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宇宙的元素

地球上有 92 个自然存在的元素。 有些研究得很好,有些根本没有:例如阿他汀([布莱森 2003](https://www.randomhouse.com/catalog/teachers_guides/9780767908184.pdf))。 问题是,有些元素是非常罕见的。 例如,在整个地壳的任何时候,只有 24.5 克的出现。 地球上只有大约 30 种自然存在的元素广泛存在,而且很少有对生命重要的元素(图 1)。 在太阳系中,恒星一般,而且可能是宇宙作为一个整体,最丰富的元素是较轻的元素:超过 75% 氢(H),25% 氦(他),约 1% 的一切。 在 “其他一切” 类别中,甚至编号元素比奇数元素更丰富。 随着原子数量的增加,丰度会迅速下降。 然而,相对于这些一般趋势,碳 (C)、氧 (O)、镁 (Mg)、硅 (Si) 和铁 (Fe) 的高度异常,而锂 (Li)、铍 (Be) 和硼 (B) 则异常低。 在地壳中,丰度的顺序是 O(< 50%), Si (> 20%)、Al、铁、镁、钙、Na 和 K。这些都是岩石大部分由岩石制成的各种元素。 在整个地球上,由于核心和地幔,Fe、Ni 和 Mg 变得更加普遍,而 O、Si、Al 仍然是主要的整体成分(表 1)。 关于生命,元素具有不同的功能(表 2)。 我们已经进化为利用或容忍这些因素,但我们生活在狭窄的接受范围内。 作为一项规则,我们对元素的容忍度是直接成比例的,它们在地壳中的丰度 (布莱森 2003)。

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图 1:周期表中已知或认为对生命至关重要的自然存在元素的分布情况。 对 C、N 和 P 的生态重要性的理解要比对其他元素的理解要高得多(在 [达席尔瓦和威廉姆斯 2001 年之后重新绘制)](https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=qXbKF1Pw_GsC&oi=fnd&pg=PA1&dq=frausto%2Bda%2Bsilva%2Bwilliams%2B1991&ots=5sIBR1y-ff&sig=TZD2weGModya5xGj7Y5已发送信息和问题 = 欺诈者 %20 代码,威廉姆斯威廉姆斯 %201991 和错误)

表 1:地壳、绿藻和动物(来自不同来源的数据)与水培系统生长的生菜和鱼饲料的比较(Schmautz,未公布的数据)中的元素的发生率。 请注意,地壳中的元素的频率(和可用性)与生物中的频率不匹配

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宏观和微量营养素及其在生物体中的作用

化学元素具有不同的作用,主要涉及生物体内的不同功能(表 2)。 生物不需要同样数量的所有这些元素。 有些元素是大量需要的,而另一些则需要几分钟的数量。 一个活生的人的试验化学计量公式很好地说明了这一点 ([Sterner & Elser 2002):] (https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3Donepage&q=sterner%20elser%20化学计量 & f= 假)

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这意味着,对于我们身体中的每一个钴(Co)原子,有 1.32 亿氧(O)原子。 图 2 概述了植物和动物的主要营养需求,没有这些需求,它们就无法完成正常的生命周期。 大量营养素需要大量的营养素。 微量营养素需要微量营养素。

表 2:主要功能和对生物进行这些活动所涉及的化学元素(或相关离子)(从 [Sterner & Elser 2002] 中修改)(https://books.google.ch/books?hl=en&lr&id=53NTDvppdYUC&oi=fnd&pg=PR13&dq=sterner%2Belser%2Bstoichiometry&ots=HnMDk4XHWQ&sig=VymSB7W-l5-qXCy6h0lGPj9zw_4%23v%3发送页面 (&Q) = 验证器 %20 个服务器 %20 个化学计量 &F = 假)。 具有相对较小角色的元素在括号中表示

函数 元素 化学形式 示例 结构(生物聚合物和支撑材料) H, O, C, N, P, 西, 硅, B, F, 钙, (镁), (锌) 涉及化学化合物或微溶无机化合物 生物分子(蛋白质,DNA,脂肪,碳水化合物) 组织(肌肉,肺,叶...) 骨架; 贝壳; 牙齿 植物支持组织(木质素,纤维素) 電化學 H, 钠, K, Cl, HPO 2-, 4 (毫克), (钙) 自由离子 神经信息传输 蜂窝信令 能量代谢 机械 2- 钙,卫生专业干事处 4 ,(毫克) 自由离子与结合离子交换 肌肉收缩 催化剂(酸碱) 锌, (镍), (铁), (锰) 与酶复合 消化(Zn)。 锌氧化酒精。 尿素的水解 (Ni) 酸性介质中的 PO 4 去除(铁、锰) 催化 (氧化还原) 铁, 铜, 锰, 钼, 硒, (公司), (镍), (V) 与 O 2 (铁,铜)的反应 氮固定 (莫) 核苷酸还原 (CO) 合是必要的维生素 B 12 的创建

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图 2:植物和动物的营养需求。 请注意,水(所有生物需要的)不包括在图表中。 动物从食物和饮料中获得他们的营养物质。 植物除了寄生虫和食肉植物外,从其环境吸收必要的营养元素(空气、土壤溶液、营养液)

  • 版权所有 © Aqu @teach 项目合作伙伴。 Aqu @teach 是伊拉斯穆斯 + 高等教育战略伙伴关系(2017-2020 年),由格林威治大学牵头,与苏黎世应用科学大学(瑞士)、马德里技术大学(西班牙)、卢布尔雅那大学和纳克洛生物技术中心(斯洛文尼亚)合作 。 *

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