Pierwiastki biofilne są niezbędnymi składnikami chemicznymi, niezbędne do utrzymania optymalnego funkcjonowania jednostki. Odgrywają istotną rolę w procesach biologicznych, wpływając na zdrowie i dobre samopoczucie jednostki. W poniższym artykule bliżej przyjrzymy się tym ważnym substancjom oraz zbadamy ich znaczenie.
Zobacz też: Co to jest historia jako nauka?
Definicja
Pierwiastki biogenne dzielą się na makro- i mikroelementy. Są to pierwiastki chemiczne występujące we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych. Dzielą się na makroelementy i mikroelementy. Odgrywają kluczową rolę dla prawidłowego funkcjonowania, a ich niedobór pierwiastków biogennych powoduje poważne zaburzenia, a nawet może doprowadzić do rychłej śmierci. Najbardziej obrazowo przedstawia się tutaj brak tlenu, bez którego dochodzi do duszenia się, a w konsekwencji nawet do zgonu.
Do makroelementów, zwanych także pierwiastkami głównymi zaliczamy m.in:
- węgiel (C),
- wodór (H),
- azot (N),
- tlen (O),
- siarkę (S),
- fosfor (P).
Pozostałymi pierwiastkami wchodzącymi w skład makroelementów są:
- wapń (Ca),
- magnez (Mg),
- potas (K).
Mikroelementy, zwane również pierwiastkami śladowymi, występujące w organizmach żywych to na przykład: cynk (Zn), żelazo (Fe), molibden (Mo), miedź (Cu), mangan (Mn), bor (B), chlor (Cl), kobalt (Co).
Węgiel
Węgiel, pierwiastek o fundamentalnym znaczeniu dla wszelkiego stworzenia na Ziemi, odgrywa kluczową rolę w wielu procesach biologicznych. Jego wszechstronność wynika z zdolności do tworzenia związków organicznych, stanowiących podstawę strukturalną aminokwasów, które są niezbędne do budowy białek. Węgiel wchodzi w skład związków tłuszczów, węglowodanów, a także jest składnikiem kwasów nukleinowych. Tworzy on kluczowe substancje, takie jak kwasy tłuszczowe, cukry i kwas deoksyrybonukleinowy (DNA). Tłuszcze stanowią źródło energii, izolują ciało, a także są składnikiem błon komórkowych. Węglowodany są drugim głównym źródłem energii dla ciała, natomiast kwas nukleinowy DNA przechowuje genetyczną informację, umożliwiając dziedziczenie cech i informacji genetycznej. Anion węglanowy, wraz z jonami chlorkowymi i sodu, warunkuje ciśnienie osmotyczne płynów ustrojowych.
Wodór
Wodór stanowi podstawowy składnik tworzący wodę i odgrywa fundamentalną rolę w strukturze naszych organizmów, stanowiąc aż 70% naszego ciała. Jednym z kluczowych aspektów wodorku jest jego działanie antyoksydacyjne w ciele. Działa jako skuteczny przeciwutleniacz, skutecznie neutralizując wolne rodniki, które mogą powstawać w wyniku procesów metabolicznych i oddziaływań z czynnikami zewnętrznymi. Ponadto, bierze udział w procesach metabolicznych, dostarczając energii niezbędnej do podtrzymania życia komórkowego. Woda, której wodór jest integralną częścią, stanowi istotny składnik dla utrzymania równowagi elektrolitowej, niezbędnej do wielu procesów fizjologicznych.
Azot
Azot, dominujący składnik powietrza, stanowi aż 78% jego objętości, co czyni go nieodłącznym elementem atmosfery. Jego wpływ na życie nie ogranicza się jednak jedynie do roli gazowego składnika atmosferycznego. Jest składnikiem aminokwasów, białek i kwasów nukleinowych. Ma działanie odtruwające i z tego względu odgrywa kluczową rolę w metabolizmie człowieka. Jego zdolność do przekształcania chociażby toksycznego amoniaku, powstającego w wyniku procesów metabolicznych, w mniej szkodliwy mocznik, pełni istotną funkcję w oczyszczaniu ciała. Mocznik, będący bardziej stabilny i mniej toksyczny, jest następnie usuwany z organizmu poprzez wydalanie z moczem.
Tlen
Najbardziej rozpoznawalny i powszechny pierwiastek, stanowi kluczową podstawę życia na Ziemi. Jest uznawany za fundamentalny element, niezbędny dla istnienia istot żywych, a często określa się go mianem „pierwiastka życia”. To nieodzowny składnik potrzebny do prawidłowego przebiegu oddychania, które jest niezbędne do życia. Bez tego procesu, znane jako oddychanie tlenowe, nie byłoby możliwe uzyskiwanie energii niezbędnej do podtrzymania życia komórkowego. Tlen pełni kluczową rolę w oksydacyjnym utlenianiu cukrów, co prowadzi do produkcji energii w postaci adenozynotrifosforanu (ATP). To właśnie ATP stanowi podstawowy nośnik energii, umożliwiający funkcjonowanie wszystkich procesów życiowych. Oprócz kluczowej roli tlenu w procesie oddychania, pierwiastek ten wchodzi w skład wielu związków chemicznych w organizmach. Bierze udział w procesach utleniania substancji organicznych, wspierając funkcje metaboliczne. Ponadto, jest niezbędny do wielu reakcji chemicznych, w tym procesów biochemicznych zachodzących w komórkach, które regulują funkcje komórkowe.
Siarka
Siarka, choć głównie kojarzy nam się z nieprzyjemnym zapachem i łatwopalnością, to istotny makroskładnik, charakteryzuje się zdolnością do tworzenia trwałych wiązań chemicznych, co przekłada się na wyjątkową wytrzymałość trzeciorzędowej struktury białek. Tworzy ona mostki dwusiarczkowe między resztami cysteiny, co znacznie wzmacnia strukturę białka. Występuje przede wszystkim w aminokwasach, takich jak np. metionina i cysteina. Metionina jest jednym z esencjalnych aminokwasów, co oznacza, że ciało nie może go samodzielnie syntetyzować i musi go pozyskiwać z pożywienia. Cysteina z kolei jest aminokwasem, który zawiera grupę tiolową (-SH), co umożliwia tworzenie wiązań dwusiarczkowych. Siarka jest również obecna w niektórych witaminach, takich jak tiamina (witamina B1) i biotyna (witamina B7). Odgrywają one ważną rolę w przemianach metabolicznych, w tym w procesie przekazywania energii. Zapotrzebowanie dobowe na siarkę związane jest z wyżej wymienionymi składnikami, a dokładniej z docelową wysokością ich stężenia w organizmie.
Fosfor
Fosfor, pełni fundamentalną rolę jako podstawowy budulec kości i zębów, współpracując ściśle z wapniem jako głównym składnikiem układu kostnego. Osiemdziesiąt procent jego całkowitej objętości lokalizuje się w strukturze kości, co podkreśla jego niezastąpioną rolę w utrzymaniu integralności układu kostnego, równocześnie działając wspólnie z wapniem i witaminą D. Wapń, witamina D i fosfor wspólnie kształtują skomplikowany układ regulacyjny, który utrzymuje funkcje fosforu na właściwym poziomie. Wzajemna interakcja między wapniem a fosforem jest kluczowa dla utrzymania zdrowia kości i zębów. Witamina D odgrywa rolę w absorpcji wapnia i fosforu z przewodu pokarmowego, co wpływa na utrzymanie odpowiednich poziomów tych minerałów w organizmie. Fosfor jest również kluczowym uczestnikiem procesów regulujących homeostazę organizmu, doprowadzając tym samym do zachowania równowagi wodno-elektrolitowej i kwasowo-zasadowej. Dodatkowo, fosfor uaktywnia syntezy niektórych witamin z grupy B, co wpływa na procesy metaboliczne i energetyczne.
Podsumowanie
Pierwiastki biofilne to kluczowe składniki chemiczne obecne we wszystkich organizmach roślinnych i zwierzęcych, odgrywające istotną rolę w procesach biologicznych. Pierwiastki te są niezbędne do prawidłowego funkcjonowania, uczestnicząc w procesach takich jak budowa białek, utrzymanie struktury komórkowej, czy regulacja procesów metabolicznych. Zrozumienie znaczenia tych pierwiastków jest kluczowe dla utrzymania zdrowia i równowagi biologicznej.
Sprawdź także: Jakie pierwiastki odkryła Maria Skłodowska-Curie?
