Въглероден - най-важният биогенен елемент, който съставлява основата на живота на земята, структурното звено на големия брой органични съединения, участващи в изграждането на организми и техните метаболитни осигуряване (биополимери, както и многобройни малка молекула биологично активни вещества - витамини, хормони, медиатори, и т.н.). Значителна част от необходимата енергия организми, получени в клетките, дължащи се на въглероден окисление. Появата на живота на Земята се вижда в съвременната наука като сложен процес на еволюция на въглеродни съединения.
Уникалната роля на въглерод в природата се дължи на неговите качества, които в съвкупност няма друг елемент от периодичната система. Между въглеродните атоми и между въглерод и други елементи образуват силни химични връзки, но които могат да бъдат разкъсани при сравнително леки физиологични условия (тези връзки могат да бъдат единични, двойни или тройни). Способността до 4 въглеродни еквивалент образуват ковалентни връзки с други атоми. Въглероден създава възможност за конструиране въглеродни скелети на различни видове - линейни, разклонени, циклични. Показателно е, че всички три елемента - С, О, Н - форма 98% от общата маса на живите организми. Това се постига определен икономика в природата: докато почти неограничен структурно разнообразие на въглероден съединения малък брой видове химични връзки позволява много да се намали количеството на ензимите, необходими за храносмилането и синтез на органични вещества. Налични въглероден атом е в основата на различни видове органични съединения изомерия (способност е решаващо в биохимичен еволюция на аминокиселини за оптичен изомеризъм, въглехидрати и някои алкалоиди).
Според хипотезата Опарин, първото органично съединение в света имаше abiogenic произход. Въглеродните източници са (СН4) и циановодород (HCN), съдържаща се в земната атмосфера първичен. С появата на живот се образува само източник на неорганичен въглерод поради което всички органичният материал на биосферата, е въглероден диоксид (СО2) в атмосферата, и се разтваря в природна вода под формата на HCO3. Най-мощен механизъм за усвояване (усвояване) на въглерод (под формата на СО2) - фотосинтеза - извършва навсякъде зелени растения. На Земята има повече еволюционно древен начин за усвояване на CO2 от хемосинтеза; В този случай, микроорганизми - hemosintetiki не използват лъчиста слънчева енергия и енергията на окисление на неорганични съединения. Повечето животни консумират храна с въглерод под формата на готови органични съединения. В зависимост от начина на усвояване на органични съединения за разграничаване autotrophs и heterotrophs. Заявка за биосинтеза на протеин и други хранителни вещества, микроорганизми, като се използва като единствен източник на въглерод, масло, въглеводороди, - един от най-важните съвременни научни - технически проблеми.
В допълнение към стабилни изотопи въглеродни естествено разпределени радиоактивен 14C (при хора, че съдържа около 0,1mkkyuri). С използването на въглеродни изотопи в биологични и медицински изследвания, свързани с много големи постижения в изследването на метаболизма и циркулацията на въглерод в природата. По този начин, като се използват радиовъглеродно марка се оказа възможно фиксиране N14SO3 растения и тъкани на животни, е разположен реакции последователност на фотосинтеза проучен обмен на аминокиселини, проследи биосинтетичния път на много биологично активни съединения, и така нататък. D. Прилагане 14C допринесе за напредък в молекулярната биология за изследване на механизмите на протеин биосинтеза и трансфер наследствената информация. Определяне на специфичната активност на 14C в въглерод-съдържащи органични остатъци дава индикация за тяхната възраст, което се използва в палеонтологията и археология.
Свързани статии