Sólin
Rís 05:36 • sest 21:19
Tunglið
Rís 16:44 • Sest 05:50
Flóð
Árdegis: 04:37 • Síðdegis: 17:05
Fjara
Árdegis: 10:57 • Síðdegis: 23:09
Atómin eða frumefnin (elements) sem lífverur taka til sín þegar þær stækka og þyngjast koma úr umhverfi þeirra. Þau hafa orðið til á sama hátt og önnur frumefni hér á jörð, það er að segja í Miklahvelli og í hvers konar kjarnahvörfum í óravíddum geimsins, bæði í venjulegum sólstjörnum, sprengistjörnum og svo framvegis. Í flestum samskiptum lífvera við umhverfið fara fram svokölluð efnahvörf (chemical reactions). Þau felast í því að efnasambönd (chemical compounds) breytast hvert í annað, en efnasambönd eru samsett úr frumefnum og þau breytast ekki við efnahvörfin. Grunneindir efnasambandanna nefnast sameindir (molecules) og þær eru samsettar úr frumeindum eða atómum sem eru grunneindir frumefnanna. Við getum einnig lýst efnahvörfum þannig að sameindir séu að breytast hver í aðra án þess að frumeindirnar breytist. Hins vegar þarf ýmist orku til efnahvarfa eða orka losnar við þau. Atómin sem lífverur eru byggðar úr koma úr þeirri fæðu sem þær nærast á og er þá allt meðtalið, bæði lífræn efni og ólífræn efni, venjuleg næring og efnaskipti við andrúmsloftið. Lífræn efni eru kolefnissambönd en kolefni (C) má kalla einkennisfrumefni lífsins. Auk kolefnis innihalda lífræn efnasambönd vetni (H), súrefni (O), nitur (N), brennistein (S) og fosfór (P). Það eru fjögur fyrstnefndu frumefnin sem mest eru notuð. Gott dæmi er mannslíkaminn sem skiptist þannig í frumefni samkvæmt einni heimild að 60,3% eru vetni, 25,5% súrefni,10,5% kolefni, 2,4% nitur, 0,13% fosfór og 0,13% brennisteinn, og er þá átt við prósentu atóma en ekki þyngdar. Hér er vatn líkamans meðtalið. Öll eru þessi frumefni ómissandi fyrir allar lífverur. Önnur frumefni sem finnast í nokkru magni í öllum lífverum eru magnesín (Mg), natrín (Na), kalín (K), kalsín (Ca) og klór (Cl). Loks eru allmörg frumefni, flest þeirra málmar, sem einungis er þörf fyrir í mjög smáum skammti, til dæmis járn (Fe), mangan (Mn), kopar (Cu) og sínk (Zn). Frumefni í þessum flokki eru flest ómissandi sem hjálparþættir vissra ensíma. Loks eru frumefni sem sumar lífverur notfæra sér en aðrar ekki, t.d. kísill (Si) og joð (I). Frumefnin sem þörf er fyrir a.m.k. í sumum lífverum eru samtals um 25. Öll dýr, sveppir og margar bakteríur þurfa að nærast á lífrænum efnasamböndum og nýta þau sem bæði kolefnis- og orkugjafa. Slíkar lífverur eru sagðar vera ófrumbjarga. Öðru máli gegnir um grænar plöntur. Þær geta komist af án lífrænnar næringar og eru því frumbjarga. Plönturnar nýta sér orku sólarljóssins til þess að nema koltvíoxíð úr andrúmsloftinu til nýmyndunar lífrænna sameinda en skila súrefni út í andrúmsloftið. Þetta nefnist ljóstillífum (photosynthesis) eins og kunnugt er. Með henni afla plönturnar sér kolefnis en önnur nauðsynleg frumefni fá þær úr jarðveginum sem ólífræn sölt eða málmjónir. Vissar bakteríur geta farið eins að og grænu plönturnar. Þetta á til dæmis við um blágrænar bakteríur sem áður fyrr voru nefndar blágrænir þörungar. Einnig eru til bakteríur sem geta notfært sér orku ólífrænna efnasambanda og þannig náð að vera frumbjarga. Ófrumbjarga lífverur jarðar eru óhjákvæmilega háðar þeim sem frumbjarga eru. Þær ófrumbjarga njóta orkuríkra lífrænna sameinda sem þær frumbjarga hafa búið til með ærnum tilkostnaði! Nánar er fjallað um ljóstillífun í svari Kesöru Margrétar Jónsson við spurningunni Hvernig geta plöntur breytt koltvíoxíði í súrefni?
Hvaðan koma atómin þegar lífrænar frumur skipta sér?
Atómin eða frumefnin (elements) sem lífverur taka til sín þegar þær stækka og þyngjast koma úr umhverfi þeirra. Þau hafa orðið til á sama hátt og önnur frumefni hér á jörð, það er að segja í Miklahvelli og í hvers konar kjarnahvörfum í óravíddum geimsins, bæði í venjulegum sólstjörnum, sprengistjörnum og svo framvegis. Í flestum samskiptum lífvera við umhverfið fara fram svokölluð efnahvörf (chemical reactions). Þau felast í því að efnasambönd (chemical compounds) breytast hvert í annað, en efnasambönd eru samsett úr frumefnum og þau breytast ekki við efnahvörfin. Grunneindir efnasambandanna nefnast sameindir (molecules) og þær eru samsettar úr frumeindum eða atómum sem eru grunneindir frumefnanna. Við getum einnig lýst efnahvörfum þannig að sameindir séu að breytast hver í aðra án þess að frumeindirnar breytist. Hins vegar þarf ýmist orku til efnahvarfa eða orka losnar við þau. Atómin sem lífverur eru byggðar úr koma úr þeirri fæðu sem þær nærast á og er þá allt meðtalið, bæði lífræn efni og ólífræn efni, venjuleg næring og efnaskipti við andrúmsloftið. Lífræn efni eru kolefnissambönd en kolefni (C) má kalla einkennisfrumefni lífsins. Auk kolefnis innihalda lífræn efnasambönd vetni (H), súrefni (O), nitur (N), brennistein (S) og fosfór (P). Það eru fjögur fyrstnefndu frumefnin sem mest eru notuð. Gott dæmi er mannslíkaminn sem skiptist þannig í frumefni samkvæmt einni heimild að 60,3% eru vetni, 25,5% súrefni,10,5% kolefni, 2,4% nitur, 0,13% fosfór og 0,13% brennisteinn, og er þá átt við prósentu atóma en ekki þyngdar. Hér er vatn líkamans meðtalið. Öll eru þessi frumefni ómissandi fyrir allar lífverur. Önnur frumefni sem finnast í nokkru magni í öllum lífverum eru magnesín (Mg), natrín (Na), kalín (K), kalsín (Ca) og klór (Cl). Loks eru allmörg frumefni, flest þeirra málmar, sem einungis er þörf fyrir í mjög smáum skammti, til dæmis járn (Fe), mangan (Mn), kopar (Cu) og sínk (Zn). Frumefni í þessum flokki eru flest ómissandi sem hjálparþættir vissra ensíma. Loks eru frumefni sem sumar lífverur notfæra sér en aðrar ekki, t.d. kísill (Si) og joð (I). Frumefnin sem þörf er fyrir a.m.k. í sumum lífverum eru samtals um 25. Öll dýr, sveppir og margar bakteríur þurfa að nærast á lífrænum efnasamböndum og nýta þau sem bæði kolefnis- og orkugjafa. Slíkar lífverur eru sagðar vera ófrumbjarga. Öðru máli gegnir um grænar plöntur. Þær geta komist af án lífrænnar næringar og eru því frumbjarga. Plönturnar nýta sér orku sólarljóssins til þess að nema koltvíoxíð úr andrúmsloftinu til nýmyndunar lífrænna sameinda en skila súrefni út í andrúmsloftið. Þetta nefnist ljóstillífum (photosynthesis) eins og kunnugt er. Með henni afla plönturnar sér kolefnis en önnur nauðsynleg frumefni fá þær úr jarðveginum sem ólífræn sölt eða málmjónir. Vissar bakteríur geta farið eins að og grænu plönturnar. Þetta á til dæmis við um blágrænar bakteríur sem áður fyrr voru nefndar blágrænir þörungar. Einnig eru til bakteríur sem geta notfært sér orku ólífrænna efnasambanda og þannig náð að vera frumbjarga. Ófrumbjarga lífverur jarðar eru óhjákvæmilega háðar þeim sem frumbjarga eru. Þær ófrumbjarga njóta orkuríkra lífrænna sameinda sem þær frumbjarga hafa búið til með ærnum tilkostnaði! Nánar er fjallað um ljóstillífun í svari Kesöru Margrétar Jónsson við spurningunni Hvernig geta plöntur breytt koltvíoxíði í súrefni?
Höfundar
prófessor emeritus, ritstjóri Vísindavefsins 2000-2010 og ritstjóri Evrópuvefsins 2011
Útgáfudagur
19.6.2000
Spyrjandi
Sveinbjörn Geirsson
Tilvísun
Guðmundur Eggertsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvaðan koma atómin þegar lífrænar frumur skipta sér?“ Vísindavefurinn, 19. júní 2000. Sótt 20. apríl 2024. http://visindavefur.is/svar.php?id=537.
Guðmundur Eggertsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. (2000, 19. júní). Hvaðan koma atómin þegar lífrænar frumur skipta sér? Vísindavefurinn. Sótt af http://visindavefur.is/svar.php?id=537
Guðmundur Eggertsson og Þorsteinn Vilhjálmsson. „Hvaðan koma atómin þegar lífrænar frumur skipta sér?“ Vísindavefurinn. 19. jún. 2000. Vefsíða. 20. apr. 2024. <http://visindavefur.is/svar.php?id=537>.