합 할 수 있으며 또한 그 자체로 매우 복잡한 분자의 구조를 형성 할 수 있습니다.
탄소는 수소와 함께 가장 많은 수의 다른 화합물을 형성 할 수있는 화학 원소 중 하나입니다. "유기"로 분류 된 모든 물질과 화합물은 주 구조에 탄소 원자를 포함하고 있습니다.
아미노산의 일반적인 구조 (출처 : 사용자 : Wikimedia Commons를 통한 Ppfk)
생명체의 주요 탄소 분자에는 탄수화물 (당류 또는 당류), 단백질 및 아미노산, 핵산 (DNA 및 RNA), 지질 및 지방산 등이 있습니다.
산소
산소는 기체 성분이며 전체 지각에서 가장 풍부합니다. 그것은 많은 유기 및 무기 성분에 존재하며 거의 모든 화학 원소와 화합물을 형성합니다.
그것은 다른 형태의 산화이기도 한 화학 화합물의 산화와 연소를 담당합니다. 산소는 매우 전기 음성적인 요소이며 물 분자의 일부이며 대부분의 생명체의 호흡 과정에 참여합니다.
반응성 산소 종은 세포 내부의 산화 스트레스를 담당합니다. 산화 화합물이 세포 내부의 거대 분자에 미치는 손상을 관찰하는 것은 매우 일반적입니다.
질소
질소는 또한 주로 기체 상태로 지구 대기의 약 78 %를 차지합니다. 그것은 식물과 동물의 영양에서 중요한 요소입니다.
동물에서 질소는 아미노산의 기본 부분이며, 이는 단백질의 구성 요소입니다. 단백질은 조직을 구성하며 이들 중 다수는 세포에 대한 많은 중요한 반응을 가속화하는 데 필요한 효소 활성을 가지고 있습니다.
질소는 DNA 및 RNA와 같은 핵산을 구성하는 질소 염기의 기본 부분입니다 (출처 : 파일 : 차이 DNA RNA-DE.svg : Sponk / * 번역 : Wikimedia Commons를 통한 Sponk)
질소는 DNA와 RNA의 질소 염기에 존재하며, 유전 정보를 부모에서 자손으로 전달하고 살아있는 유기체가 세포 시스템으로 적절하게 기능하는 데 필수적인 분자입니다.
시합
자연에서이 원소의 가장 풍부한 형태는 비옥 한 토양, 강 및 호수에있는 고체 인산염입니다. 그것은 동식물뿐만 아니라 박테리아, 균류, 원생 동물 및 모든 생명체의 기능에 중요한 요소입니다.
동물에서 인은 모든 뼈에서 인산 칼슘 형태로 풍부하게 발견됩니다.
인은 DNA, RNA, ATP 및 인지질 (세포막의 기본 구성 요소)의 일부인 요소이기 때문에 생명에 필수적입니다.
이 생물 원소는 에너지 전달 반응에 항상 관여합니다. 왜냐하면 그것은 매우 에너지적인 결합을 가진 화합물을 형성하기 때문입니다. 가수 분해는 다른 세포 시스템을 움직이는 데 사용됩니다.
황
황은 일반적으로 황화물과 황산염의 형태로 발견됩니다. 특히 화산 지역에 풍부하며 아미노산 잔기 시스테인과 메티오닌에 존재합니다.
단백질에서 시스테인의 황 원자는 세포 단백질의 2 차, 3 차 및 4 차 구조를 형성하는 데 필수적인 "이황화 다리"로 알려진 매우 강력한 분자간 또는 분자간 상호 작용을 형성합니다.
다양한 기능을 가진 대사 중간체 인 코엔자임 A는 구조에 황 원자를 가지고 있습니다.
이 요소는 또한 다른 중요한 대사 경로에 참여하는 많은 효소 보조 인자의 구조에서 기본입니다.
2 차 생물 원소
위에서 언급했듯이 2 차 생물 원소는 1 차 생물 원소보다 낮은 비율로 발견되는 성분이며 가장 중요한 것은 칼륨, 마그네슘, 철, 칼슘, 나트륨 및 아연입니다.
2 차 생물 원소 또는 미량 원소는 식물의 많은 생리 학적 과정, 광합성, 호흡, 액포와 엽록체의 세포 이온 균형, 체관으로의 탄수화물 수송 등에 관여합니다.
이것은 동물과 다른 유기체들에게도 마찬가지입니다.이 요소들은 어느 정도 필요하거나 덜 풍부하며 전체 세포 기계의 기능에 필요한 많은 보조 인자의 일부입니다.
철
철은 여러 에너지 현상에서 기능을하기 때문에 가장 중요한 2 차 생물 원소 중 하나입니다. 천연 산화물 환원 반응에서 매우 중요합니다.
예를 들어 포유류에서 철은 적혈구 또는 적혈구 내에서 혈액의 산소 수송을 담당하는 단백질 인 헤모글로빈의 필수 부분입니다.
식물 세포에서이 원소는 광합성 과정에 필수적인 엽록소와 같은 일부 색소의 일부이기도합니다. 그것은 또한 호흡에 필수적인 사이토 크롬 분자의 일부입니다.
아연
과학자들은 "원시 진핵 생물"을 구성하는 복제를위한 많은 DNA 결합 단백질이 아연을 모티브로 사용했기 때문에 수백만 년 전 진핵 생물의 출현에 아연이 핵심 요소 중 하나라고 생각합니다. 연합의.
이러한 유형의 단백질의 예는 유전자 전사, 단백질 번역, 신진 대사 및 단백질 조립 등에 관여하는 징크 핑거입니다.
칼슘
칼슘은 지구상에서 가장 풍부한 미네랄 중 하나입니다. 대부분의 동물에서 수산화 인산 칼슘의 형태로 치아와 뼈를 구성합니다. 이 요소는 근육 수축, 신경 자극 전달 및 혈액 응고에 필수적입니다.
마그네슘
자연에서 마그네슘의 가장 높은 비율은 다른 원소와 결합 된 고체 형태로 발견되며 자유 상태에서만 발견되는 것이 아닙니다. 마그네슘은 포유류의 300 개 이상의 다양한 효소 시스템의 보조 인자입니다.
그것이 참여하는 반응은 단백질 합성, 근육 이동성 및 신경 기능에서 혈당 수치 및 혈압 조절에 이르기까지 다양합니다. 마그네슘은 살아있는 유기체의 에너지 생산, 산화 적 인산화 및 해당 과정에 필요합니다.
또한 뼈의 발달에 기여하며 DNA, RNA, 글루타티온 등의 합성에 필요합니다.
나트륨과 칼륨
이들은 세포 내부에있는 두 가지 매우 풍부한 이온이며 내부 및 외부 농도의 변화와 수송은 많은 생리적 과정의 결정 요인입니다.
칼륨은 가장 풍부한 세포 내 양이온이며, 세포 내부의 액체 부피와 막 횡단 전기 화학적 구배를 유지합니다.
나트륨과 칼륨은 나트륨-칼륨 펌프에 의해 전달되기 때문에 신경 자극 전달에 적극적으로 관여합니다. 나트륨은 또한 근육 수축과 세포막을 통한 영양소 흡수에 참여합니다.
나머지 2 차 생물 원소 인 몰리브덴 (Mo), 불소 (F), 염소 (Cl), 요오드 (I) 및 구리 (Cu)는 많은 생리 학적 반응에서 중요한 역할을합니다. 그러나 위에서 설명한 6 가지 요소보다 훨씬 적은 비율로 필요합니다.
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