Τα κύτταρα των ζωντανών όντων αποτελούνται κυρίως από τέσσερα στοιχεία: άνθρακα, υδρογόνο, οξυγόνο και άζωτο. Αποτελούν το 96% των ατόμων που βρίσκονται στα έμβια όντα, επομένως θα μπορούσαν να θεωρηθούν μείζονες χημικές ουσίες. Ωστόσο, ανάλογα με τον τρόπο που ορίζετε τα κύρια, άλλα στοιχεία που απαρτίζουν μόνο λίγο τοις εκατό των κελιών μπορούν να βρίσκονται στην κορυφή της λίστας. Αν το μείζον σημαίνει επίσης απαραίτητο για τη ζωή, τότε τα «ιχνοστοιχεία» είναι πολύ σημαντικά αν και αποτελούν μόλις το 0,5% των ατόμων σε έναν οργανισμό.
TL; DR (Πάρα πολύ καιρό; Δεν διαβάστηκε)
Τα τέσσερα πιο σημαντικά στοιχεία στα κύτταρα είναι ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο. Ωστόσο, άλλα στοιχεία - όπως νάτριο, κάλιο, ασβέστιο και φώσφορος - είναι επίσης σημαντικά.
Οι Μεγάλοι Τέσσερις
Ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο είναι γνωστά ως τα κύρια «οργανικά» στοιχεία επειδή αποτελούν τα δομικά στοιχεία που καθιστούν δυνατή τη ζωή. Μεταξύ των τεσσάρων, ο άνθρακας είναι ίσως ο πιο ξεχωριστός, καθώς μπορεί να σχηματίσει δεσμούς με τον εαυτό του και να δημιουργήσει μόρια που έχουν πολλά διαφορετικά σχήματα. Τα μόρια άνθρακα μπορεί να είναι βραχείες αλυσίδες, μεγάλες αλυσίδες, λυγισμένες αλυσίδες, αλυσίδες διακλάδωσης και σχήματα δακτυλίου. Οι τέσσερις κατηγορίες μακρομορίων που καθιστούν δυνατή τη ζωή (πρωτεΐνες, υδατάνθρακες, λιπίδια και νουκλεϊκά οξέα) είναι όλες κατασκευασμένες από άνθρακα, μαζί με τα άλλα τρία κύρια οργανικά στοιχεία.
Σημαντικά στοιχεία
Εκτός από τα τέσσερα προαναφερθέντα, τα επόμενα κύρια στοιχεία θα ήταν ο φωσφόρος, το θείο, το νάτριο, το χλώριο, το κάλιο, το ασβέστιο και το μαγνήσιο. Αυτά αποτελούν το 3,5% των ζωντανών όντων. Ο φωσφόρος βοηθά στη σύνδεση μεμονωμένων μονάδων DNA σε μια μακρά αλυσίδα. Το θείο σχηματίζει γέφυρες μεταξύ διαφορετικών τμημάτων μιας πρωτεΐνης, οι οποίες βοηθούν να δώσουν στην πρωτεΐνη το τρισδιάστατο σχήμα της. Το νάτριο, το χλώριο, το κάλιο και το ασβέστιο είναι απαραίτητα για τα νευρικά κύτταρα για την αποστολή ηλεκτρικών σημάτων σε άλλα κύτταρα. Και ορισμένα ένζυμα απαιτούν μαγνήσιο για να λειτουργήσουν.
Ιχνοστοιχεία
Τα ιχνοστοιχεία υπάρχουν σε χαμηλά επίπεδα στους οργανισμούς και αποτελούν μόλις το 0,5% των ζωντανών κυττάρων. Ωστόσο, τα ζωντανά πράγματα δεν θα μπορούσαν να επιβιώσουν χωρίς ιχνοστοιχεία. Τα ιχνοστοιχεία περιλαμβάνουν:
- σίδερο
- ιώδιο
- μαγγάνιο
- μολυβδαίνιο
- σελήνιο
- πυρίτιο
- κασσίτερος
- βανάδιο
- βόριο
- χρώμιο
- κοβάλτιο
- χαλκός
- φθόριο
Ο σίδηρος βρίσκεται στα ερυθρά αιμοσφαίρια και βοηθά στη μεταφορά οξυγόνου στη ροή του αίματος. Το ιώδιο είναι σημαντικό για την παραγωγή διαφορετικών μορφών θυρεοειδικής ορμόνης, η οποία ρυθμίζει τα επίπεδα ανάπτυξης και ενέργειας στους ανθρώπους. Πολλά από τα ιχνοστοιχεία απαιτούνται από ένζυμα για να συμβούν χημικές αντιδράσεις.
Η σημασία του νερού
Το νερό αποτελείται από δύο άτομα υδρογόνου που συνδέονται με ένα άτομο οξυγόνου. Αν και το νερό υπάρχει ως ξεχωριστά μόρια και δεν σχηματίζει φυσικές συνδέσεις με πρωτεΐνες, λιπίδια, υδατάνθρακες και νουκλεϊκά οξέα, είναι απαραίτητο για τη ζωή. Τα μόρια που καθιστούν δυνατή τη ζωή λειτουργούν μόνο εάν διαλύονται σε νερό. Τα ένζυμα επιταχύνουν τις χημικές αντιδράσεις, τα λιπίδια χρησιμεύουν ως αποθήκες ενέργειας και τα σάκχαρα διασπώνται εύκολα για την παραγωγή ενέργειας, αλλά όλα αυτά είναι δυνατά επειδή αυτά τα μόρια επιπλέουν σε ένα υδατώδες περιβάλλον. Το υδρογόνο και το οξυγόνο στο νερό είναι δύο από τα τέσσερα μεγάλα στοιχεία της ζωής, αλλά αυτά τα δύο εξυπηρετούν ένα ξεχωριστό ως νερό, σε σύγκριση με τους σκοπούς που εξυπηρετούν όταν αποτελούν μέρος του οργανικού που περιέχει άνθρακα μόρια.