Bioelementos: classificação (primária e secundária) - Ciência - 2023

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“Bioelemento”É um termo usado para se referir aos principais elementos químicos que compõem os seres vivos. Em algumas classificações, eles são divididos em elementos primários e elementos secundários.

Dos 87 elementos químicos que conhecemos, apenas 34 constituem matéria orgânica, e 17 desses 34 são reconhecidamente indispensáveis à vida. Além disso, desses 17 elementos essenciais, cinco constituem mais de 90% da matéria que compõe os organismos vivos.

Os seis principais elementos da matéria orgânica são hidrogênio (H, 59%), oxigênio (O, 24%), carbono (C, 11%), nitrogênio (N, 4%), fósforo (P, 1%) e enxofre (S, 0,1 a 1%).

Essas porcentagens refletem o número de átomos de cada elemento em relação ao número total de átomos que compõem as células vivas e são os chamados “bioelementos primários”.

Os bioelementos secundários são encontrados em uma proporção muito menor e são potássio (K), magnésio (Mg), ferro (Fe), cálcio (Ca), molibdênio (Mo), flúor (F), cloro ( Cl), sódio (Na), iodo (I), cobre (Cu) e zinco (Zn).

Os elementos secundários são geralmente cofatores em reações catalíticas e participam de muitos dos processos bioquímicos e fisiológicos inerentes às células dos organismos.

Bioelementos primários

Os átomos de carbono, hidrogênio e oxigênio são a base estrutural das moléculas que compõem a matéria orgânica, enquanto o nitrogênio, o fósforo e o enxofre interagem com diferentes biomoléculas para causar reações químicas.

Hidrogênio

O hidrogênio é um elemento químico que existe na forma gasosa à temperatura ambiente (25ºC), só pode existir no estado sólido ou líquido à temperatura ambiente quando está ligado a outras moléculas.

Acredita-se que os átomos de hidrogênio estejam entre os primeiros átomos a formar o universo primitivo. As teorias que são tratadas propõem que os prótons contidos no núcleo dos átomos de hidrogênio começaram a se associar com os elétrons de outros elementos para formar moléculas mais complexas.

O hidrogênio pode se combinar quimicamente com quase qualquer outro elemento para formar moléculas, entre as quais estão água, carboidratos, hidrocarbonetos, etc.

Esse elemento é responsável pela formação das ligações conhecidas como “ligações de hidrogênio”, uma das mais importantes interações fracas das biomoléculas e a principal força responsável pela manutenção das estruturas tridimensionais de proteínas e ácidos nucléicos.

Carbono

O carbono forma o núcleo de muitas biomoléculas. Seus átomos podem se combinar covalentemente com quatro outros átomos de diferentes elementos químicos e também com eles próprios para formar a estrutura de moléculas altamente complexas.

O carbono, junto com o hidrogênio, é um dos elementos químicos que podem formar o maior número de diferentes compostos químicos. Tanto é verdade que todas as substâncias e compostos classificados como "orgânicos" contêm átomos de carbono em sua estrutura principal.

Entre as principais moléculas de carbono dos seres vivos estão carboidratos (açúcares ou sacarídeos), proteínas e seus aminoácidos, ácidos nucléicos (DNA e RNA), lipídeos e ácidos graxos, entre outros.

Oxigênio

O oxigênio é um elemento gasoso e é o mais abundante em toda a crosta terrestre. Ele está presente em muitos componentes orgânicos e inorgânicos e forma compostos com quase todos os elementos químicos.

É responsável pela oxidação de compostos químicos e combustão, que também são diferentes formas de oxidação. O oxigênio é um elemento muito eletronegativo, faz parte da molécula de água e participa do processo respiratório de grande parte dos seres vivos.

As espécies reativas de oxigênio são responsáveis pelo estresse oxidativo dentro das células. É muito comum observar os danos causados por compostos oxidativos às macromoléculas no interior da célula, uma vez que desequilibram o interior redutor das células.

Azoto

O nitrogênio também é predominantemente gasoso, constituindo cerca de 78% da atmosfera terrestre. É um elemento importante na nutrição de plantas e animais.

Em animais, o nitrogênio é uma parte fundamental dos aminoácidos, que, por sua vez, são os blocos de construção das proteínas. As proteínas estruturam os tecidos e muitos deles têm a atividade enzimática necessária para acelerar muitas das reações vitais das células.

O nitrogênio está presente nas bases nitrogenadas do DNA e do RNA, moléculas essenciais para a transferência de informações genéticas dos pais para os filhos e para o bom funcionamento dos organismos vivos como sistemas celulares.

Combine

A forma mais abundante deste elemento na natureza são os fosfatos sólidos em solos férteis, rios e lagos. É um elemento importante para o funcionamento de animais e plantas, mas também de bactérias, fungos, protozoários e todos os seres vivos.

Em animais, o fósforo é encontrado em abundância em todos os ossos na forma de fosfato de cálcio.

O fósforo é essencial para a vida, pois também é um elemento que faz parte do DNA, RNA, ATP e fosfolipídios (componentes fundamentais das membranas celulares).

Este bioelemento está sempre envolvido em reações de transferência de energia, pois forma compostos com ligações muito energéticas, cuja hidrólise é utilizada para movimentar diferentes sistemas celulares.

Enxofre

O enxofre é comumente encontrado na forma de sulfetos e sulfatos. É especialmente abundante em áreas vulcânicas e está presente nos resíduos de aminoácidos cisteína e metionina.

Nas proteínas, os átomos de enxofre da cisteína formam uma interação intra ou intermolecular muito forte, conhecida como “ponte dissulfeto”, que é essencial para a formação da estrutura secundária, terciária e quaternária das proteínas celulares.

A coenzima A, um intermediário metabólico com uma ampla variedade de funções, possui um átomo de enxofre em sua estrutura.

Este elemento também é fundamental na estrutura de muitos cofatores enzimáticos que participam de diferentes vias metabólicas importantes.

Bioelementos secundários

Conforme mencionado acima, os bioelementos secundários são aqueles que se encontram em menor proporção que os primários e os mais importantes são o potássio, magnésio, ferro, cálcio, sódio e zinco.

Os bioelementos secundários ou oligoelementos estão envolvidos em muitos dos processos fisiológicos das plantas, na fotossíntese, na respiração, no equilíbrio iônico celular do vacúolo e cloroplastos, no transporte de carboidratos para o floema, etc.

Isso vale também para animais e outros organismos, onde esses elementos, mais ou menos dispensáveis e menos abundantes, fazem parte de muitos cofatores necessários ao funcionamento de todo o maquinário celular.

Ferro

O ferro é um dos mais importantes bioelementos secundários, uma vez que tem funções em múltiplos fenômenos energéticos. É muito importante nas reações de redução de óxido natural.

Em mamíferos, por exemplo, o ferro é uma parte essencial da hemoglobina, a proteína responsável pelo transporte de oxigênio no sangue dentro dos eritrócitos ou glóbulos vermelhos.

Nas células vegetais esse elemento também faz parte de alguns pigmentos como a clorofila, essencial para os processos fotossintéticos. Faz parte das moléculas do citocromo, também essenciais para a respiração.

Zinco

Os cientistas pensam que o zinco foi um dos elementos-chave no surgimento de organismos eucarióticos milhões de anos atrás, uma vez que muitas das proteínas de ligação ao DNA para replicação que compunham os "eucariotos primitivos" usavam zinco como motivo da União.

Um exemplo deste tipo de proteína são os dedos de zinco, que estão envolvidos na transcrição de genes, tradução de proteínas, metabolismo e montagem de proteínas, etc.

Cálcio

O cálcio é um dos minerais mais abundantes do planeta Terra; Na maioria dos animais, ela forma dentes e ossos na forma de hidroxifosfato de cálcio. Este elemento é essencial para a contração muscular, transmissão de impulsos nervosos e coagulação do sangue.

Magnésio

A maior proporção de magnésio na natureza é encontrada na forma sólida combinada com outros elementos, não apenas no estado livre. O magnésio é um cofator para mais de 300 sistemas enzimáticos diferentes em mamíferos.

As reações nas quais participa variam desde a síntese de proteínas, mobilidade muscular e função nervosa, até a regulação dos níveis de glicose no sangue e da pressão arterial. O magnésio é necessário para a produção de energia em organismos vivos, para a fosforilação oxidativa e a glicólise.

Também contribui para o desenvolvimento dos ossos e é necessário para a síntese de DNA, RNA, glutationa, entre outros.

Sódio e potássio

São dois íons muito abundantes no interior da célula e variações em suas concentrações internas e externas, bem como em seu transporte, são decisivas para muitos processos fisiológicos.

O potássio é o cátion intracelular mais abundante, ele mantém o volume do líquido dentro da célula e os gradientes eletroquímicos transmembrana.

Tanto o sódio quanto o potássio estão ativamente envolvidos na transmissão dos impulsos nervosos, pois são transportados pela bomba de sódio-potássio. O sódio também participa da contração muscular e da absorção de nutrientes pela membrana celular.

O resto dos bioelementos secundários: molibdênio (Mo), flúor (F), cloro (Cl), iodo (I) e cobre (Cu) desempenham papéis importantes em muitas reações fisiológicas. No entanto, eles são necessários em uma proporção muito menor do que os seis elementos explicados acima.

Referências

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