A biogén elemek, az élet szénalapúsága
Az élőlények elkülönülése a környezetüktől több szinten is megnyilvánul. Egyik
legszembeötlőbb eltérés az egyes kémiai elemek előfordulási gyakoriságában
megmutatkozó különbség.
A természetben kb. 92 elem található meg, ugyanakkor az élőlények testének felépítésében
csupán kb. 30 elem vesz részt. Ezeket, az élő szervezeteket felépítő kémiai elemeket biogén
elemeknek nevezzük. (A kémiai elemek azonos rendszámú (protonszámú) atomokból felépülő
anyagi halmazok.) A biogén elemeket előfordulási gyakoriságuk alapján csoportosítjuk.
Az elsődleges biogén elemek az élő szervezetek tömegének több, mint 95-97 %-át alkotják.
Ez csupán 4 elem: H, O, C, N. Közös jellemzőik:
kicsi atomsúly, atomméret, melynek köszönhetően nagy számban kapcsolhatók össze,
változatos molekulákat alkotva.
A nagy elektronvonzó képesség (EN) és a kis atomméret miatt erős kovalens kötések
kialakítására képesek, ezért stabil molekulákat alkotnak.
Többszörös kötések kialakítására képesek (C, N, O).
Az elsődleges biogén elemek relatív gyakorisága a földkéregben,
ill. az élő szervezetben eltérő.
Az elemek előfordulási gyakoriságában az egyik legnyilvánvalóbb különbség a szén
esetében mutatkozik meg. Ennek az a magyarázata, hogy az élőlények testének felépítésében
nagyrészt szerves vegyületek vesznek részt, mint pl. nagyobb csoportjaik a lipidek, a
szénhidrátok, a fehérjék, a nukleinsavak. A szerves vegyületeknek pedig definíciószerűen
alapvetően a szén- és hidrogéntartalmú vegyületeket tekintjük, ahol a szerves molekulák
alapvázát szénatomok láncolata alkotja.
A szén az egyetlen elem, melynek atomjai szinte korlátlan számban képesek egymással
összekapcsolódva különféle stabil óriásmolekulákat létrehozni, mivel a kis méretű
szénatomtörzs körül az erős kötőelektronpárok szimmetrikusan, többnyire tetraéderesen
helyezkednek el. A szénnel megegyező vegyértékelektron-szerkezetű szilíciumnak, az
alkánokhoz hasonló, hidrogénnel képzett vegyületei a szilánok, ugyanakkor néhány
Földkéreg Emberi szervezet
H 0% 60,3%
O 62,5% 25,2%
C 0,1% 10,5%
N 0,000
